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

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2020 Paul B Mahol
   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 /**
  22  * @file
  23  * Cineform HD video encoder
  24  */
  25
  26 #include <stdlib.h>
  27 #include <string.h>
  28
  29 #include "libavutil/avassert.h"
  30 #include "libavutil/imgutils.h"
  31 #include "libavutil/opt.h"
  32
  33 #include "avcodec.h"
  34 #include "bytestream.h"
  35 #include "cfhd.h"
  36 #include "put_bits.h"
  37 #include "internal.h"
  38 #include "thread.h"
  39
  40 /* Derived from existing tables from decoder */
  41 static const unsigned codebook[256][2] = {
  42     { 1, 0x00000000 }, { 2, 0x00000002 }, { 3, 0x00000007 }, { 5, 0x00000019 }, { 6, 0x00000030 },
  43     { 6, 0x00000036 }, { 7, 0x00000063 }, { 7, 0x0000006B }, { 7, 0x0000006F }, { 8, 0x000000D4 },
  44     { 8, 0x000000DC }, { 9, 0x00000189 }, { 9, 0x000001A0 }, { 9, 0x000001AB }, {10, 0x00000310 },
  45     {10, 0x00000316 }, {10, 0x00000354 }, {10, 0x00000375 }, {10, 0x00000377 }, {11, 0x00000623 },
  46     {11, 0x00000684 }, {11, 0x000006AB }, {11, 0x000006EC }, {12, 0x00000C44 }, {12, 0x00000C5C },
  47     {12, 0x00000C5E }, {12, 0x00000D55 }, {12, 0x00000DD1 }, {12, 0x00000DD3 }, {12, 0x00000DDB },
  48     {13, 0x0000188B }, {13, 0x000018BB }, {13, 0x00001AA8 }, {13, 0x00001BA0 }, {13, 0x00001BA4 },
  49     {13, 0x00001BB5 }, {14, 0x00003115 }, {14, 0x00003175 }, {14, 0x0000317D }, {14, 0x00003553 },
  50     {14, 0x00003768 }, {15, 0x00006228 }, {15, 0x000062E8 }, {15, 0x000062F8 }, {15, 0x00006AA4 },
  51     {15, 0x00006E85 }, {15, 0x00006E87 }, {15, 0x00006ED3 }, {16, 0x0000C453 }, {16, 0x0000C5D3 },
  52     {16, 0x0000C5F3 }, {16, 0x0000DD08 }, {16, 0x0000DD0C }, {16, 0x0000DDA4 }, {17, 0x000188A4 },
  53     {17, 0x00018BA5 }, {17, 0x00018BE5 }, {17, 0x0001AA95 }, {17, 0x0001AA97 }, {17, 0x0001BA13 },
  54     {17, 0x0001BB4A }, {17, 0x0001BB4B }, {18, 0x00031748 }, {18, 0x000317C8 }, {18, 0x00035528 },
  55     {18, 0x0003552C }, {18, 0x00037424 }, {18, 0x00037434 }, {18, 0x00037436 }, {19, 0x00062294 },
  56     {19, 0x00062E92 }, {19, 0x00062F92 }, {19, 0x0006AA52 }, {19, 0x0006AA5A }, {19, 0x0006E84A },
  57     {19, 0x0006E86A }, {19, 0x0006E86E }, {20, 0x000C452A }, {20, 0x000C5D27 }, {20, 0x000C5F26 },
  58     {20, 0x000D54A6 }, {20, 0x000D54B6 }, {20, 0x000DD096 }, {20, 0x000DD0D6 }, {20, 0x000DD0DE },
  59     {21, 0x00188A56 }, {21, 0x0018BA4D }, {21, 0x0018BE4E }, {21, 0x0018BE4F }, {21, 0x001AA96E },
  60     {21, 0x001BA12E }, {21, 0x001BA12F }, {21, 0x001BA1AF }, {21, 0x001BA1BF }, {22, 0x00317498 },
  61     {22, 0x0035529C }, {22, 0x0035529D }, {22, 0x003552DE }, {22, 0x003552DF }, {22, 0x0037435D },
  62     {22, 0x0037437D }, {23, 0x0062295D }, {23, 0x0062E933 }, {23, 0x006AA53D }, {23, 0x006AA53E },
  63     {23, 0x006AA53F }, {23, 0x006E86B9 }, {23, 0x006E86F8 }, {24, 0x00C452B8 }, {24, 0x00C5D265 },
  64     {24, 0x00D54A78 }, {24, 0x00D54A79 }, {24, 0x00DD0D70 }, {24, 0x00DD0D71 }, {24, 0x00DD0DF2 },
  65     {24, 0x00DD0DF3 }, {26, 0x03114BA2 }, {25, 0x0188A5B1 }, {25, 0x0188A58B }, {25, 0x0188A595 },
