git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/dnxhdenc.c

   1 /*
   2  * VC3/DNxHD encoder
   3  * Copyright (c) 2007 Baptiste Coudurier <baptiste dot coudurier at smartjog dot com>
   4  *
   5  * VC-3 encoder funded by the British Broadcasting Corporation
   6  *
   7  * This file is part of FFmpeg.
   8  *
   9  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
  10  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  11  * License as published by the Free Software Foundation; either
  12  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  13  *
  14  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  15  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  17  * Lesser General Public License for more details.
  18  *
  19  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  20  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  21  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  22  */
  23
  24 //#define DEBUG
  25 #define RC_VARIANCE 1 // use variance or ssd for fast rc
  26
  27 #include "avcodec.h"
  28 #include "dsputil.h"
  29 #include "mpegvideo.h"
  30 #include "dnxhddata.h"
  31
  32 typedef struct {
  33     uint16_t mb;
  34     int value;
  35 } RCCMPEntry;
  36
  37 typedef struct {
  38     int ssd;
  39     int bits;
  40 } RCEntry;
  41
  42 int dct_quantize_c(MpegEncContext *s, DCTELEM *block, int n, int qscale, int *overflow);
  43
  44 typedef struct DNXHDEncContext {
  45     MpegEncContext m; ///< Used for quantization dsp functions
  46
  47     AVFrame frame;
  48     int cid;
  49     const CIDEntry *cid_table;
  50     uint8_t *msip; ///< Macroblock Scan Indices Payload
  51     uint32_t *slice_size;
  52
  53     struct DNXHDEncContext *thread[MAX_THREADS];
  54
  55     unsigned dct_y_offset;
  56     unsigned dct_uv_offset;
  57     int interlaced;
  58     int cur_field;
  59
  60     DECLARE_ALIGNED_16(DCTELEM, blocks[8][64]);
  61
  62     int      (*qmatrix_c)     [64];
  63     int      (*qmatrix_l)     [64];
  64     uint16_t (*qmatrix_l16)[2][64];
  65     uint16_t (*qmatrix_c16)[2][64];
  66
  67     unsigned frame_bits;
  68     uint8_t *src[3];
  69
  70     uint16_t *table_vlc_codes;
  71     uint8_t  *table_vlc_bits;
  72     uint16_t *table_run_codes;
  73     uint8_t  *table_run_bits;
  74
  75     /** Rate control */
  76     unsigned slice_bits;
  77     unsigned qscale;
  78     unsigned lambda;
  79
  80     unsigned thread_size;
  81
  82     uint16_t *mb_bits;
  83     uint8_t  *mb_qscale;
  84
  85     RCCMPEntry *mb_cmp;
  86     RCEntry   (*mb_rc)[8160];
  87 } DNXHDEncContext;
  88
  89 #define LAMBDA_FRAC_BITS 10
  90
  91 static int dnxhd_init_vlc(DNXHDEncContext *ctx)
  92 {
  93     int i;
  94
  95     CHECKED_ALLOCZ(ctx->table_vlc_codes, 449*2);
  96     CHECKED_ALLOCZ(ctx->table_vlc_bits,    449);
  97     CHECKED_ALLOCZ(ctx->table_run_codes,  63*2);
  98     CHECKED_ALLOCZ(ctx->table_run_bits,     63);
  99
 100     for (i = 0; i < 257; i++) {
 101         int level = ctx->cid_table->ac_level[i] +
 102             (ctx->cid_table->ac_run_flag[i] << 7) + (ctx->cid_table->ac_index_flag[i] << 8);
 103         assert(level < 449);
 104         if (ctx->cid_table->ac_level[i] == 64 && ctx->cid_table->ac_index_flag[i])
 105             level -= 64; // use 0+(1<<8) level
 106         ctx->table_vlc_codes[level] = ctx->cid_table->ac_codes[i];
 107         ctx->table_vlc_bits [level] = ctx->cid_table->ac_bits[i];
 108     }
 109     for (i = 0; i < 62; i++) {
 110         int run = ctx->cid_table->run[i];
 111         assert(run < 63);
 112         ctx->table_run_codes[run] = ctx->cid_table->run_codes[i];
 113         ctx->table_run_bits [run] = ctx->cid_table->run_bits[i];
 114     }
 115     return 0;
 116  fail:
 117     return -1;
 118 }
 119
 120 static int dnxhd_init_qmat(DNXHDEncContext *ctx, int lbias, int cbias)
 121 {
 122     // init first elem to 1 to avoid div by 0 in convert_matrix
 123     uint16_t weight_matrix[64] = {1,}; // convert_matrix needs uint16_t*
 124     int qscale, i;
