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 #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 #include "thread.h"
  33
  34 typedef struct DNXHDContext {
  35     AVCodecContext *avctx;
  36     GetBitContext gb;
  37     int64_t cid;                        ///< compression id
  38     unsigned int width, height;
  39     unsigned int mb_width, mb_height;
  40     uint32_t mb_scan_index[68];         /* max for 1080p */
  41     int cur_field;                      ///< current interlaced field
  42     VLC ac_vlc, dc_vlc, run_vlc;
  43     int last_dc[3];
  44     DSPContext dsp;
  45     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, blocks)[12][64];
  46     ScanTable scantable;
  47     const CIDEntry *cid_table;
  48     int bit_depth; // 8, 10 or 0 if not initialized at all.
  49     int is_444;
  50     void (*decode_dct_block)(struct DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
  51                              int n, int qscale);
  52     int last_qscale;
  53     int luma_scale[64];
  54     int chroma_scale[64];
  55 } DNXHDContext;
  56
  57 #define DNXHD_VLC_BITS 9
  58 #define DNXHD_DC_VLC_BITS 7
  59
  60 static void dnxhd_decode_dct_block_8(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
  61                                      int n, int qscale);
  62 static void dnxhd_decode_dct_block_10(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
  63                                       int n, int qscale);
  64 static void dnxhd_decode_dct_block_10_444(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
  65                                           int n, int qscale);
  66
  67 static av_cold int dnxhd_decode_init(AVCodecContext *avctx)
  68 {
  69     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
  70
  71     ctx->avctx = avctx;
  72     ctx->cid = -1;
  73     return 0;
  74 }
  75
  76 static int dnxhd_init_vlc(DNXHDContext *ctx, uint32_t cid)
  77 {
  78     if (cid != ctx->cid) {
  79         int index;
  80
  81         if ((index = ff_dnxhd_get_cid_table(cid)) < 0) {
  82             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "unsupported cid %d\n", cid);
  83             return AVERROR(ENOSYS);
  84         }
  85         if (ff_dnxhd_cid_table[index].bit_depth != ctx->bit_depth) {
  86             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "bit depth mismatches %d %d\n", ff_dnxhd_cid_table[index].bit_depth, ctx->bit_depth);
  87             return AVERROR_INVALIDDATA;
  88         }
  89         ctx->cid_table = &ff_dnxhd_cid_table[index];
  90
  91         ff_free_vlc(&ctx->ac_vlc);
  92         ff_free_vlc(&ctx->dc_vlc);
  93         ff_free_vlc(&ctx->run_vlc);
  94
  95         init_vlc(&ctx->ac_vlc, DNXHD_VLC_BITS, 257,
  96                  ctx->cid_table->ac_bits, 1, 1,
  97                  ctx->cid_table->ac_codes, 2, 2, 0);
  98         init_vlc(&ctx->dc_vlc, DNXHD_DC_VLC_BITS, ctx->bit_depth + 4,
  99                  ctx->cid_table->dc_bits, 1, 1,
 100                  ctx->cid_table->dc_codes, 1, 1, 0);
 101         init_vlc(&ctx->run_vlc, DNXHD_VLC_BITS, 62,
 102                  ctx->cid_table->run_bits, 1, 1,
 103                  ctx->cid_table->run_codes, 2, 2, 0);
 104
 105         ff_init_scantable(ctx->dsp.idct_permutation, &ctx->scantable,
 106                           ff_zigzag_direct);
 107         ctx->cid = cid;
 108     }
 109     return 0;
 110 }
 111
 112 static int dnxhd_decode_header(DNXHDContext *ctx, AVFrame *frame,
 113                                const uint8_t *buf, int buf_size,
 114                                int first_field)
 115 {
 116     static const uint8_t header_prefix[]    = { 0x00, 0x00, 0x02, 0x80, 0x01 };
 117     static const uint8_t header_prefix444[] = { 0x00, 0x00, 0x02, 0x80, 0x02 };
 118     int i, cid, ret;
 119
 120     if (buf_size < 0x280)
 121         return AVERROR_INVALIDDATA;
