]> git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/dnxhddec.c
Merge commit '7693ba0a0eecdcdba71b7fbd9a4a12d1ba7b82aa'
[ffmpeg] / 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 "blockdsp.h"
29 #include "get_bits.h"
30 #include "dnxhddata.h"
31 #include "idctdsp.h"
32 #include "internal.h"
33 #include "thread.h"
34
35 typedef struct DNXHDContext {
36     AVCodecContext *avctx;
37     GetBitContext gb;
38     BlockDSPContext bdsp;
39     int64_t cid;                        ///< compression id
40     unsigned int width, height;
41     enum AVPixelFormat pix_fmt;
42     unsigned int mb_width, mb_height;
43     uint32_t mb_scan_index[68];         /* max for 1080p */
44     int cur_field;                      ///< current interlaced field
45     VLC ac_vlc, dc_vlc, run_vlc;
46     int last_dc[3];
47     IDCTDSPContext idsp;
48     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, blocks)[12][64];
49     ScanTable scantable;
50     const CIDEntry *cid_table;
51     int bit_depth; // 8, 10 or 0 if not initialized at all.
52     int is_444;
53     void (*decode_dct_block)(struct DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
54                              int n, int qscale);
55     int last_qscale;
56     int luma_scale[64];
57     int chroma_scale[64];
58 } DNXHDContext;
59
60 #define DNXHD_VLC_BITS 9
61 #define DNXHD_DC_VLC_BITS 7
62
63 static void dnxhd_decode_dct_block_8(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
64                                      int n, int qscale);
65 static void dnxhd_decode_dct_block_10(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
66                                       int n, int qscale);
67 static void dnxhd_decode_dct_block_10_444(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
68                                           int n, int qscale);
69
70 static av_cold int dnxhd_decode_init(AVCodecContext *avctx)
71 {
72     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
73
74     ctx->avctx = avctx;
75     ctx->cid = -1;
76     return 0;
77 }
78
79 static int dnxhd_init_vlc(DNXHDContext *ctx, uint32_t cid)
80 {
81     if (cid != ctx->cid) {
82         int index;
83
84         if ((index = ff_dnxhd_get_cid_table(cid)) < 0) {
85             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "unsupported cid %d\n", cid);
86             return AVERROR(ENOSYS);
87         }
88         if (ff_dnxhd_cid_table[index].bit_depth != ctx->bit_depth) {
89             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "bit depth mismatches %d %d\n", ff_dnxhd_cid_table[index].bit_depth, ctx->bit_depth);
90             return AVERROR_INVALIDDATA;
91         }
92         ctx->cid_table = &ff_dnxhd_cid_table[index];
93
94         ff_free_vlc(&ctx->ac_vlc);
95         ff_free_vlc(&ctx->dc_vlc);
96         ff_free_vlc(&ctx->run_vlc);
97
98         init_vlc(&ctx->ac_vlc, DNXHD_VLC_BITS, 257,
99                  ctx->cid_table->ac_bits, 1, 1,
100                  ctx->cid_table->ac_codes, 2, 2, 0);
101         init_vlc(&ctx->dc_vlc, DNXHD_DC_VLC_BITS, ctx->bit_depth + 4,
102                  ctx->cid_table->dc_bits, 1, 1,
103                  ctx->cid_table->dc_codes, 1, 1, 0);
104         init_vlc(&ctx->run_vlc, DNXHD_VLC_BITS, 62,
105                  ctx->cid_table->run_bits, 1, 1,
106                  ctx->cid_table->run_codes, 2, 2, 0);
107
108         ff_init_scantable(ctx->idsp.idct_permutation, &ctx->scantable,
109                           ff_zigzag_direct);
110         ctx->cid = cid;
111     }
112     return 0;
113 }
114
115 static int dnxhd_decode_header(DNXHDContext *ctx, AVFrame *frame,
116                                const uint8_t *buf, int buf_size,
117                                int first_field)
118 {
119     static const uint8_t header_prefix[]    = { 0x00, 0x00, 0x02, 0x80, 0x01 };
120     static const uint8_t header_prefix444[] = { 0x00, 0x00, 0x02, 0x80, 0x02 };
121     int i, cid, ret;
122     int old_bit_depth = ctx->bit_depth;
123
124     if (buf_size < 0x280) {
125         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "buffer too small (%d < 640).\n",
