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 //#define TRACE
  26 //#define DEBUG
  27
  28 #include "libavutil/imgutils.h"
  29 #include "avcodec.h"
  30 #include "get_bits.h"
  31 #include "dnxhddata.h"
  32 #include "dsputil.h"
  33 #include "internal.h"
  34 #include "thread.h"
  35
  36 typedef struct DNXHDContext {
  37     AVCodecContext *avctx;
  38     AVFrame picture;
  39     GetBitContext gb;
  40     int64_t cid;                        ///< compression id
  41     unsigned int width, height;
  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     DSPContext dsp;
  48     DECLARE_ALIGNED(16, DCTELEM, blocks)[8][64];
  49     ScanTable scantable;
  50     const CIDEntry *cid_table;
  51     int bit_depth; // 8, 10 or 0 if not initialized at all.
  52     void (*decode_dct_block)(struct DNXHDContext *ctx, DCTELEM *block,
  53                              int n, int qscale);
  54     int last_qscale;
  55     int luma_scale[64];
  56     int chroma_scale[64];
  57 } DNXHDContext;
  58
  59 #define DNXHD_VLC_BITS 9
  60 #define DNXHD_DC_VLC_BITS 7
  61
  62 static void dnxhd_decode_dct_block_8(DNXHDContext *ctx, DCTELEM *block, int n, int qscale);
  63 static void dnxhd_decode_dct_block_10(DNXHDContext *ctx, DCTELEM *block, int n, int qscale);
  64
  65 static av_cold int dnxhd_decode_init(AVCodecContext *avctx)
  66 {
  67     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
  68
  69     ctx->avctx = avctx;
  70     avctx->coded_frame = &ctx->picture;
  71     avcodec_get_frame_defaults(&ctx->picture);
  72     ctx->picture.type = AV_PICTURE_TYPE_I;
  73     ctx->picture.key_frame = 1;
  74     ctx->cid = -1;
  75     return 0;
  76 }
  77
  78 static int dnxhd_init_vlc(DNXHDContext *ctx, uint32_t cid)
  79 {
  80     if (cid != ctx->cid) {
  81         int index;
  82
  83         if ((index = ff_dnxhd_get_cid_table(cid)) < 0) {
  84             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "unsupported cid %d\n", cid);
  85             return -1;
  86         }
  87         if (ff_dnxhd_cid_table[index].bit_depth != ctx->bit_depth) {
  88             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "bit depth mismatches %d %d\n", ff_dnxhd_cid_table[index].bit_depth, ctx->bit_depth);
  89             return AVERROR_INVALIDDATA;
  90         }
  91         ctx->cid_table = &ff_dnxhd_cid_table[index];
  92
  93         ff_free_vlc(&ctx->ac_vlc);
  94         ff_free_vlc(&ctx->dc_vlc);
  95         ff_free_vlc(&ctx->run_vlc);
  96
  97         init_vlc(&ctx->ac_vlc, DNXHD_VLC_BITS, 257,
  98                  ctx->cid_table->ac_bits, 1, 1,
  99                  ctx->cid_table->ac_codes, 2, 2, 0);
 100         init_vlc(&ctx->dc_vlc, DNXHD_DC_VLC_BITS, ctx->bit_depth + 4,
 101                  ctx->cid_table->dc_bits, 1, 1,
 102                  ctx->cid_table->dc_codes, 1, 1, 0);
 103         init_vlc(&ctx->run_vlc, DNXHD_VLC_BITS, 62,
 104                  ctx->cid_table->run_bits, 1, 1,
 105                  ctx->cid_table->run_codes, 2, 2, 0);
 106
 107         ff_init_scantable(ctx->dsp.idct_permutation, &ctx->scantable, ff_zigzag_direct);
 108         ctx->cid = cid;
 109     }
 110     return 0;
 111 }
 112
 113 static int dnxhd_decode_header(DNXHDContext *ctx, const uint8_t *buf, int buf_size, int first_field)
 114 {
 115     static const uint8_t header_prefix[] = { 0x00, 0x00, 0x02, 0x80, 0x01 };
 116     int i, cid;
 117
 118     if (buf_size < 0x280)
 119         return -1;
 120
 121     if (memcmp(buf, header_prefix, 5)) {
 122         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "error in header\n");
 123         return -1;
 124     }
 125     if (buf[5] & 2) { /* interlaced */
 126         ctx->cur_field = buf[5] & 1;
 127         ctx->picture.interlaced_frame = 1;
