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 int init_tile_data(AV1DecContext *s)
 251
 252 {
 253     int cur_tile_num =
 254         s->raw_frame_header->tile_cols * s->raw_frame_header->tile_rows;
 255     if (s->tile_num < cur_tile_num) {
 256         int ret = av_reallocp_array(&s->tile_group_info, cur_tile_num,
 257                                     sizeof(TileGroupInfo));
 258         if (ret < 0) {
 259             s->tile_num = 0;
 260             return ret;
 261         }
 262     }
 263     s->tile_num = cur_tile_num;
 264
 265     return 0;
 266 }
 267
 268 static int get_tiles_info(AVCodecContext *avctx, const AV1RawTileGroup *tile_group)
 269 {
 270     AV1DecContext *s = avctx->priv_data;
 271     GetByteContext gb;
 272     uint16_t tile_num, tile_row, tile_col;
 273     uint32_t size = 0, size_bytes = 0;
 274
 275     bytestream2_init(&gb, tile_group->tile_data.data,
 276                      tile_group->tile_data.data_size);
 277     s->tg_start = tile_group->tg_start;
 278     s->tg_end = tile_group->tg_end;
 279
 280     for (tile_num = tile_group->tg_start; tile_num <= tile_group->tg_end; tile_num++) {
 281         tile_row = tile_num / s->raw_frame_header->tile_cols;
 282         tile_col = tile_num % s->raw_frame_header->tile_cols;
 283
 284         if (tile_num == tile_group->tg_end) {
 285             s->tile_group_info[tile_num].tile_size = bytestream2_get_bytes_left(&gb);
 286             s->tile_group_info[tile_num].tile_offset = bytestream2_tell(&gb);
 287             s->tile_group_info[tile_num].tile_row = tile_row;
 288             s->tile_group_info[tile_num].tile_column = tile_col;
 289             return 0;
 290         }
 291         size_bytes = s->raw_frame_header->tile_size_bytes_minus1 + 1;
 292         if (bytestream2_get_bytes_left(&gb) < size_bytes)
 293             return AVERROR_INVALIDDATA;
 294         size = 0;
 295         for (int i = 0; i < size_bytes; i++)
 296             size |= bytestream2_get_byteu(&gb) << 8 * i;
 297         if (bytestream2_get_bytes_left(&gb) <= size)
 298             return AVERROR_INVALIDDATA;
 299         size++;
 300
 301         s->tile_group_info[tile_num].tile_size = size;
 302         s->tile_group_info[tile_num].tile_offset = bytestream2_tell(&gb);
 303         s->tile_group_info[tile_num].tile_row = tile_row;
 304         s->tile_group_info[tile_num].tile_column = tile_col;
 305
 306         bytestream2_skipu(&gb, size);
 307     }
 308
 309     return 0;
 310
 311 }
 312
 313 static int get_pixel_format(AVCodecContext *avctx)
 314 {
 315     AV1DecContext *s = avctx->priv_data;
 316     const AV1RawSequenceHeader *seq = s->raw_seq;
 317     uint8_t bit_depth;
 318     int ret;
 319     enum AVPixelFormat pix_fmt = AV_PIX_FMT_NONE;
 320 #define HWACCEL_MAX (CONFIG_AV1_DXVA2_HWACCEL + \
 321                      CONFIG_AV1_D3D11VA_HWACCEL * 2 + \
 322                      CONFIG_AV1_NVDEC_HWACCEL + \
 323                      CONFIG_AV1_VAAPI_HWACCEL)
 324     enum AVPixelFormat pix_fmts[HWACCEL_MAX + 2], *fmtp = pix_fmts;
 325
 326     if (seq->seq_profile == 2 && seq->color_config.high_bitdepth)
 327         bit_depth = seq->color_config.twelve_bit ? 12 : 10;
 328     else if (seq->seq_profile <= 2)
 329         bit_depth = seq->color_config.high_bitdepth ? 10 : 8;
 330     else {
 331         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 332                "Unknown AV1 profile %d.\n", seq->seq_profile);
 333         return -1;
 334     }
 335
 336     if (!seq->color_config.mono_chrome) {
 337         // 4:4:4 x:0 y:0, 4:2:2 x:1 y:0, 4:2:0 x:1 y:1
 338         if (seq->color_config.subsampling_x == 0 &&
 339             seq->color_config.subsampling_y == 0) {