  66     {25, 0x0188A5D6 }, {25, 0x0188A5D7 }, {25, 0x0188A5A8 }, {25, 0x0188A5AE }, {25, 0x0188A5AF },
  67     {25, 0x0188A5C4 }, {25, 0x0188A5C5 }, {25, 0x0188A587 }, {25, 0x0188A584 }, {25, 0x0188A585 },
  68     {25, 0x0188A5C6 }, {25, 0x0188A5C7 }, {25, 0x0188A5CC }, {25, 0x0188A5CD }, {25, 0x0188A581 },
  69     {25, 0x0188A582 }, {25, 0x0188A583 }, {25, 0x0188A5CE }, {25, 0x0188A5CF }, {25, 0x0188A5C2 },
  70     {25, 0x0188A5C3 }, {25, 0x0188A5C1 }, {25, 0x0188A5B4 }, {25, 0x0188A5B5 }, {25, 0x0188A5E6 },
  71     {25, 0x0188A5E7 }, {25, 0x0188A5E4 }, {25, 0x0188A5E5 }, {25, 0x0188A5AB }, {25, 0x0188A5E0 },
  72     {25, 0x0188A5E1 }, {25, 0x0188A5E2 }, {25, 0x0188A5E3 }, {25, 0x0188A5B6 }, {25, 0x0188A5B7 },
  73     {25, 0x0188A5FD }, {25, 0x0188A57E }, {25, 0x0188A57F }, {25, 0x0188A5EC }, {25, 0x0188A5ED },
  74     {25, 0x0188A5FE }, {25, 0x0188A5FF }, {25, 0x0188A57D }, {25, 0x0188A59C }, {25, 0x0188A59D },
  75     {25, 0x0188A5E8 }, {25, 0x0188A5E9 }, {25, 0x0188A5EA }, {25, 0x0188A5EB }, {25, 0x0188A5EF },
  76     {25, 0x0188A57A }, {25, 0x0188A57B }, {25, 0x0188A578 }, {25, 0x0188A579 }, {25, 0x0188A5BA },
  77     {25, 0x0188A5BB }, {25, 0x0188A5B8 }, {25, 0x0188A5B9 }, {25, 0x0188A588 }, {25, 0x0188A589 },
  78     {25, 0x018BA4C8 }, {25, 0x018BA4C9 }, {25, 0x0188A5FA }, {25, 0x0188A5FB }, {25, 0x0188A5BC },
  79     {25, 0x0188A5BD }, {25, 0x0188A598 }, {25, 0x0188A599 }, {25, 0x0188A5F4 }, {25, 0x0188A5F5 },
  80     {25, 0x0188A59B }, {25, 0x0188A5DE }, {25, 0x0188A5DF }, {25, 0x0188A596 }, {25, 0x0188A597 },
  81     {25, 0x0188A5F8 }, {25, 0x0188A5F9 }, {25, 0x0188A5F1 }, {25, 0x0188A58E }, {25, 0x0188A58F },
  82     {25, 0x0188A5DC }, {25, 0x0188A5DD }, {25, 0x0188A5F2 }, {25, 0x0188A5F3 }, {25, 0x0188A58C },
  83     {25, 0x0188A58D }, {25, 0x0188A5A4 }, {25, 0x0188A5F0 }, {25, 0x0188A5A5 }, {25, 0x0188A5A6 },
  84     {25, 0x0188A5A7 }, {25, 0x0188A59A }, {25, 0x0188A5A2 }, {25, 0x0188A5A3 }, {25, 0x0188A58A },
  85     {25, 0x0188A5B0 }, {25, 0x0188A5A0 }, {25, 0x0188A5A1 }, {25, 0x0188A5DA }, {25, 0x0188A5DB },
  86     {25, 0x0188A59E }, {25, 0x0188A59F }, {25, 0x0188A5D8 }, {25, 0x0188A5EE }, {25, 0x0188A5D9 },
  87     {25, 0x0188A5F6 }, {25, 0x0188A5F7 }, {25, 0x0188A57C }, {25, 0x0188A5C8 }, {25, 0x0188A5C9 },
  88     {25, 0x0188A594 }, {25, 0x0188A5FC }, {25, 0x0188A5CA }, {25, 0x0188A5CB }, {25, 0x0188A5B2 },
  89     {25, 0x0188A5AA }, {25, 0x0188A5B3 }, {25, 0x0188A572 }, {25, 0x0188A573 }, {25, 0x0188A5C0 },
  90     {25, 0x0188A5BE }, {25, 0x0188A5BF }, {25, 0x0188A592 }, {25, 0x0188A580 }, {25, 0x0188A593 },
  91     {25, 0x0188A590 }, {25, 0x0188A591 }, {25, 0x0188A586 }, {25, 0x0188A5A9 }, {25, 0x0188A5D2 },
  92     {25, 0x0188A5D3 }, {25, 0x0188A5D4 }, {25, 0x0188A5D5 }, {25, 0x0188A5AC }, {25, 0x0188A5AD },
  93     {25, 0x0188A5D0 },
  94 };
  95
  96 /* Derived by extracting runcodes from existing tables from decoder */
  97 static const uint16_t runbook[8][3] = {
  98     {1,  0x0000,   1}, {7,  0x0069,  12}, {8,  0x00D1,  20}, {9,  0x018A,  32},
  99     {10, 0x0343,  60}, {11, 0x0685, 100}, {13, 0x18BF, 180}, {13, 0x1BA5, 320},
 100 };
 101
 102 /*
 103  * Derived by inspecting various quality encodes
 104  * and adding some more from scratch.