 128         ctx->picture.top_field_first = first_field ^ ctx->cur_field;
 129         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "interlaced %d, cur field %d\n", buf[5] & 3, ctx->cur_field);
 130     }
 131
 132     ctx->height = AV_RB16(buf + 0x18);
 133     ctx->width  = AV_RB16(buf + 0x1a);
 134
 135     av_dlog(ctx->avctx, "width %d, height %d\n", ctx->width, ctx->height);
 136
 137     if (buf[0x21] & 0x40) {
 138         ctx->avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV422P10;
 139         ctx->avctx->bits_per_raw_sample = 10;
 140         if (ctx->bit_depth != 10) {
 141             ff_dsputil_init(&ctx->dsp, ctx->avctx);
 142             ctx->bit_depth = 10;
 143             ctx->decode_dct_block = dnxhd_decode_dct_block_10;
 144         }
 145     } else {
 146         ctx->avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV422P;
 147         ctx->avctx->bits_per_raw_sample = 8;
 148         if (ctx->bit_depth != 8) {
 149             ff_dsputil_init(&ctx->dsp, ctx->avctx);
 150             ctx->bit_depth = 8;
 151             ctx->decode_dct_block = dnxhd_decode_dct_block_8;
 152         }
 153     }
 154
 155     cid = AV_RB32(buf + 0x28);
 156     av_dlog(ctx->avctx, "compression id %d\n", cid);
 157
 158     if (dnxhd_init_vlc(ctx, cid) < 0)
 159         return -1;
 160
 161     if (buf_size < ctx->cid_table->coding_unit_size) {
 162         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "incorrect frame size\n");
 163         return -1;
 164     }
 165
 166     ctx->mb_width = ctx->width>>4;
 167     ctx->mb_height = buf[0x16d];
 168
 169     av_dlog(ctx->avctx, "mb width %d, mb height %d\n", ctx->mb_width, ctx->mb_height);
 170
 171     if ((ctx->height+15)>>4 == ctx->mb_height && ctx->picture.interlaced_frame)
 172         ctx->height <<= 1;
 173
 174     if (ctx->mb_height > 68 ||
 175         (ctx->mb_height<<ctx->picture.interlaced_frame) > (ctx->height+15)>>4) {
 176         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "mb height too big: %d\n", ctx->mb_height);
 177         return -1;
 178     }
 179
 180     for (i = 0; i < ctx->mb_height; i++) {
 181         ctx->mb_scan_index[i] = AV_RB32(buf + 0x170 + (i<<2));
 182         av_dlog(ctx->avctx, "mb scan index %d\n", ctx->mb_scan_index[i]);
 183         if (buf_size < ctx->mb_scan_index[i] + 0x280) {
 184             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid mb scan index\n");
 185             return -1;
 186         }
 187     }
 188
 189     return 0;
 190 }
 191
 192 static av_always_inline void dnxhd_decode_dct_block(DNXHDContext *ctx,
 193                                                     DCTELEM *block, int n,
 194                                                     int qscale,
 195                                                     int index_bits,
 196                                                     int level_bias,
 197                                                     int level_shift)
 198 {
 199     int i, j, index1, index2, len, flags;
 200     int level, component, sign;
 201     const int *scale;
 202     const uint8_t *weight_matrix;
 203     const uint8_t *ac_level = ctx->cid_table->ac_level;
 204     const uint8_t *ac_flags = ctx->cid_table->ac_flags;
 205     const int eob_index     = ctx->cid_table->eob_index;
 206     OPEN_READER(bs, &ctx->gb);
 207
 208     if (n&2) {
 209         component = 1 + (n&1);
 210         scale = ctx->chroma_scale;
 211         weight_matrix = ctx->cid_table->chroma_weight;
 212     } else {
 213         component = 0;
 214         scale = ctx->luma_scale;
 215         weight_matrix = ctx->cid_table->luma_weight;
 216     }
 217
 218     UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