 340             if (bit_depth == 8)
 341                 pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV444P;
 342             else if (bit_depth == 10)
 343                 pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV444P10;
 344             else if (bit_depth == 12)
 345                 pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV444P12;
 346             else
 347                 av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Unknown AV1 pixel format.\n");
 348         } else if (seq->color_config.subsampling_x == 1 &&
 349                    seq->color_config.subsampling_y == 0) {
 350             if (bit_depth == 8)
 351                 pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV422P;
 352             else if (bit_depth == 10)
 353                 pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV422P10;
 354             else if (bit_depth == 12)
 355                 pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV422P12;
 356             else
 357                 av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Unknown AV1 pixel format.\n");
 358         } else if (seq->color_config.subsampling_x == 1 &&
 359                    seq->color_config.subsampling_y == 1) {
 360             if (bit_depth == 8)
 361                 pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV420P;
 362             else if (bit_depth == 10)
 363                 pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV420P10;
 364             else if (bit_depth == 12)
 365                 pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV420P12;
 366             else
 367                 av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Unknown AV1 pixel format.\n");
 368         }
 369     } else {
 370         if (seq->color_config.subsampling_x == 1 &&
 371             seq->color_config.subsampling_y == 1)
 372             pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV440P;
 373         else
 374             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Unknown AV1 pixel format.\n");
 375     }
 376
 377     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "AV1 decode get format: %s.\n",
 378            av_get_pix_fmt_name(pix_fmt));
 379
 380     if (pix_fmt == AV_PIX_FMT_NONE)
 381         return -1;
 382     s->pix_fmt = pix_fmt;
 383
 384     switch (s->pix_fmt) {
 385     case AV_PIX_FMT_YUV420P:
 386 #if CONFIG_AV1_DXVA2_HWACCEL
 387         *fmtp++ = AV_PIX_FMT_DXVA2_VLD;
 388 #endif
 389 #if CONFIG_AV1_D3D11VA_HWACCEL
 390         *fmtp++ = AV_PIX_FMT_D3D11VA_VLD;
 391         *fmtp++ = AV_PIX_FMT_D3D11;
 392 #endif
 393 #if CONFIG_AV1_NVDEC_HWACCEL
 394         *fmtp++ = AV_PIX_FMT_CUDA;
 395 #endif
 396 #if CONFIG_AV1_VAAPI_HWACCEL
 397         *fmtp++ = AV_PIX_FMT_VAAPI;
 398 #endif
 399         break;
 400     case AV_PIX_FMT_YUV420P10:
 401 #if CONFIG_AV1_DXVA2_HWACCEL
 402         *fmtp++ = AV_PIX_FMT_DXVA2_VLD;
 403 #endif
 404 #if CONFIG_AV1_D3D11VA_HWACCEL
 405         *fmtp++ = AV_PIX_FMT_D3D11VA_VLD;
 406         *fmtp++ = AV_PIX_FMT_D3D11;
 407 #endif
 408 #if CONFIG_AV1_NVDEC_HWACCEL
 409         *fmtp++ = AV_PIX_FMT_CUDA;
 410 #endif
 411 #if CONFIG_AV1_VAAPI_HWACCEL
 412         *fmtp++ = AV_PIX_FMT_VAAPI;
 413 #endif
 414         break;
 415     }
 416
 417     *fmtp++ = s->pix_fmt;
 418     *fmtp = AV_PIX_FMT_NONE;
 419
 420     ret = ff_thread_get_format(avctx, pix_fmts);
 421     if (ret < 0)
 422         return ret;
 423
 424     /**
 425      * check if the HW accel is inited correctly. If not, return un-implemented.
 426      * Since now the av1 decoder doesn't support native decode, if it will be
 427      * implemented in the future, need remove this check.
