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

   1 /*
   2  * VC3/DNxHD decoder.
   3  * Copyright (c) 2007 SmartJog S.A., Baptiste Coudurier <baptiste dot coudurier at smartjog dot com>
   4  * Copyright (c) 2011 MirriAd Ltd
   5  *
   6  * 10 bit support added by MirriAd Ltd, Joseph Artsimovich <joseph@mirriad.com>
   7  *
   8  * This file is part of Libav.
   9  *
  10  * Libav is free software; you can redistribute it and/or
  11  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  12  * License as published by the Free Software Foundation; either
  13  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  14  *
  15  * Libav is distributed in the hope that it will be useful,
  16  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  17  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  18  * Lesser General Public License for more details.
  19  *
  20  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  21  * License along with Libav; if not, write to the Free Software
  22  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  23  */
  24
  25 #include "libavutil/imgutils.h"
  26 #include "libavutil/timer.h"
  27 #include "avcodec.h"
  28 #include "get_bits.h"
  29 #include "dnxhddata.h"
  30 #include "dsputil.h"
  31 #include "internal.h"
  32
  33 typedef struct DNXHDContext {
  34     AVCodecContext *avctx;
  35     GetBitContext gb;
  36     int cid;                            ///< compression id
  37     unsigned int width, height;
  38     unsigned int mb_width, mb_height;
  39     uint32_t mb_scan_index[68];         /* max for 1080p */
  40     int cur_field;                      ///< current interlaced field
  41     VLC ac_vlc, dc_vlc, run_vlc;
  42     int last_dc[3];
  43     DSPContext dsp;
  44     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, blocks)[12][64];
  45     ScanTable scantable;
  46     const CIDEntry *cid_table;
  47     int bit_depth; // 8, 10 or 0 if not initialized at all.
  48     int is_444;
  49     void (*decode_dct_block)(struct DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
  50                              int n, int qscale);
  51 } DNXHDContext;
  52
  53 #define DNXHD_VLC_BITS 9
  54 #define DNXHD_DC_VLC_BITS 7
  55
  56 static void dnxhd_decode_dct_block_8(DNXHDContext *ctx, int16_t *block, int n, int qscale);
  57 static void dnxhd_decode_dct_block_10(DNXHDContext *ctx, int16_t *block, int n, int qscale);
  58 static void dnxhd_decode_dct_block_10_444(DNXHDContext *ctx, int16_t *block, int n, int qscale);
  59
  60 static av_cold int dnxhd_decode_init(AVCodecContext *avctx)
  61 {
  62     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
  63
  64     ctx->avctx = avctx;
  65     return 0;
  66 }
  67
  68 static int dnxhd_init_vlc(DNXHDContext *ctx, int cid)
  69 {
  70     if (cid != ctx->cid) {
  71         int index;
  72
  73         if ((index = ff_dnxhd_get_cid_table(cid)) < 0) {
  74             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "unsupported cid %d\n", cid);
  75             return AVERROR(ENOSYS);
  76         }
  77         ctx->cid_table = &ff_dnxhd_cid_table[index];
  78
  79         ff_free_vlc(&ctx->ac_vlc);
  80         ff_free_vlc(&ctx->dc_vlc);
  81         ff_free_vlc(&ctx->run_vlc);
  82
  83         init_vlc(&ctx->ac_vlc, DNXHD_VLC_BITS, 257,
  84                  ctx->cid_table->ac_bits, 1, 1,
  85                  ctx->cid_table->ac_codes, 2, 2, 0);
  86         init_vlc(&ctx->dc_vlc, DNXHD_DC_VLC_BITS, ctx->bit_depth + 4,
  87                  ctx->cid_table->dc_bits, 1, 1,
  88                  ctx->cid_table->dc_codes, 1, 1, 0);
  89         init_vlc(&ctx->run_vlc, DNXHD_VLC_BITS, 62,
  90                  ctx->cid_table->run_bits, 1, 1,
  91                  ctx->cid_table->run_codes, 2, 2, 0);
  92
