]> git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/dnxhddec.c
Merge commit '0f532fd3f9b9ca974cea0feb8ddcaf4a7f3b23c5'
[ffmpeg] / 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 "blockdsp.h"
29 #include "get_bits.h"
30 #include "dnxhddata.h"
31 #include "idctdsp.h"
32 #include "internal.h"
33 #include "thread.h"
34
35 typedef struct DNXHDContext {
36     AVCodecContext *avctx;
37     GetBitContext gb;
38     BlockDSPContext bdsp;
39     int64_t cid;                        ///< compression id
40     unsigned int width, height;
41     enum AVPixelFormat pix_fmt;
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     IDCTDSPContext idsp;
48     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, blocks)[12][64];
49     ScanTable scantable;
50     const CIDEntry *cid_table;
51     int bit_depth; // 8, 10 or 0 if not initialized at all.
52     int is_444;
53     void (*decode_dct_block)(struct DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
54                              int n, int qscale);
55     int last_qscale;
56     int luma_scale[64];
57     int chroma_scale[64];
58 } DNXHDContext;
59
60 #define DNXHD_VLC_BITS 9
61 #define DNXHD_DC_VLC_BITS 7
62
63 static void dnxhd_decode_dct_block_8(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
64                                      int n, int qscale);
65 static void dnxhd_decode_dct_block_10(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
66                                       int n, int qscale);
67 static void dnxhd_decode_dct_block_10_444(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
68                                           int n, int qscale);
69
70 static av_cold int dnxhd_decode_init(AVCodecContext *avctx)
71 {
72     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
73
74     ctx->avctx = avctx;
75     ctx->cid = -1;
76     return 0;
77 }
78
79 static int dnxhd_init_vlc(DNXHDContext *ctx, uint32_t cid)
80 {
81     if (cid != ctx->cid) {
82         int index;
83
84         if ((index = ff_dnxhd_get_cid_table(cid)) < 0) {
85             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "unsupported cid %d\n", cid);
86             return AVERROR(ENOSYS);
87         }
88         if (ff_dnxhd_cid_table[index].bit_depth != ctx->bit_depth) {
89             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "bit depth mismatches %d %d\n", ff_dnxhd_cid_table[index].bit_depth, ctx->bit_depth);
90             return AVERROR_INVALIDDATA;
91         }
92         ctx->cid_table = &ff_dnxhd_cid_table[index];
93
94         ff_free_vlc(&ctx->ac_vlc);
95         ff_free_vlc(&ctx->dc_vlc);
96         ff_free_vlc(&ctx->run_vlc);
97
98         init_vlc(&ctx->ac_vlc, DNXHD_VLC_BITS, 257,
99                  ctx->cid_table->ac_bits, 1, 1,
100                  ctx->cid_table->ac_codes, 2, 2, 0);
101         init_vlc(&ctx->dc_vlc, DNXHD_DC_VLC_BITS, ctx->bit_depth + 4,
102                  ctx->cid_table->dc_bits, 1, 1,
103                  ctx->cid_table->dc_codes, 1, 1, 0);
104         init_vlc(&ctx->run_vlc, DNXHD_VLC_BITS, 62,
105                  ctx->cid_table->run_bits, 1, 1,
106                  ctx->cid_table->run_codes, 2, 2, 0);
107
108         ff_init_scantable(ctx->idsp.idct_permutation, &ctx->scantable,
109                           ff_zigzag_direct);
110         ctx->cid = cid;
111     }
112     return 0;
113 }
114
115 static int dnxhd_decode_header(DNXHDContext *ctx, AVFrame *frame,
116                                const uint8_t *buf, int buf_size,
117                                int first_field)
118 {
119     static const uint8_t header_prefix[]    = { 0x00, 0x00, 0x02, 0x80, 0x01 };
120     static const uint8_t header_prefix444[] = { 0x00, 0x00, 0x02, 0x80, 0x02 };
121     int i, cid, ret;
122
123     if (buf_size < 0x280) {
124         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "buffer too small (%d < 640).\n",
125                buf_size);
126         return AVERROR_INVALIDDATA;
127     }
128