 125
 126     CHECKED_ALLOCZ(ctx->qmatrix_l,   (ctx->m.avctx->qmax+1) * 64 * sizeof(int));
 127     CHECKED_ALLOCZ(ctx->qmatrix_c,   (ctx->m.avctx->qmax+1) * 64 * sizeof(int));
 128     CHECKED_ALLOCZ(ctx->qmatrix_l16, (ctx->m.avctx->qmax+1) * 64 * 2 * sizeof(uint16_t));
 129     CHECKED_ALLOCZ(ctx->qmatrix_c16, (ctx->m.avctx->qmax+1) * 64 * 2 * sizeof(uint16_t));
 130
 131     for (i = 1; i < 64; i++) {
 132         int j = ctx->m.dsp.idct_permutation[ff_zigzag_direct[i]];
 133         weight_matrix[j] = ctx->cid_table->luma_weight[i];
 134     }
 135     ff_convert_matrix(&ctx->m.dsp, ctx->qmatrix_l, ctx->qmatrix_l16, weight_matrix,
 136                       ctx->m.intra_quant_bias, 1, ctx->m.avctx->qmax, 1);
 137     for (i = 1; i < 64; i++) {
 138         int j = ctx->m.dsp.idct_permutation[ff_zigzag_direct[i]];
 139         weight_matrix[j] = ctx->cid_table->chroma_weight[i];
 140     }
 141     ff_convert_matrix(&ctx->m.dsp, ctx->qmatrix_c, ctx->qmatrix_c16, weight_matrix,
 142                       ctx->m.intra_quant_bias, 1, ctx->m.avctx->qmax, 1);
 143     for (qscale = 1; qscale <= ctx->m.avctx->qmax; qscale++) {
 144         for (i = 0; i < 64; i++) {
 145             ctx->qmatrix_l  [qscale]   [i] <<= 2; ctx->qmatrix_c  [qscale]   [i] <<= 2;
 146             ctx->qmatrix_l16[qscale][0][i] <<= 2; ctx->qmatrix_l16[qscale][1][i] <<= 2;
 147             ctx->qmatrix_c16[qscale][0][i] <<= 2; ctx->qmatrix_c16[qscale][1][i] <<= 2;
 148         }
 149     }
 150     return 0;
 151  fail:
 152     return -1;
 153 }
 154
 155 static int dnxhd_init_rc(DNXHDEncContext *ctx)
 156 {
 157     CHECKED_ALLOCZ(ctx->mb_rc, 8160*ctx->m.avctx->qmax*sizeof(RCEntry));
 158     if (ctx->m.avctx->mb_decision != FF_MB_DECISION_RD)
 159         CHECKED_ALLOCZ(ctx->mb_cmp, ctx->m.mb_num*sizeof(RCCMPEntry));
 160
 161     ctx->frame_bits = (ctx->cid_table->coding_unit_size - 640 - 4) * 8;
 162     ctx->qscale = 1;
 163     ctx->lambda = 2<<LAMBDA_FRAC_BITS; // qscale 2
 164     return 0;
 165  fail:
 166     return -1;
 167 }
 168
 169 static int dnxhd_encode_init(AVCodecContext *avctx)
 170 {
 171     DNXHDEncContext *ctx = avctx->priv_data;
 172     int i, index;
 173
 174     if (avctx->flags & CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
 175         if      (avctx->bit_rate == 120000000)
 176             ctx->cid = 1242;
 177         else if (avctx->bit_rate == 185000000)
 178             ctx->cid = 1243;
 179     } else {
 180         if      (avctx->bit_rate == 120000000)
 181             ctx->cid = 1237;
 182         else if (avctx->bit_rate == 185000000)
 183             ctx->cid = 1238;
 184         else if (avctx->bit_rate ==  36000000)
 185             ctx->cid = 1253;
 186     }
 187     if (!ctx->cid || avctx->width != 1920 || avctx->height != 1080 || avctx->pix_fmt != PIX_FMT_YUV422P) {
 188         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "video parameters incompatible with DNxHD\n");
 189         return -1;
 190     }
 191
 192     index = ff_dnxhd_get_cid_table(ctx->cid);
 193     ctx->cid_table = &ff_dnxhd_cid_table[index];
 194
 195     ctx->m.avctx = avctx;
 196     ctx->m.mb_intra = 1;
 197     ctx->m.h263_aic = 1;
 198
 199     dsputil_init(&ctx->m.dsp, avctx);
 200     ff_dct_common_init(&ctx->m);
 201     if (!ctx->m.dct_quantize)
 202         ctx->m.dct_quantize = dct_quantize_c;
 203
 204     ctx->m.mb_height = (avctx->height + 15) / 16;
 205     ctx->m.mb_width  = (avctx->width  + 15) / 16;
 206
 207     if (avctx->flags & CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
 208         ctx->interlaced = 1;
 209         ctx->m.mb_height /= 2;
 210     }
 211
 212     ctx->m.mb_num = ctx->m.mb_height * ctx->m.mb_width;
 213
 214     if (avctx->intra_quant_bias != FF_DEFAULT_QUANT_BIAS)
 215         ctx->m.intra_quant_bias = avctx->intra_quant_bias;
 216     if (dnxhd_init_qmat(ctx, ctx->m.intra_quant_bias, 0) < 0) // XXX tune lbias/cbias
 217         return -1;
 218
 219     if (dnxhd_init_vlc(ctx) < 0)
 220         return -1;
 221     if (dnxhd_init_rc(ctx) < 0)
