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
  34 typedef struct DNXHDContext {
  35     AVCodecContext *avctx;
  36     AVFrame picture;
  37     GetBitContext gb;
  38     int cid;                            ///< compression id
  39     unsigned int width, height;
  40     unsigned int mb_width, mb_height;
  41     uint32_t mb_scan_index[68];         /* max for 1080p */
  42     int cur_field;                      ///< current interlaced field
  43     VLC ac_vlc, dc_vlc, run_vlc;
  44     int last_dc[3];
  45     DSPContext dsp;
  46     DECLARE_ALIGNED(16, DCTELEM, blocks)[8][64];
  47     ScanTable scantable;
  48     const CIDEntry *cid_table;
  49     int bit_depth; // 8, 10 or 0 if not initialized at all.
  50     void (*decode_dct_block)(struct DNXHDContext *ctx, DCTELEM *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, DCTELEM *block, int n, int qscale);
  61 static void dnxhd_decode_dct_block_10(DNXHDContext *ctx, DCTELEM *block, int n, int qscale);
  62
  63 static av_cold int dnxhd_decode_init(AVCodecContext *avctx)
  64 {
  65     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
  66
  67     ctx->avctx = avctx;
  68     avctx->coded_frame = &ctx->picture;
  69     avcodec_get_frame_defaults(&ctx->picture);
  70     ctx->picture.type = AV_PICTURE_TYPE_I;
  71     ctx->picture.key_frame = 1;
  72     return 0;
  73 }
  74
  75 static int dnxhd_init_vlc(DNXHDContext *ctx, int cid)
  76 {
  77     if (cid != ctx->cid) {
  78         int index;
  79
  80         if ((index = ff_dnxhd_get_cid_table(cid)) < 0) {
  81             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "unsupported cid %d\n", cid);
  82             return -1;
  83         }
  84         ctx->cid_table = &ff_dnxhd_cid_table[index];
  85
  86         free_vlc(&ctx->ac_vlc);
  87         free_vlc(&ctx->dc_vlc);
  88         free_vlc(&ctx->run_vlc);
  89
  90         init_vlc(&ctx->ac_vlc, DNXHD_VLC_BITS, 257,
  91                  ctx->cid_table->ac_bits, 1, 1,
  92                  ctx->cid_table->ac_codes, 2, 2, 0);
  93         init_vlc(&ctx->dc_vlc, DNXHD_DC_VLC_BITS, ctx->bit_depth + 4,
  94                  ctx->cid_table->dc_bits, 1, 1,
  95                  ctx->cid_table->dc_codes, 1, 1, 0);
  96         init_vlc(&ctx->run_vlc, DNXHD_VLC_BITS, 62,
  97                  ctx->cid_table->run_bits, 1, 1,
  98                  ctx->cid_table->run_codes, 2, 2, 0);
  99
 100         ff_init_scantable(ctx->dsp.idct_permutation, &ctx->scantable, ff_zigzag_direct);
 101         ctx->cid = cid;
 102     }
 103     return 0;
 104 }
 105
 106 static int dnxhd_decode_header(DNXHDContext *ctx, const uint8_t *buf, int buf_size, int first_field)
 107 {
 108     static const uint8_t header_prefix[] = { 0x00, 0x00, 0x02, 0x80, 0x01 };
 109     int i, cid;
 110
 111     if (buf_size < 0x280)
 112         return -1;
 113
 114     if (memcmp(buf, header_prefix, 5)) {
 115         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "error in header\n");
 116         return -1;
 117     }
 118     if (buf[5] & 2) { /* interlaced */
 119         ctx->cur_field = buf[5] & 1;
 120         ctx->picture.interlaced_frame = 1;
 121         ctx->picture.top_field_first = first_field ^ ctx->cur_field;
 122         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "interlaced %d, cur field %d\n", buf[5] & 3, ctx->cur_field);
 123     }
 124
 125     ctx->height = AV_RB16(buf + 0x18);
 126     ctx->width  = AV_RB16(buf + 0x1a);
 127
 128     av_dlog(ctx->avctx, "width %d, height %d\n", ctx->width, ctx->height);
 129
 130     if (buf[0x21] & 0x40) {
 131         ctx->avctx->pix_fmt = PIX_FMT_YUV422P10;
 132         ctx->avctx->bits_per_raw_sample = 10;
 133         if (ctx->bit_depth != 10) {
 134             dsputil_init(&ctx->dsp, ctx->avctx);
 135             ctx->bit_depth = 10;
 136             ctx->decode_dct_block = dnxhd_decode_dct_block_10;
