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