 222         return -1;
 223
 224     CHECKED_ALLOCZ(ctx->slice_size, ctx->m.mb_height*sizeof(uint32_t));
 225     CHECKED_ALLOCZ(ctx->mb_bits,    ctx->m.mb_num   *sizeof(uint16_t));
 226     CHECKED_ALLOCZ(ctx->mb_qscale,  ctx->m.mb_num   *sizeof(uint8_t));
 227
 228     ctx->frame.key_frame = 1;
 229     ctx->frame.pict_type = FF_I_TYPE;
 230     ctx->m.avctx->coded_frame = &ctx->frame;
 231
 232     if (avctx->thread_count > MAX_THREADS || (avctx->thread_count > ctx->m.mb_height)) {
 233         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "too many threads\n");
 234         return -1;
 235     }
 236
 237     ctx->thread[0] = ctx;
 238     for (i = 1; i < avctx->thread_count; i++) {
 239         ctx->thread[i] =  av_malloc(sizeof(DNXHDEncContext));
 240         memcpy(ctx->thread[i], ctx, sizeof(DNXHDEncContext));
 241     }
 242
 243     for (i = 0; i < avctx->thread_count; i++) {
 244         ctx->thread[i]->m.start_mb_y = (ctx->m.mb_height*(i  ) + avctx->thread_count/2) / avctx->thread_count;
 245         ctx->thread[i]->m.end_mb_y   = (ctx->m.mb_height*(i+1) + avctx->thread_count/2) / avctx->thread_count;
 246     }
 247
 248     return 0;
 249  fail: //for CHECKED_ALLOCZ
 250     return -1;
 251 }
 252
 253 static int dnxhd_write_header(AVCodecContext *avctx, uint8_t *buf)
 254 {
 255     DNXHDEncContext *ctx = avctx->priv_data;
 256     const uint8_t header_prefix[5] = { 0x00,0x00,0x02,0x80,0x01 };
 257
 258     memcpy(buf, header_prefix, 5);
 259     buf[5] = ctx->interlaced ? ctx->cur_field+2 : 0x01;
 260     buf[6] = 0x80; // crc flag off
 261     buf[7] = 0xa0; // reserved
 262     AV_WB16(buf + 0x18, avctx->height); // ALPF
 263     AV_WB16(buf + 0x1a, avctx->width);  // SPL
 264     AV_WB16(buf + 0x1d, avctx->height); // NAL
 265
 266     buf[0x21] = 0x38; // FIXME 8 bit per comp
 267     buf[0x22] = 0x88 + (ctx->frame.interlaced_frame<<2);
 268     AV_WB32(buf + 0x28, ctx->cid); // CID
 269     buf[0x2c] = ctx->interlaced ? 0 : 0x80;
 270
 271     buf[0x5f] = 0x01; // UDL
 272
 273     buf[0x167] = 0x02; // reserved
 274     AV_WB16(buf + 0x16a, ctx->m.mb_height * 4 + 4); // MSIPS
 275     buf[0x16d] = ctx->m.mb_height; // Ns
 276     buf[0x16f] = 0x10; // reserved
 277
 278     ctx->msip = buf + 0x170;
 279     return 0;
 280 }
 281
 282 static av_always_inline void dnxhd_encode_dc(DNXHDEncContext *ctx, int diff)
 283 {
 284     int nbits;
 285     if (diff < 0) {
 286         nbits = av_log2_16bit(-2*diff);
 287         diff--;
 288     } else {
 289         nbits = av_log2_16bit(2*diff);
 290     }
 291     put_bits(&ctx->m.pb, ctx->cid_table->dc_bits[nbits] + nbits,
 292              (ctx->cid_table->dc_codes[nbits]<<nbits) + (diff & ((1 << nbits) - 1)));
 293 }
 294
 295 static av_always_inline void dnxhd_encode_block(DNXHDEncContext *ctx, DCTELEM *block, int last_index, int n)
 296 {
 297     int last_non_zero = 0;
 298     int offset = 0;
 299     int slevel, i, j;
 300
 301     dnxhd_encode_dc(ctx, block[0] - ctx->m.last_dc[n]);
 302     ctx->m.last_dc[n] = block[0];
 303
 304     for (i = 1; i <= last_index; i++) {
 305         j = ctx->m.intra_scantable.permutated[i];
 306         slevel = block[j];
 307         if (slevel) {
 308             int run_level = i - last_non_zero - 1;
 309             int sign;
 310             MASK_ABS(sign, slevel);
 311             if (slevel > 64) {
 312                 offset = (slevel-1) >> 6;
 313                 slevel = 256 | (slevel & 63); // level 64 is treated as 0
 314             }
 315             if (run_level)
 316                 slevel |= 128;
 317             put_bits(&ctx->m.pb, ctx->table_vlc_bits[slevel]+1, (ctx->table_vlc_codes[slevel]<<1)|(sign&1));
 318             if (offset) {
 319                 put_bits(&ctx->m.pb, 4, offset);
 320                 offset = 0;
 321             }
 322             if (run_level)
 323                 put_bits(&ctx->m.pb, ctx->table_run_bits[run_level], ctx->table_run_codes[run_level]);
 324             last_non_zero = i;
 325         }
 326     }
