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 "avcodec.h"
  27 #include "get_bits.h"
  28 #include "dnxhddata.h"
  29 #include "dsputil.h"
  30 #include "internal.h"
  31
  32 typedef struct DNXHDContext {
  33     AVCodecContext *avctx;
  34     GetBitContext gb;
  35     int cid;                            ///< compression id
  36     unsigned int width, height;
  37     unsigned int mb_width, mb_height;
  38     uint32_t mb_scan_index[68];         /* max for 1080p */
  39     int cur_field;                      ///< current interlaced field
  40     VLC ac_vlc, dc_vlc, run_vlc;
  41     int last_dc[3];
  42     DSPContext dsp;
  43     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, blocks)[8][64];
  44     ScanTable scantable;
  45     const CIDEntry *cid_table;
  46     int bit_depth; // 8, 10 or 0 if not initialized at all.
  47     void (*decode_dct_block)(struct DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
  48                              int n, int qscale);
  49 } DNXHDContext;
  50
  51 #define DNXHD_VLC_BITS 9
  52 #define DNXHD_DC_VLC_BITS 7
  53
  54 static void dnxhd_decode_dct_block_8(DNXHDContext *ctx, int16_t *block, int n, int qscale);
  55 static void dnxhd_decode_dct_block_10(DNXHDContext *ctx, int16_t *block, int n, int qscale);
  56
  57 static av_cold int dnxhd_decode_init(AVCodecContext *avctx)
  58 {
  59     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
  60
  61     ctx->avctx = avctx;
  62     return 0;
  63 }
  64
  65 static int dnxhd_init_vlc(DNXHDContext *ctx, int cid)
  66 {
  67     if (cid != ctx->cid) {
  68         int index;
  69
  70         if ((index = ff_dnxhd_get_cid_table(cid)) < 0) {
  71             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "unsupported cid %d\n", cid);
  72             return -1;
  73         }
  74         ctx->cid_table = &ff_dnxhd_cid_table[index];
  75
  76         ff_free_vlc(&ctx->ac_vlc);
  77         ff_free_vlc(&ctx->dc_vlc);
  78         ff_free_vlc(&ctx->run_vlc);
  79
  80         init_vlc(&ctx->ac_vlc, DNXHD_VLC_BITS, 257,
  81                  ctx->cid_table->ac_bits, 1, 1,
  82                  ctx->cid_table->ac_codes, 2, 2, 0);
  83         init_vlc(&ctx->dc_vlc, DNXHD_DC_VLC_BITS, ctx->bit_depth + 4,
  84                  ctx->cid_table->dc_bits, 1, 1,
  85                  ctx->cid_table->dc_codes, 1, 1, 0);
  86         init_vlc(&ctx->run_vlc, DNXHD_VLC_BITS, 62,
  87                  ctx->cid_table->run_bits, 1, 1,
  88                  ctx->cid_table->run_codes, 2, 2, 0);
  89
  90         ff_init_scantable(ctx->dsp.idct_permutation, &ctx->scantable, ff_zigzag_direct);
  91         ctx->cid = cid;
  92     }
  93     return 0;
  94 }
  95
  96 static int dnxhd_decode_header(DNXHDContext *ctx, AVFrame *frame,
  97                                const uint8_t *buf, int buf_size, int first_field)
  98 {
  99     static const uint8_t header_prefix[] = { 0x00, 0x00, 0x02, 0x80, 0x01 };
 100     int i, cid;
 101
 102     if (buf_size < 0x280)
 103         return -1;
 104
 105     if (memcmp(buf, header_prefix, 5)) {
 106         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "error in header\n");
 107         return -1;
 108     }
 109     if (buf[5] & 2) { /* interlaced */
 110         ctx->cur_field = buf[5] & 1;
 111         frame->interlaced_frame = 1;
 112         frame->top_field_first  = first_field ^ ctx->cur_field;
 113         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "interlaced %d, cur field %d\n", buf[5] & 3, ctx->cur_field);
 114     }
 115
 116     ctx->height = AV_RB16(buf + 0x18);
 117     ctx->width  = AV_RB16(buf + 0x1a);
 118