  93         ff_init_scantable(ctx->dsp.idct_permutation, &ctx->scantable, ff_zigzag_direct);
  94         ctx->cid = cid;
  95     }
  96     return 0;
  97 }
  98
  99 static int dnxhd_decode_header(DNXHDContext *ctx, AVFrame *frame,
 100                                const uint8_t *buf, int buf_size, int first_field)
 101 {
 102     static const uint8_t header_prefix[]    = { 0x00, 0x00, 0x02, 0x80, 0x01 };
 103     static const uint8_t header_prefix444[] = { 0x00, 0x00, 0x02, 0x80, 0x02 };
 104     int i, cid, ret;
 105
 106     if (buf_size < 0x280)
 107         return AVERROR_INVALIDDATA;
 108
 109     if (memcmp(buf, header_prefix, 5) && memcmp(buf, header_prefix444, 5)) {
 110         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "error in header\n");
 111         return AVERROR_INVALIDDATA;
 112     }
 113     if (buf[5] & 2) { /* interlaced */
 114         ctx->cur_field = buf[5] & 1;
 115         frame->interlaced_frame = 1;
 116         frame->top_field_first  = first_field ^ ctx->cur_field;
 117         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "interlaced %d, cur field %d\n", buf[5] & 3, ctx->cur_field);
 118     }
 119
 120     ctx->height = AV_RB16(buf + 0x18);
 121     ctx->width  = AV_RB16(buf + 0x1a);
 122
 123     av_dlog(ctx->avctx, "width %d, height %d\n", ctx->width, ctx->height);
 124
 125     ctx->is_444 = 0;
 126     if (buf[0x4] == 0x2) {
 127         ctx->avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV444P10;
 128         ctx->avctx->bits_per_raw_sample = 10;
 129         if (ctx->bit_depth != 10) {
 130             ff_dsputil_init(&ctx->dsp, ctx->avctx);
 131             ctx->bit_depth = 10;
 132             ctx->decode_dct_block = dnxhd_decode_dct_block_10_444;
 133         }
 134         ctx->is_444 = 1;
 135     } else if (buf[0x21] & 0x40) {
 136         ctx->avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV422P10;
 137         ctx->avctx->bits_per_raw_sample = 10;
 138         if (ctx->bit_depth != 10) {
 139             ff_dsputil_init(&ctx->dsp, ctx->avctx);
 140             ctx->bit_depth = 10;
 141             ctx->decode_dct_block = dnxhd_decode_dct_block_10;
 142         }
 143     } else {
 144         ctx->avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV422P;
 145         ctx->avctx->bits_per_raw_sample = 8;
 146         if (ctx->bit_depth != 8) {
 147             ff_dsputil_init(&ctx->dsp, ctx->avctx);
 148             ctx->bit_depth = 8;
 149             ctx->decode_dct_block = dnxhd_decode_dct_block_8;
 150         }
 151     }
 152
 153     cid = AV_RB32(buf + 0x28);
 154     av_dlog(ctx->avctx, "compression id %d\n", cid);
 155
 156     if ((ret = dnxhd_init_vlc(ctx, cid)) < 0)
 157         return ret;
 158
 159     if (buf_size < ctx->cid_table->coding_unit_size) {
 160         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "incorrect frame size\n");
 161         return AVERROR_INVALIDDATA;
 162     }
 163
 164     ctx->mb_width = ctx->width>>4;
 165     ctx->mb_height = buf[0x16d];
 166
 167     av_dlog(ctx->avctx, "mb width %d, mb height %d\n", ctx->mb_width, ctx->mb_height);
 168
 169     if ((ctx->height+15)>>4 == ctx->mb_height && frame->interlaced_frame)
 170         ctx->height <<= 1;
 171
 172     if (ctx->mb_height > 68 ||
 173         (ctx->mb_height << frame->interlaced_frame) > (ctx->height+15)>>4) {
 174         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "mb height too big: %d\n", ctx->mb_height);
 175         return AVERROR_INVALIDDATA;
 176     }
 177
 178     for (i = 0; i < ctx->mb_height; i++) {
 179         ctx->mb_scan_index[i] = AV_RB32(buf + 0x170 + (i<<2));
 180         av_dlog(ctx->avctx, "mb scan index %d\n", ctx->mb_scan_index[i]);
 181         if (buf_size < ctx->mb_scan_index[i] + 0x280) {