 327     put_bits(&ctx->m.pb, ctx->table_vlc_bits[0], ctx->table_vlc_codes[0]); // EOB
 328 }
 329
 330 static av_always_inline void dnxhd_unquantize_c(DNXHDEncContext *ctx, DCTELEM *block, int n, int qscale, int last_index)
 331 {
 332     const uint8_t *weight_matrix;
 333     int level;
 334     int i;
 335
 336     weight_matrix = (n&2) ? ctx->cid_table->chroma_weight : ctx->cid_table->luma_weight;
 337
 338     for (i = 1; i <= last_index; i++) {
 339         int j = ctx->m.intra_scantable.permutated[i];
 340         level = block[j];
 341         if (level) {
 342             if (level < 0) {
 343                 level = (1-2*level) * qscale * weight_matrix[i];
 344                 if (weight_matrix[i] != 32)
 345                     level += 32;
 346                 level >>= 6;
 347                 level = -level;
 348             } else {
 349                 level = (2*level+1) * qscale * weight_matrix[i];
 350                 if (weight_matrix[i] != 32)
 351                     level += 32;
 352                 level >>= 6;
 353             }
 354             block[j] = level;
 355         }
 356     }
 357 }
 358
 359 static av_always_inline int dnxhd_ssd_block(DCTELEM *qblock, DCTELEM *block)
 360 {
 361     int score = 0;
 362     int i;
 363     for (i = 0; i < 64; i++)
 364         score += (block[i]-qblock[i])*(block[i]-qblock[i]);
 365     return score;
 366 }
 367
 368 static av_always_inline int dnxhd_calc_ac_bits(DNXHDEncContext *ctx, DCTELEM *block, int last_index)
 369 {
 370     int last_non_zero = 0;
 371     int bits = 0;
 372     int i, j, level;
 373     for (i = 1; i <= last_index; i++) {
 374         j = ctx->m.intra_scantable.permutated[i];
 375         level = block[j];
 376         if (level) {
 377             int run_level = i - last_non_zero - 1;
 378             level = FFABS(level);
 379             if (level > 64) {
 380                 level = 256 | (level & 63); // level 64 is treated as 0
 381                 bits += 4;
 382             }
 383             level |= (!!run_level)<<7;
 384             bits += ctx->table_vlc_bits[level]+1 + ctx->table_run_bits[run_level];
 385             last_non_zero = i;
 386         }
 387     }
 388     return bits;
 389 }
 390
 391 static av_always_inline void dnxhd_get_pixels_4x8(DCTELEM *restrict block, const uint8_t *pixels, int line_size)
 392 {
 393     int i;
 394     for (i = 0; i < 4; i++) {
 395         block[0] = pixels[0];
 396         block[1] = pixels[1];
 397         block[2] = pixels[2];
 398         block[3] = pixels[3];
 399         block[4] = pixels[4];
 400         block[5] = pixels[5];
 401         block[6] = pixels[6];
 402         block[7] = pixels[7];
 403         pixels += line_size;
 404         block += 8;
 405     }
 406     memcpy(block   , block- 8, sizeof(*block)*8);
 407     memcpy(block+ 8, block-16, sizeof(*block)*8);
 408     memcpy(block+16, block-24, sizeof(*block)*8);
 409     memcpy(block+24, block-32, sizeof(*block)*8);
 410 }
 411
 412 static av_always_inline void dnxhd_get_blocks(DNXHDEncContext *ctx, int mb_x, int mb_y)
 413 {
 414     const uint8_t *ptr_y = ctx->thread[0]->src[0] + ((mb_y << 4) * ctx->m.linesize)   + (mb_x << 4);
 415     const uint8_t *ptr_u = ctx->thread[0]->src[1] + ((mb_y << 4) * ctx->m.uvlinesize) + (mb_x << 3);
 416     const uint8_t *ptr_v = ctx->thread[0]->src[2] + ((mb_y << 4) * ctx->m.uvlinesize) + (mb_x << 3);
 417     DSPContext *dsp = &ctx->m.dsp;
 418
 419     dsp->get_pixels(ctx->blocks[0], ptr_y    , ctx->m.linesize);
 420     dsp->get_pixels(ctx->blocks[1], ptr_y + 8, ctx->m.linesize);
 421     dsp->get_pixels(ctx->blocks[2], ptr_u    , ctx->m.uvlinesize);
 422     dsp->get_pixels(ctx->blocks[3], ptr_v    , ctx->m.uvlinesize);
 423
 424     if (mb_y+1 == ctx->m.mb_height) {
 425         if (ctx->interlaced) {
 426             dnxhd_get_pixels_4x8(ctx->blocks[4], ptr_y + ctx->dct_y_offset    , ctx->m.linesize);
 427             dnxhd_get_pixels_4x8(ctx->blocks[5], ptr_y + ctx->dct_y_offset + 8, ctx->m.linesize);
