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 Libav.
   9  *
  10  * Libav 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  * Libav 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 Libav; 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
  34 typedef struct DNXHDContext {
  35     AVCodecContext *avctx;
  36     GetBitContext gb;
  37     BlockDSPContext bdsp;
  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     IDCTDSPContext idsp;
  46     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, blocks)[12][64];
  47     ScanTable scantable;
  48     const CIDEntry *cid_table;
  49     int bit_depth; // 8, 10 or 0 if not initialized at all.
  50     int is_444;
  51     void (*decode_dct_block)(struct DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
  52                              int n, int qscale);
  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,
  59                                      int n, int qscale);
  60 static void dnxhd_decode_dct_block_10(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
  61                                       int n, int qscale);
  62 static void dnxhd_decode_dct_block_10_444(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
  63                                           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     return 0;
  71 }
  72
  73 static int dnxhd_init_vlc(DNXHDContext *ctx, int 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 AVERROR(ENOSYS);
  81         }
  82         ctx->cid_table = &ff_dnxhd_cid_table[index];
  83         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Profile cid %d.\n", cid);
  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->idsp.idct_permutation, &ctx->scantable,
 100                           ff_zigzag_direct);
 101         ctx->cid = cid;
 102     }
 103     return 0;
 104 }
 105
 106 static int dnxhd_decode_header(DNXHDContext *ctx, AVFrame *frame,
 107                                const uint8_t *buf, int buf_size,
 108                                int first_field)
 109 {
 110     static const uint8_t header_prefix[]    = { 0x00, 0x00, 0x02, 0x80, 0x01 };
 111     static const uint8_t header_prefix444[] = { 0x00, 0x00, 0x02, 0x80, 0x02 };
 112     int i, cid, ret;
 113     int old_bit_depth = ctx->bit_depth;
 114
 115     if (buf_size < 0x280) {
 116         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "buffer too small (%d < 640).\n",
 117                buf_size);
 118         return AVERROR_INVALIDDATA;
 119     }
 120
 121     if (memcmp(buf, header_prefix, 5) && memcmp(buf, header_prefix444, 5)) {
 122         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR,
 123                "unknown header 0x%02X 0x%02X 0x%02X 0x%02X 0x%02X\n",
 124                buf[0], buf[1], buf[2], buf[3], buf[4]);
 125         return AVERROR_INVALIDDATA;
 126     }
 127     if (buf[5] & 2) { /* interlaced */
 128         ctx->cur_field = buf[5] & 1;
 129         frame->interlaced_frame = 1;
 130         frame->top_field_first  = first_field ^ ctx->cur_field;
 131         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG,
 132                "interlaced %d, cur field %d\n", buf[5] & 3, ctx->cur_field);
 133     }
 134
 135     ctx->height = AV_RB16(buf + 0x18);
 136     ctx->width  = AV_RB16(buf + 0x1a);
 137
 138     ff_dlog(ctx->avctx, "width %d, height %d\n", ctx->width, ctx->height);
 139
 140     if (buf[0x21] == 0x58) { /* 10 bit */
 141         ctx->bit_depth = ctx->avctx->bits_per_raw_sample = 10;
 142
 143         if (buf[0x4] == 0x2) {
 144             ctx->decode_dct_block = dnxhd_decode_dct_block_10_444;
 145             ctx->avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV444P10;
 146             ctx->is_444 = 1;
 147         } else {
 148             ctx->decode_dct_block = dnxhd_decode_dct_block_10;
 149             ctx->avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV422P10;
 150         }
 151     } else if (buf[0x21] == 0x38) { /* 8 bit */
 152         ctx->bit_depth = ctx->avctx->bits_per_raw_sample = 8;
 153
 154         ctx->avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV422P;
 155         ctx->decode_dct_block = dnxhd_decode_dct_block_8;
 156     } else {
 157         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid bit depth value (%d).\n",
 158                buf[0x21]);
 159         return AVERROR_INVALIDDATA;
 160     }
 161     if (ctx->bit_depth != old_bit_depth) {
 162         ff_blockdsp_init(&ctx->bdsp, ctx->avctx);
