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
  34 typedef struct DNXHDContext {
  35     AVCodecContext *avctx;
  36     GetBitContext gb;
  37     BlockDSPContext bdsp;
  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     IDCTDSPContext idsp;
  46     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, blocks)[12][64];
  47     ScanTable scantable;
  48     const CIDEntry *cid_table;
  49     int bit_depth; // 8, 10 or 0 if not initialized at all.
  50     int is_444;
  51     void (*decode_dct_block)(struct DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
  52                              int n, int qscale);
  53 } DNXHDContext;
  54
  55 #define DNXHD_VLC_BITS 9
  56 #define DNXHD_DC_VLC_BITS 7
  57
  58 static void dnxhd_decode_dct_block_8(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
  59                                      int n, int qscale);
  60 static void dnxhd_decode_dct_block_10(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
  61                                       int n, int qscale);
  62 static void dnxhd_decode_dct_block_10_444(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
  63                                           int n, int qscale);
  64
  65 static av_cold int dnxhd_decode_init(AVCodecContext *avctx)
  66 {
  67     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
  68
  69     ctx->avctx = avctx;
  70     return 0;
  71 }
  72
  73 static int dnxhd_init_vlc(DNXHDContext *ctx, int cid)
  74 {
  75     if (cid != ctx->cid) {
  76         int index;
  77
  78         if ((index = ff_dnxhd_get_cid_table(cid)) < 0) {
  79             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "unsupported cid %d\n", cid);
  80             return AVERROR(ENOSYS);
  81         }
  82         ctx->cid_table = &ff_dnxhd_cid_table[index];
  83
  84         ff_free_vlc(&ctx->ac_vlc);
  85         ff_free_vlc(&ctx->dc_vlc);
  86         ff_free_vlc(&ctx->run_vlc);
  87
  88         init_vlc(&ctx->ac_vlc, DNXHD_VLC_BITS, 257,
  89                  ctx->cid_table->ac_bits, 1, 1,
  90                  ctx->cid_table->ac_codes, 2, 2, 0);
  91         init_vlc(&ctx->dc_vlc, DNXHD_DC_VLC_BITS, ctx->bit_depth + 4,
  92                  ctx->cid_table->dc_bits, 1, 1,
  93                  ctx->cid_table->dc_codes, 1, 1, 0);
  94         init_vlc(&ctx->run_vlc, DNXHD_VLC_BITS, 62,
  95                  ctx->cid_table->run_bits, 1, 1,
  96                  ctx->cid_table->run_codes, 2, 2, 0);
  97
  98         ff_init_scantable(ctx->idsp.idct_permutation, &ctx->scantable,
  99                           ff_zigzag_direct);
 100         ctx->cid = cid;
 101     }
 102     return 0;
 103 }
 104
 105 static int dnxhd_decode_header(DNXHDContext *ctx, AVFrame *frame,
 106                                const uint8_t *buf, int buf_size,
 107                                int first_field)
 108 {
 109     static const uint8_t header_prefix[]    = { 0x00, 0x00, 0x02, 0x80, 0x01 };
 110     static const uint8_t header_prefix444[] = { 0x00, 0x00, 0x02, 0x80, 0x02 };
 111     int i, cid, ret;
 112
 113     if (buf_size < 0x280)
 114         return AVERROR_INVALIDDATA;
 115
 116     if (memcmp(buf, header_prefix, 5) && memcmp(buf, header_prefix444, 5)) {
 117         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "error in header\n");
 118         return AVERROR_INVALIDDATA;
 119     }
 120     if (buf[5] & 2) { /* interlaced */
 121         ctx->cur_field = buf[5] & 1;
 122         frame->interlaced_frame = 1;
 123         frame->top_field_first  = first_field ^ ctx->cur_field;
 124         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG,
 125                "interlaced %d, cur field %d\n", buf[5] & 3, ctx->cur_field);
 126     }
 127
 128     ctx->height = AV_RB16(buf + 0x18);
 129     ctx->width  = AV_RB16(buf + 0x1a);
 130
 131     av_dlog(ctx->avctx, "width %d, height %d\n", ctx->width, ctx->height);
 132
 133     ctx->is_444 = 0;
 134     if (buf[0x4] == 0x2) {
 135         ctx->avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV444P10;
 136         ctx->avctx->bits_per_raw_sample = 10;
 137         if (ctx->bit_depth != 10) {
 138             ff_blockdsp_init(&ctx->bdsp, ctx->avctx);
 139             ff_idctdsp_init(&ctx->idsp, ctx->avctx);
 140             ctx->bit_depth = 10;
 141             ctx->decode_dct_block = dnxhd_decode_dct_block_10_444;
 142         }
 143         ctx->is_444 = 1;
 144     } else if (buf[0x21] & 0x40) {
 145         ctx->avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV422P10;