 182             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid mb scan index\n");
 183             return AVERROR_INVALIDDATA;
 184         }
 185     }
 186
 187     return 0;
 188 }
 189
 190 static av_always_inline void dnxhd_decode_dct_block(DNXHDContext *ctx,
 191                                                     int16_t *block, int n,
 192                                                     int qscale,
 193                                                     int index_bits,
 194                                                     int level_bias,
 195                                                     int level_shift)
 196 {
 197     int i, j, index1, index2, len;
 198     int level, component, sign;
 199     const uint8_t *weight_matrix;
 200     OPEN_READER(bs, &ctx->gb);
 201
 202     if (!ctx->is_444) {
 203         if (n&2) {
 204             component = 1 + (n&1);
 205             weight_matrix = ctx->cid_table->chroma_weight;
 206         } else {
 207             component = 0;
 208             weight_matrix = ctx->cid_table->luma_weight;
 209         }
 210     } else {
 211         component = (n >> 1) % 3;
 212         if (component) {
 213             weight_matrix = ctx->cid_table->chroma_weight;
 214         } else {
 215             weight_matrix = ctx->cid_table->luma_weight;
 216         }
 217     }
 218
 219     UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
 220     GET_VLC(len, bs, &ctx->gb, ctx->dc_vlc.table, DNXHD_DC_VLC_BITS, 1);
 221     if (len) {
 222         level = GET_CACHE(bs, &ctx->gb);
 223         LAST_SKIP_BITS(bs, &ctx->gb, len);
 224         sign  = ~level >> 31;
 225         level = (NEG_USR32(sign ^ level, len) ^ sign) - sign;
 226         ctx->last_dc[component] += level;
 227     }
 228     block[0] = ctx->last_dc[component];
 229
 230     for (i = 1; ; i++) {
 231         UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
 232         GET_VLC(index1, bs, &ctx->gb, ctx->ac_vlc.table,
 233                 DNXHD_VLC_BITS, 2);
 234         level = ctx->cid_table->ac_level[index1];
 235         if (!level) /* EOB */
 236             break;
 237
 238         sign = SHOW_SBITS(bs, &ctx->gb, 1);
 239         SKIP_BITS(bs, &ctx->gb, 1);
 240
 241         if (ctx->cid_table->ac_index_flag[index1]) {
 242             level += SHOW_UBITS(bs, &ctx->gb, index_bits) << 6;
 243             SKIP_BITS(bs, &ctx->gb, index_bits);
 244         }
 245
 246         if (ctx->cid_table->ac_run_flag[index1]) {
 247             UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
 248             GET_VLC(index2, bs, &ctx->gb, ctx->run_vlc.table,
 249                     DNXHD_VLC_BITS, 2);
 250             i += ctx->cid_table->run[index2];
 251         }
 252
 253         if (i > 63) {
 254             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "ac tex damaged %d, %d\n", n, i);
 255             break;
 256         }
 257
 258         j = ctx->scantable.permutated[i];
 259         level = (2*level+1) * qscale * weight_matrix[i];
 260         if (level_bias < 32 || weight_matrix[i] != level_bias)
 261             level += level_bias;
 262         level >>= level_shift;
 263
 264         block[j] = (level^sign) - sign;
 265     }
 266
 267     CLOSE_READER(bs, &ctx->gb);
 268 }
 269
 270 static void dnxhd_decode_dct_block_8(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
 271                                      int n, int qscale)
 272 {
 273     dnxhd_decode_dct_block(ctx, block, n, qscale, 4, 32, 6);
 274 }
 275
 276 static void dnxhd_decode_dct_block_10(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
 277                                       int n, int qscale)
 278 {
 279     dnxhd_decode_dct_block(ctx, block, n, qscale, 6, 8, 4);
 280 }
 281
 282 static void dnxhd_decode_dct_block_10_444(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
