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 "get_bits.h"
  29 #include "dnxhddata.h"
  30 #include "dsputil.h"
  31 #include "internal.h"
  32 #include "thread.h"
  33
  34 typedef struct DNXHDContext {
  35     AVCodecContext *avctx;
  36     GetBitContext gb;
  37     int64_t cid;                        ///< compression id
  38     unsigned int width, height;
  39     unsigned int mb_width, mb_height;
  40     uint32_t mb_scan_index[68];         /* max for 1080p */
  41     int cur_field;                      ///< current interlaced field
  42     VLC ac_vlc, dc_vlc, run_vlc;
  43     int last_dc[3];
  44     DSPContext dsp;
  45     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, blocks)[12][64];
  46     ScanTable scantable;
  47     const CIDEntry *cid_table;
  48     int bit_depth; // 8, 10 or 0 if not initialized at all.
  49     int is_444;
  50     void (*decode_dct_block)(struct DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
  51                              int n, int qscale);
  52     int last_qscale;
  53     int luma_scale[64];
  54     int chroma_scale[64];
  55 } DNXHDContext;
  56
  57 #define DNXHD_VLC_BITS 9
  58 #define DNXHD_DC_VLC_BITS 7
  59
  60 static void dnxhd_decode_dct_block_8(DNXHDContext *ctx, int16_t *block, int n, int qscale);
  61 static void dnxhd_decode_dct_block_10(DNXHDContext *ctx, int16_t *block, int n, int qscale);
  62 static void dnxhd_decode_dct_block_10_444(DNXHDContext *ctx, int16_t *block, int n, int qscale);
  63
  64 static av_cold int dnxhd_decode_init(AVCodecContext *avctx)
  65 {
  66     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
  67
  68     ctx->avctx = avctx;
  69     ctx->cid = -1;
  70     return 0;
  71 }
  72
  73 static int dnxhd_init_vlc(DNXHDContext *ctx, uint32_t cid)
  74 {
  75     if (cid != ctx->cid) {
  76         int index;
  77
  78         if ((index = ff_dnxhd_get_cid_table(cid)) < 0) {
  79             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "unsupported cid %d\n", cid);
  80             return AVERROR(ENOSYS);
  81         }
  82         if (ff_dnxhd_cid_table[index].bit_depth != ctx->bit_depth) {
  83             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "bit depth mismatches %d %d\n", ff_dnxhd_cid_table[index].bit_depth, ctx->bit_depth);
  84             return AVERROR_INVALIDDATA;
  85         }
  86         ctx->cid_table = &ff_dnxhd_cid_table[index];
  87
  88         ff_free_vlc(&ctx->ac_vlc);
  89         ff_free_vlc(&ctx->dc_vlc);
  90         ff_free_vlc(&ctx->run_vlc);
  91
  92         init_vlc(&ctx->ac_vlc, DNXHD_VLC_BITS, 257,
  93                  ctx->cid_table->ac_bits, 1, 1,
  94                  ctx->cid_table->ac_codes, 2, 2, 0);
  95         init_vlc(&ctx->dc_vlc, DNXHD_DC_VLC_BITS, ctx->bit_depth + 4,
  96                  ctx->cid_table->dc_bits, 1, 1,
  97                  ctx->cid_table->dc_codes, 1, 1, 0);
  98         init_vlc(&ctx->run_vlc, DNXHD_VLC_BITS, 62,
  99                  ctx->cid_table->run_bits, 1, 1,
 100                  ctx->cid_table->run_codes, 2, 2, 0);
 101
 102         ff_init_scantable(ctx->dsp.idct_permutation, &ctx->scantable, ff_zigzag_direct);
 103         ctx->cid = cid;
 104     }
 105     return 0;
 106 }
 107
 108 static int dnxhd_decode_header(DNXHDContext *ctx, AVFrame *frame,
 109                                const uint8_t *buf, int buf_size, int first_field)
 110 {
 111     static const uint8_t header_prefix[]    = { 0x00, 0x00, 0x02, 0x80, 0x01 };
 112     static const uint8_t header_prefix444[] = { 0x00, 0x00, 0x02, 0x80, 0x02 };
 113     int i, cid, ret;
 114
 115     if (buf_size < 0x280)
 116         return AVERROR_INVALIDDATA;
 117
 118     if (memcmp(buf, header_prefix, 5) && memcmp(buf, header_prefix444, 5)) {
