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 "avcodec.h"
  27 #include "get_bits.h"
  28 #include "dnxhddata.h"
  29 #include "dsputil.h"
  30 #include "internal.h"
  31 #include "thread.h"
  32
  33 typedef struct DNXHDContext {
  34     AVCodecContext *avctx;
  35     GetBitContext gb;
  36     int64_t cid;                        ///< compression id
  37     unsigned int width, height;
  38     unsigned int mb_width, mb_height;
  39     uint32_t mb_scan_index[68];         /* max for 1080p */
  40     int cur_field;                      ///< current interlaced field
  41     VLC ac_vlc, dc_vlc, run_vlc;
  42     int last_dc[3];
  43     DSPContext dsp;
  44     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, blocks)[8][64];
  45     ScanTable scantable;
  46     const CIDEntry *cid_table;
  47     int bit_depth; // 8, 10 or 0 if not initialized at all.
  48     void (*decode_dct_block)(struct DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
  49                              int n, int qscale);
  50     int last_qscale;
  51     int luma_scale[64];
  52     int chroma_scale[64];
  53 } DNXHDContext;
  54
  55 #define DNXHD_VLC_BITS 9
  56 #define DNXHD_DC_VLC_BITS 7
  57
  58 static void dnxhd_decode_dct_block_8(DNXHDContext *ctx, int16_t *block, int n, int qscale);
  59 static void dnxhd_decode_dct_block_10(DNXHDContext *ctx, int16_t *block, int n, int qscale);
  60
  61 static av_cold int dnxhd_decode_init(AVCodecContext *avctx)
  62 {
  63     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
  64
  65     ctx->avctx = avctx;
  66     ctx->cid = -1;
  67     return 0;
  68 }
  69
  70 static int dnxhd_init_vlc(DNXHDContext *ctx, uint32_t cid)
  71 {
  72     if (cid != ctx->cid) {
  73         int index;
  74
  75         if ((index = ff_dnxhd_get_cid_table(cid)) < 0) {
  76             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "unsupported cid %d\n", cid);
  77             return -1;
  78         }
  79         if (ff_dnxhd_cid_table[index].bit_depth != ctx->bit_depth) {
  80             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "bit depth mismatches %d %d\n", ff_dnxhd_cid_table[index].bit_depth, ctx->bit_depth);
  81             return AVERROR_INVALIDDATA;
  82         }
  83         ctx->cid_table = &ff_dnxhd_cid_table[index];
  84
  85         ff_free_vlc(&ctx->ac_vlc);
  86         ff_free_vlc(&ctx->dc_vlc);
  87         ff_free_vlc(&ctx->run_vlc);
  88
  89         init_vlc(&ctx->ac_vlc, DNXHD_VLC_BITS, 257,
  90                  ctx->cid_table->ac_bits, 1, 1,
  91                  ctx->cid_table->ac_codes, 2, 2, 0);
  92         init_vlc(&ctx->dc_vlc, DNXHD_DC_VLC_BITS, ctx->bit_depth + 4,
  93                  ctx->cid_table->dc_bits, 1, 1,
  94                  ctx->cid_table->dc_codes, 1, 1, 0);
  95         init_vlc(&ctx->run_vlc, DNXHD_VLC_BITS, 62,
  96                  ctx->cid_table->run_bits, 1, 1,
  97                  ctx->cid_table->run_codes, 2, 2, 0);
  98
  99         ff_init_scantable(ctx->dsp.idct_permutation, &ctx->scantable, ff_zigzag_direct);
 100         ctx->cid = cid;
 101     }
 102     return 0;
 103 }
 104
 105 static int dnxhd_decode_header(DNXHDContext *ctx, AVFrame *frame,
 106                                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         frame->interlaced_frame = 1;
 121         frame->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 = AV_PIX_FMT_YUV422P10;
 132         ctx->avctx->bits_per_raw_sample = 10;
 133         if (ctx->bit_depth != 10) {
 134             ff_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 = AV_PIX_FMT_YUV422P;
 140         ctx->avctx->bits_per_raw_sample = 8;
 141         if (ctx->bit_depth != 8) {
 142             ff_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 && frame->interlaced_frame)
 165         ctx->height <<= 1;
 166
 167     if (ctx->mb_height > 68 ||
 168         (ctx->mb_height << frame->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] + 0x280LL) {
