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 FFmpeg.
   9  *
  10  * FFmpeg 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  * FFmpeg 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 FFmpeg; 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 "blockdsp.h"
  29 #include "get_bits.h"
  30 #include "dnxhddata.h"
  31 #include "idctdsp.h"
  32 #include "internal.h"
  33 #include "thread.h"
  34
  35 typedef struct DNXHDContext {
  36     AVCodecContext *avctx;
  37     GetBitContext gb;
  38     BlockDSPContext bdsp;
  39     int64_t cid;                        ///< compression id
  40     unsigned int width, height;
  41     enum AVPixelFormat pix_fmt;
  42     unsigned int mb_width, mb_height;
  43     uint32_t mb_scan_index[68];         /* max for 1080p */
  44     int cur_field;                      ///< current interlaced field
  45     VLC ac_vlc, dc_vlc, run_vlc;
  46     int last_dc[3];
  47     IDCTDSPContext idsp;
  48     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, blocks)[12][64];
  49     ScanTable scantable;
  50     const CIDEntry *cid_table;
  51     int bit_depth; // 8, 10 or 0 if not initialized at all.
  52     int is_444;
  53     void (*decode_dct_block)(struct DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
  54                              int n, int qscale);
  55     int last_qscale;
  56     int luma_scale[64];
  57     int chroma_scale[64];
  58 } DNXHDContext;
  59
  60 #define DNXHD_VLC_BITS 9
  61 #define DNXHD_DC_VLC_BITS 7
  62
  63 static void dnxhd_decode_dct_block_8(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
  64                                      int n, int qscale);
  65 static void dnxhd_decode_dct_block_10(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
  66                                       int n, int qscale);
  67 static void dnxhd_decode_dct_block_10_444(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
  68                                           int n, int qscale);
  69
  70 static av_cold int dnxhd_decode_init(AVCodecContext *avctx)
  71 {
  72     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
  73
  74     ctx->avctx = avctx;
  75     ctx->cid = -1;
  76     return 0;
  77 }
  78
  79 static int dnxhd_init_vlc(DNXHDContext *ctx, uint32_t cid)
  80 {
  81     if (cid != ctx->cid) {
  82         int index;
  83
  84         if ((index = ff_dnxhd_get_cid_table(cid)) < 0) {
  85             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "unsupported cid %d\n", cid);
  86             return AVERROR(ENOSYS);
  87         }
  88         if (ff_dnxhd_cid_table[index].bit_depth != ctx->bit_depth) {
  89             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "bit depth mismatches %d %d\n", ff_dnxhd_cid_table[index].bit_depth, ctx->bit_depth);
  90             return AVERROR_INVALIDDATA;
  91         }
  92         ctx->cid_table = &ff_dnxhd_cid_table[index];
  93
  94         ff_free_vlc(&ctx->ac_vlc);
  95         ff_free_vlc(&ctx->dc_vlc);
  96         ff_free_vlc(&ctx->run_vlc);
  97
  98         init_vlc(&ctx->ac_vlc, DNXHD_VLC_BITS, 257,
  99                  ctx->cid_table->ac_bits, 1, 1,
 100                  ctx->cid_table->ac_codes, 2, 2, 0);
 101         init_vlc(&ctx->dc_vlc, DNXHD_DC_VLC_BITS, ctx->bit_depth + 4,
 102                  ctx->cid_table->dc_bits, 1, 1,
 103                  ctx->cid_table->dc_codes, 1, 1, 0);
 104         init_vlc(&ctx->run_vlc, DNXHD_VLC_BITS, 62,
 105                  ctx->cid_table->run_bits, 1, 1,
 106                  ctx->cid_table->run_codes, 2, 2, 0);
 107
 108         ff_init_scantable(ctx->idsp.idct_permutation, &ctx->scantable,
 109                           ff_zigzag_direct);
 110         ctx->cid = cid;
 111     }
 112     return 0;
 113 }
 114
 115 static int dnxhd_decode_header(DNXHDContext *ctx, AVFrame *frame,
 116                                const uint8_t *buf, int buf_size,
 117                                int first_field)
 118 {
 119     static const uint8_t header_prefix[]    = { 0x00, 0x00, 0x02, 0x80, 0x01 };
