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 "get_bits.h"
  29 #include "dnxhddata.h"
  30 #include "dsputil.h"
  31 #include "internal.h"
  32
  33 typedef struct DNXHDContext {
  34     AVCodecContext *avctx;
  35     GetBitContext gb;
  36     int cid;                            ///< compression id
  37     unsigned int width, height;
  38     unsigned int mb_width, mb_height;
  39     uint32_t mb_scan_index[68];         /* max for 1080p */
  40     int cur_field;                      ///< current interlaced field
  41     VLC ac_vlc, dc_vlc, run_vlc;
  42     int last_dc[3];
  43     DSPContext dsp;
  44     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, blocks)[8][64];
  45     ScanTable scantable;
  46     const CIDEntry *cid_table;
  47     int bit_depth; // 8, 10 or 0 if not initialized at all.
  48     void (*decode_dct_block)(struct DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
  49                              int n, int qscale);
  50 } DNXHDContext;
  51
  52 #define DNXHD_VLC_BITS 9
  53 #define DNXHD_DC_VLC_BITS 7
  54
  55 static void dnxhd_decode_dct_block_8(DNXHDContext *ctx, int16_t *block, int n, int qscale);
  56 static void dnxhd_decode_dct_block_10(DNXHDContext *ctx, int16_t *block, int n, int qscale);
  57
  58 static av_cold int dnxhd_decode_init(AVCodecContext *avctx)
  59 {
  60     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
  61
  62     ctx->avctx = avctx;
  63     return 0;
  64 }
  65
  66 static int dnxhd_init_vlc(DNXHDContext *ctx, int cid)
  67 {
  68     if (cid != ctx->cid) {
  69         int index;
  70
  71         if ((index = ff_dnxhd_get_cid_table(cid)) < 0) {
  72             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "unsupported cid %d\n", cid);
  73             return AVERROR(ENOSYS);
  74         }
  75         ctx->cid_table = &ff_dnxhd_cid_table[index];
  76
  77         ff_free_vlc(&ctx->ac_vlc);
  78         ff_free_vlc(&ctx->dc_vlc);
  79         ff_free_vlc(&ctx->run_vlc);
  80
  81         init_vlc(&ctx->ac_vlc, DNXHD_VLC_BITS, 257,
  82                  ctx->cid_table->ac_bits, 1, 1,
  83                  ctx->cid_table->ac_codes, 2, 2, 0);
  84         init_vlc(&ctx->dc_vlc, DNXHD_DC_VLC_BITS, ctx->bit_depth + 4,
  85                  ctx->cid_table->dc_bits, 1, 1,
  86                  ctx->cid_table->dc_codes, 1, 1, 0);
  87         init_vlc(&ctx->run_vlc, DNXHD_VLC_BITS, 62,
  88                  ctx->cid_table->run_bits, 1, 1,
  89                  ctx->cid_table->run_codes, 2, 2, 0);
  90
  91         ff_init_scantable(ctx->dsp.idct_permutation, &ctx->scantable, ff_zigzag_direct);
  92         ctx->cid = cid;
  93     }
  94     return 0;
  95 }
  96
  97 static int dnxhd_decode_header(DNXHDContext *ctx, AVFrame *frame,
  98                                const uint8_t *buf, int buf_size, int first_field)
  99 {
 100     static const uint8_t header_prefix[] = { 0x00, 0x00, 0x02, 0x80, 0x01 };
 101     int i, cid, ret;
 102
 103     if (buf_size < 0x280)
 104         return AVERROR_INVALIDDATA;
 105
 106     if (memcmp(buf, header_prefix, 5)) {
 107         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "error in header\n");
 108         return AVERROR_INVALIDDATA;
 109     }
 110     if (buf[5] & 2) { /* interlaced */
 111         ctx->cur_field = buf[5] & 1;
 112         frame->interlaced_frame = 1;
 113         frame->top_field_first  = first_field ^ ctx->cur_field;
 114         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "interlaced %d, cur field %d\n", buf[5] & 3, ctx->cur_field);
 115     }
 116
 117     ctx->height = AV_RB16(buf + 0x18);
 118     ctx->width  = AV_RB16(buf + 0x1a);
 119