 105  */
 106 static const uint16_t quantization_per_subband[2][3][13][9] = {
 107     {{
 108         { 16, 16,  8,  4,  4,  2,   3,   3,   4, }, // film3+
 109         { 16, 16,  8,  4,  4,  2,   3,   3,   4, }, // film3
 110         { 16, 16,  8,  4,  4,  2,   4,   4,   6, }, // film2+
 111         { 16, 16,  8,  4,  4,  2,   4,   4,   6, }, // film2
 112         { 16, 16,  8,  4,  4,  2,   8,   8,  12, }, // film1++
 113         { 24, 24, 12,  6,  6,  3,  12,  12,  18, }, // film1+
 114         { 24, 24, 12,  6,  6,  3,  12,  12,  18, }, // film1
 115         { 32, 32, 24,  8,  8,  6,  16,  16,  24, }, // high+
 116         { 32, 32, 24,  8,  8,  6,  16,  16,  24, }, // high
 117         { 48, 48, 32, 12, 12,  8,  32,  32,  48, }, // medium+
 118         { 48, 48, 32, 12, 12,  8,  32,  32,  48, }, // medium
 119         { 64, 64, 48, 16, 16, 12,  48,  48,  64, }, // low+
 120         { 64, 64, 48, 16, 16, 12,  64,  64,  96, }, // low
 121     },
 122     {
 123         { 16, 16,  8,  4,  4,  2,   3,   3,   4, },
 124         { 16, 16,  8,  4,  4,  2,   3,   3,   6, },
 125         { 16, 16,  8,  4,  4,  2,   4,   4,   6, },
 126         { 16, 16,  8,  4,  4,  2,   4,   4,   8, },
 127         { 16, 16,  8,  4,  4,  2,   8,   8,  16, },
 128         { 24, 24, 12,  6,  6,  3,  12,  12,  18, },
 129         { 24, 24, 12,  6,  6,  3,  12,  12,  24, },
 130         { 32, 32, 24,  8,  8,  6,  16,  16,  24, },
 131         { 48, 48, 32, 12, 12,  8,  16,  16,  32, },
 132         { 48, 48, 32, 12, 12,  8,  32,  32,  48, },
 133         { 48, 48, 32, 12, 12,  8,  32,  32,  64, },
 134         { 64, 64, 48, 16, 16, 12,  48,  48,  64, },
 135         { 64, 64, 48, 16, 16, 12,  64,  64,  96, },
 136     },
 137     {
 138         { 16, 16,  8,  4,  4,  2,   3,   3,   4, },
 139         { 16, 16,  8,  4,  4,  2,   3,   3,   6, },
 140         { 16, 16,  8,  4,  4,  2,   4,   4,   6, },
 141         { 16, 16,  8,  4,  4,  2,   4,   4,   8, },
 142         { 16, 16,  8,  4,  4,  2,   8,   8,  16, },
 143         { 24, 24, 12,  6,  6,  3,  12,  12,  18, },
 144         { 24, 24, 12,  6,  6,  3,  12,  12,  24, },
 145         { 32, 32, 24,  8,  8,  6,  16,  16,  24, },
 146         { 48, 48, 32, 12, 12,  8,  16,  16,  32, },
 147         { 48, 48, 32, 12, 12,  8,  32,  32,  48, },
 148         { 48, 48, 32, 12, 12,  8,  32,  32,  64, },
 149         { 64, 64, 48, 16, 16, 12,  48,  48,  64, },
 150         { 64, 64, 48, 16, 16, 12,  64,  64,  96, },
 151     }},
 152     {{
 153         { 16, 16,  8, 16, 16,  8,  24,  24,  36, },
 154         { 16, 16,  8, 16, 16,  8,  32,  32,  48, },
 155         { 16, 16,  8, 16, 16,  8,  48,  48,  72, },
 156         { 16, 16,  8, 16, 16,  8,  64,  64,  96, },
 157         { 16, 16,  8, 20, 20, 10,  80,  80, 128, },
 158         { 24, 24, 12, 24, 24, 12,  96,  96, 144, },
 159         { 24, 24, 12, 24, 24, 12, 128, 128, 192, },
 160         { 32, 32, 24, 32, 32, 24, 192, 192, 288, },
 161         { 32, 32, 24, 32, 32, 24, 256, 256, 384, },
 162         { 48, 48, 32, 48, 48, 32, 256, 256, 384, },
 163         { 48, 48, 32, 48, 48, 32, 512, 512, 768, },
 164         { 56, 56, 40, 56, 56, 40, 512, 512, 768, },
 165         { 64, 64, 48, 64, 64, 48, 512, 512, 768, },
 166     },
 167     {
 168         { 16, 16,  8, 16, 16,  8,  24,  24,  36, },
 169         { 16, 16,  8, 16, 16,  8,  32,  32,  48, },
 170         { 16, 16,  8, 16, 16,  8,  48,  48,  72, },
 171         { 16, 16,  8, 16, 16,  8,  64,  64,  96, },
 172         { 16, 16,  8, 20, 20, 10,  80,  80, 128, },
 173         { 24, 24, 12, 24, 24, 12,  96,  96, 144, },
 174         { 24, 24, 12, 24, 24, 12, 128, 128, 192, },
 175         { 32, 32, 24, 32, 32, 24, 192, 192, 288, },
 176         { 32, 32, 24, 32, 32, 24, 256, 256, 384, },
 177         { 48, 48, 32, 48, 48, 32, 256, 256, 384, },
 178         { 48, 48, 32, 48, 48, 32, 512, 512, 768, },
 179         { 56, 56, 40, 56, 56, 40, 512, 512, 768, },
 180         { 64, 64, 48, 64, 64, 48, 512, 512, 768, },
 181     },
 182     {
 183         { 16, 16,  8, 16, 16,  8,  24,  24,  36, },
 184         { 16, 16,  8, 16, 16,  8,  32,  32,  48, },
 185         { 16, 16,  8, 16, 16,  8,  48,  48,  72, },
 186         { 16, 16,  8, 16, 16,  8,  64,  64,  96, },
 187         { 16, 16, 10, 20, 20, 10,  80,  80, 128, },
 188         { 24, 24, 12, 24, 24, 12,  96,  96, 144, },
 189         { 24, 24, 12, 24, 24, 12, 128, 128, 192, },
 190         { 32, 32, 24, 32, 32, 24, 192, 192, 288, },
 191         { 32, 32, 24, 32, 32, 24, 256, 256, 384, },
 192         { 48, 48, 32, 48, 48, 32, 256, 256, 384, },
 193         { 48, 48, 32, 48, 48, 32, 512, 512, 768, },
 194         { 56, 56, 40, 56, 56, 40, 512, 512, 768, },
 195         { 64, 64, 48, 64, 64, 48, 512, 512, 768, },
 196     }},
 197 };
 198
 199 typedef struct Codebook {
 200     unsigned bits;
 201     unsigned size;
 202 } Codebook;
 203
 204 typedef struct Runbook {
 205     unsigned size;
 206     unsigned bits;
 207     unsigned run;
 208 } Runbook;
 209
 210 typedef struct PlaneEnc {
 211     unsigned size;
 212
 213     int16_t *dwt_buf;
 214     int16_t *dwt_tmp;
 215
 216     unsigned quantization[SUBBAND_COUNT];
 217     int16_t *subband[SUBBAND_COUNT];
 218     int16_t *l_h[8];
 219
 220     SubBand band[DWT_LEVELS][4];
 221 } PlaneEnc;
 222
 223 typedef struct CFHDEncContext {
 224     const AVClass *class;
 225
 226     PutBitContext       pb;
 227     PutByteContext      pby;
 228
 229     int quality;
 230     int planes;
 231     int chroma_h_shift;