 428      */
 429     if (!avctx->hwaccel) {
 430         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Your platform doesn't suppport"
 431                " hardware accelerated AV1 decoding.\n");
 432         return AVERROR(ENOSYS);
 433     }
 434
 435     avctx->pix_fmt = ret;
 436
 437     return 0;
 438 }
 439
 440 static void av1_frame_unref(AVCodecContext *avctx, AV1Frame *f)
 441 {
 442     ff_thread_release_buffer(avctx, &f->tf);
 443     av_buffer_unref(&f->hwaccel_priv_buf);
 444     f->hwaccel_picture_private = NULL;
 445     av_buffer_unref(&f->header_ref);
 446     f->raw_frame_header = NULL;
 447     f->spatial_id = f->temporal_id = 0;
 448     memset(f->skip_mode_frame_idx, 0,
 449            2 * sizeof(uint8_t));
 450     f->coded_lossless = 0;
 451 }
 452
 453 static int av1_frame_ref(AVCodecContext *avctx, AV1Frame *dst, const AV1Frame *src)
 454 {
 455     int ret;
 456
 457     ret = ff_thread_ref_frame(&dst->tf, &src->tf);
 458     if (ret < 0)
 459         return ret;
 460
 461     dst->header_ref = av_buffer_ref(src->header_ref);
 462     if (!dst->header_ref)
 463         goto fail;
 464
 465     dst->raw_frame_header = src->raw_frame_header;
 466
 467     if (src->hwaccel_picture_private) {
 468         dst->hwaccel_priv_buf = av_buffer_ref(src->hwaccel_priv_buf);
 469         if (!dst->hwaccel_priv_buf)
 470             goto fail;
 471         dst->hwaccel_picture_private = dst->hwaccel_priv_buf->data;
 472     }
 473
 474     dst->spatial_id = src->spatial_id;
 475     dst->temporal_id = src->temporal_id;
 476     memcpy(dst->gm_type,
 477            src->gm_type,
 478            AV1_NUM_REF_FRAMES * sizeof(uint8_t));
 479     memcpy(dst->gm_params,
 480            src->gm_params,
 481            AV1_NUM_REF_FRAMES * 6 * sizeof(int32_t));
 482     memcpy(dst->skip_mode_frame_idx,
 483            src->skip_mode_frame_idx,
 484            2 * sizeof(uint8_t));
 485     dst->coded_lossless = src->coded_lossless;
 486
 487     return 0;
 488
 489 fail:
 490     av1_frame_unref(avctx, dst);
 491     return AVERROR(ENOMEM);
 492 }
 493
 494 static av_cold int av1_decode_free(AVCodecContext *avctx)
 495 {
 496     AV1DecContext *s = avctx->priv_data;
 497
 498     for (int i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(s->ref); i++) {
 499         av1_frame_unref(avctx, &s->ref[i]);
 500         av_frame_free(&s->ref[i].tf.f);
 501     }
 502     av1_frame_unref(avctx, &s->cur_frame);
 503     av_frame_free(&s->cur_frame.tf.f);
 504
 505     av_buffer_unref(&s->seq_ref);
 506     av_buffer_unref(&s->header_ref);
 507     av_freep(&s->tile_group_info);
 508
 509     ff_cbs_fragment_free(&s->current_obu);
 510     ff_cbs_close(&s->cbc);
 511
 512     return 0;
 513 }
 514
 515 static int set_context_with_sequence(AVCodecContext *avctx,
 516                                      const AV1RawSequenceHeader *seq)
 517 {
 518     int width = seq->max_frame_width_minus_1 + 1;
 519     int height = seq->max_frame_height_minus_1 + 1;
 520
 521     avctx->profile = seq->seq_profile;
 522     avctx->level = seq->seq_level_idx[0];
 523
 524     avctx->color_range =
 525         seq->color_config.color_range ? AVCOL_RANGE_JPEG : AVCOL_RANGE_MPEG;
 526     avctx->color_primaries = seq->color_config.color_primaries;
 527     avctx->colorspace = seq->color_config.color_primaries;
 528     avctx->color_trc = seq->color_config.transfer_characteristics;
 529
 530     switch (seq->color_config.chroma_sample_position) {
 531     case AV1_CSP_VERTICAL:
 532         avctx->chroma_sample_location = AVCHROMA_LOC_LEFT;
 533         break;
 534     case AV1_CSP_COLOCATED:
 535         avctx->chroma_sample_location = AVCHROMA_LOC_TOPLEFT;
 536         break;
 537     }
 538
 539     if (avctx->width != width || avctx->height != height) {
 540         int ret = ff_set_dimensions(avctx, width, height);
 541         if (ret < 0)
 542             return ret;
 543     }
 544     avctx->sample_aspect_ratio = (AVRational) { 1, 1 };
 545
 546     if (seq->timing_info.num_units_in_display_tick &&
 547         seq->timing_info.time_scale) {
 548         av_reduce(&avctx->framerate.den, &avctx->framerate.num,
 549                   seq->timing_info.num_units_in_display_tick,
 550                   seq->timing_info.time_scale,
 551                   INT_MAX);
 552         if (seq->timing_info.equal_picture_interval)