 119     av_dlog(ctx->avctx, "width %d, height %d\n", ctx->width, ctx->height);
 120
 121     if (buf[0x21] & 0x40) {
 122         ctx->avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV422P10;
 123         ctx->avctx->bits_per_raw_sample = 10;
 124         if (ctx->bit_depth != 10) {
 125             ff_dsputil_init(&ctx->dsp, ctx->avctx);
 126             ctx->bit_depth = 10;
 127             ctx->decode_dct_block = dnxhd_decode_dct_block_10;
 128         }
 129     } else {
 130         ctx->avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV422P;
 131         ctx->avctx->bits_per_raw_sample = 8;
 132         if (ctx->bit_depth != 8) {
 133             ff_dsputil_init(&ctx->dsp, ctx->avctx);
 134             ctx->bit_depth = 8;
 135             ctx->decode_dct_block = dnxhd_decode_dct_block_8;
 136         }
 137     }
 138
 139     cid = AV_RB32(buf + 0x28);
 140     av_dlog(ctx->avctx, "compression id %d\n", cid);
 141
 142     if (dnxhd_init_vlc(ctx, cid) < 0)
 143         return -1;
 144
 145     if (buf_size < ctx->cid_table->coding_unit_size) {
 146         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "incorrect frame size\n");
 147         return -1;
 148     }
 149
 150     ctx->mb_width = ctx->width>>4;
 151     ctx->mb_height = buf[0x16d];
 152
 153     av_dlog(ctx->avctx, "mb width %d, mb height %d\n", ctx->mb_width, ctx->mb_height);
 154
 155     if ((ctx->height+15)>>4 == ctx->mb_height && frame->interlaced_frame)
 156         ctx->height <<= 1;
 157
 158     if (ctx->mb_height > 68 ||
 159         (ctx->mb_height << frame->interlaced_frame) > (ctx->height+15)>>4) {
 160         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "mb height too big: %d\n", ctx->mb_height);
 161         return -1;
 162     }
 163
 164     for (i = 0; i < ctx->mb_height; i++) {
 165         ctx->mb_scan_index[i] = AV_RB32(buf + 0x170 + (i<<2));
 166         av_dlog(ctx->avctx, "mb scan index %d\n", ctx->mb_scan_index[i]);
 167         if (buf_size < ctx->mb_scan_index[i] + 0x280) {
 168             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid mb scan index\n");
 169             return -1;
 170         }
 171     }
 172
 173     return 0;
 174 }
 175
 176 static av_always_inline void dnxhd_decode_dct_block(DNXHDContext *ctx,
 177                                                     int16_t *block, int n,
 178                                                     int qscale,
 179                                                     int index_bits,
 180                                                     int level_bias,
 181                                                     int level_shift)
 182 {
 183     int i, j, index1, index2, len;
 184     int level, component, sign;
 185     const uint8_t *weight_matrix;
 186     OPEN_READER(bs, &ctx->gb);
 187
 188     if (n&2) {
 189         component = 1 + (n&1);
 190         weight_matrix = ctx->cid_table->chroma_weight;
 191     } else {
 192         component = 0;
 193         weight_matrix = ctx->cid_table->luma_weight;
 194     }
 195
 196     UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
 197     GET_VLC(len, bs, &ctx->gb, ctx->dc_vlc.table, DNXHD_DC_VLC_BITS, 1);
 198     if (len) {
 199         level = GET_CACHE(bs, &ctx->gb);
 200         LAST_SKIP_BITS(bs, &ctx->gb, len);
 201         sign  = ~level >> 31;
 202         level = (NEG_USR32(sign ^ level, len) ^ sign) - sign;
 203         ctx->last_dc[component] += level;
 204     }
 205     block[0] = ctx->last_dc[component];
 206
 207     for (i = 1; ; i++) {
 208         UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
 209         GET_VLC(index1, bs, &ctx->gb, ctx->ac_vlc.table,
 210                 DNXHD_VLC_BITS, 2);