 428             dnxhd_get_pixels_4x8(ctx->blocks[6], ptr_u + ctx->dct_uv_offset   , ctx->m.uvlinesize);
 429             dnxhd_get_pixels_4x8(ctx->blocks[7], ptr_v + ctx->dct_uv_offset   , ctx->m.uvlinesize);
 430         } else
 431             memset(ctx->blocks[4], 0, 4*64*sizeof(DCTELEM));
 432     } else {
 433         dsp->get_pixels(ctx->blocks[4], ptr_y + ctx->dct_y_offset    , ctx->m.linesize);
 434         dsp->get_pixels(ctx->blocks[5], ptr_y + ctx->dct_y_offset + 8, ctx->m.linesize);
 435         dsp->get_pixels(ctx->blocks[6], ptr_u + ctx->dct_uv_offset   , ctx->m.uvlinesize);
 436         dsp->get_pixels(ctx->blocks[7], ptr_v + ctx->dct_uv_offset   , ctx->m.uvlinesize);
 437     }
 438 }
 439
 440 static av_always_inline int dnxhd_switch_matrix(DNXHDEncContext *ctx, int i)
 441 {
 442     if (i&2) {
 443         ctx->m.q_intra_matrix16 = ctx->qmatrix_c16;
 444         ctx->m.q_intra_matrix   = ctx->qmatrix_c;
 445         return 1 + (i&1);
 446     } else {
 447         ctx->m.q_intra_matrix16 = ctx->qmatrix_l16;
 448         ctx->m.q_intra_matrix   = ctx->qmatrix_l;
 449         return 0;
 450     }
 451 }
 452
 453 static int dnxhd_calc_bits_thread(AVCodecContext *avctx, void *arg)
 454 {
 455     DNXHDEncContext *ctx = arg;
 456     int mb_y, mb_x;
 457     int qscale = ctx->thread[0]->qscale;
 458
 459     for (mb_y = ctx->m.start_mb_y; mb_y < ctx->m.end_mb_y; mb_y++) {
 460         ctx->m.last_dc[0] =
 461         ctx->m.last_dc[1] =
 462         ctx->m.last_dc[2] = 1024;
 463
 464         for (mb_x = 0; mb_x < ctx->m.mb_width; mb_x++) {
 465             unsigned mb = mb_y * ctx->m.mb_width + mb_x;
 466             int ssd     = 0;
 467             int ac_bits = 0;
 468             int dc_bits = 0;
 469             int i;
 470
 471             dnxhd_get_blocks(ctx, mb_x, mb_y);
 472
 473             for (i = 0; i < 8; i++) {
 474                 DECLARE_ALIGNED_16(DCTELEM, block[64]);
 475                 DCTELEM *src_block = ctx->blocks[i];
 476                 int overflow, nbits, diff, last_index;
 477                 int n = dnxhd_switch_matrix(ctx, i);
 478
 479                 memcpy(block, src_block, sizeof(block));
 480                 last_index = ctx->m.dct_quantize((MpegEncContext*)ctx, block, i, qscale, &overflow);
 481                 ac_bits += dnxhd_calc_ac_bits(ctx, block, last_index);
 482
 483                 diff = block[0] - ctx->m.last_dc[n];
 484                 if (diff < 0) nbits = av_log2_16bit(-2*diff);
 485                 else          nbits = av_log2_16bit( 2*diff);
 486                 dc_bits += ctx->cid_table->dc_bits[nbits] + nbits;
 487
 488                 ctx->m.last_dc[n] = block[0];
 489
 490                 if (avctx->mb_decision == FF_MB_DECISION_RD || !RC_VARIANCE) {
 491                     dnxhd_unquantize_c(ctx, block, i, qscale, last_index);
 492                     ctx->m.dsp.idct(block);
 493                     ssd += dnxhd_ssd_block(block, src_block);
 494                 }
 495             }
 496             ctx->mb_rc[qscale][mb].ssd = ssd;
 497             ctx->mb_rc[qscale][mb].bits = ac_bits+dc_bits+12+8*ctx->table_vlc_bits[0];
 498         }
 499     }
 500     return 0;
 501 }
 502
 503 static int dnxhd_encode_thread(AVCodecContext *avctx, void *arg)
 504 {
 505     DNXHDEncContext *ctx = arg;
 506     int mb_y, mb_x;
 507
 508     for (mb_y = ctx->m.start_mb_y; mb_y < ctx->m.end_mb_y; mb_y++) {
 509         ctx->m.last_dc[0] =
 510         ctx->m.last_dc[1] =
 511         ctx->m.last_dc[2] = 1024;
 512         for (mb_x = 0; mb_x < ctx->m.mb_width; mb_x++) {
 513             unsigned mb = mb_y * ctx->m.mb_width + mb_x;
 514             int qscale = ctx->mb_qscale[mb];
 515             int i;
 516
 517             put_bits(&ctx->m.pb, 12, qscale<<1);
 518
 519             dnxhd_get_blocks(ctx, mb_x, mb_y);
 520
 521             for (i = 0; i < 8; i++) {
 522                 DCTELEM *block = ctx->blocks[i];
 523                 int last_index, overflow;
 524                 int n = dnxhd_switch_matrix(ctx, i);