 232     int chroma_v_shift;
 233     PlaneEnc plane[4];
 234
 235     uint16_t lut[1024];
 236     Runbook  rb[321];
 237     Codebook cb[513];
 238     int16_t *alpha;
 239 } CFHDEncContext;
 240
 241 static av_cold int cfhd_encode_init(AVCodecContext *avctx)
 242 {
 243     CFHDEncContext *s = avctx->priv_data;
 244     const int sign_mask = 256;
 245     const int twos_complement = -sign_mask;
 246     const int mag_mask = sign_mask - 1;
 247     int ret, last = 0;
 248
 249     ret = av_pix_fmt_get_chroma_sub_sample(avctx->pix_fmt,
 250                                            &s->chroma_h_shift,
 251                                            &s->chroma_v_shift);
 252     if (ret < 0)
 253         return ret;
 254
 255     if (avctx->width & 15) {
 256         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Width must be multiple of 16.\n");
 257         return AVERROR_INVALIDDATA;
 258     }
 259
 260     s->planes = av_pix_fmt_count_planes(avctx->pix_fmt);
 261
 262     for (int i = 0; i < s->planes; i++) {
 263         int w8, h8, w4, h4, w2, h2;
 264         int width  = i ? avctx->width >> s->chroma_h_shift : avctx->width;
 265         int height = i ? FFALIGN(avctx->height >> s->chroma_v_shift, 8) :
 266                          FFALIGN(avctx->height >> s->chroma_v_shift, 8);
 267         ptrdiff_t stride = FFALIGN(width / 8, 8) * 8;
 268
 269         w8 = FFALIGN(width / 8, 8);
 270         h8 = height / 8;
 271         w4 = w8 * 2;
 272         h4 = h8 * 2;
 273         w2 = w4 * 2;
 274         h2 = h4 * 2;
 275
 276         s->plane[i].dwt_buf =
 277             av_mallocz_array(height * stride, sizeof(*s->plane[i].dwt_buf));
 278         s->plane[i].dwt_tmp =
 279             av_malloc_array(height * stride, sizeof(*s->plane[i].dwt_tmp));
 280         if (!s->plane[i].dwt_buf || !s->plane[i].dwt_tmp)
 281             return AVERROR(ENOMEM);
 282
 283         s->plane[i].subband[0] = s->plane[i].dwt_buf;
 284         s->plane[i].subband[1] = s->plane[i].dwt_buf + 2 * w8 * h8;
 285         s->plane[i].subband[2] = s->plane[i].dwt_buf + 1 * w8 * h8;
 286         s->plane[i].subband[3] = s->plane[i].dwt_buf + 3 * w8 * h8;
 287         s->plane[i].subband[4] = s->plane[i].dwt_buf + 2 * w4 * h4;
 288         s->plane[i].subband[5] = s->plane[i].dwt_buf + 1 * w4 * h4;
 289         s->plane[i].subband[6] = s->plane[i].dwt_buf + 3 * w4 * h4;
 290         s->plane[i].subband[7] = s->plane[i].dwt_buf + 2 * w2 * h2;
 291         s->plane[i].subband[8] = s->plane[i].dwt_buf + 1 * w2 * h2;
 292         s->plane[i].subband[9] = s->plane[i].dwt_buf + 3 * w2 * h2;
 293
 294         for (int j = 0; j < DWT_LEVELS; j++) {
 295             for (int k = 0; k < FF_ARRAY_ELEMS(s->plane[i].band[j]); k++) {
 296                 s->plane[i].band[j][k].width  = (width / 8) << j;
 297                 s->plane[i].band[j][k].height = (height / 8) << j;
 298                 s->plane[i].band[j][k].a_width  = w8 << j;
 299                 s->plane[i].band[j][k].a_height = h8 << j;
 300             }
 301         }
 302
 303         /* ll2 and ll1 commented out because they are done in-place */
 304         s->plane[i].l_h[0] = s->plane[i].dwt_tmp;
 305         s->plane[i].l_h[1] = s->plane[i].dwt_tmp + 2 * w8 * h8;
 306         // s->plane[i].l_h[2] = ll2;
 307         s->plane[i].l_h[3] = s->plane[i].dwt_tmp;
 308         s->plane[i].l_h[4] = s->plane[i].dwt_tmp + 2 * w4 * h4;
 309         // s->plane[i].l_h[5] = ll1;
 310         s->plane[i].l_h[6] = s->plane[i].dwt_tmp;
 311         s->plane[i].l_h[7] = s->plane[i].dwt_tmp + 2 * w2 * h2;
 312     }
 313
 314     for (int i = 0; i < 512; i++) {
 315         int value = (i & sign_mask) ? twos_complement + (i & mag_mask): i;
 316         int mag = FFMIN(FFABS(value), 255);
 317
 318         if (mag) {
 319             s->cb[i].bits = (codebook[mag][1] << 1) | (value > 0 ? 0 : 1);
 320             s->cb[i].size = codebook[mag][0] + 1;
 321         } else {
 322             s->cb[i].bits = codebook[mag][1];
 323             s->cb[i].size = codebook[mag][0];
 324         }
 325     }
 326
 327     s->cb[512].bits = 0x3114ba3;
 328     s->cb[512].size = 26;
 329
 330     s->rb[0].run = 0;
 331
 332     for (int i = 1, j = 0; i < 320 && j < 7; j++) {
 333         int run = runbook[j][2];
 334         int end = runbook[j+1][2];
 335
 336         while (i < end) {
 337             s->rb[i].run = run;
 338             s->rb[i].bits = runbook[j][1];
 339             s->rb[i++].size = runbook[j][0];
 340         }
 341     }
 342
 343     s->rb[320].bits = runbook[7][1];
 344     s->rb[320].size = runbook[7][0];
 345     s->rb[320].run = 320;
 346
 347     for (int i = 0; i < 256; i++) {
 348         int idx = i + ((768LL * i * i * i) / (256 * 256 * 256));
 349
 350         s->lut[idx] = i;
 351     }
 352     for (int i = 0; i < 1024; i++) {
 353         if (s->lut[i])
 354             last = s->lut[i];
 355         else
 356             s->lut[i] = last;
 357     }
 358
 359     s->alpha = av_calloc(avctx->width * avctx->height, sizeof(*s->alpha));
 360     if (!s->alpha)
 361         return AVERROR(ENOMEM);
 362
 363     return 0;
 364 }
 365
 366 static inline void filter(int16_t *input, ptrdiff_t in_stride,
 367                           int16_t *low, ptrdiff_t low_stride,
 368                           int16_t *high, ptrdiff_t high_stride,
 369                           int len)
 370 {
 371     low[(0>>1) * low_stride]   = av_clip_int16(input[0*in_stride] + input[1*in_stride]);
