git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/dnxhdenc.c

   1 /*
   2  * VC3/DNxHD encoder
   3  * Copyright (c) 2007 Baptiste Coudurier <baptiste dot coudurier at smartjog dot com>
   4  * Copyright (c) 2011 MirriAd Ltd
   5  *
   6  * VC-3 encoder funded by the British Broadcasting Corporation
   7  * 10 bit support added by MirriAd Ltd, Joseph Artsimovich <joseph@mirriad.com>
   8  *
   9  * This file is part of FFmpeg.
  10  *
  11  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
  12  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  13  * License as published by the Free Software Foundation; either
  14  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  15  *
  16  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  17  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  18  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  19  * Lesser General Public License for more details.
  20  *
  21  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  22  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  23  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  24  */
  25
  26 #include "libavutil/attributes.h"
  27 #include "libavutil/internal.h"
  28 #include "libavutil/opt.h"
  29
  30 #include "avcodec.h"
  31 #include "blockdsp.h"
  32 #include "fdctdsp.h"
  33 #include "internal.h"
  34 #include "mpegvideo.h"
  35 #include "pixblockdsp.h"
  36 #include "packet_internal.h"
  37 #include "profiles.h"
  38 #include "dnxhdenc.h"
  39
  40 // The largest value that will not lead to overflow for 10-bit samples.
  41 #define DNX10BIT_QMAT_SHIFT 18
  42 #define RC_VARIANCE 1 // use variance or ssd for fast rc
  43 #define LAMBDA_FRAC_BITS 10
  44
  45 #define VE AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM
  46 static const AVOption options[] = {
  47     { "nitris_compat", "encode with Avid Nitris compatibility",
  48         offsetof(DNXHDEncContext, nitris_compat), AV_OPT_TYPE_BOOL, { .i64 = 0 }, 0, 1, VE },
  49     { "ibias", "intra quant bias",
  50         offsetof(DNXHDEncContext, intra_quant_bias), AV_OPT_TYPE_INT,
  51         { .i64 = 0 }, INT_MIN, INT_MAX, VE },
  52     { "profile",       NULL, offsetof(DNXHDEncContext, profile), AV_OPT_TYPE_INT,
  53         { .i64 = FF_PROFILE_DNXHD },
  54         FF_PROFILE_DNXHD, FF_PROFILE_DNXHR_444, VE, "profile" },
  55     { "dnxhd",     NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = FF_PROFILE_DNXHD },
  56         0, 0, VE, "profile" },
  57     { "dnxhr_444", NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = FF_PROFILE_DNXHR_444 },
  58         0, 0, VE, "profile" },
  59     { "dnxhr_hqx", NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = FF_PROFILE_DNXHR_HQX },
  60         0, 0, VE, "profile" },
  61     { "dnxhr_hq",  NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = FF_PROFILE_DNXHR_HQ },
  62         0, 0, VE, "profile" },
  63     { "dnxhr_sq",  NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = FF_PROFILE_DNXHR_SQ },
  64         0, 0, VE, "profile" },
  65     { "dnxhr_lb",  NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = FF_PROFILE_DNXHR_LB },
  66         0, 0, VE, "profile" },
  67     { NULL }
  68 };
  69
  70 static const AVClass dnxhd_class = {
  71     .class_name = "dnxhd",
  72     .item_name  = av_default_item_name,
  73     .option     = options,
  74     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
  75 };
  76
  77 static void dnxhd_8bit_get_pixels_8x4_sym(int16_t *av_restrict block,
  78                                           const uint8_t *pixels,
  79                                           ptrdiff_t line_size)
  80 {
  81     int i;
  82     for (i = 0; i < 4; i++) {
  83         block[0] = pixels[0];
  84         block[1] = pixels[1];
  85         block[2] = pixels[2];
  86         block[3] = pixels[3];
  87         block[4] = pixels[4];
  88         block[5] = pixels[5];
  89         block[6] = pixels[6];
  90         block[7] = pixels[7];
  91         pixels  += line_size;
  92         block   += 8;
  93     }
  94     memcpy(block,      block -  8, sizeof(*block) * 8);
  95     memcpy(block +  8, block - 16, sizeof(*block) * 8);
  96     memcpy(block + 16, block - 24, sizeof(*block) * 8);
  97     memcpy(block + 24, block - 32, sizeof(*block) * 8);
  98 }
  99
 100 static av_always_inline
 101 void dnxhd_10bit_get_pixels_8x4_sym(int16_t *av_restrict block,
 102                                     const uint8_t *pixels,
 103                                     ptrdiff_t line_size)
 104 {
 105     memcpy(block + 0 * 8, pixels + 0 * line_size, 8 * sizeof(*block));
 106     memcpy(block + 7 * 8, pixels + 0 * line_size, 8 * sizeof(*block));
 107     memcpy(block + 1 * 8, pixels + 1 * line_size, 8 * sizeof(*block));
 108     memcpy(block + 6 * 8, pixels + 1 * line_size, 8 * sizeof(*block));
 109     memcpy(block + 2 * 8, pixels + 2 * line_size, 8 * sizeof(*block));
 110     memcpy(block + 5 * 8, pixels + 2 * line_size, 8 * sizeof(*block));
 111     memcpy(block + 3 * 8, pixels + 3 * line_size, 8 * sizeof(*block));
 112     memcpy(block + 4 * 8, pixels + 3 * line_size, 8 * sizeof(*block));
 113 }
 114
 115 static int dnxhd_10bit_dct_quantize_444(MpegEncContext *ctx, int16_t *block,
 116                                         int n, int qscale, int *overflow)
 117 {
 118     int i, j, level, last_non_zero, start_i;
 119     const int *qmat;
 120     const uint8_t *scantable= ctx->intra_scantable.scantable;
 121     int bias;
 122     int max = 0;
 123     unsigned int threshold1, threshold2;
 124
 125     ctx->fdsp.fdct(block);
 126
 127     block[0] = (block[0] + 2) >> 2;
 128     start_i = 1;
 129     last_non_zero = 0;
 130     qmat = n < 4 ? ctx->q_intra_matrix[qscale] : ctx->q_chroma_intra_matrix[qscale];
 131     bias= ctx->intra_quant_bias * (1 << (16 - 8));
 132     threshold1 = (1 << 16) - bias - 1;
 133     threshold2 = (threshold1 << 1);
 134
 135     for (i = 63; i >= start_i; i--) {
 136         j = scantable[i];
 137         level = block[j] * qmat[j];
 138
 139         if (((unsigned)(level + threshold1)) > threshold2) {
 140             last_non_zero = i;
 141             break;
 142         } else{
 143             block[j]=0;
 144         }
 145     }
 146
 147     for (i = start_i; i <= last_non_zero; i++) {
 148         j = scantable[i];
 149         level = block[j] * qmat[j];
 150
 151         if (((unsigned)(level + threshold1)) > threshold2) {
 152             if (level > 0) {
 153                 level = (bias + level) >> 16;
 154                 block[j] = level;
 155             } else{
 156                 level = (bias - level) >> 16;
 157                 block[j] = -level;
 158             }
 159             max |= level;
 160         } else {
 161             block[j] = 0;
 162         }
 163     }
 164     *overflow = ctx->max_qcoeff < max; //overflow might have happened
 165