 163         ff_idctdsp_init(&ctx->idsp, ctx->avctx);
 164     }
 165
 166     cid = AV_RB32(buf + 0x28);
 167     ff_dlog(ctx->avctx, "compression id %d\n", cid);
 168
 169     if ((ret = dnxhd_init_vlc(ctx, cid)) < 0)
 170         return ret;
 171
 172     // make sure profile size constraints are respected
 173     // DNx100 allows 1920->1440 and 1280->960 subsampling
 174     if (ctx->width != ctx->cid_table->width) {
 175         av_reduce(&ctx->avctx->sample_aspect_ratio.num,
 176                   &ctx->avctx->sample_aspect_ratio.den,
 177                   ctx->width, ctx->cid_table->width, 255);
 178         ctx->width = ctx->cid_table->width;
 179     }
 180
 181     if (buf_size < ctx->cid_table->coding_unit_size) {
 182         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "incorrect frame size (%d < %d).\n",
 183                buf_size, ctx->cid_table->coding_unit_size);
 184         return AVERROR_INVALIDDATA;
 185     }
 186
 187     ctx->mb_width  = ctx->width >> 4;
 188     ctx->mb_height = buf[0x16d];
 189
 190     ff_dlog(ctx->avctx,
 191             "mb width %d, mb height %d\n", ctx->mb_width, ctx->mb_height);
 192
 193     if ((ctx->height + 15) >> 4 == ctx->mb_height && frame->interlaced_frame)
 194         ctx->height <<= 1;
 195
 196     if (ctx->mb_height > 68 ||
 197         (ctx->mb_height << frame->interlaced_frame) > (ctx->height + 15) >> 4) {
 198         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR,
 199                "mb height too big: %d\n", ctx->mb_height);
 200         return AVERROR_INVALIDDATA;
 201     }
 202
 203     for (i = 0; i < ctx->mb_height; i++) {
 204         ctx->mb_scan_index[i] = AV_RB32(buf + 0x170 + (i << 2));
 205         ff_dlog(ctx->avctx, "mb scan index %d\n", ctx->mb_scan_index[i]);
 206         if (buf_size < ctx->mb_scan_index[i] + 0x280) {
 207             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR,
 208                    "invalid mb scan index (%d < %d).\n",
 209                    buf_size, ctx->mb_scan_index[i] + 0x280);
 210             return AVERROR_INVALIDDATA;
 211         }
 212     }
 213
 214     return 0;
 215 }
 216
 217 static av_always_inline void dnxhd_decode_dct_block(DNXHDContext *ctx,
 218                                                     int16_t *block, int n,
 219                                                     int qscale,
 220                                                     int index_bits,
 221                                                     int level_bias,
 222                                                     int level_shift)
 223 {
 224     int i, j, index1, index2, len;
 225     int level, component, sign;
 226     const uint8_t *weight_matrix;
 227     OPEN_READER(bs, &ctx->gb);
 228
 229     if (!ctx->is_444) {
 230         if (n & 2) {
 231             component     = 1 + (n & 1);
 232             weight_matrix = ctx->cid_table->chroma_weight;
 233         } else {
 234             component     = 0;
 235             weight_matrix = ctx->cid_table->luma_weight;
 236         }
 237     } else {
 238         component = (n >> 1) % 3;
 239         if (component) {
 240             weight_matrix = ctx->cid_table->chroma_weight;
 241         } else {
 242             weight_matrix = ctx->cid_table->luma_weight;
 243         }
 244     }
 245
 246     UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
 247     GET_VLC(len, bs, &ctx->gb, ctx->dc_vlc.table, DNXHD_DC_VLC_BITS, 1);
 248     if (len) {
 249         level = GET_CACHE(bs, &ctx->gb);
 250         LAST_SKIP_BITS(bs, &ctx->gb, len);
 251         sign  = ~level >> 31;
 252         level = (NEG_USR32(sign ^ level, len) ^ sign) - sign;
 253         ctx->last_dc[component] += level;
 254     }
 255     block[0] = ctx->last_dc[component];
 256
 257     for (i = 1; ; i++) {
 258         UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
 259         GET_VLC(index1, bs, &ctx->gb, ctx->ac_vlc.table,
 260                 DNXHD_VLC_BITS, 2);
 261         level = ctx->cid_table->ac_level[index1];
 262         if (!level) /* EOB */
 263             break;
 264
 265         sign = SHOW_SBITS(bs, &ctx->gb, 1);
 266         SKIP_BITS(bs, &ctx->gb, 1);
 267
 268         if (ctx->cid_table->ac_index_flag[index1]) {
 269             level += SHOW_UBITS(bs, &ctx->gb, index_bits) << 6;
 270             SKIP_BITS(bs, &ctx->gb, index_bits);
 271         }
 272
 273         if (ctx->cid_table->ac_run_flag[index1]) {