129     if (memcmp(buf, header_prefix, 5) && memcmp(buf, header_prefix444, 5)) {
130         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "error in header\n");
131         return AVERROR_INVALIDDATA;
132     }
133     if (buf[5] & 2) { /* interlaced */
134         ctx->cur_field = buf[5] & 1;
135         frame->interlaced_frame = 1;
136         frame->top_field_first  = first_field ^ ctx->cur_field;
137         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG,
138                "interlaced %d, cur field %d\n", buf[5] & 3, ctx->cur_field);
139     }
140
141     ctx->height = AV_RB16(buf + 0x18);
142     ctx->width  = AV_RB16(buf + 0x1a);
143
144     av_dlog(ctx->avctx, "width %d, height %d\n", ctx->width, ctx->height);
145
146     if (!ctx->bit_depth) {
147         ff_blockdsp_init(&ctx->bdsp, ctx->avctx);
148         ff_idctdsp_init(&ctx->idsp, ctx->avctx);
149     }
150     if (buf[0x21] == 0x58) { /* 10 bit */
151         ctx->bit_depth = ctx->avctx->bits_per_raw_sample = 10;
152
153         if (buf[0x4] == 0x2) {
154             ctx->decode_dct_block = dnxhd_decode_dct_block_10_444;
155             ctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV444P10;
156             ctx->is_444 = 1;
157         } else {
158             ctx->decode_dct_block = dnxhd_decode_dct_block_10;
159             ctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV422P10;
160         }
161     } else if (buf[0x21] == 0x38) { /* 8 bit */
162         ctx->bit_depth = ctx->avctx->bits_per_raw_sample = 8;
163
164         ctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV422P;
165         ctx->decode_dct_block = dnxhd_decode_dct_block_8;
166     } else {
167         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid bit depth value (%d).\n",
168                buf[0x21]);
169         return AVERROR_INVALIDDATA;
170     }
171
172     cid = AV_RB32(buf + 0x28);
173     av_dlog(ctx->avctx, "compression id %d\n", cid);
174
175     if ((ret = dnxhd_init_vlc(ctx, cid)) < 0)
176         return ret;
177
178     // make sure profile size constraints are respected
179     // DNx100 allows 1920->1440 and 1280->960 subsampling
180     if (ctx->width != ctx->cid_table->width) {
181         av_reduce(&ctx->avctx->sample_aspect_ratio.num,
182                   &ctx->avctx->sample_aspect_ratio.den,
183                   ctx->width, ctx->cid_table->width, 255);
184         ctx->width = ctx->cid_table->width;
185     }
186
187     if (buf_size < ctx->cid_table->coding_unit_size) {
188         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "incorrect frame size (%d < %d).\n",
189                buf_size, ctx->cid_table->coding_unit_size);
190         return AVERROR_INVALIDDATA;
191     }
192
193     ctx->mb_width  = ctx->width >> 4;
194     ctx->mb_height = buf[0x16d];
195
196     av_dlog(ctx->avctx,
197             "mb width %d, mb height %d\n", ctx->mb_width, ctx->mb_height);
198
199     if ((ctx->height + 15) >> 4 == ctx->mb_height && frame->interlaced_frame)
200         ctx->height <<= 1;
201
202     if (ctx->mb_height > 68 ||
203         (ctx->mb_height << frame->interlaced_frame) > (ctx->height + 15) >> 4) {
204         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR,
205                "mb height too big: %d\n", ctx->mb_height);
206         return AVERROR_INVALIDDATA;
207     }
208
209     for (i = 0; i < ctx->mb_height; i++) {
210         ctx->mb_scan_index[i] = AV_RB32(buf + 0x170 + (i << 2));
211         av_dlog(ctx->avctx, "mb scan index %d\n", ctx->mb_scan_index[i]);
212         if (buf_size < ctx->mb_scan_index[i] + 0x280LL) {
213             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR,
214                    "invalid mb scan index (%d < %d).\n",
215                    buf_size, ctx->mb_scan_index[i] + 0x280);
216             return AVERROR_INVALIDDATA;
217         }
218     }
219
220     return 0;
221 }
222
223 static av_always_inline void dnxhd_decode_dct_block(DNXHDContext *ctx,
224                                                     int16_t *block, int n,