 122
 123     if (memcmp(buf, header_prefix, 5) && memcmp(buf, header_prefix444, 5)) {
 124         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "error in header\n");
 125         return AVERROR_INVALIDDATA;
 126     }
 127     if (buf[5] & 2) { /* interlaced */
 128         ctx->cur_field = buf[5] & 1;
 129         frame->interlaced_frame = 1;
 130         frame->top_field_first  = first_field ^ ctx->cur_field;
 131         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG,
 132                "interlaced %d, cur field %d\n", buf[5] & 3, ctx->cur_field);
 133     }
 134
 135     ctx->height = AV_RB16(buf + 0x18);
 136     ctx->width  = AV_RB16(buf + 0x1a);
 137
 138     av_dlog(ctx->avctx, "width %d, height %d\n", ctx->width, ctx->height);
 139
 140     ctx->is_444 = 0;
 141     if (buf[0x4] == 0x2) {
 142         ctx->avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV444P10;
 143         ctx->avctx->bits_per_raw_sample = 10;
 144         if (ctx->bit_depth != 10) {
 145             ff_dsputil_init(&ctx->dsp, ctx->avctx);
 146             ctx->bit_depth = 10;
 147             ctx->decode_dct_block = dnxhd_decode_dct_block_10_444;
 148         }
 149         ctx->is_444 = 1;
 150     } else if (buf[0x21] & 0x40) {
 151         ctx->avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV422P10;
 152         ctx->avctx->bits_per_raw_sample = 10;
 153         if (ctx->bit_depth != 10) {
 154             ff_dsputil_init(&ctx->dsp, ctx->avctx);
 155             ctx->bit_depth = 10;
 156             ctx->decode_dct_block = dnxhd_decode_dct_block_10;
 157         }
 158     } else {
 159         ctx->avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV422P;
 160         ctx->avctx->bits_per_raw_sample = 8;
 161         if (ctx->bit_depth != 8) {
 162             ff_dsputil_init(&ctx->dsp, ctx->avctx);
 163             ctx->bit_depth = 8;
 164             ctx->decode_dct_block = dnxhd_decode_dct_block_8;
 165         }
 166     }
 167
 168     cid = AV_RB32(buf + 0x28);
 169     av_dlog(ctx->avctx, "compression id %d\n", cid);
 170
 171     if ((ret = dnxhd_init_vlc(ctx, cid)) < 0)
 172         return ret;
 173
 174     if (buf_size < ctx->cid_table->coding_unit_size) {
 175         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "incorrect frame size\n");
 176         return AVERROR_INVALIDDATA;
 177     }
 178
 179     ctx->mb_width  = ctx->width >> 4;
 180     ctx->mb_height = buf[0x16d];
 181
 182     av_dlog(ctx->avctx,
 183             "mb width %d, mb height %d\n", ctx->mb_width, ctx->mb_height);
 184
 185     if ((ctx->height + 15) >> 4 == ctx->mb_height && frame->interlaced_frame)
 186         ctx->height <<= 1;
 187
 188     if (ctx->mb_height > 68 ||
 189         (ctx->mb_height << frame->interlaced_frame) > (ctx->height + 15) >> 4) {
 190         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR,
 191                "mb height too big: %d\n", ctx->mb_height);
 192         return AVERROR_INVALIDDATA;
 193     }
 194
 195     for (i = 0; i < ctx->mb_height; i++) {
 196         ctx->mb_scan_index[i] = AV_RB32(buf + 0x170 + (i << 2));
 197         av_dlog(ctx->avctx, "mb scan index %d\n", ctx->mb_scan_index[i]);
 198         if (buf_size < ctx->mb_scan_index[i] + 0x280LL) {
 199             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid mb scan index\n");
 200             return AVERROR_INVALIDDATA;
 201         }
 202     }
 203
 204     return 0;
 205 }
 206
 207 static av_always_inline void dnxhd_decode_dct_block(DNXHDContext *ctx,
 208                                                     int16_t *block, int n,
 209                                                     int qscale,
 210                                                     int index_bits,
 211                                                     int level_bias,
 212                                                     int level_shift)
