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