]> git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/dnxhddec.c
Merge commit '5fd553d31272d5ed42a7a5a0ecaab7b3452da83a'
[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         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Profile cid %d.\n", cid);
94
95         ff_free_vlc(&ctx->ac_vlc);
96         ff_free_vlc(&ctx->dc_vlc);
97         ff_free_vlc(&ctx->run_vlc);
98
99         init_vlc(&ctx->ac_vlc, DNXHD_VLC_BITS, 257,
100                  ctx->cid_table->ac_bits, 1, 1,
101                  ctx->cid_table->ac_codes, 2, 2, 0);
102         init_vlc(&ctx->dc_vlc, DNXHD_DC_VLC_BITS, ctx->bit_depth + 4,
103                  ctx->cid_table->dc_bits, 1, 1,
104                  ctx->cid_table->dc_codes, 1, 1, 0);
105         init_vlc(&ctx->run_vlc, DNXHD_VLC_BITS, 62,
106                  ctx->cid_table->run_bits, 1, 1,
107                  ctx->cid_table->run_codes, 2, 2, 0);
108
109         ff_init_scantable(ctx->idsp.idct_permutation, &ctx->scantable,
110                           ff_zigzag_direct);
111         ctx->cid = cid;
112     }
113     return 0;
114 }
115
116 static int dnxhd_decode_header(DNXHDContext *ctx, AVFrame *frame,
117                                const uint8_t *buf, int buf_size,
118                                int first_field)
119 {
120     static const uint8_t header_prefix[]    = { 0x00, 0x00, 0x02, 0x80, 0x01 };
121     static const uint8_t header_prefix444[] = { 0x00, 0x00, 0x02, 0x80, 0x02 };
122     int i, cid, ret;
123     int old_bit_depth = ctx->bit_depth;
124
125     if (buf_size < 0x280) {
126         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "buffer too small (%d < 640).\n",
127                buf_size);
128         return AVERROR_INVALIDDATA;
129     }
130
131     if (memcmp(buf, header_prefix, 5) && memcmp(buf, header_prefix444, 5)) {
132         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR,
133                "unknown header 0x%02X 0x%02X 0x%02X 0x%02X 0x%02X\n",
134                buf[0], buf[1], buf[2], buf[3], buf[4]);
135         return AVERROR_INVALIDDATA;
136     }
137     if (buf[5] & 2) { /* interlaced */
138         ctx->cur_field = buf[5] & 1;
139         frame->interlaced_frame = 1;
140         frame->top_field_first  = first_field ^ ctx->cur_field;
141         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG,
142                "interlaced %d, cur field %d\n", buf[5] & 3, ctx->cur_field);
143     } else {
144         ctx->cur_field = 0;
145     }
146
147     ctx->height = AV_RB16(buf + 0x18);
148     ctx->width  = AV_RB16(buf + 0x1a);
149
150     ff_dlog(ctx->avctx, "width %d, height %d\n", ctx->width, ctx->height);
151
152     if (buf[0x21] == 0x58) { /* 10 bit */
153         ctx->bit_depth = ctx->avctx->bits_per_raw_sample = 10;
154
155         if (buf[0x4] == 0x2) {
156             ctx->decode_dct_block = dnxhd_decode_dct_block_10_444;
157             ctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV444P10;
158             ctx->is_444 = 1;
159         } else {
160             ctx->decode_dct_block = dnxhd_decode_dct_block_10;
161             ctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV422P10;
162             ctx->is_444 = 0;
163         }
164     } else if (buf[0x21] == 0x38) { /* 8 bit */
165         ctx->bit_depth = ctx->avctx->bits_per_raw_sample = 8;
166
167         ctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV422P;
168         ctx->is_444 = 0;
169         ctx->decode_dct_block = dnxhd_decode_dct_block_8;
170     } else {
171         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid bit depth value (%d).\n",
172                buf[0x21]);
173         return AVERROR_INVALIDDATA;
174     }
175     if (ctx->bit_depth != old_bit_depth) {
176         ff_blockdsp_init(&ctx->bdsp, ctx->avctx);
177         ff_idctdsp_init(&ctx->idsp, ctx->avctx);
178     }
179
180     cid = AV_RB32(buf + 0x28);
181     ff_dlog(ctx->avctx, "compression id %d\n", cid);
182
183     if ((ret = dnxhd_init_vlc(ctx, cid)) < 0)
184         return ret;
185
186     // make sure profile size constraints are respected
187     // DNx100 allows 1920->1440 and 1280->960 subsampling
188     if (ctx->width != ctx->cid_table->width) {
189         av_reduce(&ctx->avctx->sample_aspect_ratio.num,
190                   &ctx->avctx->sample_aspect_ratio.den,
191                   ctx->width, ctx->cid_table->width, 255);
192         ctx->width = ctx->cid_table->width;
193     }
194
195     if (buf_size < ctx->cid_table->coding_unit_size) {