 137         }
 138     } else {
 139         ctx->avctx->pix_fmt = PIX_FMT_YUV422P;
 140         ctx->avctx->bits_per_raw_sample = 8;
 141         if (ctx->bit_depth != 8) {
 142             dsputil_init(&ctx->dsp, ctx->avctx);
 143             ctx->bit_depth = 8;
 144             ctx->decode_dct_block = dnxhd_decode_dct_block_8;
 145         }
 146     }
 147
 148     cid = AV_RB32(buf + 0x28);
 149     av_dlog(ctx->avctx, "compression id %d\n", cid);
 150
 151     if (dnxhd_init_vlc(ctx, cid) < 0)
 152         return -1;
 153
 154     if (buf_size < ctx->cid_table->coding_unit_size) {
 155         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "incorrect frame size\n");
 156         return -1;
 157     }
 158
 159     ctx->mb_width = ctx->width>>4;
 160     ctx->mb_height = buf[0x16d];
 161
 162     av_dlog(ctx->avctx, "mb width %d, mb height %d\n", ctx->mb_width, ctx->mb_height);
 163
 164     if ((ctx->height+15)>>4 == ctx->mb_height && ctx->picture.interlaced_frame)
 165         ctx->height <<= 1;
 166
 167     if (ctx->mb_height > 68 ||
 168         (ctx->mb_height<<ctx->picture.interlaced_frame) > (ctx->height+15)>>4) {
 169         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "mb height too big: %d\n", ctx->mb_height);
 170         return -1;
 171     }
 172
 173     for (i = 0; i < ctx->mb_height; i++) {
 174         ctx->mb_scan_index[i] = AV_RB32(buf + 0x170 + (i<<2));
 175         av_dlog(ctx->avctx, "mb scan index %d\n", ctx->mb_scan_index[i]);
 176         if (buf_size < ctx->mb_scan_index[i] + 0x280) {
 177             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid mb scan index\n");
 178             return -1;
 179         }
 180     }
 181
 182     return 0;
 183 }
 184
 185 static av_always_inline void dnxhd_decode_dct_block(DNXHDContext *ctx,
 186                                                     DCTELEM *block, int n,
 187                                                     int qscale,
 188                                                     int index_bits,
 189                                                     int level_bias,
 190                                                     int level_shift)
 191 {
 192     int i, j, index1, index2, len, flags;
 193     int level, component, sign;
 194     const int *scale;
 195     const uint8_t *weight_matrix;
 196     const uint8_t *ac_level = ctx->cid_table->ac_level;
 197     const uint8_t *ac_flags = ctx->cid_table->ac_flags;
 198     const int eob_index     = ctx->cid_table->eob_index;
 199     OPEN_READER(bs, &ctx->gb);
 200
 201     if (n&2) {
 202         component = 1 + (n&1);
 203         scale = ctx->chroma_scale;
 204         weight_matrix = ctx->cid_table->chroma_weight;
 205     } else {
 206         component = 0;
 207         scale = ctx->luma_scale;
 208         weight_matrix = ctx->cid_table->luma_weight;
 209     }
 210
 211     UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
 212     GET_VLC(len, bs, &ctx->gb, ctx->dc_vlc.table, DNXHD_DC_VLC_BITS, 1);
 213     if (len) {
 214         level = GET_CACHE(bs, &ctx->gb);
 215         LAST_SKIP_BITS(bs, &ctx->gb, len);
 216         sign  = ~level >> 31;
 217         level = (NEG_USR32(sign ^ level, len) ^ sign) - sign;
 218         ctx->last_dc[component] += level;
 219     }
 220     block[0] = ctx->last_dc[component];
 221     //av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "dc %d\n", block[0]);
 222
 223     i = 0;
 224
 225     UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
 226     GET_VLC(index1, bs, &ctx->gb, ctx->ac_vlc.table,
 227             DNXHD_VLC_BITS, 2);
 228
 229     while (index1 != eob_index) {
 230         level = ac_level[index1];
 231         flags = ac_flags[index1];
 232
 233         sign = SHOW_SBITS(bs, &ctx->gb, 1);
 234         SKIP_BITS(bs, &ctx->gb, 1);
 235
 236         if (flags & 1) {
 237             level += SHOW_UBITS(bs, &ctx->gb, index_bits) << 7;
