git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/av1dec.c

   1 /*
   2  * AV1 video decoder
   3  *
   4  * This file is part of FFmpeg.
   5  *
   6  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   7  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   8  * License as published by the Free Software Foundation; either
   9  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  10  *
  11  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  14  * Lesser General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  17  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  18  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  19  */
  20
  21 #include "libavutil/pixdesc.h"
  22 #include "avcodec.h"
  23 #include "av1dec.h"
  24 #include "bytestream.h"
  25 #include "hwconfig.h"
  26 #include "internal.h"
  27 #include "profiles.h"
  28
  29 static uint32_t inverse_recenter(int r, uint32_t v)
  30 {
  31     if (v > 2 * r)
  32         return v;
  33     else if (v & 1)
  34         return r - ((v + 1) >> 1);
  35     else
  36         return r + (v >> 1);
  37 }
  38
  39 static uint32_t decode_unsigned_subexp_with_ref(uint32_t sub_exp,
  40                                                 int mx, int r)
  41 {
  42     if ((r << 1) <= mx) {
  43         return inverse_recenter(r, sub_exp);
  44     } else {
  45         return mx - 1 - inverse_recenter(mx - 1 - r, sub_exp);
  46     }
  47 }
  48
  49 static int32_t decode_signed_subexp_with_ref(uint32_t sub_exp, int low,
  50                                              int high, int r)
  51 {
  52     int32_t x = decode_unsigned_subexp_with_ref(sub_exp, high - low, r - low);
  53     return x + low;
  54 }
  55
  56 static void read_global_param(AV1DecContext *s, int type, int ref, int idx)
  57 {
  58     uint8_t primary_frame, prev_frame;
  59     uint32_t abs_bits, prec_bits, round, prec_diff, sub, mx;
  60     int32_t r, prev_gm_param;
  61
  62     primary_frame = s->raw_frame_header->primary_ref_frame;
  63     prev_frame = s->raw_frame_header->ref_frame_idx[primary_frame];
  64     abs_bits = AV1_GM_ABS_ALPHA_BITS;
  65     prec_bits = AV1_GM_ALPHA_PREC_BITS;
  66
  67     /* setup_past_independence() sets PrevGmParams to default values. We can
  68      * simply point to the current's frame gm_params as they will be initialized
  69      * with defaults at this point.
  70      */
  71     if (s->raw_frame_header->primary_ref_frame == AV1_PRIMARY_REF_NONE)
  72         prev_gm_param = s->cur_frame.gm_params[ref][idx];
  73     else
  74         prev_gm_param = s->ref[prev_frame].gm_params[ref][idx];
  75
  76     if (idx < 2) {
  77         if (type == AV1_WARP_MODEL_TRANSLATION) {
  78             abs_bits = AV1_GM_ABS_TRANS_ONLY_BITS -
  79                 !s->raw_frame_header->allow_high_precision_mv;
  80             prec_bits = AV1_GM_TRANS_ONLY_PREC_BITS -
  81                 !s->raw_frame_header->allow_high_precision_mv;
  82         } else {
  83             abs_bits = AV1_GM_ABS_TRANS_BITS;
  84             prec_bits = AV1_GM_TRANS_PREC_BITS;
  85         }
  86     }
  87     round = (idx % 3) == 2 ? (1 << AV1_WARPEDMODEL_PREC_BITS) : 0;
  88     prec_diff = AV1_WARPEDMODEL_PREC_BITS - prec_bits;
  89     sub = (idx % 3) == 2 ? (1 << prec_bits) : 0;
  90     mx = 1 << abs_bits;
  91     r = (prev_gm_param >> prec_diff) - sub;
  92
  93     s->cur_frame.gm_params[ref][idx] =
  94         (decode_signed_subexp_with_ref(s->raw_frame_header->gm_params[ref][idx],
  95                                        -mx, mx + 1, r) << prec_diff) + round;
  96 }
  97
  98 /**
  99 * update gm type/params, since cbs already implemented part of this funcation,
 100 * so we don't need to full implement spec.
 101 */
 102 static void global_motion_params(AV1DecContext *s)
 103 {
 104     const AV1RawFrameHeader *header = s->raw_frame_header;
 105     int type, ref;
 106
 107     for (ref = AV1_REF_FRAME_LAST; ref <= AV1_REF_FRAME_ALTREF; ref++) {
 108         s->cur_frame.gm_type[ref] = AV1_WARP_MODEL_IDENTITY;
 109         for (int i = 0; i < 6; i++)
 110             s->cur_frame.gm_params[ref][i] = (i % 3 == 2) ?