 166     /* we need this permutation so that we correct the IDCT, we only permute the !=0 elements */
 167     if (ctx->idsp.perm_type != FF_IDCT_PERM_NONE)
 168         ff_block_permute(block, ctx->idsp.idct_permutation,
 169                          scantable, last_non_zero);
 170
 171     return last_non_zero;
 172 }
 173
 174 static int dnxhd_10bit_dct_quantize(MpegEncContext *ctx, int16_t *block,
 175                                     int n, int qscale, int *overflow)
 176 {
 177     const uint8_t *scantable= ctx->intra_scantable.scantable;
 178     const int *qmat = n<4 ? ctx->q_intra_matrix[qscale] : ctx->q_chroma_intra_matrix[qscale];
 179     int last_non_zero = 0;
 180     int i;
 181
 182     ctx->fdsp.fdct(block);
 183
 184     // Divide by 4 with rounding, to compensate scaling of DCT coefficients
 185     block[0] = (block[0] + 2) >> 2;
 186
 187     for (i = 1; i < 64; ++i) {
 188         int j = scantable[i];
 189         int sign = FF_SIGNBIT(block[j]);
 190         int level = (block[j] ^ sign) - sign;
 191         level = level * qmat[j] >> DNX10BIT_QMAT_SHIFT;
 192         block[j] = (level ^ sign) - sign;
 193         if (level)
 194             last_non_zero = i;
 195     }
 196
 197     /* we need this permutation so that we correct the IDCT, we only permute the !=0 elements */
 198     if (ctx->idsp.perm_type != FF_IDCT_PERM_NONE)
 199         ff_block_permute(block, ctx->idsp.idct_permutation,
 200                          scantable, last_non_zero);
 201
 202     return last_non_zero;
 203 }
 204
 205 static av_cold int dnxhd_init_vlc(DNXHDEncContext *ctx)
 206 {
 207     int i, j, level, run;
 208     int max_level = 1 << (ctx->bit_depth + 2);
 209
 210     if (!FF_ALLOCZ_TYPED_ARRAY(ctx->orig_vlc_codes, max_level * 4) ||
 211         !FF_ALLOCZ_TYPED_ARRAY(ctx->orig_vlc_bits,  max_level * 4) ||
 212         !(ctx->run_codes = av_mallocz(63 * 2))                     ||
 213         !(ctx->run_bits  = av_mallocz(63)))
 214         return AVERROR(ENOMEM);
 215     ctx->vlc_codes = ctx->orig_vlc_codes + max_level * 2;
 216     ctx->vlc_bits  = ctx->orig_vlc_bits + max_level * 2;
 217     for (level = -max_level; level < max_level; level++) {
 218         for (run = 0; run < 2; run++) {
 219             int index = level * (1 << 1) | run;
 220             int sign, offset = 0, alevel = level;
 221
 222             MASK_ABS(sign, alevel);
 223             if (alevel > 64) {
 224                 offset  = (alevel - 1) >> 6;
 225                 alevel -= offset << 6;
 226             }
 227             for (j = 0; j < 257; j++) {
 228                 if (ctx->cid_table->ac_info[2*j+0] >> 1 == alevel &&
 229                     (!offset || (ctx->cid_table->ac_info[2*j+1] & 1) && offset) &&
 230                     (!run    || (ctx->cid_table->ac_info[2*j+1] & 2) && run)) {
 231                     av_assert1(!ctx->vlc_codes[index]);
 232                     if (alevel) {
 233                         ctx->vlc_codes[index] =
 234                             (ctx->cid_table->ac_codes[j] << 1) | (sign & 1);
 235                         ctx->vlc_bits[index] = ctx->cid_table->ac_bits[j] + 1;
 236                     } else {
 237                         ctx->vlc_codes[index] = ctx->cid_table->ac_codes[j];
 238                         ctx->vlc_bits[index]  = ctx->cid_table->ac_bits[j];
 239                     }
 240                     break;
 241                 }
 242             }
 243             av_assert0(!alevel || j < 257);
 244             if (offset) {
 245                 ctx->vlc_codes[index] =
 246                     (ctx->vlc_codes[index] << ctx->cid_table->index_bits) | offset;
 247                 ctx->vlc_bits[index] += ctx->cid_table->index_bits;
 248             }
 249         }
 250     }
 251     for (i = 0; i < 62; i++) {
 252         int run = ctx->cid_table->run[i];
 253         av_assert0(run < 63);
 254         ctx->run_codes[run] = ctx->cid_table->run_codes[i];
 255         ctx->run_bits[run]  = ctx->cid_table->run_bits[i];
 256     }
 257     return 0;
 258 }
 259
 260 static av_cold int dnxhd_init_qmat(DNXHDEncContext *ctx, int lbias, int cbias)
 261 {
 262     // init first elem to 1 to avoid div by 0 in convert_matrix
 263     uint16_t weight_matrix[64] = { 1, }; // convert_matrix needs uint16_t*
 264     int qscale, i;
 265     const uint8_t *luma_weight_table   = ctx->cid_table->luma_weight;
 266     const uint8_t *chroma_weight_table = ctx->cid_table->chroma_weight;
 267
 268     if (!FF_ALLOCZ_TYPED_ARRAY(ctx->qmatrix_l,   ctx->m.avctx->qmax + 1) ||
 269         !FF_ALLOCZ_TYPED_ARRAY(ctx->qmatrix_c,   ctx->m.avctx->qmax + 1) ||
 270         !FF_ALLOCZ_TYPED_ARRAY(ctx->qmatrix_l16, ctx->m.avctx->qmax + 1) ||
 271         !FF_ALLOCZ_TYPED_ARRAY(ctx->qmatrix_c16, ctx->m.avctx->qmax + 1))
 272         return AVERROR(ENOMEM);
 273
 274     if (ctx->bit_depth == 8) {
 275         for (i = 1; i < 64; i++) {
 276             int j = ctx->m.idsp.idct_permutation[ff_zigzag_direct[i]];
 277             weight_matrix[j] = ctx->cid_table->luma_weight[i];
 278         }
 279         ff_convert_matrix(&ctx->m, ctx->qmatrix_l, ctx->qmatrix_l16,
 280                           weight_matrix, ctx->intra_quant_bias, 1,
 281                           ctx->m.avctx->qmax, 1);
 282         for (i = 1; i < 64; i++) {
 283             int j = ctx->m.idsp.idct_permutation[ff_zigzag_direct[i]];
 284             weight_matrix[j] = ctx->cid_table->chroma_weight[i];
 285         }
 286         ff_convert_matrix(&ctx->m, ctx->qmatrix_c, ctx->qmatrix_c16,
 287                           weight_matrix, ctx->intra_quant_bias, 1,
 288                           ctx->m.avctx->qmax, 1);
 289
 290         for (qscale = 1; qscale <= ctx->m.avctx->qmax; qscale++) {
 291             for (i = 0; i < 64; i++) {
 292                 ctx->qmatrix_l[qscale][i]      <<= 2;
 293                 ctx->qmatrix_c[qscale][i]      <<= 2;
 294                 ctx->qmatrix_l16[qscale][0][i] <<= 2;
 295                 ctx->qmatrix_l16[qscale][1][i] <<= 2;
 296                 ctx->qmatrix_c16[qscale][0][i] <<= 2;
 297                 ctx->qmatrix_c16[qscale][1][i] <<= 2;
 298             }
 299         }
 300     } else {
 301         // 10-bit
 302         for (qscale = 1; qscale <= ctx->m.avctx->qmax; qscale++) {
 303             for (i = 1; i < 64; i++) {
 304                 int j = ff_zigzag_direct[i];
 305
 306                 /* The quantization formula from the VC-3 standard is:
 307                  * quantized = sign(block[i]) * floor(abs(block[i]/s) * p /
 308                  *             (qscale * weight_table[i]))
 309                  * Where p is 32 for 8-bit samples and 8 for 10-bit ones.
 310                  * The s factor compensates scaling of DCT coefficients done by
 311                  * the DCT routines, and therefore is not present in standard.
 312                  * It's 8 for 8-bit samples and 4 for 10-bit ones.