 119         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "error in header\n");
 120         return AVERROR_INVALIDDATA;
 121     }
 122     if (buf[5] & 2) { /* interlaced */
 123         ctx->cur_field = buf[5] & 1;
 124         frame->interlaced_frame = 1;
 125         frame->top_field_first  = first_field ^ ctx->cur_field;
 126         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "interlaced %d, cur field %d\n", buf[5] & 3, ctx->cur_field);
 127     }
 128
 129     ctx->height = AV_RB16(buf + 0x18);
 130     ctx->width  = AV_RB16(buf + 0x1a);
 131
 132     av_dlog(ctx->avctx, "width %d, height %d\n", ctx->width, ctx->height);
 133
 134     ctx->is_444 = 0;
 135     if (buf[0x4] == 0x2) {
 136         ctx->avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV444P10;
 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_444;
 142         }
 143         ctx->is_444 = 1;
 144     } else if (buf[0x21] & 0x40) {
 145         ctx->avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV422P10;
 146         ctx->avctx->bits_per_raw_sample = 10;
 147         if (ctx->bit_depth != 10) {
 148             ff_dsputil_init(&ctx->dsp, ctx->avctx);
 149             ctx->bit_depth = 10;
 150             ctx->decode_dct_block = dnxhd_decode_dct_block_10;
 151         }
 152     } else {
 153         ctx->avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV422P;
 154         ctx->avctx->bits_per_raw_sample = 8;
 155         if (ctx->bit_depth != 8) {
 156             ff_dsputil_init(&ctx->dsp, ctx->avctx);
 157             ctx->bit_depth = 8;
 158             ctx->decode_dct_block = dnxhd_decode_dct_block_8;
 159         }
 160     }
 161
 162     cid = AV_RB32(buf + 0x28);
 163     av_dlog(ctx->avctx, "compression id %d\n", cid);
 164
 165     if ((ret = dnxhd_init_vlc(ctx, cid)) < 0)
 166         return ret;
 167
 168     if (buf_size < ctx->cid_table->coding_unit_size) {
 169         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "incorrect frame size\n");
 170         return AVERROR_INVALIDDATA;
 171     }
 172
 173     ctx->mb_width = ctx->width>>4;
 174     ctx->mb_height = buf[0x16d];
 175
 176     av_dlog(ctx->avctx, "mb width %d, mb height %d\n", ctx->mb_width, ctx->mb_height);
 177
 178     if ((ctx->height+15)>>4 == ctx->mb_height && frame->interlaced_frame)
 179         ctx->height <<= 1;
 180
 181     if (ctx->mb_height > 68 ||
 182         (ctx->mb_height << frame->interlaced_frame) > (ctx->height+15)>>4) {
 183         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "mb height too big: %d\n", ctx->mb_height);
 184         return AVERROR_INVALIDDATA;
 185     }
 186
 187     for (i = 0; i < ctx->mb_height; i++) {
 188         ctx->mb_scan_index[i] = AV_RB32(buf + 0x170 + (i<<2));
 189         av_dlog(ctx->avctx, "mb scan index %d\n", ctx->mb_scan_index[i]);
 190         if (buf_size < ctx->mb_scan_index[i] + 0x280LL) {
 191             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid mb scan index\n");
 192             return AVERROR_INVALIDDATA;
 193         }
 194     }
 195
 196     return 0;
 197 }
 198
 199 static av_always_inline void dnxhd_decode_dct_block(DNXHDContext *ctx,
 200                                                     int16_t *block, int n,
 201                                                     int qscale,
 202                                                     int index_bits,
 203                                                     int level_bias,
 204                                                     int level_shift)
 205 {
 206     int i, j, index1, index2, len, flags;
 207     int level, component, sign;
 208     const int *scale;
 209     const uint8_t *weight_matrix;
 210     const uint8_t *ac_level = ctx->cid_table->ac_level;