 111                                              1 << AV1_WARPEDMODEL_PREC_BITS : 0;
 112     }
 113     if (header->frame_type == AV1_FRAME_KEY ||
 114         header->frame_type == AV1_FRAME_INTRA_ONLY)
 115         return;
 116
 117     for (ref = AV1_REF_FRAME_LAST; ref <= AV1_REF_FRAME_ALTREF; ref++) {
 118         if (header->is_global[ref]) {
 119             if (header->is_rot_zoom[ref]) {
 120                 type = AV1_WARP_MODEL_ROTZOOM;
 121             } else {
 122                 type = header->is_translation[ref] ? AV1_WARP_MODEL_TRANSLATION
 123                                                    : AV1_WARP_MODEL_AFFINE;
 124             }
 125         } else {
 126             type = AV1_WARP_MODEL_IDENTITY;
 127         }
 128         s->cur_frame.gm_type[ref] = type;
 129
 130         if (type >= AV1_WARP_MODEL_ROTZOOM) {
 131             read_global_param(s, type, ref, 2);
 132             read_global_param(s, type, ref, 3);
 133             if (type == AV1_WARP_MODEL_AFFINE) {
 134                 read_global_param(s, type, ref, 4);
 135                 read_global_param(s, type, ref, 5);
 136             } else {
 137                 s->cur_frame.gm_params[ref][4] = -s->cur_frame.gm_params[ref][3];
 138                 s->cur_frame.gm_params[ref][5] = s->cur_frame.gm_params[ref][2];
 139             }
 140         }
 141         if (type >= AV1_WARP_MODEL_TRANSLATION) {
 142             read_global_param(s, type, ref, 0);
 143             read_global_param(s, type, ref, 1);
 144         }
 145     }
 146 }
 147
 148 static int get_relative_dist(const AV1RawSequenceHeader *seq,
 149                              unsigned int a, unsigned int b)
 150 {
 151     unsigned int diff = a - b;
 152     unsigned int m = 1 << seq->order_hint_bits_minus_1;
 153     return (diff & (m - 1)) - (diff & m);
 154 }
 155
 156 static void skip_mode_params(AV1DecContext *s)
 157 {
 158     const AV1RawFrameHeader *header = s->raw_frame_header;
 159     const AV1RawSequenceHeader *seq = s->raw_seq;
 160
 161     int forward_idx,  backward_idx;
 162     int forward_hint, backward_hint;
 163     int second_forward_idx, second_forward_hint;
 164     int ref_hint, dist, i;
 165
 166     if (!header->skip_mode_present)
 167         return;
 168
 169     forward_idx  = -1;
 170     backward_idx = -1;
 171     for (i = 0; i < AV1_REFS_PER_FRAME; i++) {
 172         ref_hint = s->ref[header->ref_frame_idx[i]].raw_frame_header->order_hint;
 173         dist = get_relative_dist(seq, ref_hint, header->order_hint);
 174         if (dist < 0) {
 175             if (forward_idx < 0 ||
 176                 get_relative_dist(seq, ref_hint, forward_hint) > 0) {
 177                 forward_idx  = i;
 178                 forward_hint = ref_hint;
 179             }
 180         } else if (dist > 0) {
 181             if (backward_idx < 0 ||
 182                 get_relative_dist(seq, ref_hint, backward_hint) < 0) {
 183                 backward_idx  = i;
 184                 backward_hint = ref_hint;
 185             }
 186         }
 187     }
 188
 189     if (forward_idx < 0) {
 190         return;
 191     } else if (backward_idx >= 0) {
 192         s->cur_frame.skip_mode_frame_idx[0] =
 193             AV1_REF_FRAME_LAST + FFMIN(forward_idx, backward_idx);
 194         s->cur_frame.skip_mode_frame_idx[1] =
 195             AV1_REF_FRAME_LAST + FFMAX(forward_idx, backward_idx);
 196         return;
 197     }
 198
 199     second_forward_idx = -1;
 200     for (i = 0; i < AV1_REFS_PER_FRAME; i++) {
 201         ref_hint = s->ref[header->ref_frame_idx[i]].raw_frame_header->order_hint;
 202         if (get_relative_dist(seq, ref_hint, forward_hint) < 0) {
 203             if (second_forward_idx < 0 ||
 204                 get_relative_dist(seq, ref_hint, second_forward_hint) > 0) {
 205                 second_forward_idx  = i;
 206                 second_forward_hint = ref_hint;
 207             }
 208         }
 209     }
 210
 211     if (second_forward_idx < 0)
 212         return;
 213
 214     s->cur_frame.skip_mode_frame_idx[0] =
 215         AV1_REF_FRAME_LAST + FFMIN(forward_idx, second_forward_idx);
 216     s->cur_frame.skip_mode_frame_idx[1] =
 217         AV1_REF_FRAME_LAST + FFMAX(forward_idx, second_forward_idx);
 218 }
 219
 220 static void coded_lossless_param(AV1DecContext *s)
 221 {
 222     const AV1RawFrameHeader *header = s->raw_frame_header;
 223     int i;
 224
 225     if (header->delta_q_y_dc || header->delta_q_u_ac ||
 226         header->delta_q_u_dc || header->delta_q_v_ac ||
