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 (seq->color_config.subsampling_x == 1 &&
 391             seq->color_config.subsampling_y == 1)
 392             pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV440P;
 393         else
 394             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Unknown AV1 pixel format.\n");
 395     }
 396
 397     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "AV1 decode get format: %s.\n",
 398            av_get_pix_fmt_name(pix_fmt));
 399
 400     if (pix_fmt == AV_PIX_FMT_NONE)
 401         return -1;
 402     s->pix_fmt = pix_fmt;
 403
 404     switch (s->pix_fmt) {
 405     case AV_PIX_FMT_YUV420P:
 406 #if CONFIG_AV1_DXVA2_HWACCEL
 407         *fmtp++ = AV_PIX_FMT_DXVA2_VLD;
 408 #endif
 409 #if CONFIG_AV1_D3D11VA_HWACCEL
 410         *fmtp++ = AV_PIX_FMT_D3D11VA_VLD;
 411         *fmtp++ = AV_PIX_FMT_D3D11;
 412 #endif
 413 #if CONFIG_AV1_NVDEC_HWACCEL
 414         *fmtp++ = AV_PIX_FMT_CUDA;
 415 #endif
 416 #if CONFIG_AV1_VAAPI_HWACCEL
 417         *fmtp++ = AV_PIX_FMT_VAAPI;
 418 #endif
 419         break;
 420     case AV_PIX_FMT_YUV420P10:
 421 #if CONFIG_AV1_DXVA2_HWACCEL
 422         *fmtp++ = AV_PIX_FMT_DXVA2_VLD;
 423 #endif
 424 #if CONFIG_AV1_D3D11VA_HWACCEL
 425         *fmtp++ = AV_PIX_FMT_D3D11VA_VLD;
 426         *fmtp++ = AV_PIX_FMT_D3D11;
 427 #endif
 428 #if CONFIG_AV1_NVDEC_HWACCEL
 429         *fmtp++ = AV_PIX_FMT_CUDA;
 430 #endif
 431 #if CONFIG_AV1_VAAPI_HWACCEL
 432         *fmtp++ = AV_PIX_FMT_VAAPI;
 433 #endif
 434         break;
 435     }
 436
 437     *fmtp++ = s->pix_fmt;
 438     *fmtp = AV_PIX_FMT_NONE;
 439
 440     ret = ff_thread_get_format(avctx, pix_fmts);
 441     if (ret < 0)
 442         return ret;
 443
 444     /**
 445      * check if the HW accel is inited correctly. If not, return un-implemented.
 446      * Since now the av1 decoder doesn't support native decode, if it will be
 447      * implemented in the future, need remove this check.
 448      */
 449     if (!avctx->hwaccel) {
 450         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Your platform doesn't suppport"
 451                " hardware accelerated AV1 decoding.\n");
 452         return AVERROR(ENOSYS);
 453     }
 454
 455     avctx->pix_fmt = ret;
 456
 457     return 0;
 458 }
 459
 460 static void av1_frame_unref(AVCodecContext *avctx, AV1Frame *f)
 461 {
 462     ff_thread_release_buffer(avctx, &f->tf);
 463     av_buffer_unref(&f->hwaccel_priv_buf);
 464     f->hwaccel_picture_private = NULL;
 465     av_buffer_unref(&f->header_ref);
 466     f->raw_frame_header = NULL;
 467     f->spatial_id = f->temporal_id = 0;
 468     memset(f->skip_mode_frame_idx, 0,
 469            2 * sizeof(uint8_t));
 470     memset(&f->film_grain, 0, sizeof(f->film_grain));
 471     f->coded_lossless = 0;
 472 }
 473
 474 static int av1_frame_ref(AVCodecContext *avctx, AV1Frame *dst, const AV1Frame *src)
 475 {
 476     int ret;
 477
 478     ret = ff_thread_ref_frame(&dst->tf, &src->tf);
 479     if (ret < 0)
 480         return ret;
 481
 482     dst->header_ref = av_buffer_ref(src->header_ref);
 483     if (!dst->header_ref)
 484         goto fail;
 485
 486     dst->raw_frame_header = src->raw_frame_header;
 487
 488     if (src->hwaccel_picture_private) {
 489         dst->hwaccel_priv_buf = av_buffer_ref(src->hwaccel_priv_buf);
 490         if (!dst->hwaccel_priv_buf)
 491             goto fail;
 492         dst->hwaccel_picture_private = dst->hwaccel_priv_buf->data;
 493     }
 494
 495     dst->spatial_id = src->spatial_id;
 496     dst->temporal_id = src->temporal_id;
 497     memcpy(dst->gm_type,
 498            src->gm_type,
 499            AV1_NUM_REF_FRAMES * sizeof(uint8_t));
 500     memcpy(dst->gm_params,
 501            src->gm_params,
 502            AV1_NUM_REF_FRAMES * 6 * sizeof(int32_t));
 503     memcpy(dst->skip_mode_frame_idx,
 504            src->skip_mode_frame_idx,
 505            2 * sizeof(uint8_t));
 506     memcpy(&dst->film_grain,
 507            &src->film_grain,
