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 "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     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     void (*decode_dct_block)(struct DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
  53                              int n, int qscale);
  54     int last_qscale;
  55     int luma_scale[64];
  56     int chroma_scale[64];
  57 } DNXHDContext;
  58
  59 #define DNXHD_VLC_BITS 9
  60 #define DNXHD_DC_VLC_BITS 7
  61
  62 static void dnxhd_decode_dct_block_8(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
  63                                      int n, int qscale);
  64 static void dnxhd_decode_dct_block_10(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
  65                                       int n, int qscale);
  66 static void dnxhd_decode_dct_block_10_444(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
  67                                           int n, int qscale);
  68
  69 static av_cold int dnxhd_decode_init(AVCodecContext *avctx)
  70 {
  71     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
  72
  73     ctx->avctx = avctx;
  74     ctx->cid = -1;
  75     return 0;
  76 }
  77
  78 static int dnxhd_init_vlc(DNXHDContext *ctx, uint32_t cid)
  79 {
  80     if (cid != ctx->cid) {
  81         int index;
  82
  83         if ((index = ff_dnxhd_get_cid_table(cid)) < 0) {
  84             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "unsupported cid %d\n", cid);
  85             return AVERROR(ENOSYS);
  86         }
  87         if (ff_dnxhd_cid_table[index].bit_depth != ctx->bit_depth) {
  88             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "bit depth mismatches %d %d\n", ff_dnxhd_cid_table[index].bit_depth, ctx->bit_depth);
  89             return AVERROR_INVALIDDATA;
  90         }
  91         ctx->cid_table = &ff_dnxhd_cid_table[index];
  92
  93         ff_free_vlc(&ctx->ac_vlc);
  94         ff_free_vlc(&ctx->dc_vlc);
  95         ff_free_vlc(&ctx->run_vlc);
  96
  97         init_vlc(&ctx->ac_vlc, DNXHD_VLC_BITS, 257,
  98                  ctx->cid_table->ac_bits, 1, 1,
  99                  ctx->cid_table->ac_codes, 2, 2, 0);
 100         init_vlc(&ctx->dc_vlc, DNXHD_DC_VLC_BITS, ctx->bit_depth + 4,
 101                  ctx->cid_table->dc_bits, 1, 1,
 102                  ctx->cid_table->dc_codes, 1, 1, 0);
 103         init_vlc(&ctx->run_vlc, DNXHD_VLC_BITS, 62,
 104                  ctx->cid_table->run_bits, 1, 1,
 105                  ctx->cid_table->run_codes, 2, 2, 0);
 106
 107         ff_init_scantable(ctx->idsp.idct_permutation, &ctx->scantable,
 108                           ff_zigzag_direct);
 109         ctx->cid = cid;
 110     }
 111     return 0;
 112 }
 113
 114 static int dnxhd_decode_header(DNXHDContext *ctx, AVFrame *frame,
 115                                const uint8_t *buf, int buf_size,
 116                                int first_field)
 117 {
 118     static const uint8_t header_prefix[]    = { 0x00, 0x00, 0x02, 0x80, 0x01 };
 119     static const uint8_t header_prefix444[] = { 0x00, 0x00, 0x02, 0x80, 0x02 };
 120     int i, cid, ret;
 121
 122     if (buf_size < 0x280)
 123         return AVERROR_INVALIDDATA;
 124
 125     if (memcmp(buf, header_prefix, 5) && memcmp(buf, header_prefix444, 5)) {
 126         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "error in header\n");
 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 %d, cur field %d\n", buf[5] & 3, ctx->cur_field);
 135     }
 136
 137     ctx->height = AV_RB16(buf + 0x18);
 138     ctx->width  = AV_RB16(buf + 0x1a);
 139