 313                  * We want values of ctx->qtmatrix_l and ctx->qtmatrix_r to be:
 314                  *     ((1 << DNX10BIT_QMAT_SHIFT) * (p / s)) /
 315                  *     (qscale * weight_table[i])
 316                  * For 10-bit samples, p / s == 2 */
 317                 ctx->qmatrix_l[qscale][j] = (1 << (DNX10BIT_QMAT_SHIFT + 1)) /
 318                                             (qscale * luma_weight_table[i]);
 319                 ctx->qmatrix_c[qscale][j] = (1 << (DNX10BIT_QMAT_SHIFT + 1)) /
 320                                             (qscale * chroma_weight_table[i]);
 321             }
 322         }
 323     }
 324
 325     ctx->m.q_chroma_intra_matrix16 = ctx->qmatrix_c16;
 326     ctx->m.q_chroma_intra_matrix   = ctx->qmatrix_c;
 327     ctx->m.q_intra_matrix16        = ctx->qmatrix_l16;
 328     ctx->m.q_intra_matrix          = ctx->qmatrix_l;
 329
 330     return 0;
 331 }
 332
 333 static av_cold int dnxhd_init_rc(DNXHDEncContext *ctx)
 334 {
 335     if (!FF_ALLOCZ_TYPED_ARRAY(ctx->mb_rc, (ctx->m.avctx->qmax + 1) * ctx->m.mb_num))
 336         return AVERROR(ENOMEM);
 337
 338     if (ctx->m.avctx->mb_decision != FF_MB_DECISION_RD) {
 339         if (!FF_ALLOCZ_TYPED_ARRAY(ctx->mb_cmp,     ctx->m.mb_num) ||
 340             !FF_ALLOCZ_TYPED_ARRAY(ctx->mb_cmp_tmp, ctx->m.mb_num))
 341             return AVERROR(ENOMEM);
 342     }
 343     ctx->frame_bits = (ctx->coding_unit_size -
 344                        ctx->data_offset - 4 - ctx->min_padding) * 8;
 345     ctx->qscale = 1;
 346     ctx->lambda = 2 << LAMBDA_FRAC_BITS; // qscale 2
 347     return 0;
 348 }
 349
 350 static av_cold int dnxhd_encode_init(AVCodecContext *avctx)
 351 {
 352     DNXHDEncContext *ctx = avctx->priv_data;
 353     int i, index, ret;
 354
 355     switch (avctx->pix_fmt) {
 356     case AV_PIX_FMT_YUV422P:
 357         ctx->bit_depth = 8;
 358         break;
 359     case AV_PIX_FMT_YUV422P10:
 360     case AV_PIX_FMT_YUV444P10:
 361     case AV_PIX_FMT_GBRP10:
 362         ctx->bit_depth = 10;
 363         break;
 364     default:
 365         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 366                "pixel format is incompatible with DNxHD\n");
 367         return AVERROR(EINVAL);
 368     }
 369
 370     if ((ctx->profile == FF_PROFILE_DNXHR_444 && (avctx->pix_fmt != AV_PIX_FMT_YUV444P10 &&
 371                                                   avctx->pix_fmt != AV_PIX_FMT_GBRP10)) ||
 372         (ctx->profile != FF_PROFILE_DNXHR_444 && (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P10 ||
 373                                                   avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_GBRP10))) {
 374         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 375                "pixel format is incompatible with DNxHD profile\n");
 376         return AVERROR(EINVAL);
 377     }
 378
 379     if (ctx->profile == FF_PROFILE_DNXHR_HQX && avctx->pix_fmt != AV_PIX_FMT_YUV422P10) {
 380         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 381                "pixel format is incompatible with DNxHR HQX profile\n");
 382         return AVERROR(EINVAL);
 383     }
 384
 385     if ((ctx->profile == FF_PROFILE_DNXHR_LB ||
 386          ctx->profile == FF_PROFILE_DNXHR_SQ ||
 387          ctx->profile == FF_PROFILE_DNXHR_HQ) && avctx->pix_fmt != AV_PIX_FMT_YUV422P) {
 388         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 389                "pixel format is incompatible with DNxHR LB/SQ/HQ profile\n");
 390         return AVERROR(EINVAL);
 391     }
 392
 393     ctx->is_444 = ctx->profile == FF_PROFILE_DNXHR_444;
 394     avctx->profile = ctx->profile;
 395     ctx->cid = ff_dnxhd_find_cid(avctx, ctx->bit_depth);
 396     if (!ctx->cid) {
 397         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 398                "video parameters incompatible with DNxHD. Valid DNxHD profiles:\n");
 399         ff_dnxhd_print_profiles(avctx, AV_LOG_ERROR);
 400         return AVERROR(EINVAL);
 401     }
 402     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "cid %d\n", ctx->cid);
 403
 404     if (ctx->cid >= 1270 && ctx->cid <= 1274)
 405         avctx->codec_tag = MKTAG('A','V','d','h');
 406
 407     if (avctx->width < 256 || avctx->height < 120) {
 408         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 409                "Input dimensions too small, input must be at least 256x120\n");
 410         return AVERROR(EINVAL);
 411     }
 412
 413     index = ff_dnxhd_get_cid_table(ctx->cid);
 414     av_assert0(index >= 0);
 415
 416     ctx->cid_table = &ff_dnxhd_cid_table[index];
 417
 418     ctx->m.avctx    = avctx;
 419     ctx->m.mb_intra = 1;
 420     ctx->m.h263_aic = 1;
 421
 422     avctx->bits_per_raw_sample = ctx->bit_depth;
 423
 424     ff_blockdsp_init(&ctx->bdsp, avctx);
 425     ff_fdctdsp_init(&ctx->m.fdsp, avctx);
 426     ff_mpv_idct_init(&ctx->m);
 427     ff_mpegvideoencdsp_init(&ctx->m.mpvencdsp, avctx);
 428     ff_pixblockdsp_init(&ctx->m.pdsp, avctx);
 429     ff_dct_encode_init(&ctx->m);
 430
 431     if (ctx->profile != FF_PROFILE_DNXHD)
 432         ff_videodsp_init(&ctx->m.vdsp, ctx->bit_depth);
 433
 434     if (!ctx->m.dct_quantize)
 435         ctx->m.dct_quantize = ff_dct_quantize_c;
 436
 437     if (ctx->is_444 || ctx->profile == FF_PROFILE_DNXHR_HQX) {
 438         ctx->m.dct_quantize     = dnxhd_10bit_dct_quantize_444;
 439         ctx->get_pixels_8x4_sym = dnxhd_10bit_get_pixels_8x4_sym;
 440         ctx->block_width_l2     = 4;
 441     } else if (ctx->bit_depth == 10) {
 442         ctx->m.dct_quantize     = dnxhd_10bit_dct_quantize;
 443         ctx->get_pixels_8x4_sym = dnxhd_10bit_get_pixels_8x4_sym;
 444         ctx->block_width_l2     = 4;
 445     } else {
 446         ctx->get_pixels_8x4_sym = dnxhd_8bit_get_pixels_8x4_sym;
 447         ctx->block_width_l2     = 3;
 448     }
 449
 450     if (ARCH_X86)
 451         ff_dnxhdenc_init_x86(ctx);
 452
 453     ctx->m.mb_height = (avctx->height + 15) / 16;
 454     ctx->m.mb_width  = (avctx->width  + 15) / 16;
 455
 456     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
 457         ctx->interlaced   = 1;
 458         ctx->m.mb_height /= 2;
 459     }
 460
 461     if (ctx->interlaced && ctx->profile != FF_PROFILE_DNXHD) {
 462         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 463                "Interlaced encoding is not supported for DNxHR profiles.\n");
 464         return AVERROR(EINVAL);
 465     }
 466
 467     ctx->m.mb_num = ctx->m.mb_height * ctx->m.mb_width;
 468
 469     if (ctx->cid_table->frame_size == DNXHD_VARIABLE) {
 470         ctx->frame_size = avpriv_dnxhd_get_hr_frame_size(ctx->cid,
 471                                                      avctx->width, avctx->height);
 472         av_assert0(ctx->frame_size >= 0);
 473         ctx->coding_unit_size = ctx->frame_size;
 474     } else {
 475         ctx->frame_size = ctx->cid_table->frame_size;
 476         ctx->coding_unit_size = ctx->cid_table->coding_unit_size;
 477     }
 478
 479     if (ctx->m.mb_height > 68)
 480         ctx->data_offset = 0x170 + (ctx->m.mb_height << 2);
 481     else
 482         ctx->data_offset = 0x280;
 483
 484     // XXX tune lbias/cbias