 213 {
 214     int i, j, index1, index2, len, flags;
 215     int level, component, sign;
 216     const int *scale;
 217     const uint8_t *weight_matrix;
 218     const uint8_t *ac_level = ctx->cid_table->ac_level;
 219     const uint8_t *ac_flags = ctx->cid_table->ac_flags;
 220     const int eob_index     = ctx->cid_table->eob_index;
 221     OPEN_READER(bs, &ctx->gb);
 222
 223     if (!ctx->is_444) {
 224         if (n & 2) {
 225             component     = 1 + (n & 1);
 226             scale = ctx->chroma_scale;
 227             weight_matrix = ctx->cid_table->chroma_weight;
 228         } else {
 229             component     = 0;
 230             scale = ctx->luma_scale;
 231             weight_matrix = ctx->cid_table->luma_weight;
 232         }
 233     } else {
 234         component = (n >> 1) % 3;
 235         if (component) {
 236             scale = ctx->chroma_scale;
 237             weight_matrix = ctx->cid_table->chroma_weight;
 238         } else {
 239             scale = ctx->luma_scale;
 240             weight_matrix = ctx->cid_table->luma_weight;
 241         }
 242     }
 243
 244     UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
 245     GET_VLC(len, bs, &ctx->gb, ctx->dc_vlc.table, DNXHD_DC_VLC_BITS, 1);
 246     if (len) {
 247         level = GET_CACHE(bs, &ctx->gb);
 248         LAST_SKIP_BITS(bs, &ctx->gb, len);
 249         sign  = ~level >> 31;
 250         level = (NEG_USR32(sign ^ level, len) ^ sign) - sign;
 251         ctx->last_dc[component] += level;
 252     }
 253     block[0] = ctx->last_dc[component];
 254
 255     i = 0;
 256
 257     UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
 258     GET_VLC(index1, bs, &ctx->gb, ctx->ac_vlc.table,
 259             DNXHD_VLC_BITS, 2);
 260
 261     while (index1 != eob_index) {
 262         level = ac_level[index1];
 263         flags = ac_flags[index1];
 264
 265         sign = SHOW_SBITS(bs, &ctx->gb, 1);
 266         SKIP_BITS(bs, &ctx->gb, 1);
 267
 268         if (flags & 1) {
 269             level += SHOW_UBITS(bs, &ctx->gb, index_bits) << 7;
 270             SKIP_BITS(bs, &ctx->gb, index_bits);
 271         }
 272
 273         if (flags & 2) {
 274             UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
 275             GET_VLC(index2, bs, &ctx->gb, ctx->run_vlc.table,
 276                     DNXHD_VLC_BITS, 2);
 277             i += ctx->cid_table->run[index2];
 278         }
 279
 280         if (++i > 63) {
 281             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "ac tex damaged %d, %d\n", n, i);
 282             break;
 283         }
 284
 285         j     = ctx->scantable.permutated[i];
 286         level *= scale[i];
 287         if (level_bias < 32 || weight_matrix[i] != level_bias)
 288             level += level_bias;
 289         level >>= level_shift;
 290
 291         block[j] = (level ^ sign) - sign;
 292
 293         UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
 294         GET_VLC(index1, bs, &ctx->gb, ctx->ac_vlc.table,
 295                 DNXHD_VLC_BITS, 2);
 296     }
 297
 298     CLOSE_READER(bs, &ctx->gb);
 299 }
 300
 301 static void dnxhd_decode_dct_block_8(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
 302                                      int n, int qscale)
 303 {
 304     dnxhd_decode_dct_block(ctx, block, n, qscale, 4, 32, 6);
 305 }
 306
 307 static void dnxhd_decode_dct_block_10(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
 308                                       int n, int qscale)
 309 {
 310     dnxhd_decode_dct_block(ctx, block, n, qscale, 6, 8, 4);
 311 }
 312
 313 static void dnxhd_decode_dct_block_10_444(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
 314                                           int n, int qscale)
 315 {
 316     dnxhd_decode_dct_block(ctx, block, n, qscale, 6, 32, 6);