 227         header->delta_q_v_dc) {
 228         s->cur_frame.coded_lossless = 0;
 229         return;
 230     }
 231
 232     s->cur_frame.coded_lossless = 1;
 233     for (i = 0; i < AV1_MAX_SEGMENTS; i++) {
 234         int qindex;
 235         if (header->feature_enabled[i][AV1_SEG_LVL_ALT_Q]) {
 236             qindex = (header->base_q_idx +
 237                       header->feature_value[i][AV1_SEG_LVL_ALT_Q]);
 238         } else {
 239             qindex = header->base_q_idx;
 240         }
 241         qindex = av_clip_uintp2(qindex, 8);
 242
 243         if (qindex) {
 244             s->cur_frame.coded_lossless = 0;
 245             return;
 246         }
 247     }
 248 }
 249
 250 static void load_grain_params(AV1DecContext *s)
 251 {
 252     const AV1RawFrameHeader *header = s->raw_frame_header;
 253     const AV1RawFilmGrainParams *film_grain = &header->film_grain, *src;
 254     AV1RawFilmGrainParams *dst = &s->cur_frame.film_grain;
 255
 256     if (!film_grain->apply_grain)
 257         return;
 258
 259     if (film_grain->update_grain) {
 260         memcpy(dst, film_grain, sizeof(*dst));
 261         return;
 262     }
 263
 264     src = &s->ref[film_grain->film_grain_params_ref_idx].film_grain;
 265
 266     memcpy(dst, src, sizeof(*dst));
 267     dst->grain_seed = film_grain->grain_seed;
 268 }
 269
 270 static int init_tile_data(AV1DecContext *s)
 271
 272 {
 273     int cur_tile_num =
 274         s->raw_frame_header->tile_cols * s->raw_frame_header->tile_rows;
 275     if (s->tile_num < cur_tile_num) {
 276         int ret = av_reallocp_array(&s->tile_group_info, cur_tile_num,
 277                                     sizeof(TileGroupInfo));
 278         if (ret < 0) {
 279             s->tile_num = 0;
 280             return ret;
 281         }
 282     }
 283     s->tile_num = cur_tile_num;
 284
 285     return 0;
 286 }
 287
 288 static int get_tiles_info(AVCodecContext *avctx, const AV1RawTileGroup *tile_group)
 289 {
 290     AV1DecContext *s = avctx->priv_data;
 291     GetByteContext gb;
 292     uint16_t tile_num, tile_row, tile_col;
 293     uint32_t size = 0, size_bytes = 0;
 294
 295     bytestream2_init(&gb, tile_group->tile_data.data,
 296                      tile_group->tile_data.data_size);
 297     s->tg_start = tile_group->tg_start;
 298     s->tg_end = tile_group->tg_end;
 299
 300     for (tile_num = tile_group->tg_start; tile_num <= tile_group->tg_end; tile_num++) {
 301         tile_row = tile_num / s->raw_frame_header->tile_cols;
 302         tile_col = tile_num % s->raw_frame_header->tile_cols;
 303
 304         if (tile_num == tile_group->tg_end) {
 305             s->tile_group_info[tile_num].tile_size = bytestream2_get_bytes_left(&gb);
 306             s->tile_group_info[tile_num].tile_offset = bytestream2_tell(&gb);
 307             s->tile_group_info[tile_num].tile_row = tile_row;
 308             s->tile_group_info[tile_num].tile_column = tile_col;
 309             return 0;
 310         }
 311         size_bytes = s->raw_frame_header->tile_size_bytes_minus1 + 1;
 312         if (bytestream2_get_bytes_left(&gb) < size_bytes)
 313             return AVERROR_INVALIDDATA;
 314         size = 0;
 315         for (int i = 0; i < size_bytes; i++)
 316             size |= bytestream2_get_byteu(&gb) << 8 * i;
 317         if (bytestream2_get_bytes_left(&gb) <= size)
 318             return AVERROR_INVALIDDATA;
 319         size++;
 320
 321         s->tile_group_info[tile_num].tile_size = size;
 322         s->tile_group_info[tile_num].tile_offset = bytestream2_tell(&gb);
 323         s->tile_group_info[tile_num].tile_row = tile_row;
 324         s->tile_group_info[tile_num].tile_column = tile_col;
 325
 326         bytestream2_skipu(&gb, size);
 327     }
 328
 329     return 0;
 330
 331 }
 332
 333 static int get_pixel_format(AVCodecContext *avctx)
 334 {
 335     AV1DecContext *s = avctx->priv_data;
 336     const AV1RawSequenceHeader *seq = s->raw_seq;
 337     uint8_t bit_depth;
 338     int ret;
 339     enum AVPixelFormat pix_fmt = AV_PIX_FMT_NONE;
 340 #define HWACCEL_MAX (CONFIG_AV1_DXVA2_HWACCEL + \
 341                      CONFIG_AV1_D3D11VA_HWACCEL * 2 + \
 342                      CONFIG_AV1_NVDEC_HWACCEL + \
 343                      CONFIG_AV1_VAAPI_HWACCEL)
 344     enum AVPixelFormat pix_fmts[HWACCEL_MAX + 2], *fmtp = pix_fmts;
 345
 346     if (seq->seq_profile == 2 && seq->color_config.high_bitdepth)
 347         bit_depth = seq->color_config.twelve_bit ? 12 : 10;
 348     else if (seq->seq_profile <= 2)
