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 //#define TRACE
  26 //#define DEBUG
  27
  28 #include "libavutil/imgutils.h"
  29 #include "avcodec.h"
  30 #include "get_bits.h"
  31 #include "dnxhddata.h"
  32 #include "dsputil.h"
  33
  34 typedef struct DNXHDContext {
  35     AVCodecContext *avctx;
  36     AVFrame picture;
  37     GetBitContext gb;
  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     DSPContext dsp;
  46     DECLARE_ALIGNED(16, DCTELEM, blocks)[8][64];
  47     ScanTable scantable;
  48     const CIDEntry *cid_table;
  49     int bit_depth; // 8, 10 or 0 if not initialized at all.
  50     void (*decode_dct_block)(struct DNXHDContext *ctx, DCTELEM *block,
  51                              int n, int qscale);
  52 } DNXHDContext;
  53
  54 #define DNXHD_VLC_BITS 9
  55 #define DNXHD_DC_VLC_BITS 7
  56
  57 static void dnxhd_decode_dct_block_8(DNXHDContext *ctx, DCTELEM *block, int n, int qscale);
  58 static void dnxhd_decode_dct_block_10(DNXHDContext *ctx, DCTELEM *block, int n, int qscale);
  59
  60 static av_cold int dnxhd_decode_init(AVCodecContext *avctx)
  61 {
  62     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
  63
  64     ctx->avctx = avctx;
  65     avctx->coded_frame = &ctx->picture;
  66     avcodec_get_frame_defaults(&ctx->picture);
  67     ctx->picture.type = AV_PICTURE_TYPE_I;
  68     ctx->picture.key_frame = 1;
  69     return 0;
  70 }
  71
  72 static int dnxhd_init_vlc(DNXHDContext *ctx, int cid)
  73 {
  74     if (cid != ctx->cid) {
  75         int index;
  76
  77         if ((index = ff_dnxhd_get_cid_table(cid)) < 0) {
  78             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "unsupported cid %d\n", cid);
  79             return -1;
  80         }
  81         ctx->cid_table = &ff_dnxhd_cid_table[index];
  82
  83         free_vlc(&ctx->ac_vlc);
  84         free_vlc(&ctx->dc_vlc);
  85         free_vlc(&ctx->run_vlc);
  86
  87         init_vlc(&ctx->ac_vlc, DNXHD_VLC_BITS, 257,
  88                  ctx->cid_table->ac_bits, 1, 1,
  89                  ctx->cid_table->ac_codes, 2, 2, 0);
  90         init_vlc(&ctx->dc_vlc, DNXHD_DC_VLC_BITS, ctx->bit_depth + 4,
  91                  ctx->cid_table->dc_bits, 1, 1,
  92                  ctx->cid_table->dc_codes, 1, 1, 0);
  93         init_vlc(&ctx->run_vlc, DNXHD_VLC_BITS, 62,
  94                  ctx->cid_table->run_bits, 1, 1,
  95                  ctx->cid_table->run_codes, 2, 2, 0);
  96
  97         ff_init_scantable(ctx->dsp.idct_permutation, &ctx->scantable, ff_zigzag_direct);
  98         ctx->cid = cid;
  99     }
 100     return 0;
 101 }
 102
 103 static int dnxhd_decode_header(DNXHDContext *ctx, const uint8_t *buf, int buf_size, int first_field)
 104 {
 105     static const uint8_t header_prefix[] = { 0x00, 0x00, 0x02, 0x80, 0x01 };
 106     int i, cid;
 107
 108     if (buf_size < 0x280)
 109         return -1;
 110
 111     if (memcmp(buf, header_prefix, 5)) {
 112         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "error in header\n");
 113         return -1;
 114     }
 115     if (buf[5] & 2) { /* interlaced */
 116         ctx->cur_field = buf[5] & 1;
 117         ctx->picture.interlaced_frame = 1;
 118         ctx->picture.top_field_first = first_field ^ ctx->cur_field;
 119         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "interlaced %d, cur field %d\n", buf[5] & 3, ctx->cur_field);
 120     }
 121
 122     ctx->height = AV_RB16(buf + 0x18);
 123     ctx->width  = AV_RB16(buf + 0x1a);
 124
 125     av_dlog(ctx->avctx, "width %d, height %d\n", ctx->width, ctx->height);
 126
 127     if (buf[0x21] & 0x40) {
 128         ctx->avctx->pix_fmt = PIX_FMT_YUV422P10;
 129         ctx->avctx->bits_per_raw_sample = 10;
 130         if (ctx->bit_depth != 10) {
 131             dsputil_init(&ctx->dsp, ctx->avctx);