 508            sizeof(dst->film_grain));
 509     dst->coded_lossless = src->coded_lossless;
 510
 511     return 0;
 512
 513 fail:
 514     av1_frame_unref(avctx, dst);
 515     return AVERROR(ENOMEM);
 516 }
 517
 518 static av_cold int av1_decode_free(AVCodecContext *avctx)
 519 {
 520     AV1DecContext *s = avctx->priv_data;
 521
 522     for (int i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(s->ref); i++) {
 523         av1_frame_unref(avctx, &s->ref[i]);
 524         av_frame_free(&s->ref[i].tf.f);
 525     }
 526     av1_frame_unref(avctx, &s->cur_frame);
 527     av_frame_free(&s->cur_frame.tf.f);
 528
 529     av_buffer_unref(&s->seq_ref);
 530     av_buffer_unref(&s->header_ref);
 531     av_freep(&s->tile_group_info);
 532
 533     ff_cbs_fragment_free(&s->current_obu);
 534     ff_cbs_close(&s->cbc);
 535
 536     return 0;
 537 }
 538
 539 static int set_context_with_sequence(AVCodecContext *avctx,
 540                                      const AV1RawSequenceHeader *seq)
 541 {
 542     int width = seq->max_frame_width_minus_1 + 1;
 543     int height = seq->max_frame_height_minus_1 + 1;
 544
 545     avctx->profile = seq->seq_profile;
 546     avctx->level = seq->seq_level_idx[0];
 547
 548     avctx->color_range =
 549         seq->color_config.color_range ? AVCOL_RANGE_JPEG : AVCOL_RANGE_MPEG;
 550     avctx->color_primaries = seq->color_config.color_primaries;
 551     avctx->colorspace = seq->color_config.color_primaries;
 552     avctx->color_trc = seq->color_config.transfer_characteristics;
 553
 554     switch (seq->color_config.chroma_sample_position) {
 555     case AV1_CSP_VERTICAL:
 556         avctx->chroma_sample_location = AVCHROMA_LOC_LEFT;
 557         break;
 558     case AV1_CSP_COLOCATED:
 559         avctx->chroma_sample_location = AVCHROMA_LOC_TOPLEFT;
 560         break;
 561     }
 562
 563     if (avctx->width != width || avctx->height != height) {
 564         int ret = ff_set_dimensions(avctx, width, height);
 565         if (ret < 0)
 566             return ret;
 567     }
 568     avctx->sample_aspect_ratio = (AVRational) { 1, 1 };
 569
 570     if (seq->timing_info.num_units_in_display_tick &&
 571         seq->timing_info.time_scale) {
 572         av_reduce(&avctx->framerate.den, &avctx->framerate.num,
 573                   seq->timing_info.num_units_in_display_tick,
 574                   seq->timing_info.time_scale,
 575                   INT_MAX);
 576         if (seq->timing_info.equal_picture_interval)
 577             avctx->ticks_per_frame = seq->timing_info.num_ticks_per_picture_minus_1 + 1;
 578     }
 579
 580     return 0;
 581 }
 582
 583 static int update_context_with_frame_header(AVCodecContext *avctx,
 584                                             const AV1RawFrameHeader *header)
 585 {
 586     AVRational aspect_ratio;
 587     int width = header->frame_width_minus_1 + 1;
 588     int height = header->frame_height_minus_1 + 1;
 589     int r_width = header->render_width_minus_1 + 1;
 590     int r_height = header->render_height_minus_1 + 1;
 591     int ret;
 592
 593     if (avctx->width != width || avctx->height != height) {
 594         ret = ff_set_dimensions(avctx, width, height);
 595         if (ret < 0)
 596             return ret;
 597     }
 598
 599     av_reduce(&aspect_ratio.num, &aspect_ratio.den,
 600               (int64_t)height * r_width,
 601               (int64_t)width * r_height,
 602               INT_MAX);
 603
 604     if (av_cmp_q(avctx->sample_aspect_ratio, aspect_ratio)) {
 605         ret = ff_set_sar(avctx, aspect_ratio);
 606         if (ret < 0)
 607             return ret;
 608     }
 609
 610     return 0;
 611 }
 612
 613 static av_cold int av1_decode_init(AVCodecContext *avctx)
 614 {
 615     AV1DecContext *s = avctx->priv_data;
 616     AV1RawSequenceHeader *seq;
 617     int ret;
 618
 619     s->avctx = avctx;
 620     s->pix_fmt = AV_PIX_FMT_NONE;
 621
 622     for (int i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(s->ref); i++) {