 349         bit_depth = seq->color_config.high_bitdepth ? 10 : 8;
 350     else {
 351         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 352                "Unknown AV1 profile %d.\n", seq->seq_profile);
 353         return -1;
 354     }
 355
 356     if (!seq->color_config.mono_chrome) {
 357         // 4:4:4 x:0 y:0, 4:2:2 x:1 y:0, 4:2:0 x:1 y:1
 358         if (seq->color_config.subsampling_x == 0 &&
 359             seq->color_config.subsampling_y == 0) {
 360             if (bit_depth == 8)
 361                 pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV444P;
 362             else if (bit_depth == 10)
 363                 pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV444P10;
 364             else if (bit_depth == 12)
 365                 pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV444P12;
 366             else
 367                 av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Unknown AV1 pixel format.\n");
 368         } else if (seq->color_config.subsampling_x == 1 &&
 369                    seq->color_config.subsampling_y == 0) {
 370             if (bit_depth == 8)
 371                 pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV422P;
 372             else if (bit_depth == 10)
 373                 pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV422P10;
 374             else if (bit_depth == 12)
 375                 pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV422P12;
 376             else
 377                 av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Unknown AV1 pixel format.\n");
 378         } else if (seq->color_config.subsampling_x == 1 &&
 379                    seq->color_config.subsampling_y == 1) {
 380             if (bit_depth == 8)
 381                 pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV420P;
 382             else if (bit_depth == 10)
 383                 pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV420P10;
 384             else if (bit_depth == 12)
 385                 pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV420P12;
 386             else
 387                 av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Unknown AV1 pixel format.\n");
 388         }
 389     } else {
 390         if (bit_depth == 8)
 391             pix_fmt = AV_PIX_FMT_GRAY8;
 392         else if (bit_depth == 10)
 393             pix_fmt = AV_PIX_FMT_GRAY10;
 394         else if (bit_depth == 12)
 395             pix_fmt = AV_PIX_FMT_GRAY12;
 396         else
 397             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Unknown AV1 pixel format.\n");
 398     }
 399
 400     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "AV1 decode get format: %s.\n",
 401            av_get_pix_fmt_name(pix_fmt));
 402
 403     if (pix_fmt == AV_PIX_FMT_NONE)
 404         return -1;
 405     s->pix_fmt = pix_fmt;
 406
 407     switch (s->pix_fmt) {
 408     case AV_PIX_FMT_YUV420P:
 409 #if CONFIG_AV1_DXVA2_HWACCEL
 410         *fmtp++ = AV_PIX_FMT_DXVA2_VLD;
 411 #endif
 412 #if CONFIG_AV1_D3D11VA_HWACCEL
 413         *fmtp++ = AV_PIX_FMT_D3D11VA_VLD;
 414         *fmtp++ = AV_PIX_FMT_D3D11;
 415 #endif
 416 #if CONFIG_AV1_NVDEC_HWACCEL
 417         *fmtp++ = AV_PIX_FMT_CUDA;
 418 #endif
 419 #if CONFIG_AV1_VAAPI_HWACCEL
 420         *fmtp++ = AV_PIX_FMT_VAAPI;
 421 #endif
 422         break;
 423     case AV_PIX_FMT_YUV420P10:
 424 #if CONFIG_AV1_DXVA2_HWACCEL
 425         *fmtp++ = AV_PIX_FMT_DXVA2_VLD;
 426 #endif
 427 #if CONFIG_AV1_D3D11VA_HWACCEL
 428         *fmtp++ = AV_PIX_FMT_D3D11VA_VLD;
 429         *fmtp++ = AV_PIX_FMT_D3D11;
 430 #endif
 431 #if CONFIG_AV1_NVDEC_HWACCEL
 432         *fmtp++ = AV_PIX_FMT_CUDA;
 433 #endif
 434 #if CONFIG_AV1_VAAPI_HWACCEL
 435         *fmtp++ = AV_PIX_FMT_VAAPI;
 436 #endif
 437         break;
 438     case AV_PIX_FMT_GRAY8:
 439 #if CONFIG_AV1_NVDEC_HWACCEL
 440         *fmtp++ = AV_PIX_FMT_CUDA;
 441 #endif
 442         break;
 443     case AV_PIX_FMT_GRAY10:
 444 #if CONFIG_AV1_NVDEC_HWACCEL
 445         *fmtp++ = AV_PIX_FMT_CUDA;
 446 #endif
 447         break;
 448     }
 449
 450     *fmtp++ = s->pix_fmt;
 451     *fmtp = AV_PIX_FMT_NONE;
 452
 453     ret = ff_thread_get_format(avctx, pix_fmts);
 454     if (ret < 0)
 455         return ret;
 456
 457     /**
 458      * check if the HW accel is inited correctly. If not, return un-implemented.
 459      * Since now the av1 decoder doesn't support native decode, if it will be
 460      * implemented in the future, need remove this check.