 211         level = ctx->cid_table->ac_level[index1];
 212         if (!level) /* EOB */
 213             break;
 214
 215         sign = SHOW_SBITS(bs, &ctx->gb, 1);
 216         SKIP_BITS(bs, &ctx->gb, 1);
 217
 218         if (ctx->cid_table->ac_index_flag[index1]) {
 219             level += SHOW_UBITS(bs, &ctx->gb, index_bits) << 6;
 220             SKIP_BITS(bs, &ctx->gb, index_bits);
 221         }
 222
 223         if (ctx->cid_table->ac_run_flag[index1]) {
 224             UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
 225             GET_VLC(index2, bs, &ctx->gb, ctx->run_vlc.table,
 226                     DNXHD_VLC_BITS, 2);
 227             i += ctx->cid_table->run[index2];
 228         }
 229
 230         if (i > 63) {
 231             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "ac tex damaged %d, %d\n", n, i);
 232             break;
 233         }
 234
 235         j = ctx->scantable.permutated[i];
 236         level = (2*level+1) * qscale * weight_matrix[i];
 237         if (level_bias < 32 || weight_matrix[i] != level_bias)
 238             level += level_bias;
 239         level >>= level_shift;
 240
 241         block[j] = (level^sign) - sign;
 242     }
 243
 244     CLOSE_READER(bs, &ctx->gb);
 245 }
 246
 247 static void dnxhd_decode_dct_block_8(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
 248                                      int n, int qscale)
 249 {
 250     dnxhd_decode_dct_block(ctx, block, n, qscale, 4, 32, 6);
 251 }
 252
 253 static void dnxhd_decode_dct_block_10(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
 254                                       int n, int qscale)
 255 {
 256     dnxhd_decode_dct_block(ctx, block, n, qscale, 6, 8, 4);
 257 }
 258
 259 static int dnxhd_decode_macroblock(DNXHDContext *ctx, AVFrame *frame, int x, int y)
 260 {
 261     int shift1 = ctx->bit_depth == 10;
 262     int dct_linesize_luma   = frame->linesize[0];
 263     int dct_linesize_chroma = frame->linesize[1];
 264     uint8_t *dest_y, *dest_u, *dest_v;
 265     int dct_y_offset, dct_x_offset;
 266     int qscale, i;
 267
 268     qscale = get_bits(&ctx->gb, 11);
 269     skip_bits1(&ctx->gb);
 270
 271     for (i = 0; i < 8; i++) {
 272         ctx->dsp.clear_block(ctx->blocks[i]);
 273         ctx->decode_dct_block(ctx, ctx->blocks[i], i, qscale);
 274     }
 275
 276     if (frame->interlaced_frame) {
 277         dct_linesize_luma   <<= 1;
 278         dct_linesize_chroma <<= 1;
 279     }
 280
 281     dest_y = frame->data[0] + ((y * dct_linesize_luma)   << 4) + (x << (4 + shift1));
 282     dest_u = frame->data[1] + ((y * dct_linesize_chroma) << 4) + (x << (3 + shift1));
 283     dest_v = frame->data[2] + ((y * dct_linesize_chroma) << 4) + (x << (3 + shift1));
 284
 285     if (ctx->cur_field) {
 286         dest_y += frame->linesize[0];
 287         dest_u += frame->linesize[1];
 288         dest_v += frame->linesize[2];
 289     }
 290
 291     dct_y_offset = dct_linesize_luma << 3;
 292     dct_x_offset = 8 << shift1;
 293     ctx->dsp.idct_put(dest_y,                               dct_linesize_luma, ctx->blocks[0]);
 294     ctx->dsp.idct_put(dest_y + dct_x_offset,                dct_linesize_luma, ctx->blocks[1]);
 295     ctx->dsp.idct_put(dest_y + dct_y_offset,                dct_linesize_luma, ctx->blocks[4]);
 296     ctx->dsp.idct_put(dest_y + dct_y_offset + dct_x_offset, dct_linesize_luma, ctx->blocks[5]);
 297
 298     if (!(ctx->avctx->flags & CODEC_FLAG_GRAY)) {
 299         dct_y_offset = dct_linesize_chroma << 3;
 300         ctx->dsp.idct_put(dest_u,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[2]);