 283                                           int n, int qscale)
 284 {
 285     dnxhd_decode_dct_block(ctx, block, n, qscale, 6, 32, 6);
 286 }
 287
 288 static int dnxhd_decode_macroblock(DNXHDContext *ctx, AVFrame *frame, int x, int y)
 289 {
 290     int shift1 = ctx->bit_depth == 10;
 291     int dct_linesize_luma   = frame->linesize[0];
 292     int dct_linesize_chroma = frame->linesize[1];
 293     uint8_t *dest_y, *dest_u, *dest_v;
 294     int dct_y_offset, dct_x_offset;
 295     int qscale, i;
 296
 297     qscale = get_bits(&ctx->gb, 11);
 298     skip_bits1(&ctx->gb);
 299
 300     for (i = 0; i < 8; i++) {
 301         ctx->dsp.clear_block(ctx->blocks[i]);
 302         ctx->decode_dct_block(ctx, ctx->blocks[i], i, qscale);
 303     }
 304     if (ctx->is_444) {
 305         for (; i < 12; i++) {
 306             ctx->dsp.clear_block(ctx->blocks[i]);
 307             ctx->decode_dct_block(ctx, ctx->blocks[i], i, qscale);
 308         }
 309     }
 310
 311     if (frame->interlaced_frame) {
 312         dct_linesize_luma   <<= 1;
 313         dct_linesize_chroma <<= 1;
 314     }
 315
 316     dest_y = frame->data[0] + ((y * dct_linesize_luma)   << 4) + (x << (4 + shift1));
 317     dest_u = frame->data[1] + ((y * dct_linesize_chroma) << 4) + (x << (3 + shift1 + ctx->is_444));
 318     dest_v = frame->data[2] + ((y * dct_linesize_chroma) << 4) + (x << (3 + shift1 + ctx->is_444));
 319
 320     if (ctx->cur_field) {
 321         dest_y += frame->linesize[0];
 322         dest_u += frame->linesize[1];
 323         dest_v += frame->linesize[2];
 324     }
 325
 326     dct_y_offset = dct_linesize_luma << 3;
 327     dct_x_offset = 8 << shift1;
 328     if (!ctx->is_444) {
 329         ctx->dsp.idct_put(dest_y,                               dct_linesize_luma, ctx->blocks[0]);
 330         ctx->dsp.idct_put(dest_y + dct_x_offset,                dct_linesize_luma, ctx->blocks[1]);
 331         ctx->dsp.idct_put(dest_y + dct_y_offset,                dct_linesize_luma, ctx->blocks[4]);
 332         ctx->dsp.idct_put(dest_y + dct_y_offset + dct_x_offset, dct_linesize_luma, ctx->blocks[5]);
 333
 334         if (!(ctx->avctx->flags & CODEC_FLAG_GRAY)) {
 335             dct_y_offset = dct_linesize_chroma << 3;
 336             ctx->dsp.idct_put(dest_u,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[2]);
 337             ctx->dsp.idct_put(dest_v,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[3]);
 338             ctx->dsp.idct_put(dest_u + dct_y_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[6]);
 339             ctx->dsp.idct_put(dest_v + dct_y_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[7]);
 340         }
 341     } else {
 342         ctx->dsp.idct_put(dest_y,                               dct_linesize_luma, ctx->blocks[0]);
 343         ctx->dsp.idct_put(dest_y + dct_x_offset,                dct_linesize_luma, ctx->blocks[1]);
 344         ctx->dsp.idct_put(dest_y + dct_y_offset,                dct_linesize_luma, ctx->blocks[6]);
 345         ctx->dsp.idct_put(dest_y + dct_y_offset + dct_x_offset, dct_linesize_luma, ctx->blocks[7]);
 346
 347         if (!(ctx->avctx->flags & CODEC_FLAG_GRAY)) {
 348             dct_y_offset = dct_linesize_chroma << 3;
 349             ctx->dsp.idct_put(dest_u,                               dct_linesize_chroma, ctx->blocks[2]);
 350             ctx->dsp.idct_put(dest_u + dct_x_offset,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[3]);
 351             ctx->dsp.idct_put(dest_u + dct_y_offset,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[8]);
 352             ctx->dsp.idct_put(dest_u + dct_y_offset + dct_x_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[9]);