225                                                     int qscale,
226                                                     int index_bits,
227                                                     int level_bias,
228                                                     int level_shift)
229 {
230     int i, j, index1, index2, len, flags;
231     int level, component, sign;
232     const int *scale;
233     const uint8_t *weight_matrix;
234     const uint8_t *ac_level = ctx->cid_table->ac_level;
235     const uint8_t *ac_flags = ctx->cid_table->ac_flags;
236     const int eob_index     = ctx->cid_table->eob_index;
237     OPEN_READER(bs, &ctx->gb);
238
239     if (!ctx->is_444) {
240         if (n & 2) {
241             component     = 1 + (n & 1);
242             scale = ctx->chroma_scale;
243             weight_matrix = ctx->cid_table->chroma_weight;
244         } else {
245             component     = 0;
246             scale = ctx->luma_scale;
247             weight_matrix = ctx->cid_table->luma_weight;
248         }
249     } else {
250         component = (n >> 1) % 3;
251         if (component) {
252             scale = ctx->chroma_scale;
253             weight_matrix = ctx->cid_table->chroma_weight;
254         } else {
255             scale = ctx->luma_scale;
256             weight_matrix = ctx->cid_table->luma_weight;
257         }
258     }
259
260     UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
261     GET_VLC(len, bs, &ctx->gb, ctx->dc_vlc.table, DNXHD_DC_VLC_BITS, 1);
262     if (len) {
263         level = GET_CACHE(bs, &ctx->gb);
264         LAST_SKIP_BITS(bs, &ctx->gb, len);
265         sign  = ~level >> 31;
266         level = (NEG_USR32(sign ^ level, len) ^ sign) - sign;
267         ctx->last_dc[component] += level;
268     }
269     block[0] = ctx->last_dc[component];
270
271     i = 0;
272
273     UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
274     GET_VLC(index1, bs, &ctx->gb, ctx->ac_vlc.table,
275             DNXHD_VLC_BITS, 2);
276
277     while (index1 != eob_index) {
278         level = ac_level[index1];
279         flags = ac_flags[index1];
280
281         sign = SHOW_SBITS(bs, &ctx->gb, 1);
282         SKIP_BITS(bs, &ctx->gb, 1);
283
284         if (flags & 1) {
285             level += SHOW_UBITS(bs, &ctx->gb, index_bits) << 7;
286             SKIP_BITS(bs, &ctx->gb, index_bits);
287         }
288
289         if (flags & 2) {
290             UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
291             GET_VLC(index2, bs, &ctx->gb, ctx->run_vlc.table,
292                     DNXHD_VLC_BITS, 2);
293             i += ctx->cid_table->run[index2];
294         }
295
296         if (++i > 63) {
297             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "ac tex damaged %d, %d\n", n, i);
298             break;
299         }
300
301         j     = ctx->scantable.permutated[i];
302         level *= scale[i];
303         if (level_bias < 32 || weight_matrix[i] != level_bias)
304             level += level_bias;
305         level >>= level_shift;
306
307         block[j] = (level ^ sign) - sign;
308
309         UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
310         GET_VLC(index1, bs, &ctx->gb, ctx->ac_vlc.table,
311                 DNXHD_VLC_BITS, 2);
312     }
313
314     CLOSE_READER(bs, &ctx->gb);
315 }
316
317 static void dnxhd_decode_dct_block_8(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
318                                      int n, int qscale)
319 {
320     dnxhd_decode_dct_block(ctx, block, n, qscale, 4, 32, 6);
321 }
322
323 static void dnxhd_decode_dct_block_10(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
324                                       int n, int qscale)
325 {
326     dnxhd_decode_dct_block(ctx, block, n, qscale, 6, 8, 4);
327 }
328
329 static void dnxhd_decode_dct_block_10_444(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
330                                           int n, int qscale)
331 {