 146         ctx->avctx->bits_per_raw_sample = 10;
 147         if (ctx->bit_depth != 10) {
 148             ff_blockdsp_init(&ctx->bdsp, ctx->avctx);
 149             ff_idctdsp_init(&ctx->idsp, ctx->avctx);
 150             ctx->bit_depth = 10;
 151             ctx->decode_dct_block = dnxhd_decode_dct_block_10;
 152         }
 153     } else {
 154         ctx->avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV422P;
 155         ctx->avctx->bits_per_raw_sample = 8;
 156         if (ctx->bit_depth != 8) {
 157             ff_blockdsp_init(&ctx->bdsp, ctx->avctx);
 158             ff_idctdsp_init(&ctx->idsp, ctx->avctx);
 159             ctx->bit_depth = 8;
 160             ctx->decode_dct_block = dnxhd_decode_dct_block_8;
 161         }
 162     }
 163
 164     cid = AV_RB32(buf + 0x28);
 165     av_dlog(ctx->avctx, "compression id %d\n", cid);
 166
 167     if ((ret = dnxhd_init_vlc(ctx, cid)) < 0)
 168         return ret;
 169
 170     if (buf_size < ctx->cid_table->coding_unit_size) {
 171         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "incorrect frame size\n");
 172         return AVERROR_INVALIDDATA;
 173     }
 174
 175     ctx->mb_width  = ctx->width >> 4;
 176     ctx->mb_height = buf[0x16d];
 177
 178     av_dlog(ctx->avctx,
 179             "mb width %d, mb height %d\n", ctx->mb_width, ctx->mb_height);
 180
 181     if ((ctx->height + 15) >> 4 == ctx->mb_height && frame->interlaced_frame)
 182         ctx->height <<= 1;
 183
 184     if (ctx->mb_height > 68 ||
 185         (ctx->mb_height << frame->interlaced_frame) > (ctx->height + 15) >> 4) {
 186         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR,
 187                "mb height too big: %d\n", ctx->mb_height);
 188         return AVERROR_INVALIDDATA;
 189     }
 190
 191     for (i = 0; i < ctx->mb_height; i++) {
 192         ctx->mb_scan_index[i] = AV_RB32(buf + 0x170 + (i << 2));
 193         av_dlog(ctx->avctx, "mb scan index %d\n", ctx->mb_scan_index[i]);
 194         if (buf_size < ctx->mb_scan_index[i] + 0x280) {
 195             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid mb scan index\n");
 196             return AVERROR_INVALIDDATA;
 197         }
 198     }
 199
 200     return 0;
 201 }
 202
 203 static av_always_inline void dnxhd_decode_dct_block(DNXHDContext *ctx,
 204                                                     int16_t *block, int n,
 205                                                     int qscale,
 206                                                     int index_bits,
 207                                                     int level_bias,
 208                                                     int level_shift)
 209 {
 210     int i, j, index1, index2, len;
 211     int level, component, sign;
 212     const uint8_t *weight_matrix;
 213     OPEN_READER(bs, &ctx->gb);
 214
 215     if (!ctx->is_444) {
 216         if (n & 2) {
 217             component     = 1 + (n & 1);
 218             weight_matrix = ctx->cid_table->chroma_weight;
 219         } else {
 220             component     = 0;
 221             weight_matrix = ctx->cid_table->luma_weight;
 222         }
 223     } else {
 224         component = (n >> 1) % 3;
 225         if (component) {
 226             weight_matrix = ctx->cid_table->chroma_weight;
 227         } else {
 228             weight_matrix = ctx->cid_table->luma_weight;
 229         }
 230     }
 231
 232     UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
 233     GET_VLC(len, bs, &ctx->gb, ctx->dc_vlc.table, DNXHD_DC_VLC_BITS, 1);
 234     if (len) {
 235         level = GET_CACHE(bs, &ctx->gb);
 236         LAST_SKIP_BITS(bs, &ctx->gb, len);
 237         sign  = ~level >> 31;
 238         level = (NEG_USR32(sign ^ level, len) ^ sign) - sign;
 239         ctx->last_dc[component] += level;
 240     }
 241     block[0] = ctx->last_dc[component];
 242
 243     for (i = 1; ; i++) {
 244         UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
 245         GET_VLC(index1, bs, &ctx->gb, ctx->ac_vlc.table,
 246                 DNXHD_VLC_BITS, 2);
 247         level = ctx->cid_table->ac_level[index1];
 248         if (!level) /* EOB */
 249             break;
 250
 251         sign = SHOW_SBITS(bs, &ctx->gb, 1);
 252         SKIP_BITS(bs, &ctx->gb, 1);
 253
 254         if (ctx->cid_table->ac_index_flag[index1]) {
 255             level += SHOW_UBITS(bs, &ctx->gb, index_bits) << 6;
 256             SKIP_BITS(bs, &ctx->gb, index_bits);
 257         }
 258