 120     static const uint8_t header_prefix444[] = { 0x00, 0x00, 0x02, 0x80, 0x02 };
 121     int i, cid, ret;
 122
 123     if (buf_size < 0x280)
 124         return AVERROR_INVALIDDATA;
 125
 126     if (memcmp(buf, header_prefix, 5) && memcmp(buf, header_prefix444, 5)) {
 127         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "error in header\n");
 128         return AVERROR_INVALIDDATA;
 129     }
 130     if (buf[5] & 2) { /* interlaced */
 131         ctx->cur_field = buf[5] & 1;
 132         frame->interlaced_frame = 1;
 133         frame->top_field_first  = first_field ^ ctx->cur_field;
 134         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG,
 135                "interlaced %d, cur field %d\n", buf[5] & 3, ctx->cur_field);
 136     }
 137
 138     ctx->height = AV_RB16(buf + 0x18);
 139     ctx->width  = AV_RB16(buf + 0x1a);
 140
 141     av_dlog(ctx->avctx, "width %d, height %d\n", ctx->width, ctx->height);
 142
 143     ctx->is_444 = 0;
 144     if (buf[0x4] == 0x2) {
 145         ctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV444P10;
 146         ctx->avctx->bits_per_raw_sample = 10;
 147         if (ctx->bit_depth != 10) {
 148             ff_blockdsp_init(&ctx->bdsp, ctx->avctx);
 149             ff_idctdsp_init(&ctx->idsp, ctx->avctx);
 150             ctx->bit_depth = 10;
 151             ctx->decode_dct_block = dnxhd_decode_dct_block_10_444;
 152         }
 153         ctx->is_444 = 1;
 154     } else if (buf[0x21] & 0x40) {
 155         ctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV422P10;
 156         ctx->avctx->bits_per_raw_sample = 10;
 157         if (ctx->bit_depth != 10) {
 158             ff_blockdsp_init(&ctx->bdsp, ctx->avctx);
 159             ff_idctdsp_init(&ctx->idsp, ctx->avctx);
 160             ctx->bit_depth = 10;
 161             ctx->decode_dct_block = dnxhd_decode_dct_block_10;
 162         }
 163     } else {
 164         ctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV422P;
 165         ctx->avctx->bits_per_raw_sample = 8;
 166         if (ctx->bit_depth != 8) {
 167             ff_blockdsp_init(&ctx->bdsp, ctx->avctx);
 168             ff_idctdsp_init(&ctx->idsp, ctx->avctx);
 169             ctx->bit_depth = 8;
 170             ctx->decode_dct_block = dnxhd_decode_dct_block_8;
 171         }
 172     }
 173
 174     cid = AV_RB32(buf + 0x28);
 175     av_dlog(ctx->avctx, "compression id %d\n", cid);
 176
 177     if ((ret = dnxhd_init_vlc(ctx, cid)) < 0)
 178         return ret;
 179
 180     if (buf_size < ctx->cid_table->coding_unit_size) {
 181         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "incorrect frame size\n");
 182         return AVERROR_INVALIDDATA;
 183     }
 184
 185     ctx->mb_width  = ctx->width >> 4;
 186     ctx->mb_height = buf[0x16d];
 187
 188     av_dlog(ctx->avctx,
 189             "mb width %d, mb height %d\n", ctx->mb_width, ctx->mb_height);
 190
 191     if ((ctx->height + 15) >> 4 == ctx->mb_height && frame->interlaced_frame)
 192         ctx->height <<= 1;
 193
 194     if (ctx->mb_height > 68 ||
 195         (ctx->mb_height << frame->interlaced_frame) > (ctx->height + 15) >> 4) {
 196         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR,
 197                "mb height too big: %d\n", ctx->mb_height);
 198         return AVERROR_INVALIDDATA;
 199     }
 200
 201     for (i = 0; i < ctx->mb_height; i++) {
 202         ctx->mb_scan_index[i] = AV_RB32(buf + 0x170 + (i << 2));
 203         av_dlog(ctx->avctx, "mb scan index %d\n", ctx->mb_scan_index[i]);
 204         if (buf_size < ctx->mb_scan_index[i] + 0x280LL) {
 205             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid mb scan index\n");
 206             return AVERROR_INVALIDDATA;
 207         }
 208     }
 209
 210     return 0;
 211 }
 212
 213 static av_always_inline void dnxhd_decode_dct_block(DNXHDContext *ctx,
 214                                                     int16_t *block, int n,
 215                                                     int qscale,