126                buf_size);
127         return AVERROR_INVALIDDATA;
128     }
129
130     if (memcmp(buf, header_prefix, 5) && memcmp(buf, header_prefix444, 5)) {
131         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "error in header\n");
132         return AVERROR_INVALIDDATA;
133     }
134     if (buf[5] & 2) { /* interlaced */
135         ctx->cur_field = buf[5] & 1;
136         frame->interlaced_frame = 1;
137         frame->top_field_first  = first_field ^ ctx->cur_field;
138         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG,
139                "interlaced %d, cur field %d\n", buf[5] & 3, ctx->cur_field);
140     } else {
141         ctx->cur_field = 0;
142     }
143
144     ctx->height = AV_RB16(buf + 0x18);
145     ctx->width  = AV_RB16(buf + 0x1a);
146
147     av_dlog(ctx->avctx, "width %d, height %d\n", ctx->width, ctx->height);
148
149     if (buf[0x21] == 0x58) { /* 10 bit */
150         ctx->bit_depth = ctx->avctx->bits_per_raw_sample = 10;
151
152         if (buf[0x4] == 0x2) {
153             ctx->decode_dct_block = dnxhd_decode_dct_block_10_444;
154             ctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV444P10;
155             ctx->is_444 = 1;
156         } else {
157             ctx->decode_dct_block = dnxhd_decode_dct_block_10;
158             ctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV422P10;
159             ctx->is_444 = 0;
160         }
161     } else if (buf[0x21] == 0x38) { /* 8 bit */
162         ctx->bit_depth = ctx->avctx->bits_per_raw_sample = 8;
163
164         ctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV422P;
165         ctx->is_444 = 0;
166         ctx->decode_dct_block = dnxhd_decode_dct_block_8;
167     } else {
168         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid bit depth value (%d).\n",
169                buf[0x21]);
170         return AVERROR_INVALIDDATA;
171     }
172     if (ctx->bit_depth != old_bit_depth) {
173         ff_blockdsp_init(&ctx->bdsp, ctx->avctx);
174         ff_idctdsp_init(&ctx->idsp, ctx->avctx);
175     }
176
177     cid = AV_RB32(buf + 0x28);
178     av_dlog(ctx->avctx, "compression id %d\n", cid);
179
180     if ((ret = dnxhd_init_vlc(ctx, cid)) < 0)
181         return ret;
182
183     // make sure profile size constraints are respected
184     // DNx100 allows 1920->1440 and 1280->960 subsampling
185     if (ctx->width != ctx->cid_table->width) {
186         av_reduce(&ctx->avctx->sample_aspect_ratio.num,
187                   &ctx->avctx->sample_aspect_ratio.den,
188                   ctx->width, ctx->cid_table->width, 255);
189         ctx->width = ctx->cid_table->width;
190     }
191
192     if (buf_size < ctx->cid_table->coding_unit_size) {
193         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "incorrect frame size (%d < %d).\n",
194                buf_size, ctx->cid_table->coding_unit_size);
195         return AVERROR_INVALIDDATA;
196     }
197
198     ctx->mb_width  = ctx->width >> 4;
199     ctx->mb_height = buf[0x16d];
200
201     av_dlog(ctx->avctx,
202             "mb width %d, mb height %d\n", ctx->mb_width, ctx->mb_height);
203
204     if ((ctx->height + 15) >> 4 == ctx->mb_height && frame->interlaced_frame)
205         ctx->height <<= 1;
206
207     if (ctx->mb_height > 68 ||
208         (ctx->mb_height << frame->interlaced_frame) > (ctx->height + 15) >> 4) {
209         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR,
210                "mb height too big: %d\n", ctx->mb_height);
211         return AVERROR_INVALIDDATA;
212     }
213
214     for (i = 0; i < ctx->mb_height; i++) {
215         ctx->mb_scan_index[i] = AV_RB32(buf + 0x170 + (i << 2));
216         av_dlog(ctx->avctx, "mb scan index %d\n", ctx->mb_scan_index[i]);
217         if (buf_size < ctx->mb_scan_index[i] + 0x280LL) {
218             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR,
219                    "invalid mb scan index (%d < %d).\n",
220                    buf_size, ctx->mb_scan_index[i] + 0x280);
221             return AVERROR_INVALIDDATA;