 120     av_dlog(ctx->avctx, "width %d, height %d\n", ctx->width, ctx->height);
 121
 122     if (buf[0x21] & 0x40) {
 123         ctx->avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV422P10;
 124         ctx->avctx->bits_per_raw_sample = 10;
 125         if (ctx->bit_depth != 10) {
 126             ff_dsputil_init(&ctx->dsp, ctx->avctx);
 127             ctx->bit_depth = 10;
 128             ctx->decode_dct_block = dnxhd_decode_dct_block_10;
 129         }
 130     } else {
 131         ctx->avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV422P;
 132         ctx->avctx->bits_per_raw_sample = 8;
 133         if (ctx->bit_depth != 8) {
 134             ff_dsputil_init(&ctx->dsp, ctx->avctx);
 135             ctx->bit_depth = 8;
 136             ctx->decode_dct_block = dnxhd_decode_dct_block_8;
 137         }
 138     }
 139
 140     cid = AV_RB32(buf + 0x28);
 141     av_dlog(ctx->avctx, "compression id %d\n", cid);
 142
 143     if ((ret = dnxhd_init_vlc(ctx, cid)) < 0)
 144         return ret;
 145
 146     if (buf_size < ctx->cid_table->coding_unit_size) {
 147         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "incorrect frame size\n");
 148         return AVERROR_INVALIDDATA;
 149     }
 150
 151     ctx->mb_width = ctx->width>>4;
 152     ctx->mb_height = buf[0x16d];
 153
 154     av_dlog(ctx->avctx, "mb width %d, mb height %d\n", ctx->mb_width, ctx->mb_height);
 155
 156     if ((ctx->height+15)>>4 == ctx->mb_height && frame->interlaced_frame)
 157         ctx->height <<= 1;
 158
 159     if (ctx->mb_height > 68 ||
 160         (ctx->mb_height << frame->interlaced_frame) > (ctx->height+15)>>4) {
 161         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "mb height too big: %d\n", ctx->mb_height);
 162         return AVERROR_INVALIDDATA;
 163     }
 164
 165     for (i = 0; i < ctx->mb_height; i++) {
 166         ctx->mb_scan_index[i] = AV_RB32(buf + 0x170 + (i<<2));
 167         av_dlog(ctx->avctx, "mb scan index %d\n", ctx->mb_scan_index[i]);
 168         if (buf_size < ctx->mb_scan_index[i] + 0x280) {
 169             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid mb scan index\n");
 170             return AVERROR_INVALIDDATA;
 171         }
 172     }
 173
 174     return 0;
 175 }
 176
 177 static av_always_inline void dnxhd_decode_dct_block(DNXHDContext *ctx,
 178                                                     int16_t *block, int n,
 179                                                     int qscale,
 180                                                     int index_bits,
 181                                                     int level_bias,
 182                                                     int level_shift)
 183 {
 184     int i, j, index1, index2, len;
 185     int level, component, sign;
 186     const uint8_t *weight_matrix;
 187     OPEN_READER(bs, &ctx->gb);
 188
 189     if (n&2) {
 190         component = 1 + (n&1);
 191         weight_matrix = ctx->cid_table->chroma_weight;
 192     } else {
 193         component = 0;
 194         weight_matrix = ctx->cid_table->luma_weight;
 195     }
 196
 197     UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
 198     GET_VLC(len, bs, &ctx->gb, ctx->dc_vlc.table, DNXHD_DC_VLC_BITS, 1);
 199     if (len) {
 200         level = GET_CACHE(bs, &ctx->gb);
 201         LAST_SKIP_BITS(bs, &ctx->gb, len);
 202         sign  = ~level >> 31;
 203         level = (NEG_USR32(sign ^ level, len) ^ sign) - sign;
 204         ctx->last_dc[component] += level;
 205     }
 206     block[0] = ctx->last_dc[component];
 207
 208     for (i = 1; ; i++) {
 209         UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
 210         GET_VLC(index1, bs, &ctx->gb, ctx->ac_vlc.table,