 216                                                     int index_bits,
 217                                                     int level_bias,
 218                                                     int level_shift)
 219 {
 220     int i, j, index1, index2, len, flags;
 221     int level, component, sign;
 222     const int *scale;
 223     const uint8_t *weight_matrix;
 224     const uint8_t *ac_level = ctx->cid_table->ac_level;
 225     const uint8_t *ac_flags = ctx->cid_table->ac_flags;
 226     const int eob_index     = ctx->cid_table->eob_index;
 227     OPEN_READER(bs, &ctx->gb);
 228
 229     if (!ctx->is_444) {
 230         if (n & 2) {
 231             component     = 1 + (n & 1);
 232             scale = ctx->chroma_scale;
 233             weight_matrix = ctx->cid_table->chroma_weight;
 234         } else {
 235             component     = 0;
 236             scale = ctx->luma_scale;
 237             weight_matrix = ctx->cid_table->luma_weight;
 238         }
 239     } else {
 240         component = (n >> 1) % 3;
 241         if (component) {
 242             scale = ctx->chroma_scale;
 243             weight_matrix = ctx->cid_table->chroma_weight;
 244         } else {
 245             scale = ctx->luma_scale;
 246             weight_matrix = ctx->cid_table->luma_weight;
 247         }
 248     }
 249
 250     UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
 251     GET_VLC(len, bs, &ctx->gb, ctx->dc_vlc.table, DNXHD_DC_VLC_BITS, 1);
 252     if (len) {
 253         level = GET_CACHE(bs, &ctx->gb);
 254         LAST_SKIP_BITS(bs, &ctx->gb, len);
 255         sign  = ~level >> 31;
 256         level = (NEG_USR32(sign ^ level, len) ^ sign) - sign;
 257         ctx->last_dc[component] += level;
 258     }
 259     block[0] = ctx->last_dc[component];
 260
 261     i = 0;
 262
 263     UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
 264     GET_VLC(index1, bs, &ctx->gb, ctx->ac_vlc.table,
 265             DNXHD_VLC_BITS, 2);
 266
 267     while (index1 != eob_index) {
 268         level = ac_level[index1];
 269         flags = ac_flags[index1];
 270
 271         sign = SHOW_SBITS(bs, &ctx->gb, 1);
 272         SKIP_BITS(bs, &ctx->gb, 1);
 273
 274         if (flags & 1) {
 275             level += SHOW_UBITS(bs, &ctx->gb, index_bits) << 7;
 276             SKIP_BITS(bs, &ctx->gb, index_bits);
 277         }
 278
 279         if (flags & 2) {
 280             UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
 281             GET_VLC(index2, bs, &ctx->gb, ctx->run_vlc.table,
 282                     DNXHD_VLC_BITS, 2);
 283             i += ctx->cid_table->run[index2];
 284         }
 285
 286         if (++i > 63) {
 287             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "ac tex damaged %d, %d\n", n, i);
 288             break;
 289         }
 290
 291         j     = ctx->scantable.permutated[i];
 292         level *= scale[i];
 293         if (level_bias < 32 || weight_matrix[i] != level_bias)
 294             level += level_bias;
 295         level >>= level_shift;
 296
 297         block[j] = (level ^ sign) - sign;
 298
 299         UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
 300         GET_VLC(index1, bs, &ctx->gb, ctx->ac_vlc.table,
 301                 DNXHD_VLC_BITS, 2);
 302     }
 303
 304     CLOSE_READER(bs, &ctx->gb);
 305 }
 306
 307 static void dnxhd_decode_dct_block_8(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
 308                                      int n, int qscale)
 309 {
 310     dnxhd_decode_dct_block(ctx, block, n, qscale, 4, 32, 6);
 311 }
 312
 313 static void dnxhd_decode_dct_block_10(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
 314                                       int n, int qscale)
 315 {
 316     dnxhd_decode_dct_block(ctx, block, n, qscale, 6, 8, 4);
 317 }
 318
 319 static void dnxhd_decode_dct_block_10_444(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
 320                                           int n, int qscale)
 321 {
 322     dnxhd_decode_dct_block(ctx, block, n, qscale, 6, 32, 6);
 323 }
 324