 485     if ((ret = dnxhd_init_qmat(ctx, ctx->intra_quant_bias, 0)) < 0)
 486         return ret;
 487
 488     /* Avid Nitris hardware decoder requires a minimum amount of padding
 489      * in the coding unit payload */
 490     if (ctx->nitris_compat)
 491         ctx->min_padding = 1600;
 492
 493     if ((ret = dnxhd_init_vlc(ctx)) < 0)
 494         return ret;
 495     if ((ret = dnxhd_init_rc(ctx)) < 0)
 496         return ret;
 497
 498     if (!FF_ALLOCZ_TYPED_ARRAY(ctx->slice_size, ctx->m.mb_height) ||
 499         !FF_ALLOCZ_TYPED_ARRAY(ctx->slice_offs, ctx->m.mb_height) ||
 500         !FF_ALLOCZ_TYPED_ARRAY(ctx->mb_bits,    ctx->m.mb_num)    ||
 501         !FF_ALLOCZ_TYPED_ARRAY(ctx->mb_qscale,  ctx->m.mb_num))
 502         return AVERROR(ENOMEM);
 503 #if FF_API_CODED_FRAME
 504 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
 505     avctx->coded_frame->key_frame = 1;
 506     avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
 507 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
 508 #endif
 509
 510     if (avctx->active_thread_type == FF_THREAD_SLICE) {
 511         if (avctx->thread_count > MAX_THREADS) {
 512             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "too many threads\n");
 513             return AVERROR(EINVAL);
 514         }
 515     }
 516
 517     if (avctx->qmax <= 1) {
 518         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "qmax must be at least 2\n");
 519         return AVERROR(EINVAL);
 520     }
 521
 522     ctx->thread[0] = ctx;
 523     if (avctx->active_thread_type == FF_THREAD_SLICE) {
 524         for (i = 1; i < avctx->thread_count; i++) {
 525             ctx->thread[i] = av_malloc(sizeof(DNXHDEncContext));
 526             if (!ctx->thread[i])
 527                 return AVERROR(ENOMEM);
 528             memcpy(ctx->thread[i], ctx, sizeof(DNXHDEncContext));
 529         }
 530     }
 531
 532     return 0;
 533 }
 534
 535 static int dnxhd_write_header(AVCodecContext *avctx, uint8_t *buf)
 536 {
 537     DNXHDEncContext *ctx = avctx->priv_data;
 538
 539     memset(buf, 0, ctx->data_offset);
 540
 541     // * write prefix */
 542     AV_WB16(buf + 0x02, ctx->data_offset);
 543     if (ctx->cid >= 1270 && ctx->cid <= 1274)
 544         buf[4] = 0x03;
 545     else
 546         buf[4] = 0x01;
 547
 548     buf[5] = ctx->interlaced ? ctx->cur_field + 2 : 0x01;
 549     buf[6] = 0x80; // crc flag off
 550     buf[7] = 0xa0; // reserved
 551     AV_WB16(buf + 0x18, avctx->height >> ctx->interlaced); // ALPF
 552     AV_WB16(buf + 0x1a, avctx->width);  // SPL
 553     AV_WB16(buf + 0x1d, avctx->height >> ctx->interlaced); // NAL
 554
 555     buf[0x21] = ctx->bit_depth == 10 ? 0x58 : 0x38;
 556     buf[0x22] = 0x88 + (ctx->interlaced << 2);
 557     AV_WB32(buf + 0x28, ctx->cid); // CID
 558     buf[0x2c] = (!ctx->interlaced << 7) | (ctx->is_444 << 6) | (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P10);
 559
 560     buf[0x5f] = 0x01; // UDL
 561
 562     buf[0x167] = 0x02; // reserved
 563     AV_WB16(buf + 0x16a, ctx->m.mb_height * 4 + 4); // MSIPS
 564     AV_WB16(buf + 0x16c, ctx->m.mb_height); // Ns
 565     buf[0x16f] = 0x10; // reserved
 566
 567     ctx->msip = buf + 0x170;
 568     return 0;
 569 }
 570
 571 static av_always_inline void dnxhd_encode_dc(DNXHDEncContext *ctx, int diff)
 572 {
 573     int nbits;
 574     if (diff < 0) {
 575         nbits = av_log2_16bit(-2 * diff);
 576         diff--;
 577     } else {
 578         nbits = av_log2_16bit(2 * diff);
 579     }
 580     put_bits(&ctx->m.pb, ctx->cid_table->dc_bits[nbits] + nbits,
 581              (ctx->cid_table->dc_codes[nbits] << nbits) +
 582              av_mod_uintp2(diff, nbits));
 583 }
 584
 585 static av_always_inline
 586 void dnxhd_encode_block(DNXHDEncContext *ctx, int16_t *block,
 587                         int last_index, int n)
 588 {
 589     int last_non_zero = 0;
 590     int slevel, i, j;
 591
 592     dnxhd_encode_dc(ctx, block[0] - ctx->m.last_dc[n]);
 593     ctx->m.last_dc[n] = block[0];
 594
 595     for (i = 1; i <= last_index; i++) {
 596         j = ctx->m.intra_scantable.permutated[i];
 597         slevel = block[j];
 598         if (slevel) {
 599             int run_level = i - last_non_zero - 1;
 600             int rlevel = slevel * (1 << 1) | !!run_level;
 601             put_bits(&ctx->m.pb, ctx->vlc_bits[rlevel], ctx->vlc_codes[rlevel]);
 602             if (run_level)
 603                 put_bits(&ctx->m.pb, ctx->run_bits[run_level],
 604                          ctx->run_codes[run_level]);
 605             last_non_zero = i;
 606         }
 607     }
 608     put_bits(&ctx->m.pb, ctx->vlc_bits[0], ctx->vlc_codes[0]); // EOB
 609 }
 610
 611 static av_always_inline
 612 void dnxhd_unquantize_c(DNXHDEncContext *ctx, int16_t *block, int n,
 613                         int qscale, int last_index)
 614 {
 615     const uint8_t *weight_matrix;
 616     int level;
 617     int i;
 618
 619     if (ctx->is_444) {
 620         weight_matrix = ((n % 6) < 2) ? ctx->cid_table->luma_weight
 621                                       : ctx->cid_table->chroma_weight;
 622     } else {
 623         weight_matrix = (n & 2) ? ctx->cid_table->chroma_weight
 624                                 : ctx->cid_table->luma_weight;
 625     }
 626
 627     for (i = 1; i <= last_index; i++) {
 628         int j = ctx->m.intra_scantable.permutated[i];
 629         level = block[j];
 630         if (level) {
 631             if (level < 0) {
 632                 level = (1 - 2 * level) * qscale * weight_matrix[i];
 633                 if (ctx->bit_depth == 10) {
 634                     if (weight_matrix[i] != 8)
 635                         level += 8;
 636                     level >>= 4;
 637                 } else {
 638                     if (weight_matrix[i] != 32)
 639                         level += 32;
 640                     level >>= 6;
 641                 }
 642                 level = -level;
 643             } else {
 644                 level = (2 * level + 1) * qscale * weight_matrix[i];
 645                 if (ctx->bit_depth == 10) {
 646                     if (weight_matrix[i] != 8)
 647                         level += 8;
 648                     level >>= 4;
 649                 } else {
 650                     if (weight_matrix[i] != 32)
 651                         level += 32;
 652                     level >>= 6;
 653                 }
 654             }
 655             block[j] = level;
 656         }
 657     }
 658 }
 659
 660 static av_always_inline int dnxhd_ssd_block(int16_t *qblock, int16_t *block)
 661 {
 662     int score = 0;
 663     int i;
 664     for (i = 0; i < 64; i++)
 665         score += (block[i] - qblock[i]) * (block[i] - qblock[i]);
 666     return score;
 667 }
 668
 669 static av_always_inline
 670 int dnxhd_calc_ac_bits(DNXHDEncContext *ctx, int16_t *block, int last_index)
 671 {
 672     int last_non_zero = 0;
 673     int bits = 0;
 674     int i, j, level;
 675     for (i = 1; i <= last_index; i++) {
 676         j = ctx->m.intra_scantable.permutated[i];
 677         level = block[j];
 678         if (level) {
 679             int run_level = i - last_non_zero - 1;
 680             bits += ctx->vlc_bits[level * (1 << 1) |