 238             SKIP_BITS(bs, &ctx->gb, index_bits);
 239         }
 240
 241         if (flags & 2) {
 242             UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
 243             GET_VLC(index2, bs, &ctx->gb, ctx->run_vlc.table,
 244                     DNXHD_VLC_BITS, 2);
 245             i += ctx->cid_table->run[index2];
 246         }
 247
 248         if (++i > 63) {
 249             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "ac tex damaged %d, %d\n", n, i);
 250             break;
 251         }
 252
 253         j = ctx->scantable.permutated[i];
 254         //av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "j %d\n", j);
 255         //av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "level %d, weight %d\n", level, weight_matrix[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         //av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "i %d, j %d, end level %d\n", i, j, level);
 262         block[j] = (level^sign) - sign;
 263
 264         UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
 265         GET_VLC(index1, bs, &ctx->gb, ctx->ac_vlc.table,
 266                 DNXHD_VLC_BITS, 2);
 267     }
 268
 269     CLOSE_READER(bs, &ctx->gb);
 270 }
 271
 272 static void dnxhd_decode_dct_block_8(DNXHDContext *ctx, DCTELEM *block,
 273                                      int n, int qscale)
 274 {
 275     dnxhd_decode_dct_block(ctx, block, n, qscale, 4, 32, 6);
 276 }
 277
 278 static void dnxhd_decode_dct_block_10(DNXHDContext *ctx, DCTELEM *block,
 279                                       int n, int qscale)
 280 {
 281     dnxhd_decode_dct_block(ctx, block, n, qscale, 6, 8, 4);
 282 }
 283
 284 static int dnxhd_decode_macroblock(DNXHDContext *ctx, int x, int y)
 285 {
 286     int shift1 = ctx->bit_depth == 10;
 287     int dct_linesize_luma   = ctx->picture.linesize[0];
 288     int dct_linesize_chroma = ctx->picture.linesize[1];
 289     uint8_t *dest_y, *dest_u, *dest_v;
 290     int dct_y_offset, dct_x_offset;
 291     int qscale, i;
 292
 293     qscale = get_bits(&ctx->gb, 11);
 294     skip_bits1(&ctx->gb);
 295     //av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "qscale %d\n", qscale);
 296
 297     if (qscale != ctx->last_qscale) {
 298         for (i = 0; i < 64; i++) {
 299             ctx->luma_scale[i]   = qscale * ctx->cid_table->luma_weight[i];
 300             ctx->chroma_scale[i] = qscale * ctx->cid_table->chroma_weight[i];
 301         }
 302         ctx->last_qscale = qscale;
 303     }
 304
 305     for (i = 0; i < 8; i++) {
 306         ctx->dsp.clear_block(ctx->blocks[i]);
 307         ctx->decode_dct_block(ctx, ctx->blocks[i], i, qscale);
 308     }
 309
 310     if (ctx->picture.interlaced_frame) {
 311         dct_linesize_luma   <<= 1;
 312         dct_linesize_chroma <<= 1;
 313     }
 314
 315     dest_y = ctx->picture.data[0] + ((y * dct_linesize_luma)   << 4) + (x << (4 + shift1));
 316     dest_u = ctx->picture.data[1] + ((y * dct_linesize_chroma) << 4) + (x << (3 + shift1));
 317     dest_v = ctx->picture.data[2] + ((y * dct_linesize_chroma) << 4) + (x << (3 + shift1));
 318
 319     if (ctx->cur_field) {
 320         dest_y += ctx->picture.linesize[0];
 321         dest_u += ctx->picture.linesize[1];
 322         dest_v += ctx->picture.linesize[2];
 323     }
 324
 325     dct_y_offset = dct_linesize_luma << 3;
 326     dct_x_offset = 8 << shift1;
 327     ctx->dsp.idct_put(dest_y,                               dct_linesize_luma, ctx->blocks[0]);
 328     ctx->dsp.idct_put(dest_y + dct_x_offset,                dct_linesize_luma, ctx->blocks[1]);
 329     ctx->dsp.idct_put(dest_y + dct_y_offset,                dct_linesize_luma, ctx->blocks[4]);
 330     ctx->dsp.idct_put(dest_y + dct_y_offset + dct_x_offset, dct_linesize_luma, ctx->blocks[5]);
 331
 332     if (!(ctx->avctx->flags & CODEC_FLAG_GRAY)) {