 140     av_dlog(ctx->avctx, "width %d, height %d\n", ctx->width, ctx->height);
 141
 142     ctx->is_444 = 0;
 143     if (buf[0x4] == 0x2) {
 144         ctx->avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV444P10;
 145         ctx->avctx->bits_per_raw_sample = 10;
 146         if (ctx->bit_depth != 10) {
 147             ff_blockdsp_init(&ctx->bdsp, ctx->avctx);
 148             ff_idctdsp_init(&ctx->idsp, ctx->avctx);
 149             ctx->bit_depth = 10;
 150             ctx->decode_dct_block = dnxhd_decode_dct_block_10_444;
 151         }
 152         ctx->is_444 = 1;
 153     } else if (buf[0x21] & 0x40) {
 154         ctx->avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV422P10;
 155         ctx->avctx->bits_per_raw_sample = 10;
 156         if (ctx->bit_depth != 10) {
 157             ff_blockdsp_init(&ctx->bdsp, ctx->avctx);
 158             ff_idctdsp_init(&ctx->idsp, ctx->avctx);
 159             ctx->bit_depth = 10;
 160             ctx->decode_dct_block = dnxhd_decode_dct_block_10;
 161         }
 162     } else {
 163         ctx->avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV422P;
 164         ctx->avctx->bits_per_raw_sample = 8;
 165         if (ctx->bit_depth != 8) {
 166             ff_blockdsp_init(&ctx->bdsp, ctx->avctx);
 167             ff_idctdsp_init(&ctx->idsp, ctx->avctx);
 168             ctx->bit_depth = 8;
 169             ctx->decode_dct_block = dnxhd_decode_dct_block_8;
 170         }
 171     }
 172
 173     cid = AV_RB32(buf + 0x28);
 174     av_dlog(ctx->avctx, "compression id %d\n", cid);
 175
 176     if ((ret = dnxhd_init_vlc(ctx, cid)) < 0)
 177         return ret;
 178
 179     if (buf_size < ctx->cid_table->coding_unit_size) {
 180         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "incorrect frame size\n");
 181         return AVERROR_INVALIDDATA;
 182     }
 183
 184     ctx->mb_width  = ctx->width >> 4;
 185     ctx->mb_height = buf[0x16d];
 186
 187     av_dlog(ctx->avctx,
 188             "mb width %d, mb height %d\n", ctx->mb_width, ctx->mb_height);
 189
 190     if ((ctx->height + 15) >> 4 == ctx->mb_height && frame->interlaced_frame)
 191         ctx->height <<= 1;
 192
 193     if (ctx->mb_height > 68 ||
 194         (ctx->mb_height << frame->interlaced_frame) > (ctx->height + 15) >> 4) {
 195         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR,
 196                "mb height too big: %d\n", ctx->mb_height);
 197         return AVERROR_INVALIDDATA;
 198     }
 199
 200     for (i = 0; i < ctx->mb_height; i++) {
 201         ctx->mb_scan_index[i] = AV_RB32(buf + 0x170 + (i << 2));
 202         av_dlog(ctx->avctx, "mb scan index %d\n", ctx->mb_scan_index[i]);
 203         if (buf_size < ctx->mb_scan_index[i] + 0x280LL) {
 204             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid mb scan index\n");
 205             return AVERROR_INVALIDDATA;
 206         }
 207     }
 208
 209     return 0;
 210 }
 211
 212 static av_always_inline void dnxhd_decode_dct_block(DNXHDContext *ctx,
 213                                                     int16_t *block, int n,
 214                                                     int qscale,
 215                                                     int index_bits,
 216                                                     int level_bias,
 217                                                     int level_shift)
 218 {
 219     int i, j, index1, index2, len, flags;
 220     int level, component, sign;
 221     const int *scale;
 222     const uint8_t *weight_matrix;
 223     const uint8_t *ac_level = ctx->cid_table->ac_level;
 224     const uint8_t *ac_flags = ctx->cid_table->ac_flags;