 211     const uint8_t *ac_flags = ctx->cid_table->ac_flags;
 212     const int eob_index     = ctx->cid_table->eob_index;
 213     OPEN_READER(bs, &ctx->gb);
 214
 215     if (!ctx->is_444) {
 216         if (n&2) {
 217             component = 1 + (n&1);
 218             scale = ctx->chroma_scale;
 219             weight_matrix = ctx->cid_table->chroma_weight;
 220         } else {
 221             component = 0;
 222             scale = ctx->luma_scale;
 223             weight_matrix = ctx->cid_table->luma_weight;
 224         }
 225     } else {
 226         component = (n >> 1) % 3;
 227         if (component) {
 228             scale = ctx->chroma_scale;
 229             weight_matrix = ctx->cid_table->chroma_weight;
 230         } else {
 231             scale = ctx->luma_scale;
 232             weight_matrix = ctx->cid_table->luma_weight;
 233         }
 234     }
 235
 236     UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
 237     GET_VLC(len, bs, &ctx->gb, ctx->dc_vlc.table, DNXHD_DC_VLC_BITS, 1);
 238     if (len) {
 239         level = GET_CACHE(bs, &ctx->gb);
 240         LAST_SKIP_BITS(bs, &ctx->gb, len);
 241         sign  = ~level >> 31;
 242         level = (NEG_USR32(sign ^ level, len) ^ sign) - sign;
 243         ctx->last_dc[component] += level;
 244     }
 245     block[0] = ctx->last_dc[component];
 246
 247     i = 0;
 248
 249     UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
 250     GET_VLC(index1, bs, &ctx->gb, ctx->ac_vlc.table,
 251             DNXHD_VLC_BITS, 2);
 252
 253     while (index1 != eob_index) {
 254         level = ac_level[index1];
 255         flags = ac_flags[index1];
 256
 257         sign = SHOW_SBITS(bs, &ctx->gb, 1);
 258         SKIP_BITS(bs, &ctx->gb, 1);
 259
 260         if (flags & 1) {
 261             level += SHOW_UBITS(bs, &ctx->gb, index_bits) << 7;
 262             SKIP_BITS(bs, &ctx->gb, index_bits);
 263         }
 264
 265         if (flags & 2) {
 266             UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
 267             GET_VLC(index2, bs, &ctx->gb, ctx->run_vlc.table,
 268                     DNXHD_VLC_BITS, 2);
 269             i += ctx->cid_table->run[index2];
 270         }
 271
 272         if (++i > 63) {
 273             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "ac tex damaged %d, %d\n", n, i);
 274             break;
 275         }
 276
 277         j = ctx->scantable.permutated[i];
 278         level *= scale[i];
 279         if (level_bias < 32 || weight_matrix[i] != level_bias)
 280             level += level_bias;
 281         level >>= level_shift;
 282
 283         block[j] = (level^sign) - sign;
 284
 285         UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
 286         GET_VLC(index1, bs, &ctx->gb, ctx->ac_vlc.table,
 287                 DNXHD_VLC_BITS, 2);
 288     }
 289
 290     CLOSE_READER(bs, &ctx->gb);
 291 }
 292
 293 static void dnxhd_decode_dct_block_8(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
 294                                      int n, int qscale)
 295 {
 296     dnxhd_decode_dct_block(ctx, block, n, qscale, 4, 32, 6);
 297 }
 298
 299 static void dnxhd_decode_dct_block_10(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
 300                                       int n, int qscale)
 301 {
 302     dnxhd_decode_dct_block(ctx, block, n, qscale, 6, 8, 4);
 303 }
 304
 305 static void dnxhd_decode_dct_block_10_444(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
 306                                           int n, int qscale)
 307 {
 308     dnxhd_decode_dct_block(ctx, block, n, qscale, 6, 32, 6);
 309 }
 310
 311 static int dnxhd_decode_macroblock(DNXHDContext *ctx, AVFrame *frame, int x, int y)
 312 {
 313     int shift1 = ctx->bit_depth == 10;