 372     high[(0>>1) * high_stride] = av_clip_int16((5 * input[0*in_stride] - 11 * input[1*in_stride] +
 373                                                 4 * input[2*in_stride] +  4 * input[3*in_stride] -
 374                                                 1 * input[4*in_stride] -  1 * input[5*in_stride] + 4) >> 3);
 375
 376     for (int i = 2; i < len - 2; i += 2) {
 377         low[(i>>1) * low_stride]   = av_clip_int16(input[i*in_stride] + input[(i+1)*in_stride]);
 378         high[(i>>1) * high_stride] = av_clip_int16(((-input[(i-2)*in_stride] - input[(i-1)*in_stride] +
 379                                                       input[(i+2)*in_stride] + input[(i+3)*in_stride] + 4) >> 3) +
 380                                                       input[(i+0)*in_stride] - input[(i+1)*in_stride]);
 381     }
 382
 383     low[((len-2)>>1) * low_stride]   = av_clip_int16(input[((len-2)+0)*in_stride] + input[((len-2)+1)*in_stride]);
 384     high[((len-2)>>1) * high_stride] = av_clip_int16((11* input[((len-2)+0)*in_stride] - 5 * input[((len-2)+1)*in_stride] -
 385                                                       4 * input[((len-2)-1)*in_stride] - 4 * input[((len-2)-2)*in_stride] +
 386                                                       1 * input[((len-2)-3)*in_stride] + 1 * input[((len-2)-4)*in_stride] + 4) >> 3);
 387 }
 388
 389 static void horiz_filter(int16_t *input, int16_t *low, int16_t *high,
 390                          int width)
 391 {
 392     filter(input, 1, low, 1, high, 1, width);
 393 }
 394
 395 static void vert_filter(int16_t *input, ptrdiff_t in_stride,
 396                         int16_t *low, ptrdiff_t low_stride,
 397                         int16_t *high, ptrdiff_t high_stride, int len)
 398 {
 399     filter(input, in_stride, low, low_stride, high, high_stride, len);
 400 }
 401
 402 static void quantize_band(int16_t *input, int width, int a_width,
 403                           int height, unsigned quantization)
 404 {
 405     const int factor = (1 << 16) / quantization;
 406
 407     for (int i = 0; i < height; i++) {
 408         for (int j = 0; j < width; j++)
 409             input[j] = av_clip_intp2((input[j] * factor) / 65536, 10);
 410         input += a_width;
 411     }
 412 }
 413
 414 static int put_runcode(PutBitContext *pb, int count, const Runbook *const rb)
 415 {
 416     while (count > 0) {
 417         const int index = FFMIN(320, count);
 418
 419         put_bits(pb, rb[index].size, rb[index].bits);
 420         count -= rb[index].run;
 421     }
 422
 423     return 0;
 424 }
 425
 426 static void process_alpha(const int16_t *src, int width, int height, ptrdiff_t stride, int16_t *dst)
 427 {
 428     for (int i = 0; i < height; i++) {
 429         for (int j = 0; j < width; j++) {
 430             int alpha = src[j];
 431
 432             if (alpha > 0 && alpha < 4080) {
 433                 alpha *= 223;
 434                 alpha += 128;
 435                 alpha >>= 8;
 436                 alpha += 256;
 437             }
 438
 439             dst[j] = av_clip_uintp2(alpha, 12);
 440         }
 441
 442         src += stride;
 443         dst += width;
 444     }
 445 }
 446
 447 static int cfhd_encode_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
 448                              const AVFrame *frame, int *got_packet)
 449 {
 450     CFHDEncContext *s = avctx->priv_data;
 451     PutByteContext *pby = &s->pby;
 452     PutBitContext *pb = &s->pb;
 453     const Codebook *const cb = s->cb;
 454     const Runbook *const rb = s->rb;
 455     const uint16_t *lut = s->lut;
 456     unsigned pos;
 457     int ret;
 458
 459     for (int plane = 0; plane < s->planes; plane++) {
 460         int width = s->plane[plane].band[2][0].width;
 461         int a_width = s->plane[plane].band[2][0].a_width;
 462         int height = s->plane[plane].band[2][0].height;
 463         int act_plane = plane == 1 ? 2 : plane == 2 ? 1 : plane;
 464         int16_t *input = (int16_t *)frame->data[act_plane];
 465         int16_t *low = s->plane[plane].l_h[6];
 466         int16_t *high = s->plane[plane].l_h[7];
 467         ptrdiff_t in_stride = frame->linesize[act_plane] / 2;
 468         int low_stride, high_stride;
 469
 470         if (plane == 3) {
 471             process_alpha(input, avctx->width, avctx->height,
 472                           in_stride, s->alpha);
 473             input = s->alpha;
 474             in_stride = avctx->width;
 475         }
 476
 477         for (int i = 0; i < height * 2; i++) {
 478             horiz_filter(input, low, high, width * 2);
 479             input += in_stride;
 480             low += a_width;
 481             high += a_width;
 482         }
 483
 484         input = s->plane[plane].l_h[7];
 485         low = s->plane[plane].subband[7];
 486         low_stride = s->plane[plane].band[2][0].a_width;
 487         high = s->plane[plane].subband[9];
 488         high_stride = s->plane[plane].band[2][0].a_width;
 489
 490         for (int i = 0; i < width; i++) {
 491             vert_filter(input, a_width, low, low_stride, high, high_stride, height * 2);
 492             input++;
 493             low++;
 494             high++;
 495         }
 496
 497         input = s->plane[plane].l_h[6];
 498         low = s->plane[plane].l_h[7];
 499         high = s->plane[plane].subband[8];
 500
 501         for (int i = 0; i < width; i++) {
 502             vert_filter(input, a_width, low, low_stride, high, high_stride, height * 2);
 503             input++;
 504             low++;
 505             high++;