 525                 last_index = ctx->m.dct_quantize((MpegEncContext*)ctx, block, i, qscale, &overflow);
 526                 dnxhd_encode_block(ctx, block, last_index, n);
 527             }
 528         }
 529         if (put_bits_count(&ctx->m.pb)&31)
 530             put_bits(&ctx->m.pb, 32-(put_bits_count(&ctx->m.pb)&31), 0);
 531     }
 532     flush_put_bits(&ctx->m.pb);
 533     return 0;
 534 }
 535
 536 static void dnxhd_setup_threads_slices(DNXHDEncContext *ctx, uint8_t *buf)
 537 {
 538     int mb_y, mb_x;
 539     int i, offset = 0;
 540     for (i = 0; i < ctx->m.avctx->thread_count; i++) {
 541         int thread_size = 0;
 542         for (mb_y = ctx->thread[i]->m.start_mb_y; mb_y < ctx->thread[i]->m.end_mb_y; mb_y++) {
 543             ctx->slice_size[mb_y] = 0;
 544             for (mb_x = 0; mb_x < ctx->m.mb_width; mb_x++) {
 545                 unsigned mb = mb_y * ctx->m.mb_width + mb_x;
 546                 ctx->slice_size[mb_y] += ctx->mb_bits[mb];
 547             }
 548             ctx->slice_size[mb_y] = (ctx->slice_size[mb_y]+31)&~31;
 549             ctx->slice_size[mb_y] >>= 3;
 550             thread_size += ctx->slice_size[mb_y];
 551         }
 552         init_put_bits(&ctx->thread[i]->m.pb, buf + 640 + offset, thread_size);
 553         offset += thread_size;
 554     }
 555 }
 556
 557 static int dnxhd_mb_var_thread(AVCodecContext *avctx, void *arg)
 558 {
 559     DNXHDEncContext *ctx = arg;
 560     int mb_y, mb_x;
 561     for (mb_y = ctx->m.start_mb_y; mb_y < ctx->m.end_mb_y; mb_y++) {
 562         for (mb_x = 0; mb_x < ctx->m.mb_width; mb_x++) {
 563             unsigned mb  = mb_y * ctx->m.mb_width + mb_x;
 564             uint8_t *pix = ctx->thread[0]->src[0] + ((mb_y<<4) * ctx->m.linesize) + (mb_x<<4);
 565             int sum      = ctx->m.dsp.pix_sum(pix, ctx->m.linesize);
 566             int varc     = (ctx->m.dsp.pix_norm1(pix, ctx->m.linesize) - (((unsigned)(sum*sum))>>8)+128)>>8;
 567             ctx->mb_cmp[mb].value = varc;
 568             ctx->mb_cmp[mb].mb = mb;
 569         }
 570     }
 571     return 0;
 572 }
 573
 574 static int dnxhd_encode_rdo(AVCodecContext *avctx, DNXHDEncContext *ctx)
 575 {
 576     int lambda, up_step, down_step;
 577     int last_lower = INT_MAX, last_higher = 0;
 578     int x, y, q;
 579
 580     for (q = 1; q < avctx->qmax; q++) {
 581         ctx->qscale = q;
 582         avctx->execute(avctx, dnxhd_calc_bits_thread, (void**)&ctx->thread[0], NULL, avctx->thread_count);
 583     }
 584     up_step = down_step = 2<<LAMBDA_FRAC_BITS;
 585     lambda = ctx->lambda;
 586
 587     for (;;) {
 588         int bits = 0;
 589         int end = 0;
 590         if (lambda == last_higher) {
 591             lambda++;
 592             end = 1; // need to set final qscales/bits
 593         }
 594         for (y = 0; y < ctx->m.mb_height; y++) {
 595             for (x = 0; x < ctx->m.mb_width; x++) {
 596                 unsigned min = UINT_MAX;
 597                 int qscale = 1;
 598                 int mb = y*ctx->m.mb_width+x;
 599                 for (q = 1; q < avctx->qmax; q++) {
 600                     unsigned score = ctx->mb_rc[q][mb].bits*lambda+(ctx->mb_rc[q][mb].ssd<<LAMBDA_FRAC_BITS);
 601                     if (score < min) {
 602                         min = score;
 603                         qscale = q;
 604                     }
 605                 }
 606                 bits += ctx->mb_rc[qscale][mb].bits;
 607                 ctx->mb_qscale[mb] = qscale;
 608                 ctx->mb_bits[mb] = ctx->mb_rc[qscale][mb].bits;
 609             }
 610             bits = (bits+31)&~31; // padding
 611             if (bits > ctx->frame_bits)
 612                 break;
 613         }
 614         //dprintf(ctx->m.avctx, "lambda %d, up %u, down %u, bits %d, frame %d\n",
 615         //        lambda, last_higher, last_lower, bits, ctx->frame_bits);
 616         if (end) {
 617             if (bits > ctx->frame_bits)
 618                 return -1;
 619             break;
 620         }
 621         if (bits < ctx->frame_bits) {
