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 #include "thread.h"
  34
  35 typedef struct DNXHDContext {
  36     AVCodecContext *avctx;
  37     GetBitContext gb;
  38     BlockDSPContext bdsp;
  39     int cid;                            ///< compression id
  40     unsigned int width, height;
  41     unsigned int mb_width, mb_height;
  42     uint32_t mb_scan_index[68];         /* max for 1080p */
  43     int cur_field;                      ///< current interlaced field
  44     VLC ac_vlc, dc_vlc, run_vlc;
  45     int last_dc[3];
  46     IDCTDSPContext idsp;
  47     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, blocks)[12][64];
  48     ScanTable scantable;
  49     const CIDEntry *cid_table;
  50     int bit_depth; // 8, 10 or 0 if not initialized at all.
  51     int is_444;
  52     int mbaff;
  53     void (*decode_dct_block)(struct DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
  54                              int n, int qscale);
  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, int16_t *block,
  61                                      int n, int qscale);
  62 static void dnxhd_decode_dct_block_10(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
  63                                       int n, int qscale);
  64 static void dnxhd_decode_dct_block_10_444(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
  65                                           int n, int qscale);
  66
  67 static av_cold int dnxhd_decode_init(AVCodecContext *avctx)
  68 {
  69     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
  70
  71     ctx->avctx = avctx;
  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 AVERROR(ENOSYS);
  83         }
  84         ctx->cid_table = &ff_dnxhd_cid_table[index];
  85         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Profile cid %d.\n", cid);
  86
  87         ff_free_vlc(&ctx->ac_vlc);
  88         ff_free_vlc(&ctx->dc_vlc);
  89         ff_free_vlc(&ctx->run_vlc);
  90
  91         init_vlc(&ctx->ac_vlc, DNXHD_VLC_BITS, 257,
  92                  ctx->cid_table->ac_bits, 1, 1,
  93                  ctx->cid_table->ac_codes, 2, 2, 0);
  94         init_vlc(&ctx->dc_vlc, DNXHD_DC_VLC_BITS, ctx->bit_depth + 4,
  95                  ctx->cid_table->dc_bits, 1, 1,
  96                  ctx->cid_table->dc_codes, 1, 1, 0);
  97         init_vlc(&ctx->run_vlc, DNXHD_VLC_BITS, 62,
  98                  ctx->cid_table->run_bits, 1, 1,
  99                  ctx->cid_table->run_codes, 2, 2, 0);
 100
 101         ff_init_scantable(ctx->idsp.idct_permutation, &ctx->scantable,
 102                           ff_zigzag_direct);
 103         ctx->cid = cid;
 104     }
 105     return 0;
 106 }
 107
 108 static int dnxhd_decode_header(DNXHDContext *ctx, AVFrame *frame,
 109                                const uint8_t *buf, int buf_size,
 110                                int first_field)
 111 {
 112     static const uint8_t header_prefix[]    = { 0x00, 0x00, 0x02, 0x80, 0x01 };
 113     static const uint8_t header_prefix444[] = { 0x00, 0x00, 0x02, 0x80, 0x02 };
 114     int i, cid, ret;
 115     int old_bit_depth = ctx->bit_depth;
 116
 117     if (buf_size < 0x280) {
 118         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "buffer too small (%d < 640).\n",
 119                buf_size);
 120         return AVERROR_INVALIDDATA;
 121     }
 122
 123     if (memcmp(buf, header_prefix, 5) && memcmp(buf, header_prefix444, 5)) {
 124         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR,
 125                "unknown header 0x%02"PRIX8" 0x%02"PRIX8" 0x%02"PRIX8" 0x%02"PRIX8" 0x%02"PRIX8"\n",
 126                buf[0], buf[1], buf[2], buf[3], buf[4]);
 127         return AVERROR_INVALIDDATA;
 128     }
 129     if (buf[5] & 2) { /* interlaced */
 130         ctx->cur_field = buf[5] & 1;
 131         frame->interlaced_frame = 1;
 132         frame->top_field_first  = first_field ^ ctx->cur_field;
 133         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG,
 134                "interlaced %"PRId8", cur field %d\n", buf[5] & 3, ctx->cur_field);
 135     }
 136     ctx->mbaff = buf[0x6] & 32;
 137
 138     ctx->height = AV_RB16(buf + 0x18);
 139     ctx->width  = AV_RB16(buf + 0x1a);
 140
 141     ff_dlog(ctx->avctx, "width %u, height %u\n", ctx->width, ctx->height);
 142
 143     if (buf[0x21] == 0x58) { /* 10 bit */
 144         ctx->bit_depth = ctx->avctx->bits_per_raw_sample = 10;
 145