 132             ctx->bit_depth = 10;
 133             ctx->decode_dct_block = dnxhd_decode_dct_block_10;
 134         }
 135     } else {
 136         ctx->avctx->pix_fmt = PIX_FMT_YUV422P;
 137         ctx->avctx->bits_per_raw_sample = 8;
 138         if (ctx->bit_depth != 8) {
 139             dsputil_init(&ctx->dsp, ctx->avctx);
 140             ctx->bit_depth = 8;
 141             ctx->decode_dct_block = dnxhd_decode_dct_block_8;
 142         }
 143     }
 144
 145     cid = AV_RB32(buf + 0x28);
 146     av_dlog(ctx->avctx, "compression id %d\n", cid);
 147
 148     if (dnxhd_init_vlc(ctx, cid) < 0)
 149         return -1;
 150
 151     if (buf_size < ctx->cid_table->coding_unit_size) {
 152         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "incorrect frame size\n");
 153         return -1;
 154     }
 155
 156     ctx->mb_width = ctx->width>>4;
 157     ctx->mb_height = buf[0x16d];
 158
 159     av_dlog(ctx->avctx, "mb width %d, mb height %d\n", ctx->mb_width, ctx->mb_height);
 160
 161     if ((ctx->height+15)>>4 == ctx->mb_height && ctx->picture.interlaced_frame)
 162         ctx->height <<= 1;
 163
 164     if (ctx->mb_height > 68 ||
 165         (ctx->mb_height<<ctx->picture.interlaced_frame) > (ctx->height+15)>>4) {
 166         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "mb height too big: %d\n", ctx->mb_height);
 167         return -1;
 168     }
 169
 170     for (i = 0; i < ctx->mb_height; i++) {
 171         ctx->mb_scan_index[i] = AV_RB32(buf + 0x170 + (i<<2));
 172         av_dlog(ctx->avctx, "mb scan index %d\n", ctx->mb_scan_index[i]);
 173         if (buf_size < ctx->mb_scan_index[i] + 0x280) {
 174             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid mb scan index\n");
 175             return -1;
 176         }
 177     }
 178
 179     return 0;
 180 }
 181
 182 static av_always_inline void dnxhd_decode_dct_block(DNXHDContext *ctx,
 183                                                     DCTELEM *block, int n,
 184                                                     int qscale,
 185                                                     int index_bits,
 186                                                     int level_bias,
 187                                                     int level_shift)
 188 {
 189     int i, j, index1, index2, len;
 190     int level, component, sign;
 191     const uint8_t *weight_matrix;
 192     OPEN_READER(bs, &ctx->gb);
 193
 194     if (n&2) {
 195         component = 1 + (n&1);
 196         weight_matrix = ctx->cid_table->chroma_weight;
 197     } else {
 198         component = 0;
 199         weight_matrix = ctx->cid_table->luma_weight;
 200     }
 201
 202     UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
 203     GET_VLC(len, bs, &ctx->gb, ctx->dc_vlc.table, DNXHD_DC_VLC_BITS, 1);
 204     if (len) {
 205         level = GET_CACHE(bs, &ctx->gb);
 206         LAST_SKIP_BITS(bs, &ctx->gb, len);
 207         sign  = ~level >> 31;
 208         level = (NEG_USR32(sign ^ level, len) ^ sign) - sign;
 209         ctx->last_dc[component] += level;
 210     }
 211     block[0] = ctx->last_dc[component];
 212     //av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "dc %d\n", block[0]);
 213
 214     for (i = 1; ; i++) {
 215         UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
 216         GET_VLC(index1, bs, &ctx->gb, ctx->ac_vlc.table,
 217                 DNXHD_VLC_BITS, 2);
 218         //av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "index %d\n", index1);
 219         level = ctx->cid_table->ac_level[index1];
 220         if (!level) { /* EOB */
 221             //av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "EOB\n");
 222             break;
 223         }
 224
 225         sign = SHOW_SBITS(bs, &ctx->gb, 1);
