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