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 "libavutil/timer.h"
  27 #include "avcodec.h"
  28 #include "get_bits.h"
  29 #include "dnxhddata.h"
  30 #include "dsputil.h"
  31 #include "internal.h"
  32 #include "thread.h"
  33
  34 typedef struct DNXHDContext {
  35     AVCodecContext *avctx;
  36     GetBitContext gb;
  37     int64_t cid;                        ///< compression id
  38     unsigned int width, height;
  39     unsigned int mb_width, mb_height;
  40     uint32_t mb_scan_index[68];         /* max for 1080p */
  41     int cur_field;                      ///< current interlaced field
  42     VLC ac_vlc, dc_vlc, run_vlc;
  43     int last_dc[3];
  44     DSPContext dsp;
  45     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, blocks)[8][64];
  46     ScanTable scantable;
  47     const CIDEntry *cid_table;
  48     int bit_depth; // 8, 10 or 0 if not initialized at all.
  49     void (*decode_dct_block)(struct DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
  50                              int n, int qscale);
  51     int last_qscale;
  52     int luma_scale[64];
  53     int chroma_scale[64];
  54 } DNXHDContext;
  55
  56 #define DNXHD_VLC_BITS 9
  57 #define DNXHD_DC_VLC_BITS 7
  58
  59 static void dnxhd_decode_dct_block_8(DNXHDContext *ctx, int16_t *block, int n, int qscale);
  60 static void dnxhd_decode_dct_block_10(DNXHDContext *ctx, int16_t *block, int n, int qscale);
  61
  62 static av_cold int dnxhd_decode_init(AVCodecContext *avctx)
  63 {
  64     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
  65
  66     ctx->avctx = avctx;
  67     ctx->cid = -1;
  68     return 0;
  69 }
  70
  71 static int dnxhd_init_vlc(DNXHDContext *ctx, uint32_t cid)
  72 {
  73     if (cid != ctx->cid) {
  74         int index;
  75
  76         if ((index = ff_dnxhd_get_cid_table(cid)) < 0) {
  77             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "unsupported cid %d\n", cid);
  78             return -1;
  79         }
  80         if (ff_dnxhd_cid_table[index].bit_depth != ctx->bit_depth) {
  81             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "bit depth mismatches %d %d\n", ff_dnxhd_cid_table[index].bit_depth, ctx->bit_depth);
  82             return AVERROR_INVALIDDATA;
  83         }
  84         ctx->cid_table = &ff_dnxhd_cid_table[index];
  85
  86         ff_free_vlc(&ctx->ac_vlc);
  87         ff_free_vlc(&ctx->dc_vlc);
  88         ff_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, AVFrame *frame,
 107                                const uint8_t *buf, int buf_size, int first_field)
 108 {
 109     static const uint8_t header_prefix[] = { 0x00, 0x00, 0x02, 0x80, 0x01 };
 110     int i, cid;
 111
 112     if (buf_size < 0x280)
 113         return -1;
 114
 115     if (memcmp(buf, header_prefix, 5)) {
 116         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "error in header\n");
 117         return -1;
 118     }
 119     if (buf[5] & 2) { /* interlaced */
 120         ctx->cur_field = buf[5] & 1;
 121         frame->interlaced_frame = 1;
 122         frame->top_field_first  = first_field ^ ctx->cur_field;
 123         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "interlaced %d, cur field %d\n", buf[5] & 3, ctx->cur_field);
 124     }
 125
 126     ctx->height = AV_RB16(buf + 0x18);
 127     ctx->width  = AV_RB16(buf + 0x1a);
 128
 129     av_dlog(ctx->avctx, "width %d, height %d\n", ctx->width, ctx->height);
 130
 131     if (buf[0x21] & 0x40) {
 132         ctx->avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV422P10;
 133         ctx->avctx->bits_per_raw_sample = 10;
 134         if (ctx->bit_depth != 10) {
 135             ff_dsputil_init(&ctx->dsp, ctx->avctx);
 136             ctx->bit_depth = 10;
 137             ctx->decode_dct_block = dnxhd_decode_dct_block_10;
 138         }
 139     } else {
 140         ctx->avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV422P;
 141         ctx->avctx->bits_per_raw_sample = 8;
 142         if (ctx->bit_depth != 8) {
 143             ff_dsputil_init(&ctx->dsp, ctx->avctx);
 144             ctx->bit_depth = 8;
 145             ctx->decode_dct_block = dnxhd_decode_dct_block_8;
 146         }
 147     }
 148
 149     cid = AV_RB32(buf + 0x28);
 150     av_dlog(ctx->avctx, "compression id %d\n", cid);
 151
 152     if (dnxhd_init_vlc(ctx, cid) < 0)
 153         return -1;
 154
 155     if (buf_size < ctx->cid_table->coding_unit_size) {
 156         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "incorrect frame size\n");
 157         return -1;
 158     }
 159
 160     ctx->mb_width = ctx->width>>4;
 161     ctx->mb_height = buf[0x16d];
 162