 226         SKIP_BITS(bs, &ctx->gb, 1);
 227
 228         if (ctx->cid_table->ac_index_flag[index1]) {
 229             level += SHOW_UBITS(bs, &ctx->gb, index_bits) << 6;
 230             SKIP_BITS(bs, &ctx->gb, index_bits);
 231         }
 232
 233         if (ctx->cid_table->ac_run_flag[index1]) {
 234             UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
 235             GET_VLC(index2, bs, &ctx->gb, ctx->run_vlc.table,
 236                     DNXHD_VLC_BITS, 2);
 237             i += ctx->cid_table->run[index2];
 238         }
 239
 240         if (i > 63) {
 241             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "ac tex damaged %d, %d\n", n, i);
 242             break;
 243         }
 244
 245         j = ctx->scantable.permutated[i];
 246         //av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "j %d\n", j);
 247         //av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "level %d, weight %d\n", level, weight_matrix[i]);
 248         level = (2*level+1) * qscale * weight_matrix[i];
 249         if (level_bias < 32 || weight_matrix[i] != level_bias)
 250             level += level_bias;
 251         level >>= level_shift;
 252
 253         //av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "i %d, j %d, end level %d\n", i, j, level);
 254         block[j] = (level^sign) - sign;
 255     }
 256
 257     CLOSE_READER(bs, &ctx->gb);
 258 }
 259
 260 static void dnxhd_decode_dct_block_8(DNXHDContext *ctx, DCTELEM *block,
 261                                      int n, int qscale)
 262 {
 263     dnxhd_decode_dct_block(ctx, block, n, qscale, 4, 32, 6);
 264 }
 265
 266 static void dnxhd_decode_dct_block_10(DNXHDContext *ctx, DCTELEM *block,
 267                                       int n, int qscale)
 268 {
 269     dnxhd_decode_dct_block(ctx, block, n, qscale, 6, 8, 4);
 270 }
 271
 272 static int dnxhd_decode_macroblock(DNXHDContext *ctx, int x, int y)
 273 {
 274     int shift1 = ctx->bit_depth == 10;
 275     int dct_linesize_luma   = ctx->picture.linesize[0];
 276     int dct_linesize_chroma = ctx->picture.linesize[1];
 277     uint8_t *dest_y, *dest_u, *dest_v;
 278     int dct_y_offset, dct_x_offset;
 279     int qscale, i;
 280
 281     qscale = get_bits(&ctx->gb, 11);
 282     skip_bits1(&ctx->gb);
 283     //av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "qscale %d\n", qscale);
 284
 285     for (i = 0; i < 8; i++) {
 286         ctx->dsp.clear_block(ctx->blocks[i]);
 287         ctx->decode_dct_block(ctx, ctx->blocks[i], i, qscale);
 288     }
 289
 290     if (ctx->picture.interlaced_frame) {
 291         dct_linesize_luma   <<= 1;
 292         dct_linesize_chroma <<= 1;
 293     }
 294
 295     dest_y = ctx->picture.data[0] + ((y * dct_linesize_luma)   << 4) + (x << (4 + shift1));
 296     dest_u = ctx->picture.data[1] + ((y * dct_linesize_chroma) << 4) + (x << (3 + shift1));
 297     dest_v = ctx->picture.data[2] + ((y * dct_linesize_chroma) << 4) + (x << (3 + shift1));
 298
 299     if (ctx->cur_field) {
 300         dest_y += ctx->picture.linesize[0];
 301         dest_u += ctx->picture.linesize[1];
 302         dest_v += ctx->picture.linesize[2];
 303     }
 304
 305     dct_y_offset = dct_linesize_luma << 3;
 306     dct_x_offset = 8 << shift1;
 307     ctx->dsp.idct_put(dest_y,                               dct_linesize_luma, ctx->blocks[0]);
 308     ctx->dsp.idct_put(dest_y + dct_x_offset,                dct_linesize_luma, ctx->blocks[1]);
 309     ctx->dsp.idct_put(dest_y + dct_y_offset,                dct_linesize_luma, ctx->blocks[4]);
 310     ctx->dsp.idct_put(dest_y + dct_y_offset + dct_x_offset, dct_linesize_luma, ctx->blocks[5]);
 311
 312     if (!(ctx->avctx->flags & CODEC_FLAG_GRAY)) {
 313         dct_y_offset = dct_linesize_chroma << 3;