 622             last_lower = FFMIN(lambda, last_lower);
 623             if (last_higher != 0)
 624                 lambda = (lambda+last_higher)>>1;
 625             else
 626                 lambda -= down_step;
 627             down_step *= 5; // XXX tune ?
 628             up_step = 1<<LAMBDA_FRAC_BITS;
 629             lambda = FFMAX(1, lambda);
 630             if (lambda == last_lower)
 631                 break;
 632         } else {
 633             last_higher = FFMAX(lambda, last_higher);
 634             if (last_lower != INT_MAX)
 635                 lambda = (lambda+last_lower)>>1;
 636             else
 637                 lambda += up_step;
 638             up_step *= 5;
 639             down_step = 1<<LAMBDA_FRAC_BITS;
 640         }
 641     }
 642     //dprintf(ctx->m.avctx, "out lambda %d\n", lambda);
 643     ctx->lambda = lambda;
 644     return 0;
 645 }
 646
 647 static int dnxhd_find_qscale(DNXHDEncContext *ctx)
 648 {
 649     int bits = 0;
 650     int up_step = 1;
 651     int down_step = 1;
 652     int last_higher = 0;
 653     int last_lower = INT_MAX;
 654     int qscale;
 655     int x, y;
 656
 657     qscale = ctx->qscale;
 658     for (;;) {
 659         bits = 0;
 660         ctx->qscale = qscale;
 661         // XXX avoid recalculating bits
 662         ctx->m.avctx->execute(ctx->m.avctx, dnxhd_calc_bits_thread, (void**)&ctx->thread[0], NULL, ctx->m.avctx->thread_count);
 663         for (y = 0; y < ctx->m.mb_height; y++) {
 664             for (x = 0; x < ctx->m.mb_width; x++)
 665                 bits += ctx->mb_rc[qscale][y*ctx->m.mb_width+x].bits;
 666             bits = (bits+31)&~31; // padding
 667             if (bits > ctx->frame_bits)
 668                 break;
 669         }
 670         //dprintf(ctx->m.avctx, "%d, qscale %d, bits %d, frame %d, higher %d, lower %d\n",
 671         //        ctx->m.avctx->frame_number, qscale, bits, ctx->frame_bits, last_higher, last_lower);
 672         if (bits < ctx->frame_bits) {
 673             if (qscale == 1)
 674                 break;
 675             if (last_higher == qscale - 1) {
 676                 qscale = last_higher;
 677                 break;
 678             }
 679             last_lower = FFMIN(qscale, last_lower);
 680             if (last_higher != 0)
 681                 qscale = (qscale+last_higher)>>1;
 682             else
 683                 qscale -= down_step++;
 684             if (qscale < 1)
 685                 qscale = 1;
 686             up_step = 1;
 687         } else {
 688             if (last_lower == qscale + 1)
 689                 break;
 690             last_higher = FFMAX(qscale, last_higher);
 691             if (last_lower != INT_MAX)
 692                 qscale = (qscale+last_lower)>>1;
 693             else
 694                 qscale += up_step++;
 695             down_step = 1;
 696             if (qscale >= ctx->m.avctx->qmax)
 697                 return -1;
 698         }
 699     }
 700     //dprintf(ctx->m.avctx, "out qscale %d\n", qscale);
 701     ctx->qscale = qscale;
 702     return 0;
 703 }
 704
 705 static int dnxhd_rc_cmp(const void *a, const void *b)
 706 {
 707     return ((RCCMPEntry *)b)->value - ((RCCMPEntry *)a)->value;
 708 }
 709
 710 static int dnxhd_encode_variance(AVCodecContext *avctx, DNXHDEncContext *ctx)
 711 {
 712     int max_bits = 0;
 713     int x, y;
 714     if (dnxhd_find_qscale(ctx) < 0)
 715         return -1;
 716     for (y = 0; y < ctx->m.mb_height; y++) {
 717         for (x = 0; x < ctx->m.mb_width; x++) {
 718             int mb = y*ctx->m.mb_width+x;
 719             int delta_bits;
 720             ctx->mb_qscale[mb] = ctx->qscale;
 721             ctx->mb_bits[mb] = ctx->mb_rc[ctx->qscale][mb].bits;
 722             max_bits += ctx->mb_rc[ctx->qscale][mb].bits;
 723             if (!RC_VARIANCE) {
 724                 delta_bits = ctx->mb_rc[ctx->qscale][mb].bits-ctx->mb_rc[ctx->qscale+1][mb].bits;
 725                 ctx->mb_cmp[mb].mb = mb;
 726                 ctx->mb_cmp[mb].value = delta_bits ?