 325 static int dnxhd_decode_macroblock(DNXHDContext *ctx, AVFrame *frame,
 326                                    int x, int y)
 327 {
 328     int shift1 = ctx->bit_depth == 10;
 329     int dct_linesize_luma   = frame->linesize[0];
 330     int dct_linesize_chroma = frame->linesize[1];
 331     uint8_t *dest_y, *dest_u, *dest_v;
 332     int dct_y_offset, dct_x_offset;
 333     int qscale, i;
 334
 335     qscale = get_bits(&ctx->gb, 11);
 336     skip_bits1(&ctx->gb);
 337
 338     if (qscale != ctx->last_qscale) {
 339         for (i = 0; i < 64; i++) {
 340             ctx->luma_scale[i]   = qscale * ctx->cid_table->luma_weight[i];
 341             ctx->chroma_scale[i] = qscale * ctx->cid_table->chroma_weight[i];
 342         }
 343         ctx->last_qscale = qscale;
 344     }
 345
 346     for (i = 0; i < 8; i++) {
 347         ctx->bdsp.clear_block(ctx->blocks[i]);
 348         ctx->decode_dct_block(ctx, ctx->blocks[i], i, qscale);
 349     }
 350     if (ctx->is_444) {
 351         for (; i < 12; i++) {
 352             ctx->bdsp.clear_block(ctx->blocks[i]);
 353             ctx->decode_dct_block(ctx, ctx->blocks[i], i, qscale);
 354         }
 355     }
 356
 357     if (frame->interlaced_frame) {
 358         dct_linesize_luma   <<= 1;
 359         dct_linesize_chroma <<= 1;
 360     }
 361
 362     dest_y = frame->data[0] + ((y * dct_linesize_luma)   << 4) + (x << (4 + shift1));
 363     dest_u = frame->data[1] + ((y * dct_linesize_chroma) << 4) + (x << (3 + shift1 + ctx->is_444));
 364     dest_v = frame->data[2] + ((y * dct_linesize_chroma) << 4) + (x << (3 + shift1 + ctx->is_444));
 365
 366     if (ctx->cur_field) {
 367         dest_y += frame->linesize[0];
 368         dest_u += frame->linesize[1];
 369         dest_v += frame->linesize[2];
 370     }
 371
 372     dct_y_offset = dct_linesize_luma << 3;
 373     dct_x_offset = 8 << shift1;
 374     if (!ctx->is_444) {
 375         ctx->idsp.idct_put(dest_y,                               dct_linesize_luma, ctx->blocks[0]);
 376         ctx->idsp.idct_put(dest_y + dct_x_offset,                dct_linesize_luma, ctx->blocks[1]);
 377         ctx->idsp.idct_put(dest_y + dct_y_offset,                dct_linesize_luma, ctx->blocks[4]);
 378         ctx->idsp.idct_put(dest_y + dct_y_offset + dct_x_offset, dct_linesize_luma, ctx->blocks[5]);
 379
 380         if (!(ctx->avctx->flags & CODEC_FLAG_GRAY)) {
 381             dct_y_offset = dct_linesize_chroma << 3;
 382             ctx->idsp.idct_put(dest_u,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[2]);
 383             ctx->idsp.idct_put(dest_v,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[3]);
 384             ctx->idsp.idct_put(dest_u + dct_y_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[6]);
 385             ctx->idsp.idct_put(dest_v + dct_y_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[7]);
 386         }
 387     } else {
 388         ctx->idsp.idct_put(dest_y,                               dct_linesize_luma, ctx->blocks[0]);
 389         ctx->idsp.idct_put(dest_y + dct_x_offset,                dct_linesize_luma, ctx->blocks[1]);
 390         ctx->idsp.idct_put(dest_y + dct_y_offset,                dct_linesize_luma, ctx->blocks[6]);
 391         ctx->idsp.idct_put(dest_y + dct_y_offset + dct_x_offset, dct_linesize_luma, ctx->blocks[7]);
 392
 393         if (!(ctx->avctx->flags & CODEC_FLAG_GRAY)) {
 394             dct_y_offset = dct_linesize_chroma << 3;
 395             ctx->idsp.idct_put(dest_u,                               dct_linesize_chroma, ctx->blocks[2]);
 396             ctx->idsp.idct_put(dest_u + dct_x_offset,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[3]);
 397             ctx->idsp.idct_put(dest_u + dct_y_offset,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[8]);
 398             ctx->idsp.idct_put(dest_u + dct_y_offset + dct_x_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[9]);
 399             ctx->idsp.idct_put(dest_v,                               dct_linesize_chroma, ctx->blocks[4]);