 301         ctx->dsp.idct_put(dest_v,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[3]);
 302         ctx->dsp.idct_put(dest_u + dct_y_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[6]);
 303         ctx->dsp.idct_put(dest_v + dct_y_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[7]);
 304     }
 305
 306     return 0;
 307 }
 308
 309 static int dnxhd_decode_macroblocks(DNXHDContext *ctx, AVFrame *frame,
 310                                     const uint8_t *buf, int buf_size)
 311 {
 312     int x, y;
 313     for (y = 0; y < ctx->mb_height; y++) {
 314         ctx->last_dc[0] =
 315         ctx->last_dc[1] =
 316         ctx->last_dc[2] = 1 << (ctx->bit_depth + 2); // for levels +2^(bitdepth-1)
 317         init_get_bits(&ctx->gb, buf + ctx->mb_scan_index[y], (buf_size - ctx->mb_scan_index[y]) << 3);
 318         for (x = 0; x < ctx->mb_width; x++) {
 319             //START_TIMER;
 320             dnxhd_decode_macroblock(ctx, frame, x, y);
 321             //STOP_TIMER("decode macroblock");
 322         }
 323     }
 324     return 0;
 325 }
 326
 327 static int dnxhd_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data, int *got_frame,
 328                               AVPacket *avpkt)
 329 {
 330     const uint8_t *buf = avpkt->data;
 331     int buf_size = avpkt->size;
 332     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
 333     AVFrame *picture = data;
 334     int first_field = 1;
 335     int ret;
 336
 337     av_dlog(avctx, "frame size %d\n", buf_size);
 338
 339  decode_coding_unit:
 340     if (dnxhd_decode_header(ctx, picture, buf, buf_size, first_field) < 0)
 341         return -1;
 342
 343     if ((avctx->width || avctx->height) &&
 344         (ctx->width != avctx->width || ctx->height != avctx->height)) {
 345         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "frame size changed: %dx%d -> %dx%d\n",
 346                avctx->width, avctx->height, ctx->width, ctx->height);
 347         first_field = 1;
 348     }
 349
 350     if (av_image_check_size(ctx->width, ctx->height, 0, avctx))
 351         return -1;
 352     avcodec_set_dimensions(avctx, ctx->width, ctx->height);
 353
 354     if (first_field) {
 355         if ((ret = ff_get_buffer(avctx, picture, 0)) < 0) {
 356             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
 357             return ret;
 358         }
 359         picture->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
 360         picture->key_frame = 1;
 361     }
 362
 363     dnxhd_decode_macroblocks(ctx, picture, buf + 0x280, buf_size - 0x280);
 364
 365     if (first_field && picture->interlaced_frame) {
 366         buf      += ctx->cid_table->coding_unit_size;
 367         buf_size -= ctx->cid_table->coding_unit_size;
 368         first_field = 0;
 369         goto decode_coding_unit;
 370     }
 371
 372     *got_frame = 1;
 373     return buf_size;
 374 }
 375
 376 static av_cold int dnxhd_decode_close(AVCodecContext *avctx)
 377 {
 378     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
 379
 380     ff_free_vlc(&ctx->ac_vlc);
 381     ff_free_vlc(&ctx->dc_vlc);
 382     ff_free_vlc(&ctx->run_vlc);
 383     return 0;
 384 }
 385
 386 AVCodec ff_dnxhd_decoder = {
 387     .name           = "dnxhd",
 388     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 389     .id             = AV_CODEC_ID_DNXHD,
 390     .priv_data_size = sizeof(DNXHDContext),
 391     .init           = dnxhd_decode_init,
 392     .close          = dnxhd_decode_close,
 393     .decode         = dnxhd_decode_frame,
 394     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1,
 395     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("VC3/DNxHD"),
 396 };