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     GetBitContext gb;
  39     int64_t cid;                        ///< compression id
  40     unsigned int width, height;
  41     unsigned int mb_width, mb_height;
  42     uint32_t mb_scan_index[68];         /* max for 1080p */
  43     int cur_field;                      ///< current interlaced field
  44     VLC ac_vlc, dc_vlc, run_vlc;
  45     int last_dc[3];
  46     DSPContext dsp;
  47     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, blocks)[8][64];
  48     ScanTable scantable;
  49     const CIDEntry *cid_table;
  50     int bit_depth; // 8, 10 or 0 if not initialized at all.
  51     void (*decode_dct_block)(struct DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
  52                              int n, int qscale);
  53     int last_qscale;
  54     int luma_scale[64];
  55     int chroma_scale[64];
  56 } DNXHDContext;
  57
  58 #define DNXHD_VLC_BITS 9
  59 #define DNXHD_DC_VLC_BITS 7
  60
  61 static void dnxhd_decode_dct_block_8(DNXHDContext *ctx, int16_t *block, int n, int qscale);
  62 static void dnxhd_decode_dct_block_10(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 -1;
  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     int i, cid;
 113
 114     if (buf_size < 0x280)
 115         return -1;
 116
 117     if (memcmp(buf, header_prefix, 5)) {
 118         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "error in header\n");
 119         return -1;
 120     }
 121     if (buf[5] & 2) { /* interlaced */
 122         ctx->cur_field = buf[5] & 1;
 123         frame->interlaced_frame = 1;
 124         frame->top_field_first  = first_field ^ ctx->cur_field;
 125         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "interlaced %d, cur field %d\n", buf[5] & 3, ctx->cur_field);
 126     }
 127
 128     ctx->height = AV_RB16(buf + 0x18);
 129     ctx->width  = AV_RB16(buf + 0x1a);
 130
 131     av_dlog(ctx->avctx, "width %d, height %d\n", ctx->width, ctx->height);
 132
 133     if (buf[0x21] & 0x40) {
 134         ctx->avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV422P10;
 135         ctx->avctx->bits_per_raw_sample = 10;
 136         if (ctx->bit_depth != 10) {
 137             ff_dsputil_init(&ctx->dsp, ctx->avctx);
 138             ctx->bit_depth = 10;
 139             ctx->decode_dct_block = dnxhd_decode_dct_block_10;
 140         }
 141     } else {
 142         ctx->avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV422P;
 143         ctx->avctx->bits_per_raw_sample = 8;
 144         if (ctx->bit_depth != 8) {
 145             ff_dsputil_init(&ctx->dsp, ctx->avctx);
 146             ctx->bit_depth = 8;
 147             ctx->decode_dct_block = dnxhd_decode_dct_block_8;
 148         }
 149     }
 150
 151     cid = AV_RB32(buf + 0x28);
 152     av_dlog(ctx->avctx, "compression id %d\n", cid);
 153
 154     if (dnxhd_init_vlc(ctx, cid) < 0)
 155         return -1;
 156
 157     if (buf_size < ctx->cid_table->coding_unit_size) {
 158         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "incorrect frame size\n");
 159         return -1;
 160     }
 161
 162     ctx->mb_width = ctx->width>>4;
 163     ctx->mb_height = buf[0x16d];
 164
 165     av_dlog(ctx->avctx, "mb width %d, mb height %d\n", ctx->mb_width, ctx->mb_height);
 166
 167     if ((ctx->height+15)>>4 == ctx->mb_height && frame->interlaced_frame)
 168         ctx->height <<= 1;
 169
 170     if (ctx->mb_height > 68 ||
 171         (ctx->mb_height << frame->interlaced_frame) > (ctx->height+15)>>4) {
 172         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "mb height too big: %d\n", ctx->mb_height);
 173         return -1;
 174     }
 175
 176     for (i = 0; i < ctx->mb_height; i++) {
 177         ctx->mb_scan_index[i] = AV_RB32(buf + 0x170 + (i<<2));
 178         av_dlog(ctx->avctx, "mb scan index %d\n", ctx->mb_scan_index[i]);
 179         if (buf_size < ctx->mb_scan_index[i] + 0x280LL) {
 180             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid mb scan index\n");
 181             return -1;
 182         }
 183     }
 184
 185     return 0;
 186 }
 187
 188 static av_always_inline void dnxhd_decode_dct_block(DNXHDContext *ctx,
 189                                                     int16_t *block, int n,
 190                                                     int qscale,
 191                                                     int index_bits,
 192                                                     int level_bias,