 317 }
 318
 319 static int dnxhd_decode_macroblock(DNXHDContext *ctx, AVFrame *frame,
 320                                    int x, int y)
 321 {
 322     int shift1 = ctx->bit_depth == 10;
 323     int dct_linesize_luma   = frame->linesize[0];
 324     int dct_linesize_chroma = frame->linesize[1];
 325     uint8_t *dest_y, *dest_u, *dest_v;
 326     int dct_y_offset, dct_x_offset;
 327     int qscale, i;
 328
 329     qscale = get_bits(&ctx->gb, 11);
 330     skip_bits1(&ctx->gb);
 331
 332     if (qscale != ctx->last_qscale) {
 333         for (i = 0; i < 64; i++) {
 334             ctx->luma_scale[i]   = qscale * ctx->cid_table->luma_weight[i];
 335             ctx->chroma_scale[i] = qscale * ctx->cid_table->chroma_weight[i];
 336         }
 337         ctx->last_qscale = qscale;
 338     }
 339
 340     for (i = 0; i < 8; i++) {
 341         ctx->dsp.clear_block(ctx->blocks[i]);
 342         ctx->decode_dct_block(ctx, ctx->blocks[i], i, qscale);
 343     }
 344     if (ctx->is_444) {
 345         for (; i < 12; i++) {
 346             ctx->dsp.clear_block(ctx->blocks[i]);
 347             ctx->decode_dct_block(ctx, ctx->blocks[i], i, qscale);
 348         }
 349     }
 350
 351     if (frame->interlaced_frame) {
 352         dct_linesize_luma   <<= 1;
 353         dct_linesize_chroma <<= 1;
 354     }
 355
 356     dest_y = frame->data[0] + ((y * dct_linesize_luma)   << 4) + (x << (4 + shift1));
 357     dest_u = frame->data[1] + ((y * dct_linesize_chroma) << 4) + (x << (3 + shift1 + ctx->is_444));
 358     dest_v = frame->data[2] + ((y * dct_linesize_chroma) << 4) + (x << (3 + shift1 + ctx->is_444));
 359
 360     if (ctx->cur_field) {
 361         dest_y += frame->linesize[0];
 362         dest_u += frame->linesize[1];
 363         dest_v += frame->linesize[2];
 364     }
 365
 366     dct_y_offset = dct_linesize_luma << 3;
 367     dct_x_offset = 8 << shift1;
 368     if (!ctx->is_444) {
 369         ctx->dsp.idct_put(dest_y,                               dct_linesize_luma, ctx->blocks[0]);
 370         ctx->dsp.idct_put(dest_y + dct_x_offset,                dct_linesize_luma, ctx->blocks[1]);
 371         ctx->dsp.idct_put(dest_y + dct_y_offset,                dct_linesize_luma, ctx->blocks[4]);
 372         ctx->dsp.idct_put(dest_y + dct_y_offset + dct_x_offset, dct_linesize_luma, ctx->blocks[5]);
 373
 374         if (!(ctx->avctx->flags & CODEC_FLAG_GRAY)) {
 375             dct_y_offset = dct_linesize_chroma << 3;
 376             ctx->dsp.idct_put(dest_u,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[2]);
 377             ctx->dsp.idct_put(dest_v,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[3]);
 378             ctx->dsp.idct_put(dest_u + dct_y_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[6]);
 379             ctx->dsp.idct_put(dest_v + dct_y_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[7]);
 380         }
 381     } else {
 382         ctx->dsp.idct_put(dest_y,                               dct_linesize_luma, ctx->blocks[0]);
 383         ctx->dsp.idct_put(dest_y + dct_x_offset,                dct_linesize_luma, ctx->blocks[1]);
 384         ctx->dsp.idct_put(dest_y + dct_y_offset,                dct_linesize_luma, ctx->blocks[6]);
 385         ctx->dsp.idct_put(dest_y + dct_y_offset + dct_x_offset, dct_linesize_luma, ctx->blocks[7]);
 386
 387         if (!(ctx->avctx->flags & CODEC_FLAG_GRAY)) {
 388             dct_y_offset = dct_linesize_chroma << 3;
 389             ctx->dsp.idct_put(dest_u,                               dct_linesize_chroma, ctx->blocks[2]);
 390             ctx->dsp.idct_put(dest_u + dct_x_offset,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[3]);
 391             ctx->dsp.idct_put(dest_u + dct_y_offset,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[8]);
 392             ctx->dsp.idct_put(dest_u + dct_y_offset + dct_x_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[9]);