196         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "incorrect frame size (%d < %d).\n",
197                buf_size, ctx->cid_table->coding_unit_size);
198         return AVERROR_INVALIDDATA;
199     }
200
201     ctx->mb_width  = ctx->width >> 4;
202     ctx->mb_height = buf[0x16d];
203
204     ff_dlog(ctx->avctx,
205             "mb width %d, mb height %d\n", ctx->mb_width, ctx->mb_height);
206
207     if ((ctx->height + 15) >> 4 == ctx->mb_height && frame->interlaced_frame)
208         ctx->height <<= 1;
209
210     if (ctx->mb_height > 68 ||
211         (ctx->mb_height << frame->interlaced_frame) > (ctx->height + 15) >> 4) {
212         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR,
213                "mb height too big: %d\n", ctx->mb_height);
214         return AVERROR_INVALIDDATA;
215     }
216
217     for (i = 0; i < ctx->mb_height; i++) {
218         ctx->mb_scan_index[i] = AV_RB32(buf + 0x170 + (i << 2));
219         ff_dlog(ctx->avctx, "mb scan index %d\n", ctx->mb_scan_index[i]);
220         if (buf_size < ctx->mb_scan_index[i] + 0x280LL) {
221             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR,
222                    "invalid mb scan index (%d < %d).\n",
223                    buf_size, ctx->mb_scan_index[i] + 0x280);
224             return AVERROR_INVALIDDATA;
225         }
226     }
227
228     return 0;
229 }
230
231 static av_always_inline void dnxhd_decode_dct_block(DNXHDContext *ctx,
232                                                     int16_t *block, int n,
233                                                     int qscale,
234                                                     int index_bits,
235                                                     int level_bias,
236                                                     int level_shift)
237 {
238     int i, j, index1, index2, len, flags;
239     int level, component, sign;
240     const int *scale;
241     const uint8_t *weight_matrix;
242     const uint8_t *ac_level = ctx->cid_table->ac_level;
243     const uint8_t *ac_flags = ctx->cid_table->ac_flags;
244     const int eob_index     = ctx->cid_table->eob_index;
245     OPEN_READER(bs, &ctx->gb);
246
247     if (!ctx->is_444) {
248         if (n & 2) {
249             component     = 1 + (n & 1);
250             scale = ctx->chroma_scale;
251             weight_matrix = ctx->cid_table->chroma_weight;
252         } else {
253             component     = 0;
254             scale = ctx->luma_scale;
255             weight_matrix = ctx->cid_table->luma_weight;
256         }
257     } else {
258         component = (n >> 1) % 3;
259         if (component) {
260             scale = ctx->chroma_scale;
261             weight_matrix = ctx->cid_table->chroma_weight;
262         } else {
263             scale = ctx->luma_scale;
264             weight_matrix = ctx->cid_table->luma_weight;
265         }
266     }
267
268     UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
269     GET_VLC(len, bs, &ctx->gb, ctx->dc_vlc.table, DNXHD_DC_VLC_BITS, 1);
270     if (len) {
271         level = GET_CACHE(bs, &ctx->gb);
272         LAST_SKIP_BITS(bs, &ctx->gb, len);
273         sign  = ~level >> 31;
274         level = (NEG_USR32(sign ^ level, len) ^ sign) - sign;
275         ctx->last_dc[component] += level;
276     }
277     block[0] = ctx->last_dc[component];
278
279     i = 0;
280
281     UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
282     GET_VLC(index1, bs, &ctx->gb, ctx->ac_vlc.table,
283             DNXHD_VLC_BITS, 2);
284
285     while (index1 != eob_index) {
286         level = ac_level[index1];
287         flags = ac_flags[index1];
288
289         sign = SHOW_SBITS(bs, &ctx->gb, 1);
290         SKIP_BITS(bs, &ctx->gb, 1);
291
292         if (flags & 1) {
293             level += SHOW_UBITS(bs, &ctx->gb, index_bits) << 7;
294             SKIP_BITS(bs, &ctx->gb, index_bits);
295         }
296
297         if (flags & 2) {
298             UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
299             GET_VLC(index2, bs, &ctx->gb, ctx->run_vlc.table,
300                     DNXHD_VLC_BITS, 2);
301             i += ctx->cid_table->run[index2];
302         }
303
304         if (++i > 63) {
305             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "ac tex damaged %d, %d\n", n, i);
306             break;
307         }
308
309         j     = ctx->scantable.permutated[i];
310         level *= scale[i];
311         if (level_bias < 32 || weight_matrix[i] != level_bias)