 353             ctx->dsp.idct_put(dest_v,                               dct_linesize_chroma, ctx->blocks[4]);
 354             ctx->dsp.idct_put(dest_v + dct_x_offset,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[5]);
 355             ctx->dsp.idct_put(dest_v + dct_y_offset,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[10]);
 356             ctx->dsp.idct_put(dest_v + dct_y_offset + dct_x_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[11]);
 357         }
 358     }
 359
 360     return 0;
 361 }
 362
 363 static int dnxhd_decode_macroblocks(DNXHDContext *ctx, AVFrame *frame,
 364                                     const uint8_t *buf, int buf_size)
 365 {
 366     int x, y;
 367     for (y = 0; y < ctx->mb_height; y++) {
 368         ctx->last_dc[0] =
 369         ctx->last_dc[1] =
 370         ctx->last_dc[2] = 1 << (ctx->bit_depth + 2); // for levels +2^(bitdepth-1)
 371         init_get_bits(&ctx->gb, buf + ctx->mb_scan_index[y], (buf_size - ctx->mb_scan_index[y]) << 3);
 372         for (x = 0; x < ctx->mb_width; x++) {
 373             //START_TIMER;
 374             dnxhd_decode_macroblock(ctx, frame, x, y);
 375             //STOP_TIMER("decode macroblock");
 376         }
 377     }
 378     return 0;
 379 }
 380
 381 static int dnxhd_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data, int *got_frame,
 382                               AVPacket *avpkt)
 383 {
 384     const uint8_t *buf = avpkt->data;
 385     int buf_size = avpkt->size;
 386     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
 387     AVFrame *picture = data;
 388     int first_field = 1;
 389     int ret;
 390
 391     av_dlog(avctx, "frame size %d\n", buf_size);
 392
 393  decode_coding_unit:
 394     if ((ret = dnxhd_decode_header(ctx, picture, buf, buf_size, first_field)) < 0)
 395         return ret;
 396
 397     if ((avctx->width || avctx->height) &&
 398         (ctx->width != avctx->width || ctx->height != avctx->height)) {
 399         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "frame size changed: %dx%d -> %dx%d\n",
 400                avctx->width, avctx->height, ctx->width, ctx->height);
 401         first_field = 1;
 402     }
 403
 404     ret = ff_set_dimensions(avctx, ctx->width, ctx->height);
 405     if (ret < 0)
 406         return ret;
 407
 408     if (first_field) {
 409         if ((ret = ff_get_buffer(avctx, picture, 0)) < 0) {
 410             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
 411             return ret;
 412         }
 413         picture->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
 414         picture->key_frame = 1;
 415     }
 416
 417     dnxhd_decode_macroblocks(ctx, picture, buf + 0x280, buf_size - 0x280);
 418
 419     if (first_field && picture->interlaced_frame) {
 420         buf      += ctx->cid_table->coding_unit_size;
 421         buf_size -= ctx->cid_table->coding_unit_size;
 422         first_field = 0;
 423         goto decode_coding_unit;
 424     }
 425
 426     *got_frame = 1;
 427     return buf_size;
 428 }
 429
 430 static av_cold int dnxhd_decode_close(AVCodecContext *avctx)
 431 {
 432     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
 433
 434     ff_free_vlc(&ctx->ac_vlc);
 435     ff_free_vlc(&ctx->dc_vlc);
 436     ff_free_vlc(&ctx->run_vlc);
 437     return 0;
 438 }
 439
 440 AVCodec ff_dnxhd_decoder = {
 441     .name           = "dnxhd",
 442     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("VC3/DNxHD"),
 443     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 444     .id             = AV_CODEC_ID_DNXHD,
 445     .priv_data_size = sizeof(DNXHDContext),
 446     .init           = dnxhd_decode_init,
 447     .close          = dnxhd_decode_close,
 448     .decode         = dnxhd_decode_frame,
 449     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1,
 450 };