 193                                                     int level_shift)
 194 {
 195     int i, j, index1, index2, len, flags;
 196     int level, component, sign;
 197     const int *scale;
 198     const uint8_t *weight_matrix;
 199     const uint8_t *ac_level = ctx->cid_table->ac_level;
 200     const uint8_t *ac_flags = ctx->cid_table->ac_flags;
 201     const int eob_index     = ctx->cid_table->eob_index;
 202     OPEN_READER(bs, &ctx->gb);
 203
 204     if (n&2) {
 205         component = 1 + (n&1);
 206         scale = ctx->chroma_scale;
 207         weight_matrix = ctx->cid_table->chroma_weight;
 208     } else {
 209         component = 0;
 210         scale = ctx->luma_scale;
 211         weight_matrix = ctx->cid_table->luma_weight;
 212     }
 213
 214     UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
 215     GET_VLC(len, bs, &ctx->gb, ctx->dc_vlc.table, DNXHD_DC_VLC_BITS, 1);
 216     if (len) {
 217         level = GET_CACHE(bs, &ctx->gb);
 218         LAST_SKIP_BITS(bs, &ctx->gb, len);
 219         sign  = ~level >> 31;
 220         level = (NEG_USR32(sign ^ level, len) ^ sign) - sign;
 221         ctx->last_dc[component] += level;
 222     }
 223     block[0] = ctx->last_dc[component];
 224
 225     i = 0;
 226
 227     UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
 228     GET_VLC(index1, bs, &ctx->gb, ctx->ac_vlc.table,
 229             DNXHD_VLC_BITS, 2);
 230
 231     while (index1 != eob_index) {
 232         level = ac_level[index1];
 233         flags = ac_flags[index1];
 234
 235         sign = SHOW_SBITS(bs, &ctx->gb, 1);
 236         SKIP_BITS(bs, &ctx->gb, 1);
 237
 238         if (flags & 1) {
 239             level += SHOW_UBITS(bs, &ctx->gb, index_bits) << 7;
 240             SKIP_BITS(bs, &ctx->gb, index_bits);
 241         }
 242
 243         if (flags & 2) {
 244             UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
 245             GET_VLC(index2, bs, &ctx->gb, ctx->run_vlc.table,
 246                     DNXHD_VLC_BITS, 2);
 247             i += ctx->cid_table->run[index2];
 248         }
 249
 250         if (++i > 63) {
 251             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "ac tex damaged %d, %d\n", n, i);
 252             break;
 253         }
 254
 255         j = ctx->scantable.permutated[i];
 256         level *= scale[i];
 257         if (level_bias < 32 || weight_matrix[i] != level_bias)
 258             level += level_bias;
 259         level >>= level_shift;
 260
 261         block[j] = (level^sign) - sign;
 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
 268     CLOSE_READER(bs, &ctx->gb);
 269 }
 270
 271 static void dnxhd_decode_dct_block_8(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
 272                                      int n, int qscale)
 273 {
 274     dnxhd_decode_dct_block(ctx, block, n, qscale, 4, 32, 6);
 275 }
 276
 277 static void dnxhd_decode_dct_block_10(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
 278                                       int n, int qscale)
 279 {
 280     dnxhd_decode_dct_block(ctx, block, n, qscale, 6, 8, 4);
 281 }
 282
 283 static int dnxhd_decode_macroblock(DNXHDContext *ctx, AVFrame *frame, int x, int y)
 284 {
 285     int shift1 = ctx->bit_depth == 10;
 286     int dct_linesize_luma   = frame->linesize[0];
 287     int dct_linesize_chroma = frame->linesize[1];
 288     uint8_t *dest_y, *dest_u, *dest_v;
 289     int dct_y_offset, dct_x_offset;
 290     int qscale, i;
 291
 292     qscale = get_bits(&ctx->gb, 11);
 293     skip_bits1(&ctx->gb);
 294
 295     if (qscale != ctx->last_qscale) {
 296         for (i = 0; i < 64; i++) {
 297             ctx->luma_scale[i]   = qscale * ctx->cid_table->luma_weight[i];
 298             ctx->chroma_scale[i] = qscale * ctx->cid_table->chroma_weight[i];
 299         }
 300         ctx->last_qscale = qscale;
 301     }
 302
 303     for (i = 0; i < 8; i++) {
 304         ctx->dsp.clear_block(ctx->blocks[i]);
 305         ctx->decode_dct_block(ctx, ctx->blocks[i], i, qscale);
 306     }
 307
 308     if (frame->interlaced_frame) {
 309         dct_linesize_luma   <<= 1;
 310         dct_linesize_chroma <<= 1;
 311     }
 312
 313     dest_y = frame->data[0] + ((y * dct_linesize_luma)   << 4) + (x << (4 + shift1));
 314     dest_u = frame->data[1] + ((y * dct_linesize_chroma) << 4) + (x << (3 + shift1));
 315     dest_v = frame->data[2] + ((y * dct_linesize_chroma) << 4) + (x << (3 + shift1));
 316
 317     if (ctx->cur_field) {
 318         dest_y += frame->linesize[0];