312             level += level_bias;
313         level >>= level_shift;
314
315         block[j] = (level ^ sign) - sign;
316
317         UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
318         GET_VLC(index1, bs, &ctx->gb, ctx->ac_vlc.table,
319                 DNXHD_VLC_BITS, 2);
320     }
321
322     CLOSE_READER(bs, &ctx->gb);
323 }
324
325 static void dnxhd_decode_dct_block_8(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
326                                      int n, int qscale)
327 {
328     dnxhd_decode_dct_block(ctx, block, n, qscale, 4, 32, 6);
329 }
330
331 static void dnxhd_decode_dct_block_10(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
332                                       int n, int qscale)
333 {
334     dnxhd_decode_dct_block(ctx, block, n, qscale, 6, 8, 4);
335 }
336
337 static void dnxhd_decode_dct_block_10_444(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
338                                           int n, int qscale)
339 {
340     dnxhd_decode_dct_block(ctx, block, n, qscale, 6, 32, 6);
341 }
342
343 static int dnxhd_decode_macroblock(DNXHDContext *ctx, AVFrame *frame,
344                                    int x, int y)
345 {
346     int shift1 = ctx->bit_depth == 10;
347     int dct_linesize_luma   = frame->linesize[0];
348     int dct_linesize_chroma = frame->linesize[1];
349     uint8_t *dest_y, *dest_u, *dest_v;
350     int dct_y_offset, dct_x_offset;
351     int qscale, i;
352
353     qscale = get_bits(&ctx->gb, 11);
354     skip_bits1(&ctx->gb);
355
356     if (qscale != ctx->last_qscale) {
357         for (i = 0; i < 64; i++) {
358             ctx->luma_scale[i]   = qscale * ctx->cid_table->luma_weight[i];
359             ctx->chroma_scale[i] = qscale * ctx->cid_table->chroma_weight[i];
360         }
361         ctx->last_qscale = qscale;
362     }
363
364     for (i = 0; i < 8; i++) {
365         ctx->bdsp.clear_block(ctx->blocks[i]);
366         ctx->decode_dct_block(ctx, ctx->blocks[i], i, qscale);
367     }
368     if (ctx->is_444) {
369         for (; i < 12; i++) {
370             ctx->bdsp.clear_block(ctx->blocks[i]);
371             ctx->decode_dct_block(ctx, ctx->blocks[i], i, qscale);
372         }
373     }
374
375     if (frame->interlaced_frame) {
376         dct_linesize_luma   <<= 1;
377         dct_linesize_chroma <<= 1;
378     }
379
380     dest_y = frame->data[0] + ((y * dct_linesize_luma)   << 4) + (x << (4 + shift1));
381     dest_u = frame->data[1] + ((y * dct_linesize_chroma) << 4) + (x << (3 + shift1 + ctx->is_444));
382     dest_v = frame->data[2] + ((y * dct_linesize_chroma) << 4) + (x << (3 + shift1 + ctx->is_444));
383
384     if (frame->interlaced_frame && ctx->cur_field) {
385         dest_y += frame->linesize[0];
386         dest_u += frame->linesize[1];
387         dest_v += frame->linesize[2];
388     }
389
390     dct_y_offset = dct_linesize_luma << 3;
391     dct_x_offset = 8 << shift1;
392     if (!ctx->is_444) {
393         ctx->idsp.idct_put(dest_y,                               dct_linesize_luma, ctx->blocks[0]);
394         ctx->idsp.idct_put(dest_y + dct_x_offset,                dct_linesize_luma, ctx->blocks[1]);
395         ctx->idsp.idct_put(dest_y + dct_y_offset,                dct_linesize_luma, ctx->blocks[4]);
396         ctx->idsp.idct_put(dest_y + dct_y_offset + dct_x_offset, dct_linesize_luma, ctx->blocks[5]);
397
398         if (!(ctx->avctx->flags & CODEC_FLAG_GRAY)) {
399             dct_y_offset = dct_linesize_chroma << 3;
400             ctx->idsp.idct_put(dest_u,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[2]);
401             ctx->idsp.idct_put(dest_v,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[3]);
402             ctx->idsp.idct_put(dest_u + dct_y_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[6]);
403             ctx->idsp.idct_put(dest_v + dct_y_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[7]);
404         }
405     } else {
406         ctx->idsp.idct_put(dest_y,                               dct_linesize_luma, ctx->blocks[0]);
407         ctx->idsp.idct_put(dest_y + dct_x_offset,                dct_linesize_luma, ctx->blocks[1]);
408         ctx->idsp.idct_put(dest_y + dct_y_offset,                dct_linesize_luma, ctx->blocks[6]);
409         ctx->idsp.idct_put(dest_y + dct_y_offset + dct_x_offset, dct_linesize_luma, ctx->blocks[7]);
410
411         if (!(ctx->avctx->flags & CODEC_FLAG_GRAY)) {
412             dct_y_offset = dct_linesize_chroma << 3;