 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                                                     int16_t *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
 222     i = 0;
 223
 224     UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
 225     GET_VLC(index1, bs, &ctx->gb, ctx->ac_vlc.table,
 226             DNXHD_VLC_BITS, 2);
 227
 228     while (index1 != eob_index) {
 229         level = ac_level[index1];
 230         flags = ac_flags[index1];
 231
 232         sign = SHOW_SBITS(bs, &ctx->gb, 1);
 233         SKIP_BITS(bs, &ctx->gb, 1);
 234
 235         if (flags & 1) {
 236             level += SHOW_UBITS(bs, &ctx->gb, index_bits) << 7;
 237             SKIP_BITS(bs, &ctx->gb, index_bits);
 238         }
 239
 240         if (flags & 2) {
 241             UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
 242             GET_VLC(index2, bs, &ctx->gb, ctx->run_vlc.table,
 243                     DNXHD_VLC_BITS, 2);
 244             i += ctx->cid_table->run[index2];
 245         }
 246
 247         if (++i > 63) {
 248             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "ac tex damaged %d, %d\n", n, i);
 249             break;
 250         }
 251
 252         j = ctx->scantable.permutated[i];
 253         level *= scale[i];
 254         if (level_bias < 32 || weight_matrix[i] != level_bias)
 255             level += level_bias;
 256         level >>= level_shift;
 257
 258         block[j] = (level^sign) - sign;
 259
 260         UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
 261         GET_VLC(index1, bs, &ctx->gb, ctx->ac_vlc.table,
 262                 DNXHD_VLC_BITS, 2);
 263     }
 264
 265     CLOSE_READER(bs, &ctx->gb);
 266 }
 267
 268 static void dnxhd_decode_dct_block_8(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
 269                                      int n, int qscale)
 270 {
 271     dnxhd_decode_dct_block(ctx, block, n, qscale, 4, 32, 6);
 272 }
 273
 274 static void dnxhd_decode_dct_block_10(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
 275                                       int n, int qscale)
 276 {
 277     dnxhd_decode_dct_block(ctx, block, n, qscale, 6, 8, 4);
 278 }
 279
 280 static int dnxhd_decode_macroblock(DNXHDContext *ctx, AVFrame *frame, int x, int y)
 281 {
 282     int shift1 = ctx->bit_depth == 10;
 283     int dct_linesize_luma   = frame->linesize[0];
 284     int dct_linesize_chroma = frame->linesize[1];
 285     uint8_t *dest_y, *dest_u, *dest_v;
 286     int dct_y_offset, dct_x_offset;
 287     int qscale, i;
 288
 289     qscale = get_bits(&ctx->gb, 11);
 290     skip_bits1(&ctx->gb);
 291
 292     if (qscale != ctx->last_qscale) {
 293         for (i = 0; i < 64; i++) {
 294             ctx->luma_scale[i]   = qscale * ctx->cid_table->luma_weight[i];
 295             ctx->chroma_scale[i] = qscale * ctx->cid_table->chroma_weight[i];
 296         }
 297         ctx->last_qscale = qscale;
 298     }
 299
 300     for (i = 0; i < 8; i++) {
 301         ctx->dsp.clear_block(ctx->blocks[i]);
 302         ctx->decode_dct_block(ctx, ctx->blocks[i], i, qscale);
 303     }
 304
 305     if (frame->interlaced_frame) {
 306         dct_linesize_luma   <<= 1;
 307         dct_linesize_chroma <<= 1;
 308     }
 309
 310     dest_y = frame->data[0] + ((y * dct_linesize_luma)   << 4) + (x << (4 + shift1));
 311     dest_u = frame->data[1] + ((y * dct_linesize_chroma) << 4) + (x << (3 + shift1));
 312     dest_v = frame->data[2] + ((y * dct_linesize_chroma) << 4) + (x << (3 + shift1));
 313
 314     if (ctx->cur_field) {
 315         dest_y += frame->linesize[0];
 316         dest_u += frame->linesize[1];
 317         dest_v += frame->linesize[2];
 318     }
 319
 320     dct_y_offset = dct_linesize_luma << 3;
 321     dct_x_offset = 8 << shift1;
 322     ctx->dsp.idct_put(dest_y,                               dct_linesize_luma, ctx->blocks[0]);
 323     ctx->dsp.idct_put(dest_y + dct_x_offset,                dct_linesize_luma, ctx->blocks[1]);
 324     ctx->dsp.idct_put(dest_y + dct_y_offset,                dct_linesize_luma, ctx->blocks[4]);