 274             UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
 275             GET_VLC(index2, bs, &ctx->gb, ctx->run_vlc.table,
 276                     DNXHD_VLC_BITS, 2);
 277             i += ctx->cid_table->run[index2];
 278         }
 279
 280         if (i > 63) {
 281             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "ac tex damaged %d, %d\n", n, i);
 282             break;
 283         }
 284
 285         j     = ctx->scantable.permutated[i];
 286         level = (2 * level + 1) * qscale * weight_matrix[i];
 287         if (level_bias < 32 || weight_matrix[i] != level_bias)
 288             level += level_bias;
 289         level >>= level_shift;
 290
 291         block[j] = (level ^ sign) - sign;
 292     }
 293
 294     CLOSE_READER(bs, &ctx->gb);
 295 }
 296
 297 static void dnxhd_decode_dct_block_8(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
 298                                      int n, int qscale)
 299 {
 300     dnxhd_decode_dct_block(ctx, block, n, qscale, 4, 32, 6);
 301 }
 302
 303 static void dnxhd_decode_dct_block_10(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
 304                                       int n, int qscale)
 305 {
 306     dnxhd_decode_dct_block(ctx, block, n, qscale, 6, 8, 4);
 307 }
 308
 309 static void dnxhd_decode_dct_block_10_444(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
 310                                           int n, int qscale)
 311 {
 312     dnxhd_decode_dct_block(ctx, block, n, qscale, 6, 32, 6);
 313 }
 314
 315 static int dnxhd_decode_macroblock(DNXHDContext *ctx, AVFrame *frame,
 316                                    int x, int y)
 317 {
 318     int shift1 = ctx->bit_depth == 10;
 319     int dct_linesize_luma   = frame->linesize[0];
 320     int dct_linesize_chroma = frame->linesize[1];
 321     uint8_t *dest_y, *dest_u, *dest_v;
 322     int dct_y_offset, dct_x_offset;
 323     int qscale, i;
 324
 325     qscale = get_bits(&ctx->gb, 11);
 326     skip_bits1(&ctx->gb);
 327
 328     for (i = 0; i < 8; i++) {
 329         ctx->bdsp.clear_block(ctx->blocks[i]);
 330         ctx->decode_dct_block(ctx, ctx->blocks[i], i, qscale);
 331     }
 332     if (ctx->is_444) {
 333         for (; i < 12; i++) {
 334             ctx->bdsp.clear_block(ctx->blocks[i]);
 335             ctx->decode_dct_block(ctx, ctx->blocks[i], i, qscale);
 336         }
 337     }
 338
 339     if (frame->interlaced_frame) {
 340         dct_linesize_luma   <<= 1;
 341         dct_linesize_chroma <<= 1;
 342     }
 343
 344     dest_y = frame->data[0] + ((y * dct_linesize_luma)   << 4) + (x << (4 + shift1));
 345     dest_u = frame->data[1] + ((y * dct_linesize_chroma) << 4) + (x << (3 + shift1 + ctx->is_444));
 346     dest_v = frame->data[2] + ((y * dct_linesize_chroma) << 4) + (x << (3 + shift1 + ctx->is_444));
 347
 348     if (ctx->cur_field) {
 349         dest_y += frame->linesize[0];
 350         dest_u += frame->linesize[1];
 351         dest_v += frame->linesize[2];
 352     }
 353
 354     dct_y_offset = dct_linesize_luma << 3;
 355     dct_x_offset = 8 << shift1;
 356     if (!ctx->is_444) {
 357         ctx->idsp.idct_put(dest_y,                               dct_linesize_luma, ctx->blocks[0]);
 358         ctx->idsp.idct_put(dest_y + dct_x_offset,                dct_linesize_luma, ctx->blocks[1]);
 359         ctx->idsp.idct_put(dest_y + dct_y_offset,                dct_linesize_luma, ctx->blocks[4]);
 360         ctx->idsp.idct_put(dest_y + dct_y_offset + dct_x_offset, dct_linesize_luma, ctx->blocks[5]);
 361
 362         if (!(ctx->avctx->flags & CODEC_FLAG_GRAY)) {
 363             dct_y_offset = dct_linesize_chroma << 3;
 364             ctx->idsp.idct_put(dest_u,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[2]);
 365             ctx->idsp.idct_put(dest_v,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[3]);
 366             ctx->idsp.idct_put(dest_u + dct_y_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[6]);
 367             ctx->idsp.idct_put(dest_v + dct_y_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[7]);
 368         }
 369     } else {
 370         ctx->idsp.idct_put(dest_y,                               dct_linesize_luma, ctx->blocks[0]);
 371         ctx->idsp.idct_put(dest_y + dct_x_offset,                dct_linesize_luma, ctx->blocks[1]);
 372         ctx->idsp.idct_put(dest_y + dct_y_offset,                dct_linesize_luma, ctx->blocks[6]);
 373         ctx->idsp.idct_put(dest_y + dct_y_offset + dct_x_offset, dct_linesize_luma, ctx->blocks[7]);