 553             avctx->ticks_per_frame = seq->timing_info.num_ticks_per_picture_minus_1 + 1;
 554     }
 555
 556     return 0;
 557 }
 558
 559 static int update_context_with_frame_header(AVCodecContext *avctx,
 560                                             const AV1RawFrameHeader *header)
 561 {
 562     AVRational aspect_ratio;
 563     int width = header->frame_width_minus_1 + 1;
 564     int height = header->frame_height_minus_1 + 1;
 565     int r_width = header->render_width_minus_1 + 1;
 566     int r_height = header->render_height_minus_1 + 1;
 567     int ret;
 568
 569     if (avctx->width != width || avctx->height != height) {
 570         ret = ff_set_dimensions(avctx, width, height);
 571         if (ret < 0)
 572             return ret;
 573     }
 574
 575     av_reduce(&aspect_ratio.num, &aspect_ratio.den,
 576               (int64_t)height * r_width,
 577               (int64_t)width * r_height,
 578               INT_MAX);
 579
 580     if (av_cmp_q(avctx->sample_aspect_ratio, aspect_ratio)) {
 581         ret = ff_set_sar(avctx, aspect_ratio);
 582         if (ret < 0)
 583             return ret;
 584     }
 585
 586     return 0;
 587 }
 588
 589 static av_cold int av1_decode_init(AVCodecContext *avctx)
 590 {
 591     AV1DecContext *s = avctx->priv_data;
 592     AV1RawSequenceHeader *seq;
 593     int ret;
 594
 595     s->avctx = avctx;
 596     s->pix_fmt = AV_PIX_FMT_NONE;
 597
 598     for (int i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(s->ref); i++) {
 599         s->ref[i].tf.f = av_frame_alloc();
 600         if (!s->ref[i].tf.f) {
 601             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 602                    "Failed to allocate reference frame buffer %d.\n", i);
 603             return AVERROR(ENOMEM);
 604         }
 605     }
 606
 607     s->cur_frame.tf.f = av_frame_alloc();
 608     if (!s->cur_frame.tf.f) {
 609         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 610                "Failed to allocate current frame buffer.\n");
 611         return AVERROR(ENOMEM);
 612     }
 613
 614     ret = ff_cbs_init(&s->cbc, AV_CODEC_ID_AV1, avctx);
 615     if (ret < 0)
 616         return ret;
 617
 618     if (avctx->extradata && avctx->extradata_size) {
 619         ret = ff_cbs_read_extradata_from_codec(s->cbc,
 620                                                &s->current_obu,
 621                                                avctx);
 622         if (ret < 0) {
 623             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Failed to read extradata.\n");
 624             return ret;
 625         }
 626
 627         seq = ((CodedBitstreamAV1Context *)(s->cbc->priv_data))->sequence_header;
 628         if (!seq) {
 629             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "No sequence header available.\n");
 630             goto end;
 631         }
 632
 633         ret = set_context_with_sequence(avctx, seq);
 634         if (ret < 0) {
 635             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Failed to set decoder context.\n");
 636             goto end;
 637         }
 638
 639         end:
 640         ff_cbs_fragment_reset(&s->current_obu);
 641     }
 642
 643     return ret;
 644 }
 645
 646 static int av1_frame_alloc(AVCodecContext *avctx, AV1Frame *f)
 647 {
 648     AV1DecContext *s = avctx->priv_data;
 649     AV1RawFrameHeader *header= s->raw_frame_header;
 650     AVFrame *frame;
 651     int ret;
 652
 653     f->header_ref = av_buffer_ref(s->header_ref);
 654     if (!f->header_ref)
 655         return AVERROR(ENOMEM);
 656
 657     f->raw_frame_header = s->raw_frame_header;
 658
 659     ret = update_context_with_frame_header(avctx, header);
 660     if (ret < 0) {
 661         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to update context with frame header\n");
 662         return ret;
 663     }
 664
 665     if ((ret = ff_thread_get_buffer(avctx, &f->tf, AV_GET_BUFFER_FLAG_REF)) < 0)
 666         return ret;
 667
 668     frame = f->tf.f;
 669     frame->key_frame = header->frame_type == AV1_FRAME_KEY;
 670
 671     switch (header->frame_type) {
 672     case AV1_FRAME_KEY:
 673     case AV1_FRAME_INTRA_ONLY:
 674         frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
 675         break;
 676     case AV1_FRAME_INTER:
 677         frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_P;