 623         s->ref[i].tf.f = av_frame_alloc();
 624         if (!s->ref[i].tf.f) {
 625             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 626                    "Failed to allocate reference frame buffer %d.\n", i);
 627             return AVERROR(ENOMEM);
 628         }
 629     }
 630
 631     s->cur_frame.tf.f = av_frame_alloc();
 632     if (!s->cur_frame.tf.f) {
 633         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 634                "Failed to allocate current frame buffer.\n");
 635         return AVERROR(ENOMEM);
 636     }
 637
 638     ret = ff_cbs_init(&s->cbc, AV_CODEC_ID_AV1, avctx);
 639     if (ret < 0)
 640         return ret;
 641
 642     if (avctx->extradata && avctx->extradata_size) {
 643         ret = ff_cbs_read_extradata_from_codec(s->cbc,
 644                                                &s->current_obu,
 645                                                avctx);
 646         if (ret < 0) {
 647             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Failed to read extradata.\n");
 648             return ret;
 649         }
 650
 651         seq = ((CodedBitstreamAV1Context *)(s->cbc->priv_data))->sequence_header;
 652         if (!seq) {
 653             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "No sequence header available.\n");
 654             goto end;
 655         }
 656
 657         ret = set_context_with_sequence(avctx, seq);
 658         if (ret < 0) {
 659             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Failed to set decoder context.\n");
 660             goto end;
 661         }
 662
 663         end:
 664         ff_cbs_fragment_reset(&s->current_obu);
 665     }
 666
 667     return ret;
 668 }
 669
 670 static int av1_frame_alloc(AVCodecContext *avctx, AV1Frame *f)
 671 {
 672     AV1DecContext *s = avctx->priv_data;
 673     AV1RawFrameHeader *header= s->raw_frame_header;
 674     AVFrame *frame;
 675     int ret;
 676
 677     f->header_ref = av_buffer_ref(s->header_ref);
 678     if (!f->header_ref)
 679         return AVERROR(ENOMEM);
 680
 681     f->raw_frame_header = s->raw_frame_header;
 682
 683     ret = update_context_with_frame_header(avctx, header);
 684     if (ret < 0) {
 685         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to update context with frame header\n");
 686         return ret;
 687     }
 688
 689     if ((ret = ff_thread_get_buffer(avctx, &f->tf, AV_GET_BUFFER_FLAG_REF)) < 0)
 690         return ret;
 691
 692     frame = f->tf.f;
 693     frame->key_frame = header->frame_type == AV1_FRAME_KEY;
 694
 695     switch (header->frame_type) {
 696     case AV1_FRAME_KEY:
 697     case AV1_FRAME_INTRA_ONLY:
 698         frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
 699         break;
 700     case AV1_FRAME_INTER:
 701         frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_P;
 702         break;
 703     case AV1_FRAME_SWITCH:
 704         frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_SP;
 705         break;
 706     }
 707
 708     if (avctx->hwaccel) {
 709         const AVHWAccel *hwaccel = avctx->hwaccel;
 710         if (hwaccel->frame_priv_data_size) {
 711             f->hwaccel_priv_buf =
 712                 av_buffer_allocz(hwaccel->frame_priv_data_size);
 713             if (!f->hwaccel_priv_buf)
 714                 goto fail;
 715             f->hwaccel_picture_private = f->hwaccel_priv_buf->data;
 716         }
 717     }
 718     return 0;
 719
 720 fail:
 721     av1_frame_unref(avctx, f);
 722     return AVERROR(ENOMEM);
 723 }
 724
 725 static int set_output_frame(AVCodecContext *avctx, AVFrame *frame,
 726                             const AVPacket *pkt, int *got_frame)
 727 {
 728     AV1DecContext *s = avctx->priv_data;
 729     const AVFrame *srcframe = s->cur_frame.tf.f;
 730     int ret;
 731
 732     ret = av_frame_ref(frame, srcframe);
 733     if (ret < 0)
 734         return ret;
 735
 736     frame->pts = pkt->pts;
 737     frame->pkt_dts = pkt->dts;