 211                 DNXHD_VLC_BITS, 2);
 212         level = ctx->cid_table->ac_level[index1];
 213         if (!level) /* EOB */
 214             break;
 215
 216         sign = SHOW_SBITS(bs, &ctx->gb, 1);
 217         SKIP_BITS(bs, &ctx->gb, 1);
 218
 219         if (ctx->cid_table->ac_index_flag[index1]) {
 220             level += SHOW_UBITS(bs, &ctx->gb, index_bits) << 6;
 221             SKIP_BITS(bs, &ctx->gb, index_bits);
 222         }
 223
 224         if (ctx->cid_table->ac_run_flag[index1]) {
 225             UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
 226             GET_VLC(index2, bs, &ctx->gb, ctx->run_vlc.table,
 227                     DNXHD_VLC_BITS, 2);
 228             i += ctx->cid_table->run[index2];
 229         }
 230
 231         if (i > 63) {
 232             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "ac tex damaged %d, %d\n", n, i);
 233             break;
 234         }
 235
 236         j = ctx->scantable.permutated[i];
 237         level = (2*level+1) * qscale * weight_matrix[i];
 238         if (level_bias < 32 || weight_matrix[i] != level_bias)
 239             level += level_bias;
 240         level >>= level_shift;
 241
 242         block[j] = (level^sign) - sign;
 243     }
 244
 245     CLOSE_READER(bs, &ctx->gb);
 246 }
 247
 248 static void dnxhd_decode_dct_block_8(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
 249                                      int n, int qscale)
 250 {
 251     dnxhd_decode_dct_block(ctx, block, n, qscale, 4, 32, 6);
 252 }
 253
 254 static void dnxhd_decode_dct_block_10(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
 255                                       int n, int qscale)
 256 {
 257     dnxhd_decode_dct_block(ctx, block, n, qscale, 6, 8, 4);
 258 }
 259
 260 static int dnxhd_decode_macroblock(DNXHDContext *ctx, AVFrame *frame, int x, int y)
 261 {
 262     int shift1 = ctx->bit_depth == 10;
 263     int dct_linesize_luma   = frame->linesize[0];
 264     int dct_linesize_chroma = frame->linesize[1];
 265     uint8_t *dest_y, *dest_u, *dest_v;
 266     int dct_y_offset, dct_x_offset;
 267     int qscale, i;
 268
 269     qscale = get_bits(&ctx->gb, 11);
 270     skip_bits1(&ctx->gb);
 271
 272     for (i = 0; i < 8; i++) {
 273         ctx->dsp.clear_block(ctx->blocks[i]);
 274         ctx->decode_dct_block(ctx, ctx->blocks[i], i, qscale);
 275     }
 276
 277     if (frame->interlaced_frame) {
 278         dct_linesize_luma   <<= 1;
 279         dct_linesize_chroma <<= 1;
 280     }
 281
 282     dest_y = frame->data[0] + ((y * dct_linesize_luma)   << 4) + (x << (4 + shift1));
 283     dest_u = frame->data[1] + ((y * dct_linesize_chroma) << 4) + (x << (3 + shift1));
 284     dest_v = frame->data[2] + ((y * dct_linesize_chroma) << 4) + (x << (3 + shift1));
 285
 286     if (ctx->cur_field) {
 287         dest_y += frame->linesize[0];
 288         dest_u += frame->linesize[1];
 289         dest_v += frame->linesize[2];
 290     }
 291
 292     dct_y_offset = dct_linesize_luma << 3;
 293     dct_x_offset = 8 << shift1;
 294     ctx->dsp.idct_put(dest_y,                               dct_linesize_luma, ctx->blocks[0]);
 295     ctx->dsp.idct_put(dest_y + dct_x_offset,                dct_linesize_luma, ctx->blocks[1]);
 296     ctx->dsp.idct_put(dest_y + dct_y_offset,                dct_linesize_luma, ctx->blocks[4]);
 297     ctx->dsp.idct_put(dest_y + dct_y_offset + dct_x_offset, dct_linesize_luma, ctx->blocks[5]);
 298
 299     if (!(ctx->avctx->flags & CODEC_FLAG_GRAY)) {
 300         dct_y_offset = dct_linesize_chroma << 3;
 301         ctx->dsp.idct_put(dest_u,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[2]);