222         }
223     }
224
225     return 0;
226 }
227
228 static av_always_inline void dnxhd_decode_dct_block(DNXHDContext *ctx,
229                                                     int16_t *block, int n,
230                                                     int qscale,
231                                                     int index_bits,
232                                                     int level_bias,
233                                                     int level_shift)
234 {
235     int i, j, index1, index2, len, flags;
236     int level, component, sign;
237     const int *scale;
238     const uint8_t *weight_matrix;
239     const uint8_t *ac_level = ctx->cid_table->ac_level;
240     const uint8_t *ac_flags = ctx->cid_table->ac_flags;
241     const int eob_index     = ctx->cid_table->eob_index;
242     OPEN_READER(bs, &ctx->gb);
243
244     if (!ctx->is_444) {
245         if (n & 2) {
246             component     = 1 + (n & 1);
247             scale = ctx->chroma_scale;
248             weight_matrix = ctx->cid_table->chroma_weight;
249         } else {
250             component     = 0;
251             scale = ctx->luma_scale;
252             weight_matrix = ctx->cid_table->luma_weight;
253         }
254     } else {
255         component = (n >> 1) % 3;
256         if (component) {
257             scale = ctx->chroma_scale;
258             weight_matrix = ctx->cid_table->chroma_weight;
259         } else {
260             scale = ctx->luma_scale;
261             weight_matrix = ctx->cid_table->luma_weight;
262         }
263     }
264
265     UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
266     GET_VLC(len, bs, &ctx->gb, ctx->dc_vlc.table, DNXHD_DC_VLC_BITS, 1);
267     if (len) {
268         level = GET_CACHE(bs, &ctx->gb);
269         LAST_SKIP_BITS(bs, &ctx->gb, len);
270         sign  = ~level >> 31;
271         level = (NEG_USR32(sign ^ level, len) ^ sign) - sign;
272         ctx->last_dc[component] += level;
273     }
274     block[0] = ctx->last_dc[component];
275
276     i = 0;
277
278     UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
279     GET_VLC(index1, bs, &ctx->gb, ctx->ac_vlc.table,
280             DNXHD_VLC_BITS, 2);
281
282     while (index1 != eob_index) {
283         level = ac_level[index1];
284         flags = ac_flags[index1];
285
286         sign = SHOW_SBITS(bs, &ctx->gb, 1);
287         SKIP_BITS(bs, &ctx->gb, 1);
288
289         if (flags & 1) {
290             level += SHOW_UBITS(bs, &ctx->gb, index_bits) << 7;
291             SKIP_BITS(bs, &ctx->gb, index_bits);
292         }
293
294         if (flags & 2) {
295             UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
296             GET_VLC(index2, bs, &ctx->gb, ctx->run_vlc.table,
297                     DNXHD_VLC_BITS, 2);
298             i += ctx->cid_table->run[index2];
299         }
300
301         if (++i > 63) {
302             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "ac tex damaged %d, %d\n", n, i);
303             break;
304         }
305
306         j     = ctx->scantable.permutated[i];
307         level *= scale[i];
308         if (level_bias < 32 || weight_matrix[i] != level_bias)
309             level += level_bias;
310         level >>= level_shift;
311
312         block[j] = (level ^ sign) - sign;
313
314         UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
315         GET_VLC(index1, bs, &ctx->gb, ctx->ac_vlc.table,
316                 DNXHD_VLC_BITS, 2);
317     }
318
319     CLOSE_READER(bs, &ctx->gb);
320 }
321
322 static void dnxhd_decode_dct_block_8(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
323                                      int n, int qscale)
324 {
325     dnxhd_decode_dct_block(ctx, block, n, qscale, 4, 32, 6);
326 }
327
328 static void dnxhd_decode_dct_block_10(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
329                                       int n, int qscale)
330 {
331     dnxhd_decode_dct_block(ctx, block, n, qscale, 6, 8, 4);
332 }
333
334 static void dnxhd_decode_dct_block_10_444(DNXHDContext *ctx, int16_t *block,