 146         if (buf[0x4] == 0x2) {
 147             ctx->decode_dct_block = dnxhd_decode_dct_block_10_444;
 148             ctx->avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV444P10;
 149             ctx->is_444 = 1;
 150         } else {
 151             ctx->decode_dct_block = dnxhd_decode_dct_block_10;
 152             ctx->avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV422P10;
 153         }
 154     } else if (buf[0x21] == 0x38) { /* 8 bit */
 155         ctx->bit_depth = ctx->avctx->bits_per_raw_sample = 8;
 156
 157         ctx->avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV422P;
 158         ctx->decode_dct_block = dnxhd_decode_dct_block_8;
 159     } else {
 160         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid bit depth value (%"PRId8").\n",
 161                buf[0x21]);
 162         return AVERROR_INVALIDDATA;
 163     }
 164     if (ctx->bit_depth != old_bit_depth) {
 165         ff_blockdsp_init(&ctx->bdsp, ctx->avctx);
 166         ff_idctdsp_init(&ctx->idsp, ctx->avctx);
 167     }
 168
 169     cid = AV_RB32(buf + 0x28);
 170     ff_dlog(ctx->avctx, "compression id %d\n", cid);
 171
 172     if ((ret = dnxhd_init_vlc(ctx, cid)) < 0)
 173         return ret;
 174     if (ctx->mbaff && ctx->cid_table->cid != 1260)
 175         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_WARNING,
 176                "Adaptive MB interlace flag in an unsupported profile.\n");
 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 < %u).\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     ff_dlog(ctx->avctx,
 197             "mb width %u, mb height %u\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: %u\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         ff_dlog(ctx->avctx, "mb scan index %"PRIu32"\n", ctx->mb_scan_index[i]);
 212         if (buf_size < ctx->mb_scan_index[i] + 0x280) {
 213             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR,
 214                    "invalid mb scan index (%d < %"PRIu32").\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;
 231     int level, component, sign;
 232     const uint8_t *weight_matrix;
 233     OPEN_READER(bs, &ctx->gb);
 234
 235     if (!ctx->is_444) {
 236         if (n & 2) {
 237             component     = 1 + (n & 1);
 238             weight_matrix = ctx->cid_table->chroma_weight;
 239         } else {
 240             component     = 0;
 241             weight_matrix = ctx->cid_table->luma_weight;
 242         }
 243     } else {
 244         component = (n >> 1) % 3;
 245         if (component) {
 246             weight_matrix = ctx->cid_table->chroma_weight;
 247         } else {
 248             weight_matrix = ctx->cid_table->luma_weight;
 249         }
 250     }
 251
 252     UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
 253     GET_VLC(len, bs, &ctx->gb, ctx->dc_vlc.table, DNXHD_DC_VLC_BITS, 1);
 254     if (len) {
 255         level = GET_CACHE(bs, &ctx->gb);
 256         LAST_SKIP_BITS(bs, &ctx->gb, len);
 257         sign  = ~level >> 31;
 258         level = (NEG_USR32(sign ^ level, len) ^ sign) - sign;
 259         ctx->last_dc[component] += level;
 260     }
 261     block[0] = ctx->last_dc[component];
 262
 263     for (i = 1; ; i++) {
 264         UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
 265         GET_VLC(index1, bs, &ctx->gb, ctx->ac_vlc.table,
 266                 DNXHD_VLC_BITS, 2);
 267         level = ctx->cid_table->ac_level[index1];
 268         if (!level) /* EOB */
 269             break;
 270
 271         sign = SHOW_SBITS(bs, &ctx->gb, 1);
 272         SKIP_BITS(bs, &ctx->gb, 1);
 273
 274         if (ctx->cid_table->ac_index_flag[index1]) {
 275             level += SHOW_UBITS(bs, &ctx->gb, index_bits) << 6;
 276             SKIP_BITS(bs, &ctx->gb, index_bits);
 277         }
 278
 279         if (ctx->cid_table->ac_run_flag[index1]) {
 280             UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
 281             GET_VLC(index2, bs, &ctx->gb, ctx->run_vlc.table,
 282                     DNXHD_VLC_BITS, 2);
 283             i += ctx->cid_table->run[index2];
 284         }
 285
 286         if (i > 63) {
 287             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "ac tex damaged %d, %d\n", n, i);
 288             break;
 289         }
 290
 291         j     = ctx->scantable.permutated[i];
 292         level = (2 * level + 1) * qscale * weight_matrix[i];
 293         if (level_bias < 32 || weight_matrix[i] != level_bias)