413             ctx->idsp.idct_put(dest_u,                               dct_linesize_chroma, ctx->blocks[2]);
414             ctx->idsp.idct_put(dest_u + dct_x_offset,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[3]);
415             ctx->idsp.idct_put(dest_u + dct_y_offset,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[8]);
416             ctx->idsp.idct_put(dest_u + dct_y_offset + dct_x_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[9]);
417             ctx->idsp.idct_put(dest_v,                               dct_linesize_chroma, ctx->blocks[4]);
418             ctx->idsp.idct_put(dest_v + dct_x_offset,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[5]);
419             ctx->idsp.idct_put(dest_v + dct_y_offset,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[10]);
420             ctx->idsp.idct_put(dest_v + dct_y_offset + dct_x_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[11]);
421         }
422     }
423
424     return 0;
425 }
426
427 static int dnxhd_decode_macroblocks(DNXHDContext *ctx, AVFrame *frame,
428                                     const uint8_t *buf, int buf_size)
429 {
430     int x, y;
431     for (y = 0; y < ctx->mb_height; y++) {
432         ctx->last_dc[0] =
433         ctx->last_dc[1] =
434         ctx->last_dc[2] = 1 << (ctx->bit_depth + 2); // for levels +2^(bitdepth-1)
435         init_get_bits(&ctx->gb, buf + ctx->mb_scan_index[y], (buf_size - ctx->mb_scan_index[y]) << 3);
436         for (x = 0; x < ctx->mb_width; x++) {
437             //START_TIMER;
438             dnxhd_decode_macroblock(ctx, frame, x, y);
439             //STOP_TIMER("decode macroblock");
440         }
441     }
442     return 0;
443 }
444
445 static int dnxhd_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
446                               int *got_frame, AVPacket *avpkt)
447 {
448     const uint8_t *buf = avpkt->data;
449     int buf_size = avpkt->size;
450     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
451     ThreadFrame frame = { .f = data };
452     AVFrame *picture = data;
453     int first_field = 1;
454     int ret;
455
456     ff_dlog(avctx, "frame size %d\n", buf_size);
457
458 decode_coding_unit:
459     if ((ret = dnxhd_decode_header(ctx, picture, buf, buf_size, first_field)) < 0)
460         return ret;
461
462     if ((avctx->width || avctx->height) &&
463         (ctx->width != avctx->width || ctx->height != avctx->height)) {
464         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "frame size changed: %dx%d -> %dx%d\n",
465                avctx->width, avctx->height, ctx->width, ctx->height);
466         first_field = 1;
467     }
468     if (avctx->pix_fmt != AV_PIX_FMT_NONE && avctx->pix_fmt != ctx->pix_fmt) {
469         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "pix_fmt changed: %s -> %s\n",
470                av_get_pix_fmt_name(avctx->pix_fmt), av_get_pix_fmt_name(ctx->pix_fmt));
471         first_field = 1;
472     }
473
474     avctx->pix_fmt = ctx->pix_fmt;
475     ret = ff_set_dimensions(avctx, ctx->width, ctx->height);
476     if (ret < 0)
477         return ret;
478
479     if (first_field) {
480         if ((ret = ff_thread_get_buffer(avctx, &frame, 0)) < 0)
481             return ret;
482         picture->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
483         picture->key_frame = 1;
484     }
485
486     dnxhd_decode_macroblocks(ctx, picture, buf + 0x280, buf_size - 0x280);
487
488     if (first_field && picture->interlaced_frame) {
489         buf      += ctx->cid_table->coding_unit_size;
490         buf_size -= ctx->cid_table->coding_unit_size;
491         first_field = 0;
492         goto decode_coding_unit;
493     }
494
495     *got_frame = 1;
496     return avpkt->size;
497 }
498
499 static av_cold int dnxhd_decode_close(AVCodecContext *avctx)
500 {
501     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
502
503     ff_free_vlc(&ctx->ac_vlc);
504     ff_free_vlc(&ctx->dc_vlc);
505     ff_free_vlc(&ctx->run_vlc);
506     return 0;
507 }
508
509 AVCodec ff_dnxhd_decoder = {
510     .name           = "dnxhd",
511     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("VC3/DNxHD"),
512     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
513     .id             = AV_CODEC_ID_DNXHD,
514     .priv_data_size = sizeof(DNXHDContext),
515     .init           = dnxhd_decode_init,
516     .close          = dnxhd_decode_close,
517     .decode         = dnxhd_decode_frame,
518     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1 | CODEC_CAP_FRAME_THREADS,
519 };