 163     av_dlog(ctx->avctx, "mb width %d, mb height %d\n", ctx->mb_width, ctx->mb_height);
 164
 165     if ((ctx->height+15)>>4 == ctx->mb_height && frame->interlaced_frame)
 166         ctx->height <<= 1;
 167
 168     if (ctx->mb_height > 68 ||
 169         (ctx->mb_height << frame->interlaced_frame) > (ctx->height+15)>>4) {
 170         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "mb height too big: %d\n", ctx->mb_height);
 171         return -1;
 172     }
 173
 174     for (i = 0; i < ctx->mb_height; i++) {
 175         ctx->mb_scan_index[i] = AV_RB32(buf + 0x170 + (i<<2));
 176         av_dlog(ctx->avctx, "mb scan index %d\n", ctx->mb_scan_index[i]);
 177         if (buf_size < ctx->mb_scan_index[i] + 0x280LL) {
 178             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid mb scan index\n");
 179             return -1;
 180         }
 181     }
 182
 183     return 0;
 184 }
 185
 186 static av_always_inline void dnxhd_decode_dct_block(DNXHDContext *ctx,
 187                                                     int16_t *block, int n,
 188                                                     int qscale,
 189                                                     int index_bits,
 190                                                     int level_bias,
 191                                                     int level_shift)
 192 {
 193     int i, j, index1, index2, len, flags;
 194     int level, component, sign;
 195     const int *scale;
 196     const uint8_t *weight_matrix;
 197     const uint8_t *ac_level = ctx->cid_table->ac_level;
 198     const uint8_t *ac_flags = ctx->cid_table->ac_flags;
 199     const int eob_index     = ctx->cid_table->eob_index;
 200     OPEN_READER(bs, &ctx->gb);
 201
 202     if (n&2) {
 203         component = 1 + (n&1);
 204         scale = ctx->chroma_scale;
 205         weight_matrix = ctx->cid_table->chroma_weight;
 206     } else {
 207         component = 0;
 208         scale = ctx->luma_scale;
 209         weight_matrix = ctx->cid_table->luma_weight;
 210     }
 211
 212     UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
 213     GET_VLC(len, bs, &ctx->gb, ctx->dc_vlc.table, DNXHD_DC_VLC_BITS, 1);
 214     if (len) {
 215         level = GET_CACHE(bs, &ctx->gb);
 216         LAST_SKIP_BITS(bs, &ctx->gb, len);
 217         sign  = ~level >> 31;
 218         level = (NEG_USR32(sign ^ level, len) ^ sign) - sign;
 219         ctx->last_dc[component] += level;
 220     }
 221     block[0] = ctx->last_dc[component];
 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         level *= scale[i];
 255         if (level_bias < 32 || weight_matrix[i] != level_bias)
 256             level += level_bias;
 257         level >>= level_shift;
 258
 259         block[j] = (level^sign) - sign;
 260
 261         UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
 262         GET_VLC(index1, bs, &ctx->gb, ctx->ac_vlc.table,
 263                 DNXHD_VLC_BITS, 2);
 264     }
 265
 266     CLOSE_READER(bs, &ctx->gb);
 267 }
 268
 269 static void dnxhd_decode_dct_block_8(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
 270                                      int n, int qscale)
 271 {
 272     dnxhd_decode_dct_block(ctx, block, n, qscale, 4, 32, 6);
 273 }
 274
 275 static void dnxhd_decode_dct_block_10(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
 276                                       int n, int qscale)
 277 {
 278     dnxhd_decode_dct_block(ctx, block, n, qscale, 6, 8, 4);
 279 }
 280
 281 static int dnxhd_decode_macroblock(DNXHDContext *ctx, AVFrame *frame, int x, int y)
 282 {
 283     int shift1 = ctx->bit_depth == 10;
 284     int dct_linesize_luma   = frame->linesize[0];
 285     int dct_linesize_chroma = frame->linesize[1];
 286     uint8_t *dest_y, *dest_u, *dest_v;
 287     int dct_y_offset, dct_x_offset;
 288     int qscale, i;
 289
 290     qscale = get_bits(&ctx->gb, 11);
 291     skip_bits1(&ctx->gb);
 292
 293     if (qscale != ctx->last_qscale) {
 294         for (i = 0; i < 64; i++) {
 295             ctx->luma_scale[i]   = qscale * ctx->cid_table->luma_weight[i];
 296             ctx->chroma_scale[i] = qscale * ctx->cid_table->chroma_weight[i];
 297         }
 298         ctx->last_qscale = qscale;
 299     }
 300
 301     for (i = 0; i < 8; i++) {
 302         ctx->dsp.clear_block(ctx->blocks[i]);
 303         ctx->decode_dct_block(ctx, ctx->blocks[i], i, qscale);
 304     }
 305
 306     if (frame->interlaced_frame) {
 307         dct_linesize_luma   <<= 1;
 308         dct_linesize_chroma <<= 1;
 309     }
 310
 311     dest_y = frame->data[0] + ((y * dct_linesize_luma)   << 4) + (x << (4 + shift1));