 302         ctx->dsp.idct_put(dest_v,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[3]);
 303         ctx->dsp.idct_put(dest_u + dct_y_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[6]);
 304         ctx->dsp.idct_put(dest_v + dct_y_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[7]);
 305     }
 306
 307     return 0;
 308 }
 309
 310 static int dnxhd_decode_macroblocks(DNXHDContext *ctx, AVFrame *frame,
 311                                     const uint8_t *buf, int buf_size)
 312 {
 313     int x, y;
 314     for (y = 0; y < ctx->mb_height; y++) {
 315         ctx->last_dc[0] =
 316         ctx->last_dc[1] =
 317         ctx->last_dc[2] = 1 << (ctx->bit_depth + 2); // for levels +2^(bitdepth-1)
 318         init_get_bits(&ctx->gb, buf + ctx->mb_scan_index[y], (buf_size - ctx->mb_scan_index[y]) << 3);
 319         for (x = 0; x < ctx->mb_width; x++) {
 320             //START_TIMER;
 321             dnxhd_decode_macroblock(ctx, frame, x, y);
 322             //STOP_TIMER("decode macroblock");
 323         }
 324     }
 325     return 0;
 326 }
 327
 328 static int dnxhd_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data, int *got_frame,
 329                               AVPacket *avpkt)
 330 {
 331     const uint8_t *buf = avpkt->data;
 332     int buf_size = avpkt->size;
 333     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
 334     AVFrame *picture = data;
 335     int first_field = 1;
 336     int ret;
 337
 338     av_dlog(avctx, "frame size %d\n", buf_size);
 339
 340  decode_coding_unit:
 341     if ((ret = dnxhd_decode_header(ctx, picture, buf, buf_size, first_field)) < 0)
 342         return ret;
 343
 344     if ((avctx->width || avctx->height) &&
 345         (ctx->width != avctx->width || ctx->height != avctx->height)) {
 346         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "frame size changed: %dx%d -> %dx%d\n",
 347                avctx->width, avctx->height, ctx->width, ctx->height);
 348         first_field = 1;
 349     }
 350
 351     ret = ff_set_dimensions(avctx, ctx->width, ctx->height);
 352     if (ret < 0)
 353         return ret;
 354
 355     if (first_field) {
 356         if ((ret = ff_get_buffer(avctx, picture, 0)) < 0) {
 357             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
 358             return ret;
 359         }
 360         picture->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
 361         picture->key_frame = 1;
 362     }
 363
 364     dnxhd_decode_macroblocks(ctx, picture, buf + 0x280, buf_size - 0x280);
 365
 366     if (first_field && picture->interlaced_frame) {
 367         buf      += ctx->cid_table->coding_unit_size;
 368         buf_size -= ctx->cid_table->coding_unit_size;
 369         first_field = 0;
 370         goto decode_coding_unit;
 371     }
 372
 373     *got_frame = 1;
 374     return buf_size;
 375 }
 376
 377 static av_cold int dnxhd_decode_close(AVCodecContext *avctx)
 378 {
 379     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
 380
 381     ff_free_vlc(&ctx->ac_vlc);
 382     ff_free_vlc(&ctx->dc_vlc);
 383     ff_free_vlc(&ctx->run_vlc);
 384     return 0;
 385 }
 386
 387 AVCodec ff_dnxhd_decoder = {
 388     .name           = "dnxhd",
 389     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("VC3/DNxHD"),
 390     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 391     .id             = AV_CODEC_ID_DNXHD,
 392     .priv_data_size = sizeof(DNXHDContext),
 393     .init           = dnxhd_decode_init,
 394     .close          = dnxhd_decode_close,
 395     .decode         = dnxhd_decode_frame,
 396     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1,
 397 };