 506         }
 507
 508         a_width = s->plane[plane].band[1][0].a_width;
 509         width = s->plane[plane].band[1][0].width;
 510         height = s->plane[plane].band[1][0].height;
 511         input = s->plane[plane].l_h[7];
 512         low = s->plane[plane].l_h[3];
 513         low_stride = s->plane[plane].band[1][0].a_width;
 514         high = s->plane[plane].l_h[4];
 515         high_stride = s->plane[plane].band[1][0].a_width;
 516
 517         for (int i = 0; i < height * 2; i++) {
 518             for (int j = 0; j < width * 2; j++)
 519                 input[j] /= 4;
 520             input += a_width * 2;
 521         }
 522
 523         input = s->plane[plane].l_h[7];
 524         for (int i = 0; i < height * 2; i++) {
 525             horiz_filter(input, low, high, width * 2);
 526             input += a_width * 2;
 527             low += low_stride;
 528             high += high_stride;
 529         }
 530
 531         input = s->plane[plane].l_h[4];
 532         low = s->plane[plane].subband[4];
 533         high = s->plane[plane].subband[6];
 534
 535         for (int i = 0; i < width; i++) {
 536             vert_filter(input, a_width, low, low_stride, high, high_stride, height * 2);
 537             input++;
 538             low++;
 539             high++;
 540         }
 541
 542         input = s->plane[plane].l_h[3];
 543         low = s->plane[plane].l_h[4];
 544         high = s->plane[plane].subband[5];
 545
 546         for (int i = 0; i < width; i++) {
 547             vert_filter(input, a_width, low, low_stride, high, high_stride, height * 2);
 548             input++;
 549             low++;
 550             high++;
 551         }
 552
 553         a_width = s->plane[plane].band[0][0].a_width;
 554         width = s->plane[plane].band[0][0].width;
 555         height = s->plane[plane].band[0][0].height;
 556         input = s->plane[plane].l_h[4];
 557         low = s->plane[plane].l_h[0];
 558         low_stride = s->plane[plane].band[0][0].a_width;
 559         high = s->plane[plane].l_h[1];
 560         high_stride = s->plane[plane].band[0][0].a_width;
 561
 562         if (avctx->pix_fmt != AV_PIX_FMT_YUV422P10) {
 563             for (int i = 0; i < height * 2; i++) {
 564                 for (int j = 0; j < width * 2; j++)
 565                     input[j] /= 4;
 566                 input += a_width * 2;
 567             }
 568         }
 569
 570         input = s->plane[plane].l_h[4];
 571         for (int i = 0; i < height * 2; i++) {
 572             horiz_filter(input, low, high, width * 2);
 573             input += a_width * 2;
 574             low += low_stride;
 575             high += high_stride;
 576         }
 577
 578         low = s->plane[plane].subband[1];
 579         high = s->plane[plane].subband[3];
 580         input = s->plane[plane].l_h[1];
 581
 582         for (int i = 0; i < width; i++) {
 583             vert_filter(input, a_width, low, low_stride, high, high_stride, height * 2);
 584             input++;
 585             low++;
 586             high++;
 587         }
 588
 589         low = s->plane[plane].subband[0];
 590         high = s->plane[plane].subband[2];
 591         input = s->plane[plane].l_h[0];
 592
 593         for (int i = 0; i < width; i++) {
 594             vert_filter(input, a_width, low, low_stride, high, high_stride, height * 2);
 595             input++;
 596             low++;
 597             high++;
 598         }
 599     }
 600
 601     ret = ff_alloc_packet2(avctx, pkt, 64LL + s->planes * (2LL * avctx->width * avctx->height + 1000LL), 0);
 602     if (ret < 0)
 603         return ret;
 604
 605     bytestream2_init_writer(pby, pkt->data, pkt->size);
 606
 607     bytestream2_put_be16(pby, SampleType);
 608     bytestream2_put_be16(pby, 9);
 609
 610     bytestream2_put_be16(pby, SampleIndexTable);
 611     bytestream2_put_be16(pby, s->planes);
 612
 613     for (int i = 0; i < s->planes; i++)
 614         bytestream2_put_be32(pby, 0);
 615
 616     bytestream2_put_be16(pby, TransformType);
 617     bytestream2_put_be16(pby, 0);
 618
 619     bytestream2_put_be16(pby, NumFrames);
 620     bytestream2_put_be16(pby, 1);
 621
 622     bytestream2_put_be16(pby, ChannelCount);
 623     bytestream2_put_be16(pby, s->planes);
 624
 625     bytestream2_put_be16(pby, EncodedFormat);
 626     bytestream2_put_be16(pby, avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV422P10 ? 1 : 3 + (s->planes == 4));
 627
 628     bytestream2_put_be16(pby, WaveletCount);
 629     bytestream2_put_be16(pby, 3);
 630
 631     bytestream2_put_be16(pby, SubbandCount);
 632     bytestream2_put_be16(pby, SUBBAND_COUNT);
 633
 634     bytestream2_put_be16(pby, NumSpatial);
 635     bytestream2_put_be16(pby, 2);
 636
 637     bytestream2_put_be16(pby, FirstWavelet);
 638     bytestream2_put_be16(pby, 3);
 639
 640     bytestream2_put_be16(pby, ImageWidth);
 641     bytestream2_put_be16(pby, avctx->width);
 642
 643     bytestream2_put_be16(pby, ImageHeight);
 644     bytestream2_put_be16(pby, avctx->height);
 645
 646     bytestream2_put_be16(pby, -FrameNumber);
 647     bytestream2_put_be16(pby, avctx->frame_number);
 648
 649     bytestream2_put_be16(pby, Precision);
 650     bytestream2_put_be16(pby, avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV422P10 ? 10 : 12);
 651
 652     bytestream2_put_be16(pby, PrescaleTable);
 653     bytestream2_put_be16(pby, avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV422P10 ? 0x2000 : 0x2800);
 654
 655     bytestream2_put_be16(pby, SampleFlags);