 738     frame->pkt_size = pkt->size;
 739
 740     *got_frame = 1;
 741
 742     return 0;
 743 }
 744
 745 static int update_reference_list(AVCodecContext *avctx)
 746 {
 747     AV1DecContext *s = avctx->priv_data;
 748     const AV1RawFrameHeader *header = s->raw_frame_header;
 749     int ret;
 750
 751     for (int i = 0; i < AV1_NUM_REF_FRAMES; i++) {
 752         if (header->refresh_frame_flags & (1 << i)) {
 753             if (s->ref[i].tf.f->buf[0])
 754                 av1_frame_unref(avctx, &s->ref[i]);
 755             if ((ret = av1_frame_ref(avctx, &s->ref[i], &s->cur_frame)) < 0) {
 756                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 757                        "Failed to update frame %d in reference list\n", i);
 758                 return ret;
 759             }
 760         }
 761     }
 762     return 0;
 763 }
 764
 765 static int get_current_frame(AVCodecContext *avctx)
 766 {
 767     AV1DecContext *s = avctx->priv_data;
 768     int ret;
 769
 770     if (s->cur_frame.tf.f->buf[0])
 771         av1_frame_unref(avctx, &s->cur_frame);
 772
 773     ret = av1_frame_alloc(avctx, &s->cur_frame);
 774     if (ret < 0) {
 775         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 776                "Failed to allocate space for current frame.\n");
 777         return ret;
 778     }
 779
 780     ret = init_tile_data(s);
 781     if (ret < 0) {
 782         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to init tile data.\n");
 783         return ret;
 784     }
 785
 786     global_motion_params(s);
 787     skip_mode_params(s);
 788     coded_lossless_param(s);
 789     load_grain_params(s);
 790
 791     return ret;
 792 }
 793
 794 static int av1_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *frame,
 795                             int *got_frame, AVPacket *pkt)
 796 {
 797     AV1DecContext *s = avctx->priv_data;
 798     AV1RawTileGroup *raw_tile_group = NULL;
 799     int ret;
 800
 801     ret = ff_cbs_read_packet(s->cbc, &s->current_obu, pkt);
 802     if (ret < 0) {
 803         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to read packet.\n");
 804         goto end;
 805     }
 806     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "Total obu for this frame:%d.\n",
 807            s->current_obu.nb_units);
 808
 809     for (int i = 0; i < s->current_obu.nb_units; i++) {
 810         CodedBitstreamUnit *unit = &s->current_obu.units[i];
 811         AV1RawOBU *obu = unit->content;
 812         const AV1RawOBUHeader *header;
 813
 814         if (!obu)
 815             continue;
 816
 817         header = &obu->header;
 818         av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "Obu idx:%d, obu type:%d.\n", i, unit->type);
 819
 820         switch (unit->type) {
 821         case AV1_OBU_SEQUENCE_HEADER:
 822             av_buffer_unref(&s->seq_ref);
 823             s->seq_ref = av_buffer_ref(unit->content_ref);
 824             if (!s->seq_ref) {
 825                 ret = AVERROR(ENOMEM);
 826                 goto end;
 827             }
 828
 829             s->raw_seq = &obu->obu.sequence_header;
 830
 831             ret = set_context_with_sequence(avctx, s->raw_seq);
 832             if (ret < 0) {
 833                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to set context.\n");
 834                 s->raw_seq = NULL;
 835                 goto end;
 836             }
 837
 838             if (s->pix_fmt == AV_PIX_FMT_NONE) {
 839                 ret = get_pixel_format(avctx);
 840                 if (ret < 0) {
 841                     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 842                            "Failed to get pixel format.\n");
 843                     s->raw_seq = NULL;
 844                     goto end;
 845                 }
 846             }
 847
 848             if (avctx->hwaccel && avctx->hwaccel->decode_params) {
 849                 ret = avctx->hwaccel->decode_params(avctx, unit->type, unit->data,