 678         break;
 679     case AV1_FRAME_SWITCH:
 680         frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_SP;
 681         break;
 682     }
 683
 684     if (avctx->hwaccel) {
 685         const AVHWAccel *hwaccel = avctx->hwaccel;
 686         if (hwaccel->frame_priv_data_size) {
 687             f->hwaccel_priv_buf =
 688                 av_buffer_allocz(hwaccel->frame_priv_data_size);
 689             if (!f->hwaccel_priv_buf)
 690                 goto fail;
 691             f->hwaccel_picture_private = f->hwaccel_priv_buf->data;
 692         }
 693     }
 694     return 0;
 695
 696 fail:
 697     av1_frame_unref(avctx, f);
 698     return AVERROR(ENOMEM);
 699 }
 700
 701 static int set_output_frame(AVCodecContext *avctx, AVFrame *frame,
 702                             const AVPacket *pkt, int *got_frame)
 703 {
 704     AV1DecContext *s = avctx->priv_data;
 705     const AVFrame *srcframe = s->cur_frame.tf.f;
 706     int ret;
 707
 708     ret = av_frame_ref(frame, srcframe);
 709     if (ret < 0)
 710         return ret;
 711
 712     frame->pts = pkt->pts;
 713     frame->pkt_dts = pkt->dts;
 714     frame->pkt_size = pkt->size;
 715
 716     *got_frame = 1;
 717
 718     return 0;
 719 }
 720
 721 static int update_reference_list(AVCodecContext *avctx)
 722 {
 723     AV1DecContext *s = avctx->priv_data;
 724     const AV1RawFrameHeader *header = s->raw_frame_header;
 725     int ret;
 726
 727     for (int i = 0; i < AV1_NUM_REF_FRAMES; i++) {
 728         if (header->refresh_frame_flags & (1 << i)) {
 729             if (s->ref[i].tf.f->buf[0])
 730                 av1_frame_unref(avctx, &s->ref[i]);
 731             if ((ret = av1_frame_ref(avctx, &s->ref[i], &s->cur_frame)) < 0) {
 732                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 733                        "Failed to update frame %d in reference list\n", i);
 734                 return ret;
 735             }
 736         }
 737     }
 738     return 0;
 739 }
 740
 741 static int get_current_frame(AVCodecContext *avctx)
 742 {
 743     AV1DecContext *s = avctx->priv_data;
 744     int ret;
 745
 746     if (s->cur_frame.tf.f->buf[0])
 747         av1_frame_unref(avctx, &s->cur_frame);
 748
 749     ret = av1_frame_alloc(avctx, &s->cur_frame);
 750     if (ret < 0) {
 751         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 752                "Failed to allocate space for current frame.\n");
 753         return ret;
 754     }
 755
 756     ret = init_tile_data(s);
 757     if (ret < 0) {
 758         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to init tile data.\n");
 759         return ret;
 760     }
 761
 762     global_motion_params(s);
 763     skip_mode_params(s);
 764     coded_lossless_param(s);
 765
 766     return ret;
 767 }
 768
 769 static int av1_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *frame,
 770                             int *got_frame, AVPacket *pkt)
 771 {
 772     AV1DecContext *s = avctx->priv_data;
 773     AV1RawTileGroup *raw_tile_group = NULL;
 774     int ret;
 775
 776     ret = ff_cbs_read_packet(s->cbc, &s->current_obu, pkt);
 777     if (ret < 0) {
 778         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to read packet.\n");
 779         goto end;
 780     }
 781     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "Total obu for this frame:%d.\n",
 782            s->current_obu.nb_units);
 783
 784     for (int i = 0; i < s->current_obu.nb_units; i++) {
 785         CodedBitstreamUnit *unit = &s->current_obu.units[i];
 786         AV1RawOBU *obu = unit->content;
 787         const AV1RawOBUHeader *header;
 788
 789         if (!obu)
 790             continue;
 791
 792         header = &obu->header;
 793         av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "Obu idx:%d, obu type:%d.\n", i, unit->type);
 794
 795         switch (unit->type) {
 796         case AV1_OBU_SEQUENCE_HEADER:
 797             av_buffer_unref(&s->seq_ref);
 798             s->seq_ref = av_buffer_ref(unit->content_ref);
 799             if (!s->seq_ref) {
 800                 ret = AVERROR(ENOMEM);
 801                 goto end;
 802             }
 803
 804             s->raw_seq = &obu->obu.sequence_header;
 805
 806             ret = set_context_with_sequence(avctx, s->raw_seq);
 807             if (ret < 0) {