 681                     !!run_level] + ctx->run_bits[run_level];
 682             last_non_zero = i;
 683         }
 684     }
 685     return bits;
 686 }
 687
 688 static av_always_inline
 689 void dnxhd_get_blocks(DNXHDEncContext *ctx, int mb_x, int mb_y)
 690 {
 691     const int bs = ctx->block_width_l2;
 692     const int bw = 1 << bs;
 693     int dct_y_offset = ctx->dct_y_offset;
 694     int dct_uv_offset = ctx->dct_uv_offset;
 695     int linesize = ctx->m.linesize;
 696     int uvlinesize = ctx->m.uvlinesize;
 697     const uint8_t *ptr_y = ctx->thread[0]->src[0] +
 698                            ((mb_y << 4) * ctx->m.linesize) + (mb_x << bs + 1);
 699     const uint8_t *ptr_u = ctx->thread[0]->src[1] +
 700                            ((mb_y << 4) * ctx->m.uvlinesize) + (mb_x << bs + ctx->is_444);
 701     const uint8_t *ptr_v = ctx->thread[0]->src[2] +
 702                            ((mb_y << 4) * ctx->m.uvlinesize) + (mb_x << bs + ctx->is_444);
 703     PixblockDSPContext *pdsp = &ctx->m.pdsp;
 704     VideoDSPContext *vdsp = &ctx->m.vdsp;
 705
 706     if (ctx->bit_depth != 10 && vdsp->emulated_edge_mc && ((mb_x << 4) + 16 > ctx->m.avctx->width ||
 707                                                            (mb_y << 4) + 16 > ctx->m.avctx->height)) {
 708         int y_w = ctx->m.avctx->width  - (mb_x << 4);
 709         int y_h = ctx->m.avctx->height - (mb_y << 4);
 710         int uv_w = (y_w + 1) / 2;
 711         int uv_h = y_h;
 712         linesize = 16;
 713         uvlinesize = 8;
 714
 715         vdsp->emulated_edge_mc(&ctx->edge_buf_y[0], ptr_y,
 716                                linesize, ctx->m.linesize,
 717                                linesize, 16,
 718                                0, 0, y_w, y_h);
 719         vdsp->emulated_edge_mc(&ctx->edge_buf_uv[0][0], ptr_u,
 720                                uvlinesize, ctx->m.uvlinesize,
 721                                uvlinesize, 16,
 722                                0, 0, uv_w, uv_h);
 723         vdsp->emulated_edge_mc(&ctx->edge_buf_uv[1][0], ptr_v,
 724                                uvlinesize, ctx->m.uvlinesize,
 725                                uvlinesize, 16,
 726                                0, 0, uv_w, uv_h);
 727
 728         dct_y_offset =  bw * linesize;
 729         dct_uv_offset = bw * uvlinesize;
 730         ptr_y = &ctx->edge_buf_y[0];
 731         ptr_u = &ctx->edge_buf_uv[0][0];
 732         ptr_v = &ctx->edge_buf_uv[1][0];
 733     } else if (ctx->bit_depth == 10 && vdsp->emulated_edge_mc && ((mb_x << 4) + 16 > ctx->m.avctx->width ||
 734                                                                   (mb_y << 4) + 16 > ctx->m.avctx->height)) {
 735         int y_w = ctx->m.avctx->width  - (mb_x << 4);
 736         int y_h = ctx->m.avctx->height - (mb_y << 4);
 737         int uv_w = ctx->is_444 ? y_w : (y_w + 1) / 2;
 738         int uv_h = y_h;
 739         linesize = 32;
 740         uvlinesize = 16 + 16 * ctx->is_444;
 741
 742         vdsp->emulated_edge_mc(&ctx->edge_buf_y[0], ptr_y,
 743                                linesize, ctx->m.linesize,
 744                                linesize / 2, 16,
 745                                0, 0, y_w, y_h);
 746         vdsp->emulated_edge_mc(&ctx->edge_buf_uv[0][0], ptr_u,
 747                                uvlinesize, ctx->m.uvlinesize,
 748                                uvlinesize / 2, 16,
 749                                0, 0, uv_w, uv_h);
 750         vdsp->emulated_edge_mc(&ctx->edge_buf_uv[1][0], ptr_v,
 751                                uvlinesize, ctx->m.uvlinesize,
 752                                uvlinesize / 2, 16,
 753                                0, 0, uv_w, uv_h);
 754
 755         dct_y_offset =  bw * linesize / 2;
 756         dct_uv_offset = bw * uvlinesize / 2;
 757         ptr_y = &ctx->edge_buf_y[0];
 758         ptr_u = &ctx->edge_buf_uv[0][0];
 759         ptr_v = &ctx->edge_buf_uv[1][0];
 760     }
 761
 762     if (!ctx->is_444) {
 763         pdsp->get_pixels(ctx->blocks[0], ptr_y,      linesize);
 764         pdsp->get_pixels(ctx->blocks[1], ptr_y + bw, linesize);
 765         pdsp->get_pixels(ctx->blocks[2], ptr_u,      uvlinesize);
 766         pdsp->get_pixels(ctx->blocks[3], ptr_v,      uvlinesize);
 767
 768         if (mb_y + 1 == ctx->m.mb_height && ctx->m.avctx->height == 1080) {
 769             if (ctx->interlaced) {
 770                 ctx->get_pixels_8x4_sym(ctx->blocks[4],
 771                                         ptr_y + dct_y_offset,
 772                                         linesize);
 773                 ctx->get_pixels_8x4_sym(ctx->blocks[5],
 774                                         ptr_y + dct_y_offset + bw,
 775                                         linesize);
 776                 ctx->get_pixels_8x4_sym(ctx->blocks[6],
 777                                         ptr_u + dct_uv_offset,
 778                                         uvlinesize);
 779                 ctx->get_pixels_8x4_sym(ctx->blocks[7],
 780                                         ptr_v + dct_uv_offset,
 781                                         uvlinesize);
 782             } else {
 783                 ctx->bdsp.clear_block(ctx->blocks[4]);
 784                 ctx->bdsp.clear_block(ctx->blocks[5]);
 785                 ctx->bdsp.clear_block(ctx->blocks[6]);
 786                 ctx->bdsp.clear_block(ctx->blocks[7]);
 787             }
 788         } else {
 789             pdsp->get_pixels(ctx->blocks[4],
 790                              ptr_y + dct_y_offset, linesize);
 791             pdsp->get_pixels(ctx->blocks[5],
 792                              ptr_y + dct_y_offset + bw, linesize);
 793             pdsp->get_pixels(ctx->blocks[6],
 794                              ptr_u + dct_uv_offset, uvlinesize);
 795             pdsp->get_pixels(ctx->blocks[7],
 796                              ptr_v + dct_uv_offset, uvlinesize);
 797         }
 798     } else {
 799         pdsp->get_pixels(ctx->blocks[0], ptr_y,      linesize);
 800         pdsp->get_pixels(ctx->blocks[1], ptr_y + bw, linesize);
 801         pdsp->get_pixels(ctx->blocks[6], ptr_y + dct_y_offset, linesize);
 802         pdsp->get_pixels(ctx->blocks[7], ptr_y + dct_y_offset + bw, linesize);
 803
 804         pdsp->get_pixels(ctx->blocks[2], ptr_u,      uvlinesize);
 805         pdsp->get_pixels(ctx->blocks[3], ptr_u + bw, uvlinesize);
 806         pdsp->get_pixels(ctx->blocks[8], ptr_u + dct_uv_offset, uvlinesize);
 807         pdsp->get_pixels(ctx->blocks[9], ptr_u + dct_uv_offset + bw, uvlinesize);
 808
 809         pdsp->get_pixels(ctx->blocks[4], ptr_v,      uvlinesize);
 810         pdsp->get_pixels(ctx->blocks[5], ptr_v + bw, uvlinesize);
 811         pdsp->get_pixels(ctx->blocks[10], ptr_v + dct_uv_offset, uvlinesize);
 812         pdsp->get_pixels(ctx->blocks[11], ptr_v + dct_uv_offset + bw, uvlinesize);
 813     }
 814 }
 815
 816 static av_always_inline
 817 int dnxhd_switch_matrix(DNXHDEncContext *ctx, int i)
 818 {
 819     int x;
 820
 821     if (ctx->is_444) {
 822         x = (i >> 1) % 3;
 823     } else {
 824         const static uint8_t component[8]={0,0,1,2,0,0,1,2};
 825         x = component[i];
 826     }
 827     return x;
 828 }