 850                                                     unit->data_size);
 851                 if (ret < 0) {
 852                     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "HW accel decode params fail.\n");
 853                     s->raw_seq = NULL;
 854                     goto end;
 855                 }
 856             }
 857             break;
 858         case AV1_OBU_REDUNDANT_FRAME_HEADER:
 859             if (s->raw_frame_header)
 860                 break;
 861         // fall-through
 862         case AV1_OBU_FRAME:
 863         case AV1_OBU_FRAME_HEADER:
 864             if (!s->raw_seq) {
 865                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Missing Sequence Header.\n");
 866                 ret = AVERROR_INVALIDDATA;
 867                 goto end;
 868             }
 869
 870             av_buffer_unref(&s->header_ref);
 871             s->header_ref = av_buffer_ref(unit->content_ref);
 872             if (!s->header_ref) {
 873                 ret = AVERROR(ENOMEM);
 874                 goto end;
 875             }
 876
 877             if (unit->type == AV1_OBU_FRAME)
 878                 s->raw_frame_header = &obu->obu.frame.header;
 879             else
 880                 s->raw_frame_header = &obu->obu.frame_header;
 881
 882             if (s->raw_frame_header->show_existing_frame) {
 883                 if (s->cur_frame.tf.f->buf[0])
 884                     av1_frame_unref(avctx, &s->cur_frame);
 885
 886                 ret = av1_frame_ref(avctx, &s->cur_frame,
 887                                     &s->ref[s->raw_frame_header->frame_to_show_map_idx]);
 888                 if (ret < 0) {
 889                     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to get reference frame.\n");
 890                     goto end;
 891                 }
 892
 893                 ret = update_reference_list(avctx);
 894                 if (ret < 0) {
 895                     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to update reference list.\n");
 896                     goto end;
 897                 }
 898
 899                 ret = set_output_frame(avctx, frame, pkt, got_frame);
 900                 if (ret < 0)
 901                     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Set output frame error.\n");
 902
 903                 s->raw_frame_header = NULL;
 904
 905                 goto end;
 906             }
 907
 908             ret = get_current_frame(avctx);
 909             if (ret < 0) {
 910                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Get current frame error\n");
 911                 goto end;
 912             }
 913
 914             s->cur_frame.spatial_id  = header->spatial_id;
 915             s->cur_frame.temporal_id = header->temporal_id;
 916
 917             if (avctx->hwaccel) {
 918                 ret = avctx->hwaccel->start_frame(avctx, unit->data,
 919                                                   unit->data_size);
 920                 if (ret < 0) {
 921                     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "HW accel start frame fail.\n");
 922                     goto end;
 923                 }
 924             }
 925             if (unit->type != AV1_OBU_FRAME)
 926                 break;
 927         // fall-through
 928         case AV1_OBU_TILE_GROUP:
 929             if (!s->raw_frame_header) {
 930                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Missing Frame Header.\n");
 931                 ret = AVERROR_INVALIDDATA;
 932                 goto end;
 933             }
 934
 935             if (unit->type == AV1_OBU_FRAME)
 936                 raw_tile_group = &obu->obu.frame.tile_group;
 937             else
 938                 raw_tile_group = &obu->obu.tile_group;
 939
 940             ret = get_tiles_info(avctx, raw_tile_group);
 941             if (ret < 0)
 942                 goto end;
 943
 944             if (avctx->hwaccel) {
 945                 ret = avctx->hwaccel->decode_slice(avctx,