335                                           int n, int qscale)
336 {
337     dnxhd_decode_dct_block(ctx, block, n, qscale, 6, 32, 6);
338 }
339
340 static int dnxhd_decode_macroblock(DNXHDContext *ctx, AVFrame *frame,
341                                    int x, int y)
342 {
343     int shift1 = ctx->bit_depth == 10;
344     int dct_linesize_luma   = frame->linesize[0];
345     int dct_linesize_chroma = frame->linesize[1];
346     uint8_t *dest_y, *dest_u, *dest_v;
347     int dct_y_offset, dct_x_offset;
348     int qscale, i;
349
350     qscale = get_bits(&ctx->gb, 11);
351     skip_bits1(&ctx->gb);
352
353     if (qscale != ctx->last_qscale) {
354         for (i = 0; i < 64; i++) {
355             ctx->luma_scale[i]   = qscale * ctx->cid_table->luma_weight[i];
356             ctx->chroma_scale[i] = qscale * ctx->cid_table->chroma_weight[i];
357         }
358         ctx->last_qscale = qscale;
359     }
360
361     for (i = 0; i < 8; i++) {
362         ctx->bdsp.clear_block(ctx->blocks[i]);
363         ctx->decode_dct_block(ctx, ctx->blocks[i], i, qscale);
364     }
365     if (ctx->is_444) {
366         for (; i < 12; i++) {
367             ctx->bdsp.clear_block(ctx->blocks[i]);
368             ctx->decode_dct_block(ctx, ctx->blocks[i], i, qscale);
369         }
370     }
371
372     if (frame->interlaced_frame) {
373         dct_linesize_luma   <<= 1;
374         dct_linesize_chroma <<= 1;
375     }
376
377     dest_y = frame->data[0] + ((y * dct_linesize_luma)   << 4) + (x << (4 + shift1));
378     dest_u = frame->data[1] + ((y * dct_linesize_chroma) << 4) + (x << (3 + shift1 + ctx->is_444));
379     dest_v = frame->data[2] + ((y * dct_linesize_chroma) << 4) + (x << (3 + shift1 + ctx->is_444));
380
381     if (frame->interlaced_frame && ctx->cur_field) {
382         dest_y += frame->linesize[0];
383         dest_u += frame->linesize[1];
384         dest_v += frame->linesize[2];
385     }
386
387     dct_y_offset = dct_linesize_luma << 3;
388     dct_x_offset = 8 << shift1;
389     if (!ctx->is_444) {
390         ctx->idsp.idct_put(dest_y,                               dct_linesize_luma, ctx->blocks[0]);
391         ctx->idsp.idct_put(dest_y + dct_x_offset,                dct_linesize_luma, ctx->blocks[1]);
392         ctx->idsp.idct_put(dest_y + dct_y_offset,                dct_linesize_luma, ctx->blocks[4]);
393         ctx->idsp.idct_put(dest_y + dct_y_offset + dct_x_offset, dct_linesize_luma, ctx->blocks[5]);
394
395         if (!(ctx->avctx->flags & CODEC_FLAG_GRAY)) {
396             dct_y_offset = dct_linesize_chroma << 3;
397             ctx->idsp.idct_put(dest_u,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[2]);
398             ctx->idsp.idct_put(dest_v,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[3]);
399             ctx->idsp.idct_put(dest_u + dct_y_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[6]);
400             ctx->idsp.idct_put(dest_v + dct_y_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[7]);
401         }
402     } else {
403         ctx->idsp.idct_put(dest_y,                               dct_linesize_luma, ctx->blocks[0]);
404         ctx->idsp.idct_put(dest_y + dct_x_offset,                dct_linesize_luma, ctx->blocks[1]);
405         ctx->idsp.idct_put(dest_y + dct_y_offset,                dct_linesize_luma, ctx->blocks[6]);
406         ctx->idsp.idct_put(dest_y + dct_y_offset + dct_x_offset, dct_linesize_luma, ctx->blocks[7]);
407
408         if (!(ctx->avctx->flags & CODEC_FLAG_GRAY)) {
409             dct_y_offset = dct_linesize_chroma << 3;
410             ctx->idsp.idct_put(dest_u,                               dct_linesize_chroma, ctx->blocks[2]);
411             ctx->idsp.idct_put(dest_u + dct_x_offset,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[3]);
412             ctx->idsp.idct_put(dest_u + dct_y_offset,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[8]);
413             ctx->idsp.idct_put(dest_u + dct_y_offset + dct_x_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[9]);