 319         dest_u += frame->linesize[1];
 320         dest_v += frame->linesize[2];
 321     }
 322
 323     dct_y_offset = dct_linesize_luma << 3;
 324     dct_x_offset = 8 << shift1;
 325     ctx->dsp.idct_put(dest_y,                               dct_linesize_luma, ctx->blocks[0]);
 326     ctx->dsp.idct_put(dest_y + dct_x_offset,                dct_linesize_luma, ctx->blocks[1]);
 327     ctx->dsp.idct_put(dest_y + dct_y_offset,                dct_linesize_luma, ctx->blocks[4]);
 328     ctx->dsp.idct_put(dest_y + dct_y_offset + dct_x_offset, dct_linesize_luma, ctx->blocks[5]);
 329
 330     if (!(ctx->avctx->flags & CODEC_FLAG_GRAY)) {
 331         dct_y_offset = dct_linesize_chroma << 3;
 332         ctx->dsp.idct_put(dest_u,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[2]);
 333         ctx->dsp.idct_put(dest_v,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[3]);
 334         ctx->dsp.idct_put(dest_u + dct_y_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[6]);
 335         ctx->dsp.idct_put(dest_v + dct_y_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[7]);
 336     }
 337
 338     return 0;
 339 }
 340
 341 static int dnxhd_decode_macroblocks(DNXHDContext *ctx, AVFrame *frame,
 342                                     const uint8_t *buf, int buf_size)
 343 {
 344     int x, y;
 345     for (y = 0; y < ctx->mb_height; y++) {
 346         ctx->last_dc[0] =
 347         ctx->last_dc[1] =
 348         ctx->last_dc[2] = 1 << (ctx->bit_depth + 2); // for levels +2^(bitdepth-1)
 349         init_get_bits(&ctx->gb, buf + ctx->mb_scan_index[y], (buf_size - ctx->mb_scan_index[y]) << 3);
 350         for (x = 0; x < ctx->mb_width; x++) {
 351             //START_TIMER;
 352             dnxhd_decode_macroblock(ctx, frame, x, y);
 353             //STOP_TIMER("decode macroblock");
 354         }
 355     }
 356     return 0;
 357 }
 358
 359 static int dnxhd_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data, int *got_frame,
 360                               AVPacket *avpkt)
 361 {
 362     const uint8_t *buf = avpkt->data;
 363     int buf_size = avpkt->size;
 364     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
 365     ThreadFrame frame = { .f = data };
 366     AVFrame *picture = data;
 367     int first_field = 1;
 368     int ret;
 369
 370     av_dlog(avctx, "frame size %d\n", buf_size);
 371
 372  decode_coding_unit:
 373     if (dnxhd_decode_header(ctx, picture, buf, buf_size, first_field) < 0)
 374         return -1;
 375
 376     if ((avctx->width || avctx->height) &&
 377         (ctx->width != avctx->width || ctx->height != avctx->height)) {
 378         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "frame size changed: %dx%d -> %dx%d\n",
 379                avctx->width, avctx->height, ctx->width, ctx->height);
 380         first_field = 1;
 381     }
 382
 383     if (av_image_check_size(ctx->width, ctx->height, 0, avctx))
 384         return -1;
 385     avcodec_set_dimensions(avctx, ctx->width, ctx->height);
 386
 387     if (first_field) {
 388         if ((ret = ff_thread_get_buffer(avctx, &frame, 0)) < 0)
 389             return ret;
 390         picture->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
 391         picture->key_frame = 1;
 392     }
 393
 394     dnxhd_decode_macroblocks(ctx, picture, buf + 0x280, buf_size - 0x280);
 395
 396     if (first_field && picture->interlaced_frame) {
 397         buf      += ctx->cid_table->coding_unit_size;
 398         buf_size -= ctx->cid_table->coding_unit_size;
 399         first_field = 0;
 400         goto decode_coding_unit;
 401     }
 402
 403     *got_frame = 1;
 404     return avpkt->size;
 405 }
 406
 407 static av_cold int dnxhd_decode_close(AVCodecContext *avctx)
 408 {
 409     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
 410
 411     ff_free_vlc(&ctx->ac_vlc);
 412     ff_free_vlc(&ctx->dc_vlc);
 413     ff_free_vlc(&ctx->run_vlc);
 414     return 0;
 415 }
 416
 417 AVCodec ff_dnxhd_decoder = {
 418     .name           = "dnxhd",
 419     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 420     .id             = AV_CODEC_ID_DNXHD,
 421     .priv_data_size = sizeof(DNXHDContext),
 422     .init           = dnxhd_decode_init,
 423     .close          = dnxhd_decode_close,
 424     .decode         = dnxhd_decode_frame,
 425     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1 | CODEC_CAP_FRAME_THREADS,
 426     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("VC3/DNxHD"),
 427 };