 314     int dct_linesize_luma   = frame->linesize[0];
 315     int dct_linesize_chroma = frame->linesize[1];
 316     uint8_t *dest_y, *dest_u, *dest_v;
 317     int dct_y_offset, dct_x_offset;
 318     int qscale, i;
 319
 320     qscale = get_bits(&ctx->gb, 11);
 321     skip_bits1(&ctx->gb);
 322
 323     if (qscale != ctx->last_qscale) {
 324         for (i = 0; i < 64; i++) {
 325             ctx->luma_scale[i]   = qscale * ctx->cid_table->luma_weight[i];
 326             ctx->chroma_scale[i] = qscale * ctx->cid_table->chroma_weight[i];
 327         }
 328         ctx->last_qscale = qscale;
 329     }
 330
 331     for (i = 0; i < 8; i++) {
 332         ctx->dsp.clear_block(ctx->blocks[i]);
 333         ctx->decode_dct_block(ctx, ctx->blocks[i], i, qscale);
 334     }
 335     if (ctx->is_444) {
 336         for (; i < 12; i++) {
 337             ctx->dsp.clear_block(ctx->blocks[i]);
 338             ctx->decode_dct_block(ctx, ctx->blocks[i], i, qscale);
 339         }
 340     }
 341
 342     if (frame->interlaced_frame) {
 343         dct_linesize_luma   <<= 1;
 344         dct_linesize_chroma <<= 1;
 345     }
 346
 347     dest_y = frame->data[0] + ((y * dct_linesize_luma)   << 4) + (x << (4 + shift1));
 348     dest_u = frame->data[1] + ((y * dct_linesize_chroma) << 4) + (x << (3 + shift1 + ctx->is_444));
 349     dest_v = frame->data[2] + ((y * dct_linesize_chroma) << 4) + (x << (3 + shift1 + ctx->is_444));
 350
 351     if (ctx->cur_field) {
 352         dest_y += frame->linesize[0];
 353         dest_u += frame->linesize[1];
 354         dest_v += frame->linesize[2];
 355     }
 356
 357     dct_y_offset = dct_linesize_luma << 3;
 358     dct_x_offset = 8 << shift1;
 359     if (!ctx->is_444) {
 360         ctx->dsp.idct_put(dest_y,                               dct_linesize_luma, ctx->blocks[0]);
 361         ctx->dsp.idct_put(dest_y + dct_x_offset,                dct_linesize_luma, ctx->blocks[1]);
 362         ctx->dsp.idct_put(dest_y + dct_y_offset,                dct_linesize_luma, ctx->blocks[4]);
 363         ctx->dsp.idct_put(dest_y + dct_y_offset + dct_x_offset, dct_linesize_luma, ctx->blocks[5]);
 364
 365         if (!(ctx->avctx->flags & CODEC_FLAG_GRAY)) {
 366             dct_y_offset = dct_linesize_chroma << 3;
 367             ctx->dsp.idct_put(dest_u,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[2]);
 368             ctx->dsp.idct_put(dest_v,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[3]);
 369             ctx->dsp.idct_put(dest_u + dct_y_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[6]);
 370             ctx->dsp.idct_put(dest_v + dct_y_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[7]);
 371         }
 372     } else {
 373         ctx->dsp.idct_put(dest_y,                               dct_linesize_luma, ctx->blocks[0]);
 374         ctx->dsp.idct_put(dest_y + dct_x_offset,                dct_linesize_luma, ctx->blocks[1]);
 375         ctx->dsp.idct_put(dest_y + dct_y_offset,                dct_linesize_luma, ctx->blocks[6]);
 376         ctx->dsp.idct_put(dest_y + dct_y_offset + dct_x_offset, dct_linesize_luma, ctx->blocks[7]);
 377
 378         if (!(ctx->avctx->flags & CODEC_FLAG_GRAY)) {
 379             dct_y_offset = dct_linesize_chroma << 3;
 380             ctx->dsp.idct_put(dest_u,                               dct_linesize_chroma, ctx->blocks[2]);
 381             ctx->dsp.idct_put(dest_u + dct_x_offset,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[3]);
 382             ctx->dsp.idct_put(dest_u + dct_y_offset,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[8]);
 383             ctx->dsp.idct_put(dest_u + dct_y_offset + dct_x_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[9]);
 384             ctx->dsp.idct_put(dest_v,                               dct_linesize_chroma, ctx->blocks[4]);