 946                                                    raw_tile_group->tile_data.data,
 947                                                    raw_tile_group->tile_data.data_size);
 948                 if (ret < 0) {
 949                     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 950                            "HW accel decode slice fail.\n");
 951                     goto end;
 952                 }
 953             }
 954             break;
 955         case AV1_OBU_TILE_LIST:
 956         case AV1_OBU_TEMPORAL_DELIMITER:
 957         case AV1_OBU_PADDING:
 958         case AV1_OBU_METADATA:
 959             break;
 960         default:
 961             av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG,
 962                    "Unknown obu type: %d (%"SIZE_SPECIFIER" bits).\n",
 963                    unit->type, unit->data_size);
 964         }
 965
 966         if (raw_tile_group && (s->tile_num == raw_tile_group->tg_end + 1)) {
 967             if (avctx->hwaccel) {
 968                 ret = avctx->hwaccel->end_frame(avctx);
 969                 if (ret < 0) {
 970                     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "HW accel end frame fail.\n");
 971                     goto end;
 972                 }
 973             }
 974
 975             ret = update_reference_list(avctx);
 976             if (ret < 0) {
 977                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to update reference list.\n");
 978                 goto end;
 979             }
 980
 981             if (s->raw_frame_header->show_frame) {
 982                 ret = set_output_frame(avctx, frame, pkt, got_frame);
 983                 if (ret < 0) {
 984                     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Set output frame error\n");
 985                     goto end;
 986                 }
 987             }
 988             raw_tile_group = NULL;
 989             s->raw_frame_header = NULL;
 990         }
 991     }
 992
 993 end:
 994     ff_cbs_fragment_reset(&s->current_obu);
 995     if (ret < 0)
 996         s->raw_frame_header = NULL;
 997     return ret;
 998 }
 999
1000 static void av1_decode_flush(AVCodecContext *avctx)
1001 {
1002     AV1DecContext *s = avctx->priv_data;
1003
1004     for (int i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(s->ref); i++)
1005         av1_frame_unref(avctx, &s->ref[i]);
1006
1007     av1_frame_unref(avctx, &s->cur_frame);
1008     s->raw_frame_header = NULL;
1009     s->raw_seq = NULL;
1010
1011     ff_cbs_flush(s->cbc);
1012 }
1013
1014 AVCodec ff_av1_decoder = {
1015     .name                  = "av1",
1016     .long_name             = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Alliance for Open Media AV1"),
1017     .type                  = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1018     .id                    = AV_CODEC_ID_AV1,
1019     .priv_data_size        = sizeof(AV1DecContext),
1020     .init                  = av1_decode_init,
1021     .close                 = av1_decode_free,
1022     .decode                = av1_decode_frame,
1023     .capabilities          = AV_CODEC_CAP_DR1 | AV_CODEC_CAP_AVOID_PROBING,
1024     .caps_internal         = FF_CODEC_CAP_INIT_THREADSAFE |
1025                              FF_CODEC_CAP_INIT_CLEANUP |
1026                              FF_CODEC_CAP_SETS_PKT_DTS,
1027     .flush                 = av1_decode_flush,
1028     .profiles              = NULL_IF_CONFIG_SMALL(ff_av1_profiles),
1029     .hw_configs            = (const AVCodecHWConfigInternal * []) {
1030 #if CONFIG_AV1_DXVA2_HWACCEL
1031         HWACCEL_DXVA2(av1),
1032 #endif
1033 #if CONFIG_AV1_D3D11VA_HWACCEL
1034         HWACCEL_D3D11VA(av1),
1035 #endif
1036 #if CONFIG_AV1_D3D11VA2_HWACCEL
1037         HWACCEL_D3D11VA2(av1),
1038 #endif
1039 #if CONFIG_AV1_NVDEC_HWACCEL
1040         HWACCEL_NVDEC(av1),
1041 #endif
1042 #if CONFIG_AV1_VAAPI_HWACCEL
1043         HWACCEL_VAAPI(av1),
1044 #endif
1045         NULL
1046     },
1047 };