 225     const int eob_index     = ctx->cid_table->eob_index;
 226     OPEN_READER(bs, &ctx->gb);
 227
 228     if (!ctx->is_444) {
 229         if (n & 2) {
 230             component     = 1 + (n & 1);
 231             scale = ctx->chroma_scale;
 232             weight_matrix = ctx->cid_table->chroma_weight;
 233         } else {
 234             component     = 0;
 235             scale = ctx->luma_scale;
 236             weight_matrix = ctx->cid_table->luma_weight;
 237         }
 238     } else {
 239         component = (n >> 1) % 3;
 240         if (component) {
 241             scale = ctx->chroma_scale;
 242             weight_matrix = ctx->cid_table->chroma_weight;
 243         } else {
 244             scale = ctx->luma_scale;
 245             weight_matrix = ctx->cid_table->luma_weight;
 246         }
 247     }
 248
 249     UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
 250     GET_VLC(len, bs, &ctx->gb, ctx->dc_vlc.table, DNXHD_DC_VLC_BITS, 1);
 251     if (len) {
 252         level = GET_CACHE(bs, &ctx->gb);
 253         LAST_SKIP_BITS(bs, &ctx->gb, len);
 254         sign  = ~level >> 31;
 255         level = (NEG_USR32(sign ^ level, len) ^ sign) - sign;
 256         ctx->last_dc[component] += level;
 257     }
 258     block[0] = ctx->last_dc[component];
 259
 260     i = 0;
 261
 262     UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
 263     GET_VLC(index1, bs, &ctx->gb, ctx->ac_vlc.table,
 264             DNXHD_VLC_BITS, 2);
 265
 266     while (index1 != eob_index) {
 267         level = ac_level[index1];
 268         flags = ac_flags[index1];
 269
 270         sign = SHOW_SBITS(bs, &ctx->gb, 1);
 271         SKIP_BITS(bs, &ctx->gb, 1);
 272
 273         if (flags & 1) {
 274             level += SHOW_UBITS(bs, &ctx->gb, index_bits) << 7;
 275             SKIP_BITS(bs, &ctx->gb, index_bits);
 276         }
 277
 278         if (flags & 2) {
 279             UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
 280             GET_VLC(index2, bs, &ctx->gb, ctx->run_vlc.table,
 281                     DNXHD_VLC_BITS, 2);
 282             i += ctx->cid_table->run[index2];
 283         }
 284
 285         if (++i > 63) {
 286             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "ac tex damaged %d, %d\n", n, i);
 287             break;
 288         }
 289
 290         j     = ctx->scantable.permutated[i];
 291         level *= scale[i];
 292         if (level_bias < 32 || weight_matrix[i] != level_bias)
 293             level += level_bias;
 294         level >>= level_shift;
 295
 296         block[j] = (level ^ sign) - sign;
 297
 298         UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
 299         GET_VLC(index1, bs, &ctx->gb, ctx->ac_vlc.table,
 300                 DNXHD_VLC_BITS, 2);
 301     }
 302
 303     CLOSE_READER(bs, &ctx->gb);
 304 }
 305
 306 static void dnxhd_decode_dct_block_8(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
 307                                      int n, int qscale)
 308 {
 309     dnxhd_decode_dct_block(ctx, block, n, qscale, 4, 32, 6);
 310 }
 311
 312 static void dnxhd_decode_dct_block_10(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
 313                                       int n, int qscale)
 314 {
 315     dnxhd_decode_dct_block(ctx, block, n, qscale, 6, 8, 4);
 316 }
 317
 318 static void dnxhd_decode_dct_block_10_444(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
 319                                           int n, int qscale)
 320 {
 321     dnxhd_decode_dct_block(ctx, block, n, qscale, 6, 32, 6);
 322 }
 323