 461      */
 462     if (!avctx->hwaccel) {
 463         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Your platform doesn't suppport"
 464                " hardware accelerated AV1 decoding.\n");
 465         return AVERROR(ENOSYS);
 466     }
 467
 468     avctx->pix_fmt = ret;
 469
 470     return 0;
 471 }
 472
 473 static void av1_frame_unref(AVCodecContext *avctx, AV1Frame *f)
 474 {
 475     ff_thread_release_buffer(avctx, &f->tf);
 476     av_buffer_unref(&f->hwaccel_priv_buf);
 477     f->hwaccel_picture_private = NULL;
 478     av_buffer_unref(&f->header_ref);
 479     f->raw_frame_header = NULL;
 480     f->spatial_id = f->temporal_id = 0;
 481     memset(f->skip_mode_frame_idx, 0,
 482            2 * sizeof(uint8_t));
 483     memset(&f->film_grain, 0, sizeof(f->film_grain));
 484     f->coded_lossless = 0;
 485 }
 486
 487 static int av1_frame_ref(AVCodecContext *avctx, AV1Frame *dst, const AV1Frame *src)
 488 {
 489     int ret;
 490
 491     ret = ff_thread_ref_frame(&dst->tf, &src->tf);
 492     if (ret < 0)
 493         return ret;
 494
 495     dst->header_ref = av_buffer_ref(src->header_ref);
 496     if (!dst->header_ref)
 497         goto fail;
 498
 499     dst->raw_frame_header = src->raw_frame_header;
 500
 501     if (src->hwaccel_picture_private) {
 502         dst->hwaccel_priv_buf = av_buffer_ref(src->hwaccel_priv_buf);
 503         if (!dst->hwaccel_priv_buf)
 504             goto fail;
 505         dst->hwaccel_picture_private = dst->hwaccel_priv_buf->data;
 506     }
 507
 508     dst->spatial_id = src->spatial_id;
 509     dst->temporal_id = src->temporal_id;
 510     memcpy(dst->gm_type,
 511            src->gm_type,
 512            AV1_NUM_REF_FRAMES * sizeof(uint8_t));
 513     memcpy(dst->gm_params,
 514            src->gm_params,
 515            AV1_NUM_REF_FRAMES * 6 * sizeof(int32_t));
 516     memcpy(dst->skip_mode_frame_idx,
 517            src->skip_mode_frame_idx,
 518            2 * sizeof(uint8_t));
 519     memcpy(&dst->film_grain,
 520            &src->film_grain,
 521            sizeof(dst->film_grain));
 522     dst->coded_lossless = src->coded_lossless;
 523
 524     return 0;
 525
 526 fail:
 527     av1_frame_unref(avctx, dst);
 528     return AVERROR(ENOMEM);
 529 }
 530
 531 static av_cold int av1_decode_free(AVCodecContext *avctx)
 532 {
 533     AV1DecContext *s = avctx->priv_data;
 534
 535     for (int i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(s->ref); i++) {
 536         av1_frame_unref(avctx, &s->ref[i]);
 537         av_frame_free(&s->ref[i].tf.f);
 538     }
 539     av1_frame_unref(avctx, &s->cur_frame);
 540     av_frame_free(&s->cur_frame.tf.f);
 541
 542     av_buffer_unref(&s->seq_ref);
 543     av_buffer_unref(&s->header_ref);
 544     av_freep(&s->tile_group_info);
 545
 546     ff_cbs_fragment_free(&s->current_obu);
 547     ff_cbs_close(&s->cbc);
 548
 549     return 0;
 550 }
 551
 552 static int set_context_with_sequence(AVCodecContext *avctx,
 553                                      const AV1RawSequenceHeader *seq)
 554 {
 555     int width = seq->max_frame_width_minus_1 + 1;
 556     int height = seq->max_frame_height_minus_1 + 1;
 557
 558     avctx->profile = seq->seq_profile;
 559     avctx->level = seq->seq_level_idx[0];
 560
 561     avctx->color_range =
 562         seq->color_config.color_range ? AVCOL_RANGE_JPEG : AVCOL_RANGE_MPEG;
 563     avctx->color_primaries = seq->color_config.color_primaries;
 564     avctx->colorspace = seq->color_config.color_primaries;
 565     avctx->color_trc = seq->color_config.transfer_characteristics;
 566
 567     switch (seq->color_config.chroma_sample_position) {
 568     case AV1_CSP_VERTICAL:
 569         avctx->chroma_sample_location = AVCHROMA_LOC_LEFT;
 570         break;
 571     case AV1_CSP_COLOCATED:
 572         avctx->chroma_sample_location = AVCHROMA_LOC_TOPLEFT;
 573         break;
 574     }
 575
 576     if (avctx->width != width || avctx->height != height) {
 577         int ret = ff_set_dimensions(avctx, width, height);
 578         if (ret < 0)
 579             return ret;
 580     }
 581     avctx->sample_aspect_ratio = (AVRational) { 1, 1 };
 582
 583     if (seq->timing_info.num_units_in_display_tick &&
 584         seq->timing_info.time_scale) {
 585         av_reduce(&avctx->framerate.den, &avctx->framerate.num,
 586                   seq->timing_info.num_units_in_display_tick,
 587                   seq->timing_info.time_scale,
 588                   INT_MAX);
 589         if (seq->timing_info.equal_picture_interval)
 590             avctx->ticks_per_frame = seq->timing_info.num_ticks_per_picture_minus_1 + 1;
 591     }
 592
 593     return 0;
 594 }
 595
 596 static int update_context_with_frame_header(AVCodecContext *avctx,
 597                                             const AV1RawFrameHeader *header)
 598 {
 599     AVRational aspect_ratio;
 600     int width = header->frame_width_minus_1 + 1;
 601     int height = header->frame_height_minus_1 + 1;
 602     int r_width = header->render_width_minus_1 + 1;
 603     int r_height = header->render_height_minus_1 + 1;
 604     int ret;
 605
 606     if (avctx->width != width || avctx->height != height) {
 607         ret = ff_set_dimensions(avctx, width, height);
 608         if (ret < 0)
 609             return ret;
 610     }
 611
 612     av_reduce(&aspect_ratio.num, &aspect_ratio.den,
 613               (int64_t)height * r_width,
 614               (int64_t)width * r_height,
 615               INT_MAX);
 616
 617     if (av_cmp_q(avctx->sample_aspect_ratio, aspect_ratio)) {