 325     ctx->dsp.idct_put(dest_y + dct_y_offset + dct_x_offset, dct_linesize_luma, ctx->blocks[5]);
 326
 327     if (!(ctx->avctx->flags & CODEC_FLAG_GRAY)) {
 328         dct_y_offset = dct_linesize_chroma << 3;
 329         ctx->dsp.idct_put(dest_u,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[2]);
 330         ctx->dsp.idct_put(dest_v,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[3]);
 331         ctx->dsp.idct_put(dest_u + dct_y_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[6]);
 332         ctx->dsp.idct_put(dest_v + dct_y_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[7]);
 333     }
 334
 335     return 0;
 336 }
 337
 338 static int dnxhd_decode_macroblocks(DNXHDContext *ctx, AVFrame *frame,
 339                                     const uint8_t *buf, int buf_size)
 340 {
 341     int x, y;
 342     for (y = 0; y < ctx->mb_height; y++) {
 343         ctx->last_dc[0] =
 344         ctx->last_dc[1] =
 345         ctx->last_dc[2] = 1 << (ctx->bit_depth + 2); // for levels +2^(bitdepth-1)
 346         init_get_bits(&ctx->gb, buf + ctx->mb_scan_index[y], (buf_size - ctx->mb_scan_index[y]) << 3);
 347         for (x = 0; x < ctx->mb_width; x++) {
 348             //START_TIMER;
 349             dnxhd_decode_macroblock(ctx, frame, x, y);
 350             //STOP_TIMER("decode macroblock");
 351         }
 352     }
 353     return 0;
 354 }
 355
 356 static int dnxhd_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data, int *got_frame,
 357                               AVPacket *avpkt)
 358 {
 359     const uint8_t *buf = avpkt->data;
 360     int buf_size = avpkt->size;
 361     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
 362     ThreadFrame frame = { .f = data };
 363     AVFrame *picture = data;
 364     int first_field = 1;
 365     int ret;
 366
 367     av_dlog(avctx, "frame size %d\n", buf_size);
 368
 369  decode_coding_unit:
 370     if (dnxhd_decode_header(ctx, picture, buf, buf_size, first_field) < 0)
 371         return -1;
 372
 373     if ((avctx->width || avctx->height) &&
 374         (ctx->width != avctx->width || ctx->height != avctx->height)) {
 375         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "frame size changed: %dx%d -> %dx%d\n",
 376                avctx->width, avctx->height, ctx->width, ctx->height);
 377         first_field = 1;
 378     }
 379
 380     ret = ff_set_dimensions(avctx, ctx->width, ctx->height);
 381     if (ret < 0)
 382         return ret;
 383
 384     if (first_field) {
 385         if ((ret = ff_thread_get_buffer(avctx, &frame, 0)) < 0)
 386             return ret;
 387         picture->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
 388         picture->key_frame = 1;
 389     }
 390
 391     dnxhd_decode_macroblocks(ctx, picture, buf + 0x280, buf_size - 0x280);
 392
 393     if (first_field && picture->interlaced_frame) {
 394         buf      += ctx->cid_table->coding_unit_size;
 395         buf_size -= ctx->cid_table->coding_unit_size;
 396         first_field = 0;
 397         goto decode_coding_unit;
 398     }
 399
 400     *got_frame = 1;
 401     return avpkt->size;
 402 }
 403
 404 static av_cold int dnxhd_decode_close(AVCodecContext *avctx)
 405 {
 406     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
 407
 408     ff_free_vlc(&ctx->ac_vlc);
 409     ff_free_vlc(&ctx->dc_vlc);
 410     ff_free_vlc(&ctx->run_vlc);
 411     return 0;
 412 }
 413
 414 AVCodec ff_dnxhd_decoder = {
 415     .name           = "dnxhd",
 416     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("VC3/DNxHD"),
 417     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 418     .id             = AV_CODEC_ID_DNXHD,
 419     .priv_data_size = sizeof(DNXHDContext),
 420     .init           = dnxhd_decode_init,
 421     .close          = dnxhd_decode_close,
 422     .decode         = dnxhd_decode_frame,
 423     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1 | CODEC_CAP_FRAME_THREADS,
 424 };