 314         ctx->dsp.idct_put(dest_u,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[2]);
 315         ctx->dsp.idct_put(dest_v,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[3]);
 316         ctx->dsp.idct_put(dest_u + dct_y_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[6]);
 317         ctx->dsp.idct_put(dest_v + dct_y_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[7]);
 318     }
 319
 320     return 0;
 321 }
 322
 323 static int dnxhd_decode_macroblocks(DNXHDContext *ctx, const uint8_t *buf, int buf_size)
 324 {
 325     int x, y;
 326     for (y = 0; y < ctx->mb_height; y++) {
 327         ctx->last_dc[0] =
 328         ctx->last_dc[1] =
 329         ctx->last_dc[2] = 1 << (ctx->bit_depth + 2); // for levels +2^(bitdepth-1)
 330         init_get_bits(&ctx->gb, buf + ctx->mb_scan_index[y], (buf_size - ctx->mb_scan_index[y]) << 3);
 331         for (x = 0; x < ctx->mb_width; x++) {
 332             //START_TIMER;
 333             dnxhd_decode_macroblock(ctx, x, y);
 334             //STOP_TIMER("decode macroblock");
 335         }
 336     }
 337     return 0;
 338 }
 339
 340 static int dnxhd_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data, int *data_size,
 341                               AVPacket *avpkt)
 342 {
 343     const uint8_t *buf = avpkt->data;
 344     int buf_size = avpkt->size;
 345     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
 346     AVFrame *picture = data;
 347     int first_field = 1;
 348
 349     av_dlog(avctx, "frame size %d\n", buf_size);
 350
 351  decode_coding_unit:
 352     if (dnxhd_decode_header(ctx, buf, buf_size, first_field) < 0)
 353         return -1;
 354
 355     if ((avctx->width || avctx->height) &&
 356         (ctx->width != avctx->width || ctx->height != avctx->height)) {
 357         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "frame size changed: %dx%d -> %dx%d\n",
 358                avctx->width, avctx->height, ctx->width, ctx->height);
 359         first_field = 1;
 360     }
 361
 362     if (av_image_check_size(ctx->width, ctx->height, 0, avctx))
 363         return -1;
 364     avcodec_set_dimensions(avctx, ctx->width, ctx->height);
 365
 366     if (first_field) {
 367         if (ctx->picture.data[0])
 368             avctx->release_buffer(avctx, &ctx->picture);
 369         if (avctx->get_buffer(avctx, &ctx->picture) < 0) {
 370             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
 371             return -1;
 372         }
 373     }
 374
 375     dnxhd_decode_macroblocks(ctx, buf + 0x280, buf_size - 0x280);
 376
 377     if (first_field && ctx->picture.interlaced_frame) {
 378         buf      += ctx->cid_table->coding_unit_size;
 379         buf_size -= ctx->cid_table->coding_unit_size;
 380         first_field = 0;
 381         goto decode_coding_unit;
 382     }
 383
 384     *picture = ctx->picture;
 385     *data_size = sizeof(AVPicture);
 386     return buf_size;
 387 }
 388
 389 static av_cold int dnxhd_decode_close(AVCodecContext *avctx)
 390 {
 391     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
 392
 393     if (ctx->picture.data[0])
 394         avctx->release_buffer(avctx, &ctx->picture);
 395     free_vlc(&ctx->ac_vlc);
 396     free_vlc(&ctx->dc_vlc);
 397     free_vlc(&ctx->run_vlc);
 398     return 0;
 399 }
 400
 401 AVCodec ff_dnxhd_decoder = {
 402     .name           = "dnxhd",
 403     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 404     .id             = CODEC_ID_DNXHD,
 405     .priv_data_size = sizeof(DNXHDContext),
 406     .init           = dnxhd_decode_init,
 407     .close          = dnxhd_decode_close,
 408     .decode         = dnxhd_decode_frame,
 409     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1,
 410     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("VC3/DNxHD"),
 411 };