332     dnxhd_decode_dct_block(ctx, block, n, qscale, 6, 32, 6);
333 }
334
335 static int dnxhd_decode_macroblock(DNXHDContext *ctx, AVFrame *frame,
336                                    int x, int y)
337 {
338     int shift1 = ctx->bit_depth == 10;
339     int dct_linesize_luma   = frame->linesize[0];
340     int dct_linesize_chroma = frame->linesize[1];
341     uint8_t *dest_y, *dest_u, *dest_v;
342     int dct_y_offset, dct_x_offset;
343     int qscale, i;
344
345     qscale = get_bits(&ctx->gb, 11);
346     skip_bits1(&ctx->gb);
347
348     if (qscale != ctx->last_qscale) {
349         for (i = 0; i < 64; i++) {
350             ctx->luma_scale[i]   = qscale * ctx->cid_table->luma_weight[i];
351             ctx->chroma_scale[i] = qscale * ctx->cid_table->chroma_weight[i];
352         }
353         ctx->last_qscale = qscale;
354     }
355
356     for (i = 0; i < 8; i++) {
357         ctx->bdsp.clear_block(ctx->blocks[i]);
358         ctx->decode_dct_block(ctx, ctx->blocks[i], i, qscale);
359     }
360     if (ctx->is_444) {
361         for (; i < 12; i++) {
362             ctx->bdsp.clear_block(ctx->blocks[i]);
363             ctx->decode_dct_block(ctx, ctx->blocks[i], i, qscale);
364         }
365     }
366
367     if (frame->interlaced_frame) {
368         dct_linesize_luma   <<= 1;
369         dct_linesize_chroma <<= 1;
370     }
371
372     dest_y = frame->data[0] + ((y * dct_linesize_luma)   << 4) + (x << (4 + shift1));
373     dest_u = frame->data[1] + ((y * dct_linesize_chroma) << 4) + (x << (3 + shift1 + ctx->is_444));
374     dest_v = frame->data[2] + ((y * dct_linesize_chroma) << 4) + (x << (3 + shift1 + ctx->is_444));
375
376     if (ctx->cur_field) {
377         dest_y += frame->linesize[0];
378         dest_u += frame->linesize[1];
379         dest_v += frame->linesize[2];
380     }
381
382     dct_y_offset = dct_linesize_luma << 3;
383     dct_x_offset = 8 << shift1;
384     if (!ctx->is_444) {
385         ctx->idsp.idct_put(dest_y,                               dct_linesize_luma, ctx->blocks[0]);
386         ctx->idsp.idct_put(dest_y + dct_x_offset,                dct_linesize_luma, ctx->blocks[1]);
387         ctx->idsp.idct_put(dest_y + dct_y_offset,                dct_linesize_luma, ctx->blocks[4]);
388         ctx->idsp.idct_put(dest_y + dct_y_offset + dct_x_offset, dct_linesize_luma, ctx->blocks[5]);
389
390         if (!(ctx->avctx->flags & CODEC_FLAG_GRAY)) {
391             dct_y_offset = dct_linesize_chroma << 3;
392             ctx->idsp.idct_put(dest_u,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[2]);
393             ctx->idsp.idct_put(dest_v,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[3]);
394             ctx->idsp.idct_put(dest_u + dct_y_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[6]);
395             ctx->idsp.idct_put(dest_v + dct_y_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[7]);
396         }
397     } else {
398         ctx->idsp.idct_put(dest_y,                               dct_linesize_luma, ctx->blocks[0]);
399         ctx->idsp.idct_put(dest_y + dct_x_offset,                dct_linesize_luma, ctx->blocks[1]);
400         ctx->idsp.idct_put(dest_y + dct_y_offset,                dct_linesize_luma, ctx->blocks[6]);
401         ctx->idsp.idct_put(dest_y + dct_y_offset + dct_x_offset, dct_linesize_luma, ctx->blocks[7]);
402
403         if (!(ctx->avctx->flags & CODEC_FLAG_GRAY)) {
404             dct_y_offset = dct_linesize_chroma << 3;
405             ctx->idsp.idct_put(dest_u,                               dct_linesize_chroma, ctx->blocks[2]);
406             ctx->idsp.idct_put(dest_u + dct_x_offset,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[3]);
407             ctx->idsp.idct_put(dest_u + dct_y_offset,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[8]);
408             ctx->idsp.idct_put(dest_u + dct_y_offset + dct_x_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[9]);
409             ctx->idsp.idct_put(dest_v,                               dct_linesize_chroma, ctx->blocks[4]);