 324 static int dnxhd_decode_macroblock(DNXHDContext *ctx, AVFrame *frame,
 325                                    int x, int y)
 326 {
 327     int shift1 = ctx->bit_depth == 10;
 328     int dct_linesize_luma   = frame->linesize[0];
 329     int dct_linesize_chroma = frame->linesize[1];
 330     uint8_t *dest_y, *dest_u, *dest_v;
 331     int dct_y_offset, dct_x_offset;
 332     int qscale, i;
 333
 334     qscale = get_bits(&ctx->gb, 11);
 335     skip_bits1(&ctx->gb);
 336
 337     if (qscale != ctx->last_qscale) {
 338         for (i = 0; i < 64; i++) {
 339             ctx->luma_scale[i]   = qscale * ctx->cid_table->luma_weight[i];
 340             ctx->chroma_scale[i] = qscale * ctx->cid_table->chroma_weight[i];
 341         }
 342         ctx->last_qscale = qscale;
 343     }
 344
 345     for (i = 0; i < 8; i++) {
 346         ctx->bdsp.clear_block(ctx->blocks[i]);
 347         ctx->decode_dct_block(ctx, ctx->blocks[i], i, qscale);
 348     }
 349     if (ctx->is_444) {
 350         for (; i < 12; i++) {
 351             ctx->bdsp.clear_block(ctx->blocks[i]);
 352             ctx->decode_dct_block(ctx, ctx->blocks[i], i, qscale);
 353         }
 354     }
 355
 356     if (frame->interlaced_frame) {
 357         dct_linesize_luma   <<= 1;
 358         dct_linesize_chroma <<= 1;
 359     }
 360
 361     dest_y = frame->data[0] + ((y * dct_linesize_luma)   << 4) + (x << (4 + shift1));
 362     dest_u = frame->data[1] + ((y * dct_linesize_chroma) << 4) + (x << (3 + shift1 + ctx->is_444));
 363     dest_v = frame->data[2] + ((y * dct_linesize_chroma) << 4) + (x << (3 + shift1 + ctx->is_444));
 364
 365     if (ctx->cur_field) {
 366         dest_y += frame->linesize[0];
 367         dest_u += frame->linesize[1];
 368         dest_v += frame->linesize[2];
 369     }
 370
 371     dct_y_offset = dct_linesize_luma << 3;
 372     dct_x_offset = 8 << shift1;
 373     if (!ctx->is_444) {
 374         ctx->idsp.idct_put(dest_y,                               dct_linesize_luma, ctx->blocks[0]);
 375         ctx->idsp.idct_put(dest_y + dct_x_offset,                dct_linesize_luma, ctx->blocks[1]);
 376         ctx->idsp.idct_put(dest_y + dct_y_offset,                dct_linesize_luma, ctx->blocks[4]);
 377         ctx->idsp.idct_put(dest_y + dct_y_offset + dct_x_offset, dct_linesize_luma, ctx->blocks[5]);
 378
 379         if (!(ctx->avctx->flags & CODEC_FLAG_GRAY)) {
 380             dct_y_offset = dct_linesize_chroma << 3;
 381             ctx->idsp.idct_put(dest_u,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[2]);
 382             ctx->idsp.idct_put(dest_v,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[3]);
 383             ctx->idsp.idct_put(dest_u + dct_y_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[6]);
 384             ctx->idsp.idct_put(dest_v + dct_y_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[7]);
 385         }
 386     } else {
 387         ctx->idsp.idct_put(dest_y,                               dct_linesize_luma, ctx->blocks[0]);
 388         ctx->idsp.idct_put(dest_y + dct_x_offset,                dct_linesize_luma, ctx->blocks[1]);
 389         ctx->idsp.idct_put(dest_y + dct_y_offset,                dct_linesize_luma, ctx->blocks[6]);
 390         ctx->idsp.idct_put(dest_y + dct_y_offset + dct_x_offset, dct_linesize_luma, ctx->blocks[7]);
 391
 392         if (!(ctx->avctx->flags & CODEC_FLAG_GRAY)) {
 393             dct_y_offset = dct_linesize_chroma << 3;
 394             ctx->idsp.idct_put(dest_u,                               dct_linesize_chroma, ctx->blocks[2]);
 395             ctx->idsp.idct_put(dest_u + dct_x_offset,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[3]);