 400             ctx->idsp.idct_put(dest_v + dct_x_offset,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[5]);
 401             ctx->idsp.idct_put(dest_v + dct_y_offset,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[10]);
 402             ctx->idsp.idct_put(dest_v + dct_y_offset + dct_x_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[11]);
 403         }
 404     }
 405
 406     return 0;
 407 }
 408
 409 static int dnxhd_decode_macroblocks(DNXHDContext *ctx, AVFrame *frame,
 410                                     const uint8_t *buf, int buf_size)
 411 {
 412     int x, y;
 413     for (y = 0; y < ctx->mb_height; y++) {
 414         ctx->last_dc[0] =
 415         ctx->last_dc[1] =
 416         ctx->last_dc[2] = 1 << (ctx->bit_depth + 2); // for levels +2^(bitdepth-1)
 417         init_get_bits(&ctx->gb, buf + ctx->mb_scan_index[y], (buf_size - ctx->mb_scan_index[y]) << 3);
 418         for (x = 0; x < ctx->mb_width; x++) {
 419             //START_TIMER;
 420             dnxhd_decode_macroblock(ctx, frame, x, y);
 421             //STOP_TIMER("decode macroblock");
 422         }
 423     }
 424     return 0;
 425 }
 426
 427 static int dnxhd_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
 428                               int *got_frame, AVPacket *avpkt)
 429 {
 430     const uint8_t *buf = avpkt->data;
 431     int buf_size = avpkt->size;
 432     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
 433     ThreadFrame frame = { .f = data };
 434     AVFrame *picture = data;
 435     int first_field = 1;
 436     int ret;
 437
 438     av_dlog(avctx, "frame size %d\n", buf_size);
 439
 440 decode_coding_unit:
 441     if ((ret = dnxhd_decode_header(ctx, picture, buf, buf_size, first_field)) < 0)
 442         return ret;
 443
 444     if ((avctx->width || avctx->height) &&
 445         (ctx->width != avctx->width || ctx->height != avctx->height)) {
 446         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "frame size changed: %dx%d -> %dx%d\n",
 447                avctx->width, avctx->height, ctx->width, ctx->height);
 448         first_field = 1;
 449     }
 450     if (avctx->pix_fmt != AV_PIX_FMT_NONE && avctx->pix_fmt != ctx->pix_fmt) {
 451         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "pix_fmt changed: %s -> %s\n",
 452                av_get_pix_fmt_name(avctx->pix_fmt), av_get_pix_fmt_name(ctx->pix_fmt));
 453         first_field = 1;
 454     }
 455
 456     avctx->pix_fmt = ctx->pix_fmt;
 457     ret = ff_set_dimensions(avctx, ctx->width, ctx->height);
 458     if (ret < 0)
 459         return ret;
 460
 461     if (first_field) {
 462         if ((ret = ff_thread_get_buffer(avctx, &frame, 0)) < 0)
 463             return ret;
 464         picture->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
 465         picture->key_frame = 1;
 466     }
 467
 468     dnxhd_decode_macroblocks(ctx, picture, buf + 0x280, buf_size - 0x280);
 469
 470     if (first_field && picture->interlaced_frame) {
 471         buf      += ctx->cid_table->coding_unit_size;
 472         buf_size -= ctx->cid_table->coding_unit_size;
 473         first_field = 0;
 474         goto decode_coding_unit;
 475     }
 476
 477     *got_frame = 1;
 478     return avpkt->size;
 479 }
 480
 481 static av_cold int dnxhd_decode_close(AVCodecContext *avctx)
 482 {
 483     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
 484
 485     ff_free_vlc(&ctx->ac_vlc);
 486     ff_free_vlc(&ctx->dc_vlc);
 487     ff_free_vlc(&ctx->run_vlc);
 488     return 0;
 489 }
 490
 491 AVCodec ff_dnxhd_decoder = {
 492     .name           = "dnxhd",
 493     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("VC3/DNxHD"),
 494     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 495     .id             = AV_CODEC_ID_DNXHD,
 496     .priv_data_size = sizeof(DNXHDContext),
 497     .init           = dnxhd_decode_init,
 498     .close          = dnxhd_decode_close,
 499     .decode         = dnxhd_decode_frame,
 500     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1 | CODEC_CAP_FRAME_THREADS,
 501 };