 808                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to set context.\n");
 809                 s->raw_seq = NULL;
 810                 goto end;
 811             }
 812
 813             if (s->pix_fmt == AV_PIX_FMT_NONE) {
 814                 ret = get_pixel_format(avctx);
 815                 if (ret < 0) {
 816                     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 817                            "Failed to get pixel format.\n");
 818                     s->raw_seq = NULL;
 819                     goto end;
 820                 }
 821             }
 822
 823             if (avctx->hwaccel && avctx->hwaccel->decode_params) {
 824                 ret = avctx->hwaccel->decode_params(avctx, unit->type, unit->data,
 825                                                     unit->data_size);
 826                 if (ret < 0) {
 827                     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "HW accel decode params fail.\n");
 828                     s->raw_seq = NULL;
 829                     goto end;
 830                 }
 831             }
 832             break;
 833         case AV1_OBU_REDUNDANT_FRAME_HEADER:
 834             if (s->raw_frame_header)
 835                 break;
 836         // fall-through
 837         case AV1_OBU_FRAME:
 838         case AV1_OBU_FRAME_HEADER:
 839             if (!s->raw_seq) {
 840                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Missing Sequence Header.\n");
 841                 ret = AVERROR_INVALIDDATA;
 842                 goto end;
 843             }
 844
 845             av_buffer_unref(&s->header_ref);
 846             s->header_ref = av_buffer_ref(unit->content_ref);
 847             if (!s->header_ref) {
 848                 ret = AVERROR(ENOMEM);
 849                 goto end;
 850             }
 851
 852             if (unit->type == AV1_OBU_FRAME)
 853                 s->raw_frame_header = &obu->obu.frame.header;
 854             else
 855                 s->raw_frame_header = &obu->obu.frame_header;
 856
 857             if (s->raw_frame_header->show_existing_frame) {
 858                 if (s->cur_frame.tf.f->buf[0])
 859                     av1_frame_unref(avctx, &s->cur_frame);
 860
 861                 ret = av1_frame_ref(avctx, &s->cur_frame,
 862                                     &s->ref[s->raw_frame_header->frame_to_show_map_idx]);
 863                 if (ret < 0) {
 864                     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to get reference frame.\n");
 865                     goto end;
 866                 }
 867
 868                 ret = update_reference_list(avctx);
 869                 if (ret < 0) {
 870                     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to update reference list.\n");
 871                     goto end;
 872                 }
 873
 874                 ret = set_output_frame(avctx, frame, pkt, got_frame);
 875                 if (ret < 0)
 876                     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Set output frame error.\n");
 877
 878                 s->raw_frame_header = NULL;
 879
 880                 goto end;
 881             }
 882
 883             ret = get_current_frame(avctx);
 884             if (ret < 0) {
 885                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Get current frame error\n");
 886                 goto end;
 887             }
 888
 889             s->cur_frame.spatial_id  = header->spatial_id;
 890             s->cur_frame.temporal_id = header->temporal_id;
 891
 892             if (avctx->hwaccel) {
 893                 ret = avctx->hwaccel->start_frame(avctx, unit->data,
 894                                                   unit->data_size);
 895                 if (ret < 0) {
 896                     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "HW accel start frame fail.\n");
 897                     goto end;
 898                 }
 899             }
 900             if (unit->type != AV1_OBU_FRAME)
 901                 break;
 902         // fall-through
 903         case AV1_OBU_TILE_GROUP:
 904             if (!s->raw_frame_header) {
 905                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Missing Frame Header.\n");
 906                 ret = AVERROR_INVALIDDATA;
 907                 goto end;
 908             }
 909
 910             if (unit->type == AV1_OBU_FRAME)