 333         dct_y_offset = dct_linesize_chroma << 3;
 334         ctx->dsp.idct_put(dest_u,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[2]);
 335         ctx->dsp.idct_put(dest_v,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[3]);
 336         ctx->dsp.idct_put(dest_u + dct_y_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[6]);
 337         ctx->dsp.idct_put(dest_v + dct_y_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[7]);
 338     }
 339
 340     return 0;
 341 }
 342
 343 static int dnxhd_decode_macroblocks(DNXHDContext *ctx, const uint8_t *buf, int buf_size)
 344 {
 345     int x, y;
 346     for (y = 0; y < ctx->mb_height; y++) {
 347         ctx->last_dc[0] =
 348         ctx->last_dc[1] =
 349         ctx->last_dc[2] = 1 << (ctx->bit_depth + 2); // for levels +2^(bitdepth-1)
 350         init_get_bits(&ctx->gb, buf + ctx->mb_scan_index[y], (buf_size - ctx->mb_scan_index[y]) << 3);
 351         for (x = 0; x < ctx->mb_width; x++) {
 352             //START_TIMER;
 353             dnxhd_decode_macroblock(ctx, x, y);
 354             //STOP_TIMER("decode macroblock");
 355         }
 356     }
 357     return 0;
 358 }
 359
 360 static int dnxhd_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data, int *data_size,
 361                               AVPacket *avpkt)
 362 {
 363     const uint8_t *buf = avpkt->data;
 364     int buf_size = avpkt->size;
 365     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
 366     AVFrame *picture = data;
 367     int first_field = 1;
 368
 369     av_dlog(avctx, "frame size %d\n", buf_size);
 370
 371  decode_coding_unit:
 372     if (dnxhd_decode_header(ctx, buf, buf_size, first_field) < 0)
 373         return -1;
 374
 375     if ((avctx->width || avctx->height) &&
 376         (ctx->width != avctx->width || ctx->height != avctx->height)) {
 377         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "frame size changed: %dx%d -> %dx%d\n",
 378                avctx->width, avctx->height, ctx->width, ctx->height);
 379         first_field = 1;
 380     }
 381
 382     if (av_image_check_size(ctx->width, ctx->height, 0, avctx))
 383         return -1;
 384     avcodec_set_dimensions(avctx, ctx->width, ctx->height);
 385
 386     if (first_field) {
 387         if (ctx->picture.data[0])
 388             avctx->release_buffer(avctx, &ctx->picture);
 389         if (avctx->get_buffer(avctx, &ctx->picture) < 0) {
 390             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
 391             return -1;
 392         }
 393     }
 394
 395     dnxhd_decode_macroblocks(ctx, buf + 0x280, buf_size - 0x280);
 396
 397     if (first_field && ctx->picture.interlaced_frame) {
 398         buf      += ctx->cid_table->coding_unit_size;
 399         buf_size -= ctx->cid_table->coding_unit_size;
 400         first_field = 0;
 401         goto decode_coding_unit;
 402     }
 403
 404     *picture = ctx->picture;
 405     *data_size = sizeof(AVPicture);
 406     return buf_size;
 407 }
 408
 409 static av_cold int dnxhd_decode_close(AVCodecContext *avctx)
 410 {
 411     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
 412
 413     if (ctx->picture.data[0])
 414         avctx->release_buffer(avctx, &ctx->picture);
 415     free_vlc(&ctx->ac_vlc);
 416     free_vlc(&ctx->dc_vlc);
 417     free_vlc(&ctx->run_vlc);
 418     return 0;
 419 }
 420
 421 AVCodec ff_dnxhd_decoder = {
 422     .name           = "dnxhd",
 423     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 424     .id             = CODEC_ID_DNXHD,
 425     .priv_data_size = sizeof(DNXHDContext),
 426     .init           = dnxhd_decode_init,
 427     .close          = dnxhd_decode_close,
 428     .decode         = dnxhd_decode_frame,
 429     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1,
 430     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("VC3/DNxHD"),
 431 };