 259         if (ctx->cid_table->ac_run_flag[index1]) {
 260             UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
 261             GET_VLC(index2, bs, &ctx->gb, ctx->run_vlc.table,
 262                     DNXHD_VLC_BITS, 2);
 263             i += ctx->cid_table->run[index2];
 264         }
 265
 266         if (i > 63) {
 267             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "ac tex damaged %d, %d\n", n, i);
 268             break;
 269         }
 270
 271         j     = ctx->scantable.permutated[i];
 272         level = (2 * level + 1) * qscale * weight_matrix[i];
 273         if (level_bias < 32 || weight_matrix[i] != level_bias)
 274             level += level_bias;
 275         level >>= level_shift;
 276
 277         block[j] = (level ^ sign) - sign;
 278     }
 279
 280     CLOSE_READER(bs, &ctx->gb);
 281 }
 282
 283 static void dnxhd_decode_dct_block_8(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
 284                                      int n, int qscale)
 285 {
 286     dnxhd_decode_dct_block(ctx, block, n, qscale, 4, 32, 6);
 287 }
 288
 289 static void dnxhd_decode_dct_block_10(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
 290                                       int n, int qscale)
 291 {
 292     dnxhd_decode_dct_block(ctx, block, n, qscale, 6, 8, 4);
 293 }
 294
 295 static void dnxhd_decode_dct_block_10_444(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
 296                                           int n, int qscale)
 297 {
 298     dnxhd_decode_dct_block(ctx, block, n, qscale, 6, 32, 6);
 299 }
 300
 301 static int dnxhd_decode_macroblock(DNXHDContext *ctx, AVFrame *frame,
 302                                    int x, int y)
 303 {
 304     int shift1 = ctx->bit_depth == 10;
 305     int dct_linesize_luma   = frame->linesize[0];
 306     int dct_linesize_chroma = frame->linesize[1];
 307     uint8_t *dest_y, *dest_u, *dest_v;
 308     int dct_y_offset, dct_x_offset;
 309     int qscale, i;
 310
 311     qscale = get_bits(&ctx->gb, 11);
 312     skip_bits1(&ctx->gb);
 313
 314     for (i = 0; i < 8; i++) {
 315         ctx->bdsp.clear_block(ctx->blocks[i]);
 316         ctx->decode_dct_block(ctx, ctx->blocks[i], i, qscale);
 317     }
 318     if (ctx->is_444) {
 319         for (; i < 12; i++) {
 320             ctx->bdsp.clear_block(ctx->blocks[i]);
 321             ctx->decode_dct_block(ctx, ctx->blocks[i], i, qscale);
 322         }
 323     }
 324
 325     if (frame->interlaced_frame) {
 326         dct_linesize_luma   <<= 1;
 327         dct_linesize_chroma <<= 1;
 328     }
 329
 330     dest_y = frame->data[0] + ((y * dct_linesize_luma)   << 4) + (x << (4 + shift1));
 331     dest_u = frame->data[1] + ((y * dct_linesize_chroma) << 4) + (x << (3 + shift1 + ctx->is_444));
 332     dest_v = frame->data[2] + ((y * dct_linesize_chroma) << 4) + (x << (3 + shift1 + ctx->is_444));
 333
 334     if (ctx->cur_field) {
 335         dest_y += frame->linesize[0];
 336         dest_u += frame->linesize[1];
 337         dest_v += frame->linesize[2];
 338     }
 339
 340     dct_y_offset = dct_linesize_luma << 3;
 341     dct_x_offset = 8 << shift1;
 342     if (!ctx->is_444) {
 343         ctx->idsp.idct_put(dest_y,                               dct_linesize_luma, ctx->blocks[0]);
 344         ctx->idsp.idct_put(dest_y + dct_x_offset,                dct_linesize_luma, ctx->blocks[1]);
 345         ctx->idsp.idct_put(dest_y + dct_y_offset,                dct_linesize_luma, ctx->blocks[4]);
 346         ctx->idsp.idct_put(dest_y + dct_y_offset + dct_x_offset, dct_linesize_luma, ctx->blocks[5]);
 347
 348         if (!(ctx->avctx->flags & CODEC_FLAG_GRAY)) {
 349             dct_y_offset = dct_linesize_chroma << 3;
 350             ctx->idsp.idct_put(dest_u,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[2]);
 351             ctx->idsp.idct_put(dest_v,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[3]);
 352             ctx->idsp.idct_put(dest_u + dct_y_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[6]);
 353             ctx->idsp.idct_put(dest_v + dct_y_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[7]);
 354         }
 355     } else {
 356         ctx->idsp.idct_put(dest_y,                               dct_linesize_luma, ctx->blocks[0]);
 357         ctx->idsp.idct_put(dest_y + dct_x_offset,                dct_linesize_luma, ctx->blocks[1]);
 358         ctx->idsp.idct_put(dest_y + dct_y_offset,                dct_linesize_luma, ctx->blocks[6]);