 911                 raw_tile_group = &obu->obu.frame.tile_group;
 912             else
 913                 raw_tile_group = &obu->obu.tile_group;
 914
 915             ret = get_tiles_info(avctx, raw_tile_group);
 916             if (ret < 0)
 917                 goto end;
 918
 919             if (avctx->hwaccel) {
 920                 ret = avctx->hwaccel->decode_slice(avctx,
 921                                                    raw_tile_group->tile_data.data,
 922                                                    raw_tile_group->tile_data.data_size);
 923                 if (ret < 0) {
 924                     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 925                            "HW accel decode slice fail.\n");
 926                     goto end;
 927                 }
 928             }
 929             break;
 930         case AV1_OBU_TILE_LIST:
 931         case AV1_OBU_TEMPORAL_DELIMITER:
 932         case AV1_OBU_PADDING:
 933         case AV1_OBU_METADATA:
 934             break;
 935         default:
 936             av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG,
 937                    "Unknown obu type: %d (%"SIZE_SPECIFIER" bits).\n",
 938                    unit->type, unit->data_size);
 939         }
 940
 941         if (raw_tile_group && (s->tile_num == raw_tile_group->tg_end + 1)) {
 942             if (avctx->hwaccel) {
 943                 ret = avctx->hwaccel->end_frame(avctx);
 944                 if (ret < 0) {
 945                     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "HW accel end frame fail.\n");
 946                     goto end;
 947                 }
 948             }
 949
 950             ret = update_reference_list(avctx);
 951             if (ret < 0) {
 952                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to update reference list.\n");
 953                 goto end;
 954             }
 955
 956             if (s->raw_frame_header->show_frame) {
 957                 ret = set_output_frame(avctx, frame, pkt, got_frame);
 958                 if (ret < 0) {
 959                     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Set output frame error\n");
 960                     goto end;
 961                 }
 962             }
 963             raw_tile_group = NULL;
 964             s->raw_frame_header = NULL;
 965         }
 966     }
 967
 968 end:
 969     ff_cbs_fragment_reset(&s->current_obu);
 970     if (ret < 0)
 971         s->raw_frame_header = NULL;
 972     return ret;
 973 }
 974
 975 static void av1_decode_flush(AVCodecContext *avctx)
 976 {
 977     AV1DecContext *s = avctx->priv_data;
 978
 979     for (int i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(s->ref); i++)
 980         av1_frame_unref(avctx, &s->ref[i]);
 981
 982     av1_frame_unref(avctx, &s->cur_frame);
 983     s->raw_frame_header = NULL;
 984     s->raw_seq = NULL;
 985
 986     ff_cbs_flush(s->cbc);
 987 }
 988
 989 AVCodec ff_av1_decoder = {
 990     .name                  = "av1",
 991     .long_name             = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Alliance for Open Media AV1"),
 992     .type                  = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 993     .id                    = AV_CODEC_ID_AV1,
 994     .priv_data_size        = sizeof(AV1DecContext),
 995     .init                  = av1_decode_init,
 996     .close                 = av1_decode_free,
 997     .decode                = av1_decode_frame,
 998     .capabilities          = AV_CODEC_CAP_DR1 | AV_CODEC_CAP_AVOID_PROBING,
 999     .caps_internal         = FF_CODEC_CAP_INIT_THREADSAFE |
1000                              FF_CODEC_CAP_INIT_CLEANUP |
1001                              FF_CODEC_CAP_SETS_PKT_DTS,
1002     .flush                 = av1_decode_flush,
1003     .profiles              = NULL_IF_CONFIG_SMALL(ff_av1_profiles),
1004     .hw_configs            = (const AVCodecHWConfigInternal * []) {
1005 #if CONFIG_AV1_DXVA2_HWACCEL
1006         HWACCEL_DXVA2(av1),
1007 #endif
1008 #if CONFIG_AV1_D3D11VA_HWACCEL
1009         HWACCEL_D3D11VA(av1),
1010 #endif
1011 #if CONFIG_AV1_D3D11VA2_HWACCEL
1012         HWACCEL_D3D11VA2(av1),
1013 #endif
1014 #if CONFIG_AV1_NVDEC_HWACCEL
1015         HWACCEL_NVDEC(av1),
1016 #endif
1017 #if CONFIG_AV1_VAAPI_HWACCEL
1018         HWACCEL_VAAPI(av1),
1019 #endif
1020         NULL
1021     },
1022 };