 396             ctx->idsp.idct_put(dest_u + dct_y_offset,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[8]);
 397             ctx->idsp.idct_put(dest_u + dct_y_offset + dct_x_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[9]);
 398             ctx->idsp.idct_put(dest_v,                               dct_linesize_chroma, ctx->blocks[4]);
 399             ctx->idsp.idct_put(dest_v + dct_x_offset,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[5]);
 400             ctx->idsp.idct_put(dest_v + dct_y_offset,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[10]);
 401             ctx->idsp.idct_put(dest_v + dct_y_offset + dct_x_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[11]);
 402         }
 403     }
 404
 405     return 0;
 406 }
 407
 408 static int dnxhd_decode_macroblocks(DNXHDContext *ctx, AVFrame *frame,
 409                                     const uint8_t *buf, int buf_size)
 410 {
 411     int x, y;
 412     for (y = 0; y < ctx->mb_height; y++) {
 413         ctx->last_dc[0] =
 414         ctx->last_dc[1] =
 415         ctx->last_dc[2] = 1 << (ctx->bit_depth + 2); // for levels +2^(bitdepth-1)
 416         init_get_bits(&ctx->gb, buf + ctx->mb_scan_index[y], (buf_size - ctx->mb_scan_index[y]) << 3);
 417         for (x = 0; x < ctx->mb_width; x++) {
 418             //START_TIMER;
 419             dnxhd_decode_macroblock(ctx, frame, x, y);
 420             //STOP_TIMER("decode macroblock");
 421         }
 422     }
 423     return 0;
 424 }
 425
 426 static int dnxhd_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
 427                               int *got_frame, AVPacket *avpkt)
 428 {
 429     const uint8_t *buf = avpkt->data;
 430     int buf_size = avpkt->size;
 431     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
 432     ThreadFrame frame = { .f = data };
 433     AVFrame *picture = data;
 434     int first_field = 1;
 435     int ret;
 436
 437     av_dlog(avctx, "frame size %d\n", buf_size);
 438
 439 decode_coding_unit:
 440     if ((ret = dnxhd_decode_header(ctx, picture, 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 -> %dx%d\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, &frame, 0)) < 0)
 456             return ret;
 457         picture->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
 458         picture->key_frame = 1;
 459     }
 460
 461     dnxhd_decode_macroblocks(ctx, picture, buf + 0x280, buf_size - 0x280);
 462
 463     if (first_field && picture->interlaced_frame) {
 464         buf      += ctx->cid_table->coding_unit_size;
 465         buf_size -= ctx->cid_table->coding_unit_size;
 466         first_field = 0;
 467         goto decode_coding_unit;
 468     }
 469
 470     *got_frame = 1;
 471     return avpkt->size;
 472 }
 473
 474 static av_cold int dnxhd_decode_close(AVCodecContext *avctx)
 475 {
 476     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
 477
 478     ff_free_vlc(&ctx->ac_vlc);
 479     ff_free_vlc(&ctx->dc_vlc);
 480     ff_free_vlc(&ctx->run_vlc);
 481     return 0;
 482 }
 483
 484 AVCodec ff_dnxhd_decoder = {
 485     .name           = "dnxhd",
 486     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("VC3/DNxHD"),
 487     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 488     .id             = AV_CODEC_ID_DNXHD,
 489     .priv_data_size = sizeof(DNXHDContext),
 490     .init           = dnxhd_decode_init,
 491     .close          = dnxhd_decode_close,
 492     .decode         = dnxhd_decode_frame,
 493     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1 | CODEC_CAP_FRAME_THREADS,
 494 };