 618         ret = ff_set_sar(avctx, aspect_ratio);
 619         if (ret < 0)
 620             return ret;
 621     }
 622
 623     return 0;
 624 }
 625
 626 static av_cold int av1_decode_init(AVCodecContext *avctx)
 627 {
 628     AV1DecContext *s = avctx->priv_data;
 629     AV1RawSequenceHeader *seq;
 630     int ret;
 631
 632     s->avctx = avctx;
 633     s->pix_fmt = AV_PIX_FMT_NONE;
 634
 635     for (int i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(s->ref); i++) {
 636         s->ref[i].tf.f = av_frame_alloc();
 637         if (!s->ref[i].tf.f) {
 638             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 639                    "Failed to allocate reference frame buffer %d.\n", i);
 640             return AVERROR(ENOMEM);
 641         }
 642     }
 643
 644     s->cur_frame.tf.f = av_frame_alloc();
 645     if (!s->cur_frame.tf.f) {
 646         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 647                "Failed to allocate current frame buffer.\n");
 648         return AVERROR(ENOMEM);
 649     }
 650
 651     ret = ff_cbs_init(&s->cbc, AV_CODEC_ID_AV1, avctx);
 652     if (ret < 0)
 653         return ret;
 654
 655     if (avctx->extradata && avctx->extradata_size) {
 656         ret = ff_cbs_read_extradata_from_codec(s->cbc,
 657                                                &s->current_obu,
 658                                                avctx);
 659         if (ret < 0) {
 660             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Failed to read extradata.\n");
 661             return ret;
 662         }
 663
 664         seq = ((CodedBitstreamAV1Context *)(s->cbc->priv_data))->sequence_header;
 665         if (!seq) {
 666             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "No sequence header available.\n");
 667             goto end;
 668         }
 669
 670         ret = set_context_with_sequence(avctx, seq);
 671         if (ret < 0) {
 672             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Failed to set decoder context.\n");
 673             goto end;
 674         }
 675
 676         end:
 677         ff_cbs_fragment_reset(&s->current_obu);
 678     }
 679
 680     return ret;
 681 }
 682
 683 static int av1_frame_alloc(AVCodecContext *avctx, AV1Frame *f)
 684 {
 685     AV1DecContext *s = avctx->priv_data;
 686     AV1RawFrameHeader *header= s->raw_frame_header;
 687     AVFrame *frame;
 688     int ret;
 689
 690     ret = update_context_with_frame_header(avctx, header);
 691     if (ret < 0) {
 692         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to update context with frame header\n");
 693         return ret;
 694     }
 695
 696     f->header_ref = av_buffer_ref(s->header_ref);
 697     if (!f->header_ref)
 698         return AVERROR(ENOMEM);
 699
 700     f->raw_frame_header = s->raw_frame_header;
 701
 702     if ((ret = ff_thread_get_buffer(avctx, &f->tf, AV_GET_BUFFER_FLAG_REF)) < 0)
 703         goto fail;
 704
 705     frame = f->tf.f;
 706     frame->key_frame = header->frame_type == AV1_FRAME_KEY;
 707
 708     switch (header->frame_type) {
 709     case AV1_FRAME_KEY:
 710     case AV1_FRAME_INTRA_ONLY:
 711         frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
 712         break;
 713     case AV1_FRAME_INTER:
 714         frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_P;
 715         break;
 716     case AV1_FRAME_SWITCH:
 717         frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_SP;
 718         break;
 719     }
 720
 721     if (avctx->hwaccel) {
 722         const AVHWAccel *hwaccel = avctx->hwaccel;
 723         if (hwaccel->frame_priv_data_size) {
 724             f->hwaccel_priv_buf =
 725                 av_buffer_allocz(hwaccel->frame_priv_data_size);
 726             if (!f->hwaccel_priv_buf) {
 727                 ret = AVERROR(ENOMEM);
 728                 goto fail;
 729             }
 730             f->hwaccel_picture_private = f->hwaccel_priv_buf->data;
 731         }
 732     }
 733     return 0;
 734
 735 fail:
 736     av1_frame_unref(avctx, f);
 737     return ret;
 738 }
 739
 740 static int set_output_frame(AVCodecContext *avctx, AVFrame *frame,
 741                             const AVPacket *pkt, int *got_frame)
 742 {
 743     AV1DecContext *s = avctx->priv_data;
 744     const AVFrame *srcframe = s->cur_frame.tf.f;
 745     int ret;
 746
 747     ret = av_frame_ref(frame, srcframe);
 748     if (ret < 0)
 749         return ret;
 750
 751     frame->pts = pkt->pts;
 752     frame->pkt_dts = pkt->dts;
 753     frame->pkt_size = pkt->size;
 754
 755     *got_frame = 1;
 756
 757     return 0;
 758 }
 759
 760 static int update_reference_list(AVCodecContext *avctx)
 761 {
 762     AV1DecContext *s = avctx->priv_data;
 763     const AV1RawFrameHeader *header = s->raw_frame_header;
 764     int ret;
 765
 766     for (int i = 0; i < AV1_NUM_REF_FRAMES; i++) {
 767         if (header->refresh_frame_flags & (1 << i)) {
 768             if (s->ref[i].tf.f->buf[0])
 769                 av1_frame_unref(avctx, &s->ref[i]);
 770             if ((ret = av1_frame_ref(avctx, &s->ref[i], &s->cur_frame)) < 0) {
 771                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 772                        "Failed to update frame %d in reference list\n", i);
 773                 return ret;
 774             }
 775         }
 776     }
 777     return 0;
 778 }
 779
 780 static int get_current_frame(AVCodecContext *avctx)
 781 {
 782     AV1DecContext *s = avctx->priv_data;