 656     bytestream2_put_be16(pby, 1);
 657
 658     for (int p = 0; p < s->planes; p++) {
 659         int width = s->plane[p].band[0][0].width;
 660         int a_width = s->plane[p].band[0][0].a_width;
 661         int height = s->plane[p].band[0][0].height;
 662         int16_t *data = s->plane[p].subband[0];
 663
 664         if (p) {
 665             bytestream2_put_be16(pby, SampleType);
 666             bytestream2_put_be16(pby, 3);
 667
 668             bytestream2_put_be16(pby, ChannelNumber);
 669             bytestream2_put_be16(pby, p);
 670         }
 671
 672         bytestream2_put_be16(pby, BitstreamMarker);
 673         bytestream2_put_be16(pby, 0x1a4a);
 674
 675         pos = bytestream2_tell_p(pby);
 676
 677         bytestream2_put_be16(pby, LowpassSubband);
 678         bytestream2_put_be16(pby, 0);
 679
 680         bytestream2_put_be16(pby, NumLevels);
 681         bytestream2_put_be16(pby, 3);
 682
 683         bytestream2_put_be16(pby, LowpassWidth);
 684         bytestream2_put_be16(pby, width);
 685
 686         bytestream2_put_be16(pby, LowpassHeight);
 687         bytestream2_put_be16(pby, height);
 688
 689         bytestream2_put_be16(pby, PixelOffset);
 690         bytestream2_put_be16(pby, 0);
 691
 692         bytestream2_put_be16(pby, LowpassQuantization);
 693         bytestream2_put_be16(pby, 1);
 694
 695         bytestream2_put_be16(pby, LowpassPrecision);
 696         bytestream2_put_be16(pby, 16);
 697
 698         bytestream2_put_be16(pby, BitstreamMarker);
 699         bytestream2_put_be16(pby, 0x0f0f);
 700
 701         for (int i = 0; i < height; i++) {
 702             for (int j = 0; j < width; j++)
 703                 bytestream2_put_be16(pby, data[j]);
 704             data += a_width;
 705         }
 706
 707         bytestream2_put_be16(pby, BitstreamMarker);
 708         bytestream2_put_be16(pby, 0x1b4b);
 709
 710         for (int l = 0; l < 3; l++) {
 711             for (int i = 0; i < 3; i++) {
 712                 s->plane[p].quantization[1 + l * 3 + i] = quantization_per_subband[avctx->pix_fmt != AV_PIX_FMT_YUV422P10][p >= 3 ? 0 : p][s->quality][l * 3 + i];
 713             }
 714         }
 715
 716         for (int l = 0; l < 3; l++) {
 717             int a_width = s->plane[p].band[l][0].a_width;
 718             int width = s->plane[p].band[l][0].width;
 719             int stride = FFALIGN(width, 8);
 720             int height = s->plane[p].band[l][0].height;
 721
 722             bytestream2_put_be16(pby, BitstreamMarker);
 723             bytestream2_put_be16(pby, 0x0d0d);
 724
 725             bytestream2_put_be16(pby, WaveletType);
 726             bytestream2_put_be16(pby, 3 + 2 * (l == 2));
 727
 728             bytestream2_put_be16(pby, WaveletNumber);
 729             bytestream2_put_be16(pby, 3 - l);
 730
 731             bytestream2_put_be16(pby, WaveletLevel);
 732             bytestream2_put_be16(pby, 3 - l);
 733
 734             bytestream2_put_be16(pby, NumBands);
 735             bytestream2_put_be16(pby, 4);
 736
 737             bytestream2_put_be16(pby, HighpassWidth);
 738             bytestream2_put_be16(pby, width);
 739
 740             bytestream2_put_be16(pby, HighpassHeight);
 741             bytestream2_put_be16(pby, height);
 742
 743             bytestream2_put_be16(pby, LowpassBorder);
 744             bytestream2_put_be16(pby, 0);
 745
 746             bytestream2_put_be16(pby, HighpassBorder);
 747             bytestream2_put_be16(pby, 0);
 748
 749             bytestream2_put_be16(pby, LowpassScale);
 750             bytestream2_put_be16(pby, 1);
 751
 752             bytestream2_put_be16(pby, LowpassDivisor);
 753             bytestream2_put_be16(pby, 1);
 754
 755             for (int i = 0; i < 3; i++) {
 756                 int16_t *data = s->plane[p].subband[1 + l * 3 + i];
 757                 int count = 0, padd = 0;
 758
 759                 bytestream2_put_be16(pby, BitstreamMarker);
 760                 bytestream2_put_be16(pby, 0x0e0e);
 761
 762                 bytestream2_put_be16(pby, SubbandNumber);
 763                 bytestream2_put_be16(pby, i + 1);
 764
 765                 bytestream2_put_be16(pby, BandCodingFlags);
 766                 bytestream2_put_be16(pby, 1);
 767
 768                 bytestream2_put_be16(pby, BandWidth);
 769                 bytestream2_put_be16(pby, width);
 770
 771                 bytestream2_put_be16(pby, BandHeight);
 772                 bytestream2_put_be16(pby, height);
 773
 774                 bytestream2_put_be16(pby, SubbandBand);
 775                 bytestream2_put_be16(pby, 1 + l * 3 + i);
 776
 777                 bytestream2_put_be16(pby, BandEncoding);
 778                 bytestream2_put_be16(pby, 3);
 779
 780                 bytestream2_put_be16(pby, Quantization);
 781                 bytestream2_put_be16(pby, s->plane[p].quantization[1 + l * 3 + i]);
 782
 783                 bytestream2_put_be16(pby, BandScale);
 784                 bytestream2_put_be16(pby, 1);
 785
 786                 bytestream2_put_be16(pby, BandHeader);
 787                 bytestream2_put_be16(pby, 0);
 788
 789                 quantize_band(data, width, a_width, height,
 790                               s->plane[p].quantization[1 + l * 3 + i]);
 791
 792                 init_put_bits(pb, pkt->data + bytestream2_tell_p(pby), bytestream2_get_bytes_left_p(pby));
 793
 794                 for (int m = 0; m < height; m++) {
 795                     for (int j = 0; j < stride; j++) {