 359         ctx->idsp.idct_put(dest_y + dct_y_offset + dct_x_offset, dct_linesize_luma, ctx->blocks[7]);
 360
 361         if (!(ctx->avctx->flags & CODEC_FLAG_GRAY)) {
 362             dct_y_offset = dct_linesize_chroma << 3;
 363             ctx->idsp.idct_put(dest_u,                               dct_linesize_chroma, ctx->blocks[2]);
 364             ctx->idsp.idct_put(dest_u + dct_x_offset,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[3]);
 365             ctx->idsp.idct_put(dest_u + dct_y_offset,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[8]);
 366             ctx->idsp.idct_put(dest_u + dct_y_offset + dct_x_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[9]);
 367             ctx->idsp.idct_put(dest_v,                               dct_linesize_chroma, ctx->blocks[4]);
 368             ctx->idsp.idct_put(dest_v + dct_x_offset,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[5]);
 369             ctx->idsp.idct_put(dest_v + dct_y_offset,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[10]);
 370             ctx->idsp.idct_put(dest_v + dct_y_offset + dct_x_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[11]);
 371         }
 372     }
 373
 374     return 0;
 375 }
 376
 377 static int dnxhd_decode_macroblocks(DNXHDContext *ctx, AVFrame *frame,
 378                                     const uint8_t *buf, int buf_size)
 379 {
 380     int x, y;
 381     for (y = 0; y < ctx->mb_height; y++) {
 382         ctx->last_dc[0] =
 383         ctx->last_dc[1] =
 384         ctx->last_dc[2] = 1 << (ctx->bit_depth + 2); // for levels +2^(bitdepth-1)
 385         init_get_bits(&ctx->gb, buf + ctx->mb_scan_index[y], (buf_size - ctx->mb_scan_index[y]) << 3);
 386         for (x = 0; x < ctx->mb_width; x++) {
 387             //START_TIMER;
 388             dnxhd_decode_macroblock(ctx, frame, x, y);
 389             //STOP_TIMER("decode macroblock");
 390         }
 391     }
 392     return 0;
 393 }
 394
 395 static int dnxhd_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
 396                               int *got_frame, AVPacket *avpkt)
 397 {
 398     const uint8_t *buf = avpkt->data;
 399     int buf_size = avpkt->size;
 400     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
 401     AVFrame *picture = data;
 402     int first_field = 1;
 403     int ret;
 404
 405     av_dlog(avctx, "frame size %d\n", buf_size);
 406
 407 decode_coding_unit:
 408     if ((ret = dnxhd_decode_header(ctx, picture, buf, buf_size, first_field)) < 0)
 409         return ret;
 410
 411     if ((avctx->width || avctx->height) &&
 412         (ctx->width != avctx->width || ctx->height != avctx->height)) {
 413         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "frame size changed: %dx%d -> %dx%d\n",
 414                avctx->width, avctx->height, ctx->width, ctx->height);
 415         first_field = 1;
 416     }
 417
 418     ret = ff_set_dimensions(avctx, ctx->width, ctx->height);
 419     if (ret < 0)
 420         return ret;
 421
 422     if (first_field) {
 423         if ((ret = ff_get_buffer(avctx, picture, 0)) < 0) {
 424             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
 425             return ret;
 426         }
 427         picture->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
 428         picture->key_frame = 1;
 429     }
 430
 431     dnxhd_decode_macroblocks(ctx, picture, buf + 0x280, buf_size - 0x280);
 432
 433     if (first_field && picture->interlaced_frame) {
 434         buf      += ctx->cid_table->coding_unit_size;
 435         buf_size -= ctx->cid_table->coding_unit_size;
 436         first_field = 0;
 437         goto decode_coding_unit;
 438     }
 439
 440     *got_frame = 1;
 441     return buf_size;
 442 }
 443
 444 static av_cold int dnxhd_decode_close(AVCodecContext *avctx)
 445 {
 446     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
 447
 448     ff_free_vlc(&ctx->ac_vlc);
 449     ff_free_vlc(&ctx->dc_vlc);
 450     ff_free_vlc(&ctx->run_vlc);
 451     return 0;
 452 }
 453
 454 AVCodec ff_dnxhd_decoder = {
 455     .name           = "dnxhd",
 456     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("VC3/DNxHD"),
 457     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 458     .id             = AV_CODEC_ID_DNXHD,
 459     .priv_data_size = sizeof(DNXHDContext),
 460     .init           = dnxhd_decode_init,
 461     .close          = dnxhd_decode_close,
 462     .decode         = dnxhd_decode_frame,
 463     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1,
 464 };