 312     dest_u = frame->data[1] + ((y * dct_linesize_chroma) << 4) + (x << (3 + shift1));
 313     dest_v = frame->data[2] + ((y * dct_linesize_chroma) << 4) + (x << (3 + shift1));
 314
 315     if (ctx->cur_field) {
 316         dest_y += frame->linesize[0];
 317         dest_u += frame->linesize[1];
 318         dest_v += frame->linesize[2];
 319     }
 320
 321     dct_y_offset = dct_linesize_luma << 3;
 322     dct_x_offset = 8 << shift1;
 323     ctx->dsp.idct_put(dest_y,                               dct_linesize_luma, ctx->blocks[0]);
 324     ctx->dsp.idct_put(dest_y + dct_x_offset,                dct_linesize_luma, ctx->blocks[1]);
 325     ctx->dsp.idct_put(dest_y + dct_y_offset,                dct_linesize_luma, ctx->blocks[4]);
 326     ctx->dsp.idct_put(dest_y + dct_y_offset + dct_x_offset, dct_linesize_luma, ctx->blocks[5]);
 327
 328     if (!(ctx->avctx->flags & CODEC_FLAG_GRAY)) {
 329         dct_y_offset = dct_linesize_chroma << 3;
 330         ctx->dsp.idct_put(dest_u,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[2]);
 331         ctx->dsp.idct_put(dest_v,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[3]);
 332         ctx->dsp.idct_put(dest_u + dct_y_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[6]);
 333         ctx->dsp.idct_put(dest_v + dct_y_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[7]);
 334     }
 335
 336     return 0;
 337 }
 338
 339 static int dnxhd_decode_macroblocks(DNXHDContext *ctx, AVFrame *frame,
 340                                     const uint8_t *buf, int buf_size)
 341 {
 342     int x, y;
 343     for (y = 0; y < ctx->mb_height; y++) {
 344         ctx->last_dc[0] =
 345         ctx->last_dc[1] =
 346         ctx->last_dc[2] = 1 << (ctx->bit_depth + 2); // for levels +2^(bitdepth-1)
 347         init_get_bits(&ctx->gb, buf + ctx->mb_scan_index[y], (buf_size - ctx->mb_scan_index[y]) << 3);
 348         for (x = 0; x < ctx->mb_width; x++) {
 349             //START_TIMER;
 350             dnxhd_decode_macroblock(ctx, frame, x, y);
 351             //STOP_TIMER("decode macroblock");
 352         }
 353     }
 354     return 0;
 355 }
 356
 357 static int dnxhd_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data, int *got_frame,
 358                               AVPacket *avpkt)
 359 {
 360     const uint8_t *buf = avpkt->data;
 361     int buf_size = avpkt->size;
 362     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
 363     ThreadFrame frame = { .f = data };
 364     AVFrame *picture = data;
 365     int first_field = 1;
 366     int ret;
 367
 368     av_dlog(avctx, "frame size %d\n", buf_size);
 369
 370  decode_coding_unit:
 371     if (dnxhd_decode_header(ctx, picture, buf, buf_size, first_field) < 0)
 372         return -1;
 373
 374     if ((avctx->width || avctx->height) &&
 375         (ctx->width != avctx->width || ctx->height != avctx->height)) {
 376         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "frame size changed: %dx%d -> %dx%d\n",
 377                avctx->width, avctx->height, ctx->width, ctx->height);
 378         first_field = 1;
 379     }
 380
 381     ret = ff_set_dimensions(avctx, ctx->width, ctx->height);
 382     if (ret < 0)
 383         return ret;
 384
 385     if (first_field) {
 386         if ((ret = ff_thread_get_buffer(avctx, &frame, 0)) < 0)
 387             return ret;
 388         picture->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
 389         picture->key_frame = 1;
 390     }
 391
 392     dnxhd_decode_macroblocks(ctx, picture, buf + 0x280, buf_size - 0x280);
 393
 394     if (first_field && picture->interlaced_frame) {
 395         buf      += ctx->cid_table->coding_unit_size;
 396         buf_size -= ctx->cid_table->coding_unit_size;
 397         first_field = 0;
 398         goto decode_coding_unit;
 399     }
 400
 401     *got_frame = 1;
 402     return avpkt->size;
 403 }
 404
 405 static av_cold int dnxhd_decode_close(AVCodecContext *avctx)
 406 {
 407     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
 408
 409     ff_free_vlc(&ctx->ac_vlc);
 410     ff_free_vlc(&ctx->dc_vlc);
 411     ff_free_vlc(&ctx->run_vlc);
 412     return 0;
 413 }
 414
 415 AVCodec ff_dnxhd_decoder = {
 416     .name           = "dnxhd",
 417     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("VC3/DNxHD"),
 418     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 419     .id             = AV_CODEC_ID_DNXHD,
 420     .priv_data_size = sizeof(DNXHDContext),
 421     .init           = dnxhd_decode_init,
 422     .close          = dnxhd_decode_close,
 423     .decode         = dnxhd_decode_frame,
 424     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1 | CODEC_CAP_FRAME_THREADS,
 425 };