 294             level += level_bias;
 295         level >>= level_shift;
 296
 297         block[j] = (level ^ sign) - sign;
 298     }
 299
 300     CLOSE_READER(bs, &ctx->gb);
 301 }
 302
 303 static void dnxhd_decode_dct_block_8(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
 304                                      int n, int qscale)
 305 {
 306     dnxhd_decode_dct_block(ctx, block, n, qscale, 4, 32, 6);
 307 }
 308
 309 static void dnxhd_decode_dct_block_10(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
 310                                       int n, int qscale)
 311 {
 312     dnxhd_decode_dct_block(ctx, block, n, qscale, 6, 8, 4);
 313 }
 314
 315 static void dnxhd_decode_dct_block_10_444(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
 316                                           int n, int qscale)
 317 {
 318     dnxhd_decode_dct_block(ctx, block, n, qscale, 6, 32, 6);
 319 }
 320
 321 static int dnxhd_decode_macroblock(DNXHDContext *ctx, AVFrame *frame,
 322                                    int x, int y)
 323 {
 324     int shift1 = ctx->bit_depth == 10;
 325     int dct_linesize_luma   = frame->linesize[0];
 326     int dct_linesize_chroma = frame->linesize[1];
 327     uint8_t *dest_y, *dest_u, *dest_v;
 328     int dct_y_offset, dct_x_offset;
 329     int qscale, i;
 330     int interlaced_mb = 0;
 331
 332     if (ctx->mbaff) {
 333         interlaced_mb = get_bits1(&ctx->gb);
 334         qscale = get_bits(&ctx->gb, 10);
 335     } else {
 336         qscale = get_bits(&ctx->gb, 11);
 337     }
 338     skip_bits1(&ctx->gb);
 339
 340     for (i = 0; i < 8; i++) {
 341         ctx->bdsp.clear_block(ctx->blocks[i]);
 342         ctx->decode_dct_block(ctx, ctx->blocks[i], i, qscale);
 343     }
 344     if (ctx->is_444) {
 345         for (; i < 12; i++) {
 346             ctx->bdsp.clear_block(ctx->blocks[i]);
 347             ctx->decode_dct_block(ctx, ctx->blocks[i], i, qscale);
 348         }
 349     }
 350
 351     if (frame->interlaced_frame) {
 352         dct_linesize_luma   <<= 1;
 353         dct_linesize_chroma <<= 1;
 354     }
 355
 356     dest_y = frame->data[0] + ((y * dct_linesize_luma)   << 4) + (x << (4 + shift1));
 357     dest_u = frame->data[1] + ((y * dct_linesize_chroma) << 4) + (x << (3 + shift1 + ctx->is_444));
 358     dest_v = frame->data[2] + ((y * dct_linesize_chroma) << 4) + (x << (3 + shift1 + ctx->is_444));
 359
 360     if (ctx->cur_field) {
 361         dest_y += frame->linesize[0];
 362         dest_u += frame->linesize[1];
 363         dest_v += frame->linesize[2];
 364     }
 365     if (interlaced_mb) {
 366         dct_linesize_luma   <<= 1;
 367         dct_linesize_chroma <<= 1;
 368     }
 369
 370     dct_y_offset = interlaced_mb ? frame->linesize[0] : (dct_linesize_luma << 3);
 371     dct_x_offset = 8 << shift1;
 372     if (!ctx->is_444) {
 373         ctx->idsp.idct_put(dest_y,                               dct_linesize_luma, ctx->blocks[0]);
 374         ctx->idsp.idct_put(dest_y + dct_x_offset,                dct_linesize_luma, ctx->blocks[1]);
 375         ctx->idsp.idct_put(dest_y + dct_y_offset,                dct_linesize_luma, ctx->blocks[4]);
 376         ctx->idsp.idct_put(dest_y + dct_y_offset + dct_x_offset, dct_linesize_luma, ctx->blocks[5]);
 377
 378         if (!(ctx->avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GRAY)) {
 379             dct_y_offset = interlaced_mb ? frame->linesize[1] : (dct_linesize_chroma << 3);
 380             ctx->idsp.idct_put(dest_u,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[2]);
 381             ctx->idsp.idct_put(dest_v,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[3]);
 382             ctx->idsp.idct_put(dest_u + dct_y_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[6]);
 383             ctx->idsp.idct_put(dest_v + dct_y_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[7]);
 384         }
 385     } else {
 386         ctx->idsp.idct_put(dest_y,                               dct_linesize_luma, ctx->blocks[0]);
 387         ctx->idsp.idct_put(dest_y + dct_x_offset,                dct_linesize_luma, ctx->blocks[1]);
 388         ctx->idsp.idct_put(dest_y + dct_y_offset,                dct_linesize_luma, ctx->blocks[6]);
 389         ctx->idsp.idct_put(dest_y + dct_y_offset + dct_x_offset, dct_linesize_luma, ctx->blocks[7]);
 390
 391         if (!(ctx->avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GRAY)) {