 783     int ret;
 784
 785     if (s->cur_frame.tf.f->buf[0])
 786         av1_frame_unref(avctx, &s->cur_frame);
 787
 788     ret = av1_frame_alloc(avctx, &s->cur_frame);
 789     if (ret < 0) {
 790         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 791                "Failed to allocate space for current frame.\n");
 792         return ret;
 793     }
 794
 795     ret = init_tile_data(s);
 796     if (ret < 0) {
 797         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to init tile data.\n");
 798         return ret;
 799     }
 800
 801     global_motion_params(s);
 802     skip_mode_params(s);
 803     coded_lossless_param(s);
 804     load_grain_params(s);
 805
 806     return ret;
 807 }
 808
 809 static int av1_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *frame,
 810                             int *got_frame, AVPacket *pkt)
 811 {
 812     AV1DecContext *s = avctx->priv_data;
 813     AV1RawTileGroup *raw_tile_group = NULL;
 814     int ret;
 815
 816     ret = ff_cbs_read_packet(s->cbc, &s->current_obu, pkt);
 817     if (ret < 0) {
 818         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to read packet.\n");
 819         goto end;
 820     }
 821     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "Total obu for this frame:%d.\n",
 822            s->current_obu.nb_units);
 823
 824     for (int i = 0; i < s->current_obu.nb_units; i++) {
 825         CodedBitstreamUnit *unit = &s->current_obu.units[i];
 826         AV1RawOBU *obu = unit->content;
 827         const AV1RawOBUHeader *header;
 828
 829         if (!obu)
 830             continue;
 831
 832         header = &obu->header;
 833         av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "Obu idx:%d, obu type:%d.\n", i, unit->type);
 834
 835         switch (unit->type) {
 836         case AV1_OBU_SEQUENCE_HEADER:
 837             av_buffer_unref(&s->seq_ref);
 838             s->seq_ref = av_buffer_ref(unit->content_ref);
 839             if (!s->seq_ref) {
 840                 ret = AVERROR(ENOMEM);
 841                 goto end;
 842             }
 843
 844             s->raw_seq = &obu->obu.sequence_header;
 845
 846             ret = set_context_with_sequence(avctx, s->raw_seq);
 847             if (ret < 0) {
 848                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to set context.\n");
 849                 s->raw_seq = NULL;
 850                 goto end;
 851             }
 852
 853             if (s->pix_fmt == AV_PIX_FMT_NONE) {
 854                 ret = get_pixel_format(avctx);
 855                 if (ret < 0) {
 856                     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 857                            "Failed to get pixel format.\n");
 858                     s->raw_seq = NULL;
 859                     goto end;
 860                 }
 861             }
 862
 863             if (avctx->hwaccel && avctx->hwaccel->decode_params) {
 864                 ret = avctx->hwaccel->decode_params(avctx, unit->type, unit->data,
 865                                                     unit->data_size);
 866                 if (ret < 0) {
 867                     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "HW accel decode params fail.\n");
 868                     s->raw_seq = NULL;
 869                     goto end;
 870                 }
 871             }
 872             break;
 873         case AV1_OBU_REDUNDANT_FRAME_HEADER:
 874             if (s->raw_frame_header)
 875                 break;
 876         // fall-through
 877         case AV1_OBU_FRAME:
 878         case AV1_OBU_FRAME_HEADER:
 879             if (!s->raw_seq) {
 880                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Missing Sequence Header.\n");
 881                 ret = AVERROR_INVALIDDATA;
 882                 goto end;
 883             }
 884
 885             av_buffer_unref(&s->header_ref);
 886             s->header_ref = av_buffer_ref(unit->content_ref);
 887             if (!s->header_ref) {
 888                 ret = AVERROR(ENOMEM);
 889                 goto end;
 890             }
 891
 892             if (unit->type == AV1_OBU_FRAME)
 893                 s->raw_frame_header = &obu->obu.frame.header;
 894             else
 895                 s->raw_frame_header = &obu->obu.frame_header;
 896
 897             if (s->raw_frame_header->show_existing_frame) {
 898                 if (s->cur_frame.tf.f->buf[0])
 899                     av1_frame_unref(avctx, &s->cur_frame);
 900
 901                 ret = av1_frame_ref(avctx, &s->cur_frame,
 902                                     &s->ref[s->raw_frame_header->frame_to_show_map_idx]);
 903                 if (ret < 0) {
 904                     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to get reference frame.\n");
 905                     goto end;
 906                 }
 907
 908                 ret = update_reference_list(avctx);
 909                 if (ret < 0) {
 910                     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to update reference list.\n");
 911                     goto end;
 912                 }
 913
 914                 ret = set_output_frame(avctx, frame, pkt, got_frame);
 915                 if (ret < 0)
 916                     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Set output frame error.\n");
 917
 918                 s->raw_frame_header = NULL;
 919
 920                 goto end;
 921             }
 922
 923             ret = get_current_frame(avctx);
 924             if (ret < 0) {