414             ctx->idsp.idct_put(dest_v,                               dct_linesize_chroma, ctx->blocks[4]);
415             ctx->idsp.idct_put(dest_v + dct_x_offset,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[5]);
416             ctx->idsp.idct_put(dest_v + dct_y_offset,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[10]);
417             ctx->idsp.idct_put(dest_v + dct_y_offset + dct_x_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[11]);
418         }
419     }
420
421     return 0;
422 }
423
424 static int dnxhd_decode_macroblocks(DNXHDContext *ctx, AVFrame *frame,
425                                     const uint8_t *buf, int buf_size)
426 {
427     int x, y;
428     for (y = 0; y < ctx->mb_height; y++) {
429         ctx->last_dc[0] =
430         ctx->last_dc[1] =
431         ctx->last_dc[2] = 1 << (ctx->bit_depth + 2); // for levels +2^(bitdepth-1)
432         init_get_bits(&ctx->gb, buf + ctx->mb_scan_index[y], (buf_size - ctx->mb_scan_index[y]) << 3);
433         for (x = 0; x < ctx->mb_width; x++) {
434             //START_TIMER;
435             dnxhd_decode_macroblock(ctx, frame, x, y);
436             //STOP_TIMER("decode macroblock");
437         }
438     }
439     return 0;
440 }
441
442 static int dnxhd_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
443                               int *got_frame, AVPacket *avpkt)
444 {
445     const uint8_t *buf = avpkt->data;
446     int buf_size = avpkt->size;
447     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
448     ThreadFrame frame = { .f = data };
449     AVFrame *picture = data;
450     int first_field = 1;
451     int ret;
452
453     av_dlog(avctx, "frame size %d\n", buf_size);
454
455 decode_coding_unit:
456     if ((ret = dnxhd_decode_header(ctx, picture, buf, buf_size, first_field)) < 0)
457         return ret;
458
459     if ((avctx->width || avctx->height) &&
460         (ctx->width != avctx->width || ctx->height != avctx->height)) {
461         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "frame size changed: %dx%d -> %dx%d\n",
462                avctx->width, avctx->height, ctx->width, ctx->height);
463         first_field = 1;
464     }
465     if (avctx->pix_fmt != AV_PIX_FMT_NONE && avctx->pix_fmt != ctx->pix_fmt) {
466         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "pix_fmt changed: %s -> %s\n",
467                av_get_pix_fmt_name(avctx->pix_fmt), av_get_pix_fmt_name(ctx->pix_fmt));
468         first_field = 1;
469     }
470
471     avctx->pix_fmt = ctx->pix_fmt;
472     ret = ff_set_dimensions(avctx, ctx->width, ctx->height);
473     if (ret < 0)
474         return ret;
475
476     if (first_field) {
477         if ((ret = ff_thread_get_buffer(avctx, &frame, 0)) < 0)
478             return ret;
479         picture->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
480         picture->key_frame = 1;
481     }
482
483     dnxhd_decode_macroblocks(ctx, picture, buf + 0x280, buf_size - 0x280);
484
485     if (first_field && picture->interlaced_frame) {
486         buf      += ctx->cid_table->coding_unit_size;
487         buf_size -= ctx->cid_table->coding_unit_size;
488         first_field = 0;
489         goto decode_coding_unit;
490     }
491
492     *got_frame = 1;
493     return avpkt->size;
494 }
495
496 static av_cold int dnxhd_decode_close(AVCodecContext *avctx)
497 {
498     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
499
500     ff_free_vlc(&ctx->ac_vlc);
501     ff_free_vlc(&ctx->dc_vlc);
502     ff_free_vlc(&ctx->run_vlc);
503     return 0;
504 }
505
506 AVCodec ff_dnxhd_decoder = {
507     .name           = "dnxhd",
508     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("VC3/DNxHD"),
509     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
510     .id             = AV_CODEC_ID_DNXHD,
511     .priv_data_size = sizeof(DNXHDContext),
512     .init           = dnxhd_decode_init,
513     .close          = dnxhd_decode_close,
514     .decode         = dnxhd_decode_frame,
515     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1 | CODEC_CAP_FRAME_THREADS,
516 };