 385             ctx->dsp.idct_put(dest_v + dct_x_offset,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[5]);
 386             ctx->dsp.idct_put(dest_v + dct_y_offset,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[10]);
 387             ctx->dsp.idct_put(dest_v + dct_y_offset + dct_x_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[11]);
 388         }
 389     }
 390
 391     return 0;
 392 }
 393
 394 static int dnxhd_decode_macroblocks(DNXHDContext *ctx, AVFrame *frame,
 395                                     const uint8_t *buf, int buf_size)
 396 {
 397     int x, y;
 398     for (y = 0; y < ctx->mb_height; y++) {
 399         ctx->last_dc[0] =
 400         ctx->last_dc[1] =
 401         ctx->last_dc[2] = 1 << (ctx->bit_depth + 2); // for levels +2^(bitdepth-1)
 402         init_get_bits(&ctx->gb, buf + ctx->mb_scan_index[y], (buf_size - ctx->mb_scan_index[y]) << 3);
 403         for (x = 0; x < ctx->mb_width; x++) {
 404             //START_TIMER;
 405             dnxhd_decode_macroblock(ctx, frame, x, y);
 406             //STOP_TIMER("decode macroblock");
 407         }
 408     }
 409     return 0;
 410 }
 411
 412 static int dnxhd_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data, int *got_frame,
 413                               AVPacket *avpkt)
 414 {
 415     const uint8_t *buf = avpkt->data;
 416     int buf_size = avpkt->size;
 417     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
 418     ThreadFrame frame = { .f = data };
 419     AVFrame *picture = data;
 420     int first_field = 1;
 421     int ret;
 422
 423     av_dlog(avctx, "frame size %d\n", buf_size);
 424
 425  decode_coding_unit:
 426     if ((ret = dnxhd_decode_header(ctx, picture, buf, buf_size, first_field)) < 0)
 427         return ret;
 428
 429     if ((avctx->width || avctx->height) &&
 430         (ctx->width != avctx->width || ctx->height != avctx->height)) {
 431         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "frame size changed: %dx%d -> %dx%d\n",
 432                avctx->width, avctx->height, ctx->width, ctx->height);
 433         first_field = 1;
 434     }
 435
 436     ret = ff_set_dimensions(avctx, ctx->width, ctx->height);
 437     if (ret < 0)
 438         return ret;
 439
 440     if (first_field) {
 441         if ((ret = ff_thread_get_buffer(avctx, &frame, 0)) < 0)
 442             return ret;
 443         picture->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
 444         picture->key_frame = 1;
 445     }
 446
 447     dnxhd_decode_macroblocks(ctx, picture, buf + 0x280, buf_size - 0x280);
 448
 449     if (first_field && picture->interlaced_frame) {
 450         buf      += ctx->cid_table->coding_unit_size;
 451         buf_size -= ctx->cid_table->coding_unit_size;
 452         first_field = 0;
 453         goto decode_coding_unit;
 454     }
 455
 456     *got_frame = 1;
 457     return avpkt->size;
 458 }
 459
 460 static av_cold int dnxhd_decode_close(AVCodecContext *avctx)
 461 {
 462     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
 463
 464     ff_free_vlc(&ctx->ac_vlc);
 465     ff_free_vlc(&ctx->dc_vlc);
 466     ff_free_vlc(&ctx->run_vlc);
 467     return 0;
 468 }
 469
 470 AVCodec ff_dnxhd_decoder = {
 471     .name           = "dnxhd",
 472     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("VC3/DNxHD"),
 473     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 474     .id             = AV_CODEC_ID_DNXHD,
 475     .priv_data_size = sizeof(DNXHDContext),
 476     .init           = dnxhd_decode_init,
 477     .close          = dnxhd_decode_close,
 478     .decode         = dnxhd_decode_frame,
 479     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1 | CODEC_CAP_FRAME_THREADS,
 480 };