 392             dct_y_offset = interlaced_mb ? frame->linesize[1] : (dct_linesize_chroma << 3);
 393             ctx->idsp.idct_put(dest_u,                               dct_linesize_chroma, ctx->blocks[2]);
 394             ctx->idsp.idct_put(dest_u + dct_x_offset,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[3]);
 395             ctx->idsp.idct_put(dest_u + dct_y_offset,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[8]);
 396             ctx->idsp.idct_put(dest_u + dct_y_offset + dct_x_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[9]);
 397             ctx->idsp.idct_put(dest_v,                               dct_linesize_chroma, ctx->blocks[4]);
 398             ctx->idsp.idct_put(dest_v + dct_x_offset,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[5]);
 399             ctx->idsp.idct_put(dest_v + dct_y_offset,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[10]);
 400             ctx->idsp.idct_put(dest_v + dct_y_offset + dct_x_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[11]);
 401         }
 402     }
 403
 404     return 0;
 405 }
 406
 407 static int dnxhd_decode_macroblocks(DNXHDContext *ctx, AVFrame *frame,
 408                                     const uint8_t *buf, int buf_size)
 409 {
 410     int x, y;
 411     for (y = 0; y < ctx->mb_height; y++) {
 412         ctx->last_dc[0] =
 413         ctx->last_dc[1] =
 414         ctx->last_dc[2] = 1 << (ctx->bit_depth + 2); // for levels +2^(bitdepth-1)
 415         init_get_bits(&ctx->gb, buf + ctx->mb_scan_index[y], (buf_size - ctx->mb_scan_index[y]) << 3);
 416         for (x = 0; x < ctx->mb_width; x++) {
 417             //START_TIMER;
 418             dnxhd_decode_macroblock(ctx, frame, x, y);
 419             //STOP_TIMER("decode macroblock");
 420         }
 421     }
 422     return 0;
 423 }
 424
 425 static int dnxhd_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
 426                               int *got_frame, AVPacket *avpkt)
 427 {
 428     const uint8_t *buf = avpkt->data;
 429     int buf_size = avpkt->size;
 430     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
 431     ThreadFrame tf;
 432     int first_field = 1;
 433     int ret;
 434
 435     tf.f = data;
 436
 437     ff_dlog(avctx, "frame size %d\n", buf_size);
 438
 439 decode_coding_unit:
 440     if ((ret = dnxhd_decode_header(ctx, tf.f, buf, buf_size, first_field)) < 0)
 441         return ret;
 442
 443     if ((avctx->width || avctx->height) &&
 444         (ctx->width != avctx->width || ctx->height != avctx->height)) {
 445         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "frame size changed: %dx%d -> %ux%u\n",
 446                avctx->width, avctx->height, ctx->width, ctx->height);
 447         first_field = 1;
 448     }
 449
 450     ret = ff_set_dimensions(avctx, ctx->width, ctx->height);
 451     if (ret < 0)
 452         return ret;
 453
 454     if (first_field) {
 455         if ((ret = ff_thread_get_buffer(avctx, &tf, 0)) < 0) {
 456             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
 457             return ret;
 458         }
 459         tf.f->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
 460         tf.f->key_frame = 1;
 461     }
 462
 463     dnxhd_decode_macroblocks(ctx, tf.f, buf + 0x280, buf_size - 0x280);
 464
 465     if (first_field && tf.f->interlaced_frame) {
 466         buf      += ctx->cid_table->coding_unit_size;
 467         buf_size -= ctx->cid_table->coding_unit_size;
 468         first_field = 0;
 469         goto decode_coding_unit;
 470     }
 471
 472     *got_frame = 1;
 473     return buf_size;
 474 }
 475
 476 static av_cold int dnxhd_decode_close(AVCodecContext *avctx)
 477 {
 478     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
 479
 480     ff_free_vlc(&ctx->ac_vlc);
 481     ff_free_vlc(&ctx->dc_vlc);
 482     ff_free_vlc(&ctx->run_vlc);
 483     return 0;
 484 }
 485
 486 AVCodec ff_dnxhd_decoder = {
 487     .name           = "dnxhd",
 488     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("VC3/DNxHD"),
 489     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 490     .id             = AV_CODEC_ID_DNXHD,
 491     .priv_data_size = sizeof(DNXHDContext),
 492     .init           = dnxhd_decode_init,
 493     .close          = dnxhd_decode_close,
 494     .decode         = dnxhd_decode_frame,
 495     .capabilities   = AV_CODEC_CAP_DR1 | AV_CODEC_CAP_FRAME_THREADS,
 496 };