 925                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Get current frame error\n");
 926                 goto end;
 927             }
 928
 929             s->cur_frame.spatial_id  = header->spatial_id;
 930             s->cur_frame.temporal_id = header->temporal_id;
 931
 932             if (avctx->hwaccel) {
 933                 ret = avctx->hwaccel->start_frame(avctx, unit->data,
 934                                                   unit->data_size);
 935                 if (ret < 0) {
 936                     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "HW accel start frame fail.\n");
 937                     goto end;
 938                 }
 939             }
 940             if (unit->type != AV1_OBU_FRAME)
 941                 break;
 942         // fall-through
 943         case AV1_OBU_TILE_GROUP:
 944             if (!s->raw_frame_header) {
 945                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Missing Frame Header.\n");
 946                 ret = AVERROR_INVALIDDATA;
 947                 goto end;
 948             }
 949
 950             if (unit->type == AV1_OBU_FRAME)
 951                 raw_tile_group = &obu->obu.frame.tile_group;
 952             else
 953                 raw_tile_group = &obu->obu.tile_group;
 954
 955             ret = get_tiles_info(avctx, raw_tile_group);
 956             if (ret < 0)
 957                 goto end;
 958
 959             if (avctx->hwaccel) {
 960                 ret = avctx->hwaccel->decode_slice(avctx,
 961                                                    raw_tile_group->tile_data.data,
 962                                                    raw_tile_group->tile_data.data_size);
 963                 if (ret < 0) {
 964                     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 965                            "HW accel decode slice fail.\n");
 966                     goto end;
 967                 }
 968             }
 969             break;
 970         case AV1_OBU_TILE_LIST:
 971         case AV1_OBU_TEMPORAL_DELIMITER:
 972         case AV1_OBU_PADDING:
 973         case AV1_OBU_METADATA:
 974             break;
 975         default:
 976             av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG,
 977                    "Unknown obu type: %d (%"SIZE_SPECIFIER" bits).\n",
 978                    unit->type, unit->data_size);
 979         }
 980
 981         if (raw_tile_group && (s->tile_num == raw_tile_group->tg_end + 1)) {
 982             if (avctx->hwaccel) {
 983                 ret = avctx->hwaccel->end_frame(avctx);
 984                 if (ret < 0) {
 985                     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "HW accel end frame fail.\n");
 986                     goto end;
 987                 }
 988             }
 989
 990             ret = update_reference_list(avctx);
 991             if (ret < 0) {
 992                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to update reference list.\n");
 993                 goto end;
 994             }
 995
 996             if (s->raw_frame_header->show_frame) {
 997                 ret = set_output_frame(avctx, frame, pkt, got_frame);
 998                 if (ret < 0) {
 999                     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Set output frame error\n");
1000                     goto end;
1001                 }
1002             }
1003             raw_tile_group = NULL;
1004             s->raw_frame_header = NULL;
1005         }
1006     }
1007
1008 end:
1009     ff_cbs_fragment_reset(&s->current_obu);
1010     if (ret < 0)
1011         s->raw_frame_header = NULL;
1012     return ret;
1013 }
1014
1015 static void av1_decode_flush(AVCodecContext *avctx)
1016 {
1017     AV1DecContext *s = avctx->priv_data;
1018
1019     for (int i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(s->ref); i++)
1020         av1_frame_unref(avctx, &s->ref[i]);
1021
1022     av1_frame_unref(avctx, &s->cur_frame);
1023     s->raw_frame_header = NULL;
1024     s->raw_seq = NULL;
1025
1026     ff_cbs_flush(s->cbc);
1027 }
1028
1029 AVCodec ff_av1_decoder = {
1030     .name                  = "av1",
1031     .long_name             = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Alliance for Open Media AV1"),
1032     .type                  = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1033     .id                    = AV_CODEC_ID_AV1,
1034     .priv_data_size        = sizeof(AV1DecContext),
1035     .init                  = av1_decode_init,
1036     .close                 = av1_decode_free,
1037     .decode                = av1_decode_frame,
1038     .capabilities          = AV_CODEC_CAP_DR1 | AV_CODEC_CAP_AVOID_PROBING,
1039     .caps_internal         = FF_CODEC_CAP_INIT_THREADSAFE |
1040                              FF_CODEC_CAP_INIT_CLEANUP |
1041                              FF_CODEC_CAP_SETS_PKT_DTS,
1042     .flush                 = av1_decode_flush,
1043     .profiles              = NULL_IF_CONFIG_SMALL(ff_av1_profiles),
1044     .hw_configs            = (const AVCodecHWConfigInternal * []) {
1045 #if CONFIG_AV1_DXVA2_HWACCEL
1046         HWACCEL_DXVA2(av1),
1047 #endif
1048 #if CONFIG_AV1_D3D11VA_HWACCEL
1049         HWACCEL_D3D11VA(av1),
1050 #endif
1051 #if CONFIG_AV1_D3D11VA2_HWACCEL
1052         HWACCEL_D3D11VA2(av1),
1053 #endif
1054 #if CONFIG_AV1_NVDEC_HWACCEL
1055         HWACCEL_NVDEC(av1),
1056 #endif
1057 #if CONFIG_AV1_VAAPI_HWACCEL
1058         HWACCEL_VAAPI(av1),
1059 #endif
1060         NULL
1061     },
1062 };