 374
 375         if (!(ctx->avctx->flags & CODEC_FLAG_GRAY)) {
 376             dct_y_offset = dct_linesize_chroma << 3;
 377             ctx->idsp.idct_put(dest_u,                               dct_linesize_chroma, ctx->blocks[2]);
 378             ctx->idsp.idct_put(dest_u + dct_x_offset,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[3]);
 379             ctx->idsp.idct_put(dest_u + dct_y_offset,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[8]);
 380             ctx->idsp.idct_put(dest_u + dct_y_offset + dct_x_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[9]);
 381             ctx->idsp.idct_put(dest_v,                               dct_linesize_chroma, ctx->blocks[4]);
 382             ctx->idsp.idct_put(dest_v + dct_x_offset,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[5]);
 383             ctx->idsp.idct_put(dest_v + dct_y_offset,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[10]);
 384             ctx->idsp.idct_put(dest_v + dct_y_offset + dct_x_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[11]);
 385         }
 386     }
 387
 388     return 0;
 389 }
 390
 391 static int dnxhd_decode_macroblocks(DNXHDContext *ctx, AVFrame *frame,
 392                                     const uint8_t *buf, int buf_size)
 393 {
 394     int x, y;
 395     for (y = 0; y < ctx->mb_height; y++) {
 396         ctx->last_dc[0] =
 397         ctx->last_dc[1] =
 398         ctx->last_dc[2] = 1 << (ctx->bit_depth + 2); // for levels +2^(bitdepth-1)
 399         init_get_bits(&ctx->gb, buf + ctx->mb_scan_index[y], (buf_size - ctx->mb_scan_index[y]) << 3);
 400         for (x = 0; x < ctx->mb_width; x++) {
 401             //START_TIMER;
 402             dnxhd_decode_macroblock(ctx, frame, x, y);
 403             //STOP_TIMER("decode macroblock");
 404         }
 405     }
 406     return 0;
 407 }
 408
 409 static int dnxhd_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
 410                               int *got_frame, AVPacket *avpkt)
 411 {
 412     const uint8_t *buf = avpkt->data;
 413     int buf_size = avpkt->size;
 414     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
 415     AVFrame *picture = data;
 416     int first_field = 1;
 417     int ret;
 418
 419     ff_dlog(avctx, "frame size %d\n", buf_size);
 420
 421 decode_coding_unit:
 422     if ((ret = dnxhd_decode_header(ctx, picture, buf, buf_size, first_field)) < 0)
 423         return ret;
 424
 425     if ((avctx->width || avctx->height) &&
 426         (ctx->width != avctx->width || ctx->height != avctx->height)) {
 427         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "frame size changed: %dx%d -> %dx%d\n",
 428                avctx->width, avctx->height, ctx->width, ctx->height);
 429         first_field = 1;
 430     }
 431
 432     ret = ff_set_dimensions(avctx, ctx->width, ctx->height);
 433     if (ret < 0)
 434         return ret;
 435
 436     if (first_field) {
 437         if ((ret = ff_get_buffer(avctx, picture, 0)) < 0) {
 438             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
 439             return ret;
 440         }
 441         picture->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
 442         picture->key_frame = 1;
 443     }
 444
 445     dnxhd_decode_macroblocks(ctx, picture, buf + 0x280, buf_size - 0x280);
 446
 447     if (first_field && picture->interlaced_frame) {
 448         buf      += ctx->cid_table->coding_unit_size;
 449         buf_size -= ctx->cid_table->coding_unit_size;
 450         first_field = 0;
 451         goto decode_coding_unit;
 452     }
 453
 454     *got_frame = 1;
 455     return buf_size;
 456 }
 457
 458 static av_cold int dnxhd_decode_close(AVCodecContext *avctx)
 459 {
 460     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
 461
 462     ff_free_vlc(&ctx->ac_vlc);
 463     ff_free_vlc(&ctx->dc_vlc);
 464     ff_free_vlc(&ctx->run_vlc);
 465     return 0;
 466 }
 467
 468 AVCodec ff_dnxhd_decoder = {
 469     .name           = "dnxhd",
 470     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("VC3/DNxHD"),
 471     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 472     .id             = AV_CODEC_ID_DNXHD,
 473     .priv_data_size = sizeof(DNXHDContext),
 474     .init           = dnxhd_decode_init,
 475     .close          = dnxhd_decode_close,
 476     .decode         = dnxhd_decode_frame,
 477     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1,
 478 };