 219     GET_VLC(len, bs, &ctx->gb, ctx->dc_vlc.table, DNXHD_DC_VLC_BITS, 1);
 220     if (len) {
 221         level = GET_CACHE(bs, &ctx->gb);
 222         LAST_SKIP_BITS(bs, &ctx->gb, len);
 223         sign  = ~level >> 31;
 224         level = (NEG_USR32(sign ^ level, len) ^ sign) - sign;
 225         ctx->last_dc[component] += level;
 226     }
 227     block[0] = ctx->last_dc[component];
 228
 229     i = 0;
 230
 231     UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
 232     GET_VLC(index1, bs, &ctx->gb, ctx->ac_vlc.table,
 233             DNXHD_VLC_BITS, 2);
 234
 235     while (index1 != eob_index) {
 236         level = ac_level[index1];
 237         flags = ac_flags[index1];
 238
 239         sign = SHOW_SBITS(bs, &ctx->gb, 1);
 240         SKIP_BITS(bs, &ctx->gb, 1);
 241
 242         if (flags & 1) {
 243             level += SHOW_UBITS(bs, &ctx->gb, index_bits) << 7;
 244             SKIP_BITS(bs, &ctx->gb, index_bits);
 245         }
 246
 247         if (flags & 2) {
 248             UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
 249             GET_VLC(index2, bs, &ctx->gb, ctx->run_vlc.table,
 250                     DNXHD_VLC_BITS, 2);
 251             i += ctx->cid_table->run[index2];
 252         }
 253
 254         if (++i > 63) {
 255             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "ac tex damaged %d, %d\n", n, i);
 256             break;
 257         }
 258
 259         j = ctx->scantable.permutated[i];
 260         level *= scale[i];
 261         if (level_bias < 32 || weight_matrix[i] != level_bias)
 262             level += level_bias;
 263         level >>= level_shift;
 264
 265         block[j] = (level^sign) - sign;
 266
 267         UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
 268         GET_VLC(index1, bs, &ctx->gb, ctx->ac_vlc.table,
 269                 DNXHD_VLC_BITS, 2);
 270     }
 271
 272     CLOSE_READER(bs, &ctx->gb);
 273 }
 274
 275 static void dnxhd_decode_dct_block_8(DNXHDContext *ctx, DCTELEM *block,
 276                                      int n, int qscale)
 277 {
 278     dnxhd_decode_dct_block(ctx, block, n, qscale, 4, 32, 6);
 279 }
 280
 281 static void dnxhd_decode_dct_block_10(DNXHDContext *ctx, DCTELEM *block,
 282                                       int n, int qscale)
 283 {
 284     dnxhd_decode_dct_block(ctx, block, n, qscale, 6, 8, 4);
 285 }
 286
 287 static int dnxhd_decode_macroblock(DNXHDContext *ctx, int x, int y)
 288 {
 289     int shift1 = ctx->bit_depth == 10;
 290     int dct_linesize_luma   = ctx->picture.linesize[0];
 291     int dct_linesize_chroma = ctx->picture.linesize[1];
 292     uint8_t *dest_y, *dest_u, *dest_v;
 293     int dct_y_offset, dct_x_offset;
 294     int qscale, i;
 295
 296     qscale = get_bits(&ctx->gb, 11);
 297     skip_bits1(&ctx->gb);
 298
 299     if (qscale != ctx->last_qscale) {
 300         for (i = 0; i < 64; i++) {
 301             ctx->luma_scale[i]   = qscale * ctx->cid_table->luma_weight[i];
 302             ctx->chroma_scale[i] = qscale * ctx->cid_table->chroma_weight[i];
 303         }
 304         ctx->last_qscale = qscale;
 305     }
 306
 307     for (i = 0; i < 8; i++) {
 308         ctx->dsp.clear_block(ctx->blocks[i]);
 309         ctx->decode_dct_block(ctx, ctx->blocks[i], i, qscale);
 310     }
 311
 312     if (ctx->picture.interlaced_frame) {
 313         dct_linesize_luma   <<= 1;
 314         dct_linesize_chroma <<= 1;
 315     }
 316
 317     dest_y = ctx->picture.data[0] + ((y * dct_linesize_luma)   << 4) + (x << (4 + shift1));
 318     dest_u = ctx->picture.data[1] + ((y * dct_linesize_chroma) << 4) + (x << (3 + shift1));
 319     dest_v = ctx->picture.data[2] + ((y * dct_linesize_chroma) << 4) + (x << (3 + shift1));
 320
 321     if (ctx->cur_field) {