 829
 830 static int dnxhd_calc_bits_thread(AVCodecContext *avctx, void *arg,
 831                                   int jobnr, int threadnr)
 832 {
 833     DNXHDEncContext *ctx = avctx->priv_data;
 834     int mb_y = jobnr, mb_x;
 835     int qscale = ctx->qscale;
 836     LOCAL_ALIGNED_16(int16_t, block, [64]);
 837     ctx = ctx->thread[threadnr];
 838
 839     ctx->m.last_dc[0] =
 840     ctx->m.last_dc[1] =
 841     ctx->m.last_dc[2] = 1 << (ctx->bit_depth + 2);
 842
 843     for (mb_x = 0; mb_x < ctx->m.mb_width; mb_x++) {
 844         unsigned mb = mb_y * ctx->m.mb_width + mb_x;
 845         int ssd     = 0;
 846         int ac_bits = 0;
 847         int dc_bits = 0;
 848         int i;
 849
 850         dnxhd_get_blocks(ctx, mb_x, mb_y);
 851
 852         for (i = 0; i < 8 + 4 * ctx->is_444; i++) {
 853             int16_t *src_block = ctx->blocks[i];
 854             int overflow, nbits, diff, last_index;
 855             int n = dnxhd_switch_matrix(ctx, i);
 856
 857             memcpy(block, src_block, 64 * sizeof(*block));
 858             last_index = ctx->m.dct_quantize(&ctx->m, block,
 859                                              ctx->is_444 ? 4 * (n > 0): 4 & (2*i),
 860                                              qscale, &overflow);
 861             ac_bits   += dnxhd_calc_ac_bits(ctx, block, last_index);
 862
 863             diff = block[0] - ctx->m.last_dc[n];
 864             if (diff < 0)
 865                 nbits = av_log2_16bit(-2 * diff);
 866             else
 867                 nbits = av_log2_16bit(2 * diff);
 868
 869             av_assert1(nbits < ctx->bit_depth + 4);
 870             dc_bits += ctx->cid_table->dc_bits[nbits] + nbits;
 871
 872             ctx->m.last_dc[n] = block[0];
 873
 874             if (avctx->mb_decision == FF_MB_DECISION_RD || !RC_VARIANCE) {
 875                 dnxhd_unquantize_c(ctx, block, i, qscale, last_index);
 876                 ctx->m.idsp.idct(block);
 877                 ssd += dnxhd_ssd_block(block, src_block);
 878             }
 879         }
 880         ctx->mb_rc[(qscale * ctx->m.mb_num) + mb].ssd  = ssd;
 881         ctx->mb_rc[(qscale * ctx->m.mb_num) + mb].bits = ac_bits + dc_bits + 12 +
 882                                      (1 + ctx->is_444) * 8 * ctx->vlc_bits[0];
 883     }
 884     return 0;
 885 }
 886
 887 static int dnxhd_encode_thread(AVCodecContext *avctx, void *arg,
 888                                int jobnr, int threadnr)
 889 {
 890     DNXHDEncContext *ctx = avctx->priv_data;
 891     int mb_y = jobnr, mb_x;
 892     ctx = ctx->thread[threadnr];
 893     init_put_bits(&ctx->m.pb, (uint8_t *)arg + ctx->data_offset + ctx->slice_offs[jobnr],
 894                   ctx->slice_size[jobnr]);
 895
 896     ctx->m.last_dc[0] =
 897     ctx->m.last_dc[1] =
 898     ctx->m.last_dc[2] = 1 << (ctx->bit_depth + 2);
 899     for (mb_x = 0; mb_x < ctx->m.mb_width; mb_x++) {
 900         unsigned mb = mb_y * ctx->m.mb_width + mb_x;
 901         int qscale = ctx->mb_qscale[mb];
 902         int i;
 903
 904         put_bits(&ctx->m.pb, 11, qscale);
 905         put_bits(&ctx->m.pb, 1, avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P10);
 906
 907         dnxhd_get_blocks(ctx, mb_x, mb_y);
 908
 909         for (i = 0; i < 8 + 4 * ctx->is_444; i++) {
 910             int16_t *block = ctx->blocks[i];
 911             int overflow, n = dnxhd_switch_matrix(ctx, i);
 912             int last_index = ctx->m.dct_quantize(&ctx->m, block,
 913                                                  ctx->is_444 ? (((i >> 1) % 3) < 1 ? 0 : 4): 4 & (2*i),
 914                                                  qscale, &overflow);
 915
 916             dnxhd_encode_block(ctx, block, last_index, n);
 917         }
 918     }
 919     if (put_bits_count(&ctx->m.pb) & 31)
 920         put_bits(&ctx->m.pb, 32 - (put_bits_count(&ctx->m.pb) & 31), 0);
 921     flush_put_bits(&ctx->m.pb);
 922     return 0;
 923 }
 924
 925 static void dnxhd_setup_threads_slices(DNXHDEncContext *ctx)
 926 {
 927     int mb_y, mb_x;
 928     int offset = 0;
 929     for (mb_y = 0; mb_y < ctx->m.mb_height; mb_y++) {
 930         int thread_size;
 931         ctx->slice_offs[mb_y] = offset;
 932         ctx->slice_size[mb_y] = 0;
 933         for (mb_x = 0; mb_x < ctx->m.mb_width; mb_x++) {
 934             unsigned mb = mb_y * ctx->m.mb_width + mb_x;
 935             ctx->slice_size[mb_y] += ctx->mb_bits[mb];
 936         }
 937         ctx->slice_size[mb_y]   = (ctx->slice_size[mb_y] + 31) & ~31;
 938         ctx->slice_size[mb_y] >>= 3;
 939         thread_size = ctx->slice_size[mb_y];
 940         offset += thread_size;
 941     }
 942 }
 943
 944 static int dnxhd_mb_var_thread(AVCodecContext *avctx, void *arg,
 945                                int jobnr, int threadnr)
 946 {
 947     DNXHDEncContext *ctx = avctx->priv_data;
 948     int mb_y = jobnr, mb_x, x, y;
 949     int partial_last_row = (mb_y == ctx->m.mb_height - 1) &&
 950                            ((avctx->height >> ctx->interlaced) & 0xF);
 951
 952     ctx = ctx->thread[threadnr];
 953     if (ctx->bit_depth == 8) {
 954         uint8_t *pix = ctx->thread[0]->src[0] + ((mb_y << 4) * ctx->m.linesize);
 955         for (mb_x = 0; mb_x < ctx->m.mb_width; ++mb_x, pix += 16) {
 956             unsigned mb = mb_y * ctx->m.mb_width + mb_x;
 957             int sum;
 958             int varc;
 959
 960             if (!partial_last_row && mb_x * 16 <= avctx->width - 16 && (avctx->width % 16) == 0) {
 961                 sum  = ctx->m.mpvencdsp.pix_sum(pix, ctx->m.linesize);
 962                 varc = ctx->m.mpvencdsp.pix_norm1(pix, ctx->m.linesize);
 963             } else {
 964                 int bw = FFMIN(avctx->width - 16 * mb_x, 16);
 965                 int bh = FFMIN((avctx->height >> ctx->interlaced) - 16 * mb_y, 16);
 966                 sum = varc = 0;
 967                 for (y = 0; y < bh; y++) {
 968                     for (x = 0; x < bw; x++) {
 969                         uint8_t val = pix[x + y * ctx->m.linesize];
 970                         sum  += val;
 971                         varc += val * val;
 972                     }
 973                 }
 974             }
 975             varc = (varc - (((unsigned) sum * sum) >> 8) + 128) >> 8;
 976
 977             ctx->mb_cmp[mb].value = varc;
 978             ctx->mb_cmp[mb].mb    = mb;
 979         }
 980     } else { // 10-bit
 981         const int linesize = ctx->m.linesize >> 1;
 982         for (mb_x = 0; mb_x < ctx->m.mb_width; ++mb_x) {
 983             uint16_t *pix = (uint16_t *)ctx->thread[0]->src[0] +
 984                             ((mb_y << 4) * linesize) + (mb_x << 4);
 985             unsigned mb  = mb_y * ctx->m.mb_width + mb_x;
 986             int sum = 0;
 987             int sqsum = 0;
 988             int bw = FFMIN(avctx->width - 16 * mb_x, 16);
 989             int bh = FFMIN((avctx->height >> ctx->interlaced) - 16 * mb_y, 16);
 990             int mean, sqmean;
 991             int i, j;
 992             // Macroblocks are 16x16 pixels, unlike DCT blocks which are 8x8.
 993             for (i = 0; i < bh; ++i) {
 994                 for (j = 0; j < bw; ++j) {
 995                     // Turn 16-bit pixels into 10-bit ones.