 796                         int16_t index = FFSIGN(data[j]) * lut[FFABS(data[j])];
 797
 798                         if (index < 0)
 799                             index += 512;
 800                         if (index == 0) {
 801                             count++;
 802                             continue;
 803                         } else if (count > 0) {
 804                             count = put_runcode(pb, count, rb);
 805                         }
 806
 807                         put_bits(pb, cb[index].size, cb[index].bits);
 808                     }
 809
 810                     data += a_width;
 811                 }
 812
 813                 if (count > 0) {
 814                     count = put_runcode(pb, count, rb);
 815                 }
 816
 817                 put_bits(pb, cb[512].size, cb[512].bits);
 818
 819                 flush_put_bits(pb);
 820                 bytestream2_skip_p(pby, put_bits_count(pb) >> 3);
 821                 padd = (4 - (bytestream2_tell_p(pby) & 3)) & 3;
 822                 while (padd--)
 823                     bytestream2_put_byte(pby, 0);
 824
 825                 bytestream2_put_be16(pby, BandTrailer);
 826                 bytestream2_put_be16(pby, 0);
 827             }
 828
 829             bytestream2_put_be16(pby, BitstreamMarker);
 830             bytestream2_put_be16(pby, 0x0c0c);
 831         }
 832
 833         s->plane[p].size = bytestream2_tell_p(pby) - pos;
 834     }
 835
 836     bytestream2_put_be16(pby, GroupTrailer);
 837     bytestream2_put_be16(pby, 0);
 838
 839     av_shrink_packet(pkt, bytestream2_tell_p(pby));
 840
 841     pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
 842
 843     bytestream2_seek_p(pby, 8, SEEK_SET);
 844     for (int i = 0; i < s->planes; i++)
 845         bytestream2_put_be32(pby, s->plane[i].size);
 846
 847     *got_packet = 1;
 848
 849     return 0;
 850 }
 851
 852 static av_cold int cfhd_encode_close(AVCodecContext *avctx)
 853 {
 854     CFHDEncContext *s = avctx->priv_data;
 855
 856     for (int i = 0; i < s->planes; i++) {
 857         av_freep(&s->plane[i].dwt_buf);
 858         av_freep(&s->plane[i].dwt_tmp);
 859
 860         for (int j = 0; j < SUBBAND_COUNT; j++)
 861             s->plane[i].subband[j] = NULL;
 862
 863         for (int j = 0; j < 8; j++)
 864             s->plane[i].l_h[j] = NULL;
 865     }
 866
 867     return 0;
 868 }
 869
 870 #define OFFSET(x) offsetof(CFHDEncContext, x)
 871 #define VE AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM
 872 static const AVOption options[] = {
 873     { "quality", "set quality", OFFSET(quality), AV_OPT_TYPE_INT,   {.i64= 0}, 0, 12, VE, "q" },
 874     { "film3+",   NULL,         0,               AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64= 0}, 0,  0, VE, "q" },
 875     { "film3",    NULL,         0,               AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64= 1}, 0,  0, VE, "q" },
 876     { "film2+",   NULL,         0,               AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64= 2}, 0,  0, VE, "q" },
 877     { "film2",    NULL,         0,               AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64= 3}, 0,  0, VE, "q" },
 878     { "film1.5",  NULL,         0,               AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64= 4}, 0,  0, VE, "q" },
 879     { "film1+",   NULL,         0,               AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64= 5}, 0,  0, VE, "q" },
 880     { "film1",    NULL,         0,               AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64= 6}, 0,  0, VE, "q" },
 881     { "high+",    NULL,         0,               AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64= 7}, 0,  0, VE, "q" },
 882     { "high",     NULL,         0,               AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64= 8}, 0,  0, VE, "q" },
 883     { "medium+",  NULL,         0,               AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64= 9}, 0,  0, VE, "q" },
 884     { "medium",   NULL,         0,               AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=10}, 0,  0, VE, "q" },
 885     { "low+",     NULL,         0,               AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=11}, 0,  0, VE, "q" },
 886     { "low",      NULL,         0,               AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=12}, 0,  0, VE, "q" },
 887     { NULL},
 888 };
 889
 890 static const AVClass cfhd_class = {
 891     .class_name = "cfhd",
 892     .item_name  = av_default_item_name,
 893     .option     = options,
 894     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
 895 };
 896
 897 AVCodec ff_cfhd_encoder = {
 898     .name             = "cfhd",
 899     .long_name        = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Cineform HD"),
 900     .type             = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 901     .id               = AV_CODEC_ID_CFHD,
 902     .priv_data_size   = sizeof(CFHDEncContext),
 903     .priv_class       = &cfhd_class,
 904     .init             = cfhd_encode_init,
 905     .close            = cfhd_encode_close,
 906     .encode2          = cfhd_encode_frame,
 907     .capabilities     = AV_CODEC_CAP_FRAME_THREADS,
 908     .pix_fmts         = (const enum AVPixelFormat[]) {
 909                           AV_PIX_FMT_YUV422P10,
 910                           AV_PIX_FMT_GBRP12,
 911                           AV_PIX_FMT_GBRAP12,
 912                           AV_PIX_FMT_NONE
 913                         },
 914 };