 322         dest_y += ctx->picture.linesize[0];
 323         dest_u += ctx->picture.linesize[1];
 324         dest_v += ctx->picture.linesize[2];
 325     }
 326
 327     dct_y_offset = dct_linesize_luma << 3;
 328     dct_x_offset = 8 << shift1;
 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
 342     return 0;
 343 }
 344
 345 static int dnxhd_decode_macroblocks(DNXHDContext *ctx, const uint8_t *buf, int buf_size)
 346 {
 347     int x, y;
 348     for (y = 0; y < ctx->mb_height; y++) {
 349         ctx->last_dc[0] =
 350         ctx->last_dc[1] =
 351         ctx->last_dc[2] = 1 << (ctx->bit_depth + 2); // for levels +2^(bitdepth-1)
 352         init_get_bits(&ctx->gb, buf + ctx->mb_scan_index[y], (buf_size - ctx->mb_scan_index[y]) << 3);
 353         for (x = 0; x < ctx->mb_width; x++) {
 354             //START_TIMER;
 355             dnxhd_decode_macroblock(ctx, x, y);
 356             //STOP_TIMER("decode macroblock");
 357         }
 358     }
 359     return 0;
 360 }
 361
 362 static int dnxhd_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data, int *got_frame,
 363                               AVPacket *avpkt)
 364 {
 365     const uint8_t *buf = avpkt->data;
 366     int buf_size = avpkt->size;
 367     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
 368     AVFrame *picture = data;
 369     int first_field = 1;
 370     int ret;
 371
 372     av_dlog(avctx, "frame size %d\n", buf_size);
 373
 374  decode_coding_unit:
 375     if (dnxhd_decode_header(ctx, buf, buf_size, first_field) < 0)
 376         return -1;
 377
 378     if ((avctx->width || avctx->height) &&
 379         (ctx->width != avctx->width || ctx->height != avctx->height)) {
 380         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "frame size changed: %dx%d -> %dx%d\n",
 381                avctx->width, avctx->height, ctx->width, ctx->height);
 382         first_field = 1;
 383     }
 384
 385     if (av_image_check_size(ctx->width, ctx->height, 0, avctx))
 386         return -1;
 387     avcodec_set_dimensions(avctx, ctx->width, ctx->height);
 388
 389     if (first_field) {
 390         if (ctx->picture.data[0])
 391             ff_thread_release_buffer(avctx, &ctx->picture);
 392         if ((ret = ff_thread_get_buffer(avctx, &ctx->picture)) < 0) {
 393             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
 394             return ret;
 395         }
 396     }
 397
 398     dnxhd_decode_macroblocks(ctx, buf + 0x280, buf_size - 0x280);
 399
 400     if (first_field && ctx->picture.interlaced_frame) {
 401         buf      += ctx->cid_table->coding_unit_size;
 402         buf_size -= ctx->cid_table->coding_unit_size;
 403         first_field = 0;
 404         goto decode_coding_unit;
 405     }
 406
 407     *picture = ctx->picture;
 408     *got_frame = 1;
 409     return buf_size;
 410 }
 411
 412 static av_cold int dnxhd_decode_close(AVCodecContext *avctx)
 413 {
 414     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
 415
 416     if (ctx->picture.data[0])
 417         ff_thread_release_buffer(avctx, &ctx->picture);
 418     ff_free_vlc(&ctx->ac_vlc);
 419     ff_free_vlc(&ctx->dc_vlc);
 420     ff_free_vlc(&ctx->run_vlc);
 421     return 0;
 422 }
 423
 424 AVCodec ff_dnxhd_decoder = {
 425     .name           = "dnxhd",
 426     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 427     .id             = AV_CODEC_ID_DNXHD,
 428     .priv_data_size = sizeof(DNXHDContext),
 429     .init           = dnxhd_decode_init,
 430     .close          = dnxhd_decode_close,
 431     .decode         = dnxhd_decode_frame,
 432     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1 | CODEC_CAP_FRAME_THREADS,
 433     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("VC3/DNxHD"),
 434 };