 996                     const int sample = (unsigned) pix[j] >> 6;
 997                     sum   += sample;
 998                     sqsum += sample * sample;
 999                     // 2^10 * 2^10 * 16 * 16 = 2^28, which is less than INT_MAX
1000                 }
1001                 pix += linesize;
1002             }
1003             mean = sum >> 8; // 16*16 == 2^8
1004             sqmean = sqsum >> 8;
1005             ctx->mb_cmp[mb].value = sqmean - mean * mean;
1006             ctx->mb_cmp[mb].mb    = mb;
1007         }
1008     }
1009     return 0;
1010 }
1011
1012 static int dnxhd_encode_rdo(AVCodecContext *avctx, DNXHDEncContext *ctx)
1013 {
1014     int lambda, up_step, down_step;
1015     int last_lower = INT_MAX, last_higher = 0;
1016     int x, y, q;
1017
1018     for (q = 1; q < avctx->qmax; q++) {
1019         ctx->qscale = q;
1020         avctx->execute2(avctx, dnxhd_calc_bits_thread,
1021                         NULL, NULL, ctx->m.mb_height);
1022     }
1023     up_step = down_step = 2 << LAMBDA_FRAC_BITS;
1024     lambda  = ctx->lambda;
1025
1026     for (;;) {
1027         int bits = 0;
1028         int end  = 0;
1029         if (lambda == last_higher) {
1030             lambda++;
1031             end = 1; // need to set final qscales/bits
1032         }
1033         for (y = 0; y < ctx->m.mb_height; y++) {
1034             for (x = 0; x < ctx->m.mb_width; x++) {
1035                 unsigned min = UINT_MAX;
1036                 int qscale = 1;
1037                 int mb     = y * ctx->m.mb_width + x;
1038                 int rc = 0;
1039                 for (q = 1; q < avctx->qmax; q++) {
1040                     int i = (q*ctx->m.mb_num) + mb;
1041                     unsigned score = ctx->mb_rc[i].bits * lambda +
1042                                      ((unsigned) ctx->mb_rc[i].ssd << LAMBDA_FRAC_BITS);
1043                     if (score < min) {
1044                         min    = score;
1045                         qscale = q;
1046                         rc = i;
1047                     }
1048                 }
1049                 bits += ctx->mb_rc[rc].bits;
1050                 ctx->mb_qscale[mb] = qscale;
1051                 ctx->mb_bits[mb]   = ctx->mb_rc[rc].bits;
1052             }
1053             bits = (bits + 31) & ~31; // padding
1054             if (bits > ctx->frame_bits)
1055                 break;
1056         }
1057         if (end) {
1058             if (bits > ctx->frame_bits)
1059                 return AVERROR(EINVAL);
1060             break;
1061         }
1062         if (bits < ctx->frame_bits) {
1063             last_lower = FFMIN(lambda, last_lower);
1064             if (last_higher != 0)
1065                 lambda = (lambda+last_higher)>>1;
1066             else
1067                 lambda -= down_step;
1068             down_step = FFMIN((int64_t)down_step*5, INT_MAX);
1069             up_step = 1<<LAMBDA_FRAC_BITS;
1070             lambda = FFMAX(1, lambda);
1071             if (lambda == last_lower)
1072                 break;
1073         } else {
1074             last_higher = FFMAX(lambda, last_higher);
1075             if (last_lower != INT_MAX)
1076                 lambda = (lambda+last_lower)>>1;
1077             else if ((int64_t)lambda + up_step > INT_MAX)
1078                 return AVERROR(EINVAL);
1079             else
1080                 lambda += up_step;
1081             up_step = FFMIN((int64_t)up_step*5, INT_MAX);
1082             down_step = 1<<LAMBDA_FRAC_BITS;
1083         }
1084     }
1085     ctx->lambda = lambda;
1086     return 0;
1087 }
1088
1089 static int dnxhd_find_qscale(DNXHDEncContext *ctx)
1090 {
1091     int bits = 0;
1092     int up_step = 1;
1093     int down_step = 1;
1094     int last_higher = 0;
1095     int last_lower = INT_MAX;
1096     int qscale;
1097     int x, y;
1098
1099     qscale = ctx->qscale;
1100     for (;;) {
1101         bits = 0;
1102         ctx->qscale = qscale;
1103         // XXX avoid recalculating bits
1104         ctx->m.avctx->execute2(ctx->m.avctx, dnxhd_calc_bits_thread,
1105                                NULL, NULL, ctx->m.mb_height);
1106         for (y = 0; y < ctx->m.mb_height; y++) {
1107             for (x = 0; x < ctx->m.mb_width; x++)
1108                 bits += ctx->mb_rc[(qscale*ctx->m.mb_num) + (y*ctx->m.mb_width+x)].bits;
1109             bits = (bits+31)&~31; // padding
1110             if (bits > ctx->frame_bits)
1111                 break;
1112         }
1113         if (bits < ctx->frame_bits) {
1114             if (qscale == 1)
1115                 return 1;
1116             if (last_higher == qscale - 1) {
1117                 qscale = last_higher;
1118                 break;
1119             }
1120             last_lower = FFMIN(qscale, last_lower);
1121             if (last_higher != 0)
1122                 qscale = (qscale + last_higher) >> 1;
1123             else
1124                 qscale -= down_step++;
1125             if (qscale < 1)
1126                 qscale = 1;
1127             up_step = 1;
1128         } else {
1129             if (last_lower == qscale + 1)
1130                 break;
1131             last_higher = FFMAX(qscale, last_higher);
1132             if (last_lower != INT_MAX)
1133                 qscale = (qscale + last_lower) >> 1;
1134             else
1135                 qscale += up_step++;
1136             down_step = 1;
1137             if (qscale >= ctx->m.avctx->qmax)
1138                 return AVERROR(EINVAL);
1139         }
1140     }
1141     ctx->qscale = qscale;
1142     return 0;
1143 }
1144
1145 #define BUCKET_BITS 8
1146 #define RADIX_PASSES 4
1147 #define NBUCKETS (1 << BUCKET_BITS)
1148
1149 static inline int get_bucket(int value, int shift)
1150 {
1151     value >>= shift;
1152     value  &= NBUCKETS - 1;
1153     return NBUCKETS - 1 - value;
1154 }
1155
1156 static void radix_count(const RCCMPEntry *data, int size,
1157                         int buckets[RADIX_PASSES][NBUCKETS])
1158 {
1159     int i, j;
1160     memset(buckets, 0, sizeof(buckets[0][0]) * RADIX_PASSES * NBUCKETS);
1161     for (i = 0; i < size; i++) {
1162         int v = data[i].value;
1163         for (j = 0; j < RADIX_PASSES; j++) {
1164             buckets[j][get_bucket(v, 0)]++;
1165             v >>= BUCKET_BITS;
1166         }
1167         av_assert1(!v);
1168     }
1169     for (j = 0; j < RADIX_PASSES; j++) {
1170         int offset = size;
1171         for (i = NBUCKETS - 1; i >= 0; i--)
1172             buckets[j][i] = offset -= buckets[j][i];
1173         av_assert1(!buckets[j][0]);
1174     }
1175 }
1176
1177 static void radix_sort_pass(RCCMPEntry *dst, const RCCMPEntry *data,
1178                             int size, int buckets[NBUCKETS], int pass)
1179 {
1180     int shift = pass * BUCKET_BITS;
1181     int i;
1182     for (i = 0; i < size; i++) {
1183         int v   = get_bucket(data[i].value, shift);
1184         int pos = buckets[v]++;
1185         dst[pos] = data[i];
1186     }
1187 }
1188
1189 static void radix_sort(RCCMPEntry *data, RCCMPEntry *tmp, int size)
1190 {
1191     int buckets[RADIX_PASSES][NBUCKETS];
1192     radix_count(data, size, buckets);
1193     radix_sort_pass(tmp, data, size, buckets[0], 0);
1194     radix_sort_pass(data, tmp, size, buckets[1], 1);
1195     if (buckets[2][NBUCKETS - 1] || buckets[3][NBUCKETS - 1]) {
1196         radix_sort_pass(tmp, data, size, buckets[2], 2);