 393             ctx->dsp.idct_put(dest_v,                               dct_linesize_chroma, ctx->blocks[4]);
 394             ctx->dsp.idct_put(dest_v + dct_x_offset,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[5]);
 395             ctx->dsp.idct_put(dest_v + dct_y_offset,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[10]);
 396             ctx->dsp.idct_put(dest_v + dct_y_offset + dct_x_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[11]);
 397         }
 398     }
 399
 400     return 0;
 401 }
 402
 403 static int dnxhd_decode_macroblocks(DNXHDContext *ctx, AVFrame *frame,
 404                                     const uint8_t *buf, int buf_size)
 405 {
 406     int x, y;
 407     for (y = 0; y < ctx->mb_height; y++) {
 408         ctx->last_dc[0] =
 409         ctx->last_dc[1] =
 410         ctx->last_dc[2] = 1 << (ctx->bit_depth + 2); // for levels +2^(bitdepth-1)
 411         init_get_bits(&ctx->gb, buf + ctx->mb_scan_index[y], (buf_size - ctx->mb_scan_index[y]) << 3);
 412         for (x = 0; x < ctx->mb_width; x++) {
 413             //START_TIMER;
 414             dnxhd_decode_macroblock(ctx, frame, x, y);
 415             //STOP_TIMER("decode macroblock");
 416         }
 417     }
 418     return 0;
 419 }
 420
 421 static int dnxhd_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
 422                               int *got_frame, AVPacket *avpkt)
 423 {
 424     const uint8_t *buf = avpkt->data;
 425     int buf_size = avpkt->size;
 426     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
 427     ThreadFrame frame = { .f = data };
 428     AVFrame *picture = data;
 429     int first_field = 1;
 430     int ret;
 431
 432     av_dlog(avctx, "frame size %d\n", buf_size);
 433
 434 decode_coding_unit:
 435     if ((ret = dnxhd_decode_header(ctx, picture, buf, buf_size, first_field)) < 0)
 436         return ret;
 437
 438     if ((avctx->width || avctx->height) &&
 439         (ctx->width != avctx->width || ctx->height != avctx->height)) {
 440         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "frame size changed: %dx%d -> %dx%d\n",
 441                avctx->width, avctx->height, ctx->width, ctx->height);
 442         first_field = 1;
 443     }
 444
 445     ret = ff_set_dimensions(avctx, ctx->width, ctx->height);
 446     if (ret < 0)
 447         return ret;
 448
 449     if (first_field) {
 450         if ((ret = ff_thread_get_buffer(avctx, &frame, 0)) < 0)
 451             return ret;
 452         picture->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
 453         picture->key_frame = 1;
 454     }
 455
 456     dnxhd_decode_macroblocks(ctx, picture, buf + 0x280, buf_size - 0x280);
 457
 458     if (first_field && picture->interlaced_frame) {
 459         buf      += ctx->cid_table->coding_unit_size;
 460         buf_size -= ctx->cid_table->coding_unit_size;
 461         first_field = 0;
 462         goto decode_coding_unit;
 463     }
 464
 465     *got_frame = 1;
 466     return avpkt->size;
 467 }
 468
 469 static av_cold int dnxhd_decode_close(AVCodecContext *avctx)
 470 {
 471     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
 472
 473     ff_free_vlc(&ctx->ac_vlc);
 474     ff_free_vlc(&ctx->dc_vlc);
 475     ff_free_vlc(&ctx->run_vlc);
 476     return 0;
 477 }
 478
 479 AVCodec ff_dnxhd_decoder = {
 480     .name           = "dnxhd",
 481     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("VC3/DNxHD"),
 482     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 483     .id             = AV_CODEC_ID_DNXHD,
 484     .priv_data_size = sizeof(DNXHDContext),
 485     .init           = dnxhd_decode_init,
 486     .close          = dnxhd_decode_close,
 487     .decode         = dnxhd_decode_frame,
 488     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1 | CODEC_CAP_FRAME_THREADS,
 489 };