410             ctx->idsp.idct_put(dest_v + dct_x_offset,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[5]);
411             ctx->idsp.idct_put(dest_v + dct_y_offset,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[10]);
412             ctx->idsp.idct_put(dest_v + dct_y_offset + dct_x_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[11]);
413         }
414     }
415
416     return 0;
417 }
418
419 static int dnxhd_decode_macroblocks(DNXHDContext *ctx, AVFrame *frame,
420                                     const uint8_t *buf, int buf_size)
421 {
422     int x, y;
423     for (y = 0; y < ctx->mb_height; y++) {
424         ctx->last_dc[0] =
425         ctx->last_dc[1] =
426         ctx->last_dc[2] = 1 << (ctx->bit_depth + 2); // for levels +2^(bitdepth-1)
427         init_get_bits(&ctx->gb, buf + ctx->mb_scan_index[y], (buf_size - ctx->mb_scan_index[y]) << 3);
428         for (x = 0; x < ctx->mb_width; x++) {
429             //START_TIMER;
430             dnxhd_decode_macroblock(ctx, frame, x, y);
431             //STOP_TIMER("decode macroblock");
432         }
433     }
434     return 0;
435 }
436
437 static int dnxhd_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
438                               int *got_frame, AVPacket *avpkt)
439 {
440     const uint8_t *buf = avpkt->data;
441     int buf_size = avpkt->size;
442     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
443     ThreadFrame frame = { .f = data };
444     AVFrame *picture = data;
445     int first_field = 1;
446     int ret;
447
448     av_dlog(avctx, "frame size %d\n", buf_size);
449
450 decode_coding_unit:
451     if ((ret = dnxhd_decode_header(ctx, picture, buf, buf_size, first_field)) < 0)
452         return ret;
453
454     if ((avctx->width || avctx->height) &&
455         (ctx->width != avctx->width || ctx->height != avctx->height)) {
456         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "frame size changed: %dx%d -> %dx%d\n",
457                avctx->width, avctx->height, ctx->width, ctx->height);
458         first_field = 1;
459     }
460     if (avctx->pix_fmt != AV_PIX_FMT_NONE && avctx->pix_fmt != ctx->pix_fmt) {
461         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "pix_fmt changed: %s -> %s\n",
462                av_get_pix_fmt_name(avctx->pix_fmt), av_get_pix_fmt_name(ctx->pix_fmt));
463         first_field = 1;
464     }
465
466     avctx->pix_fmt = ctx->pix_fmt;
467     ret = ff_set_dimensions(avctx, ctx->width, ctx->height);
468     if (ret < 0)
469         return ret;
470
471     if (first_field) {
472         if ((ret = ff_thread_get_buffer(avctx, &frame, 0)) < 0)
473             return ret;
474         picture->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
475         picture->key_frame = 1;
476     }
477
478     dnxhd_decode_macroblocks(ctx, picture, buf + 0x280, buf_size - 0x280);
479
480     if (first_field && picture->interlaced_frame) {
481         buf      += ctx->cid_table->coding_unit_size;
482         buf_size -= ctx->cid_table->coding_unit_size;
483         first_field = 0;
484         goto decode_coding_unit;
485     }
486
487     *got_frame = 1;
488     return avpkt->size;
489 }
490
491 static av_cold int dnxhd_decode_close(AVCodecContext *avctx)
492 {
493     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
494
495     ff_free_vlc(&ctx->ac_vlc);
496     ff_free_vlc(&ctx->dc_vlc);
497     ff_free_vlc(&ctx->run_vlc);
498     return 0;
499 }
500
501 AVCodec ff_dnxhd_decoder = {
502     .name           = "dnxhd",
503     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("VC3/DNxHD"),
504     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
505     .id             = AV_CODEC_ID_DNXHD,
506     .priv_data_size = sizeof(DNXHDContext),
507     .init           = dnxhd_decode_init,
508     .close          = dnxhd_decode_close,
509     .decode         = dnxhd_decode_frame,
510     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1 | CODEC_CAP_FRAME_THREADS,
511 };