1197         radix_sort_pass(data, tmp, size, buckets[3], 3);
1198     }
1199 }
1200
1201 static int dnxhd_encode_fast(AVCodecContext *avctx, DNXHDEncContext *ctx)
1202 {
1203     int max_bits = 0;
1204     int ret, x, y;
1205     if ((ret = dnxhd_find_qscale(ctx)) < 0)
1206         return ret;
1207     for (y = 0; y < ctx->m.mb_height; y++) {
1208         for (x = 0; x < ctx->m.mb_width; x++) {
1209             int mb = y * ctx->m.mb_width + x;
1210             int rc = (ctx->qscale * ctx->m.mb_num ) + mb;
1211             int delta_bits;
1212             ctx->mb_qscale[mb] = ctx->qscale;
1213             ctx->mb_bits[mb] = ctx->mb_rc[rc].bits;
1214             max_bits += ctx->mb_rc[rc].bits;
1215             if (!RC_VARIANCE) {
1216                 delta_bits = ctx->mb_rc[rc].bits -
1217                              ctx->mb_rc[rc + ctx->m.mb_num].bits;
1218                 ctx->mb_cmp[mb].mb = mb;
1219                 ctx->mb_cmp[mb].value =
1220                     delta_bits ? ((ctx->mb_rc[rc].ssd -
1221                                    ctx->mb_rc[rc + ctx->m.mb_num].ssd) * 100) /
1222                                   delta_bits
1223                                : INT_MIN; // avoid increasing qscale
1224             }
1225         }
1226         max_bits += 31; // worst padding
1227     }
1228     if (!ret) {
1229         if (RC_VARIANCE)
1230             avctx->execute2(avctx, dnxhd_mb_var_thread,
1231                             NULL, NULL, ctx->m.mb_height);
1232         radix_sort(ctx->mb_cmp, ctx->mb_cmp_tmp, ctx->m.mb_num);
1233         for (x = 0; x < ctx->m.mb_num && max_bits > ctx->frame_bits; x++) {
1234             int mb = ctx->mb_cmp[x].mb;
1235             int rc = (ctx->qscale * ctx->m.mb_num ) + mb;
1236             max_bits -= ctx->mb_rc[rc].bits -
1237                         ctx->mb_rc[rc + ctx->m.mb_num].bits;
1238             ctx->mb_qscale[mb] = ctx->qscale + 1;
1239             ctx->mb_bits[mb]   = ctx->mb_rc[rc + ctx->m.mb_num].bits;
1240         }
1241     }
1242     return 0;
1243 }
1244
1245 static void dnxhd_load_picture(DNXHDEncContext *ctx, const AVFrame *frame)
1246 {
1247     int i;
1248
1249     for (i = 0; i < ctx->m.avctx->thread_count; i++) {
1250         ctx->thread[i]->m.linesize    = frame->linesize[0] << ctx->interlaced;
1251         ctx->thread[i]->m.uvlinesize  = frame->linesize[1] << ctx->interlaced;
1252         ctx->thread[i]->dct_y_offset  = ctx->m.linesize  *8;
1253         ctx->thread[i]->dct_uv_offset = ctx->m.uvlinesize*8;
1254     }
1255
1256 #if FF_API_CODED_FRAME
1257 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1258     ctx->m.avctx->coded_frame->interlaced_frame = frame->interlaced_frame;
1259 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1260 #endif
1261     ctx->cur_field = frame->interlaced_frame && !frame->top_field_first;
1262 }
1263
1264 static int dnxhd_encode_picture(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
1265                                 const AVFrame *frame, int *got_packet)
1266 {
1267     DNXHDEncContext *ctx = avctx->priv_data;
1268     int first_field = 1;
1269     int offset, i, ret;
1270     uint8_t *buf;
1271
1272     if ((ret = ff_alloc_packet2(avctx, pkt, ctx->frame_size, 0)) < 0)
1273         return ret;
1274     buf = pkt->data;
1275
1276     dnxhd_load_picture(ctx, frame);
1277
1278 encode_coding_unit:
1279     for (i = 0; i < 3; i++) {
1280         ctx->src[i] = frame->data[i];
1281         if (ctx->interlaced && ctx->cur_field)
1282             ctx->src[i] += frame->linesize[i];
1283     }
1284
1285     dnxhd_write_header(avctx, buf);
1286
1287     if (avctx->mb_decision == FF_MB_DECISION_RD)
1288         ret = dnxhd_encode_rdo(avctx, ctx);
1289     else
1290         ret = dnxhd_encode_fast(avctx, ctx);
1291     if (ret < 0) {
1292         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
1293                "picture could not fit ratecontrol constraints, increase qmax\n");
1294         return ret;
1295     }
1296
1297     dnxhd_setup_threads_slices(ctx);
1298
1299     offset = 0;
1300     for (i = 0; i < ctx->m.mb_height; i++) {
1301         AV_WB32(ctx->msip + i * 4, offset);
1302         offset += ctx->slice_size[i];
1303         av_assert1(!(ctx->slice_size[i] & 3));
1304     }
1305
1306     avctx->execute2(avctx, dnxhd_encode_thread, buf, NULL, ctx->m.mb_height);
1307
1308     av_assert1(ctx->data_offset + offset + 4 <= ctx->coding_unit_size);
1309     memset(buf + ctx->data_offset + offset, 0,
1310            ctx->coding_unit_size - 4 - offset - ctx->data_offset);
1311
1312     AV_WB32(buf + ctx->coding_unit_size - 4, 0x600DC0DE); // EOF
1313
1314     if (ctx->interlaced && first_field) {
1315         first_field     = 0;
1316         ctx->cur_field ^= 1;
1317         buf            += ctx->coding_unit_size;
1318         goto encode_coding_unit;
1319     }
1320
1321 #if FF_API_CODED_FRAME
1322 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1323     avctx->coded_frame->quality = ctx->qscale * FF_QP2LAMBDA;
1324 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1325 #endif
1326
1327     ff_side_data_set_encoder_stats(pkt, ctx->qscale * FF_QP2LAMBDA, NULL, 0, AV_PICTURE_TYPE_I);
1328
1329     pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
1330     *got_packet = 1;
1331     return 0;
1332 }
1333
1334 static av_cold int dnxhd_encode_end(AVCodecContext *avctx)
1335 {
1336     DNXHDEncContext *ctx = avctx->priv_data;
1337     int i;
1338
1339     av_freep(&ctx->orig_vlc_codes);
1340     av_freep(&ctx->orig_vlc_bits);
1341     av_freep(&ctx->run_codes);
1342     av_freep(&ctx->run_bits);
1343
1344     av_freep(&ctx->mb_bits);
1345     av_freep(&ctx->mb_qscale);
1346     av_freep(&ctx->mb_rc);
1347     av_freep(&ctx->mb_cmp);
1348     av_freep(&ctx->mb_cmp_tmp);
1349     av_freep(&ctx->slice_size);
1350     av_freep(&ctx->slice_offs);
1351
1352     av_freep(&ctx->qmatrix_c);
1353     av_freep(&ctx->qmatrix_l);
1354     av_freep(&ctx->qmatrix_c16);
1355     av_freep(&ctx->qmatrix_l16);
1356
1357     if (avctx->active_thread_type == FF_THREAD_SLICE) {
1358         for (i = 1; i < avctx->thread_count; i++)
1359             av_freep(&ctx->thread[i]);
1360     }
1361
1362     return 0;
1363 }
1364
1365 static const AVCodecDefault dnxhd_defaults[] = {
1366     { "qmax", "1024" }, /* Maximum quantization scale factor allowed for VC-3 */
1367     { NULL },
1368 };
1369
1370 AVCodec ff_dnxhd_encoder = {
1371     .name           = "dnxhd",
1372     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("VC3/DNxHD"),
1373     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1374     .id             = AV_CODEC_ID_DNXHD,
1375     .priv_data_size = sizeof(DNXHDEncContext),
1376     .init           = dnxhd_encode_init,
1377     .encode2        = dnxhd_encode_picture,
1378     .close          = dnxhd_encode_end,
1379     .capabilities   = AV_CODEC_CAP_SLICE_THREADS | AV_CODEC_CAP_FRAME_THREADS,
1380     .caps_internal  = FF_CODEC_CAP_INIT_CLEANUP,
1381     .pix_fmts       = (const enum AVPixelFormat[]) {
1382         AV_PIX_FMT_YUV422P,
1383         AV_PIX_FMT_YUV422P10,
1384         AV_PIX_FMT_YUV444P10,
1385         AV_PIX_FMT_GBRP10,
1386         AV_PIX_FMT_NONE
1387     },
1388     .priv_class     = &dnxhd_class,
1389     .defaults       = dnxhd_defaults,
1390     .profiles       = NULL_IF_CONFIG_SMALL(ff_dnxhd_profiles),
1391 };