 727                     ((ctx->mb_rc[ctx->qscale][mb].ssd-ctx->mb_rc[ctx->qscale+1][mb].ssd)*100)/delta_bits
 728                     : INT_MIN; //avoid increasing qscale
 729             }
 730         }
 731         max_bits += 31; //worst padding
 732     }
 733     if (max_bits > ctx->frame_bits) {
 734         if (RC_VARIANCE)
 735             avctx->execute(avctx, dnxhd_mb_var_thread, (void**)&ctx->thread[0], NULL, avctx->thread_count);
 736         qsort(ctx->mb_cmp, ctx->m.mb_num, sizeof(RCEntry), dnxhd_rc_cmp);
 737         for (x = 0; x < ctx->m.mb_num && max_bits > ctx->frame_bits; x++) {
 738             int mb = ctx->mb_cmp[x].mb;
 739             max_bits -= ctx->mb_rc[ctx->qscale][mb].bits - ctx->mb_rc[ctx->qscale+1][mb].bits;
 740             ctx->mb_qscale[mb] = ctx->qscale+1;
 741             ctx->mb_bits[mb] = ctx->mb_rc[ctx->qscale+1][mb].bits;
 742         }
 743     }
 744     return 0;
 745 }
 746
 747 static void dnxhd_load_picture(DNXHDEncContext *ctx, AVFrame *frame)
 748 {
 749     int i;
 750
 751     for (i = 0; i < 3; i++) {
 752         ctx->frame.data[i]     = frame->data[i];
 753         ctx->frame.linesize[i] = frame->linesize[i];
 754     }
 755
 756     for (i = 0; i < ctx->m.avctx->thread_count; i++) {
 757         ctx->thread[i]->m.linesize    = ctx->frame.linesize[0]<<ctx->interlaced;
 758         ctx->thread[i]->m.uvlinesize  = ctx->frame.linesize[1]<<ctx->interlaced;
 759         ctx->thread[i]->dct_y_offset  = ctx->m.linesize  *8;
 760         ctx->thread[i]->dct_uv_offset = ctx->m.uvlinesize*8;
 761     }
 762
 763     ctx->frame.interlaced_frame = frame->interlaced_frame;
 764     ctx->cur_field = frame->interlaced_frame && !frame->top_field_first;
 765 }
 766
 767 static int dnxhd_encode_picture(AVCodecContext *avctx, unsigned char *buf, int buf_size, void *data)
 768 {
 769     DNXHDEncContext *ctx = avctx->priv_data;
 770     int first_field = 1;
 771     int offset, i, ret;
 772
 773     if (buf_size < ctx->cid_table->frame_size) {
 774         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "output buffer is too small to compress picture\n");
 775         return -1;
 776     }
 777
 778     dnxhd_load_picture(ctx, data);
 779
 780  encode_coding_unit:
 781     for (i = 0; i < 3; i++) {
 782         ctx->src[i] = ctx->frame.data[i];
 783         if (ctx->interlaced && ctx->cur_field)
 784             ctx->src[i] += ctx->frame.linesize[i];
 785     }
 786
 787     dnxhd_write_header(avctx, buf);
 788
 789     if (avctx->mb_decision == FF_MB_DECISION_RD)
 790         ret = dnxhd_encode_rdo(avctx, ctx);
 791     else
 792         ret = dnxhd_encode_variance(avctx, ctx);
 793     if (ret < 0) {
 794         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "picture could not fit ratecontrol constraints\n");
 795         return -1;
 796     }
 797
 798     dnxhd_setup_threads_slices(ctx, buf);
 799
 800     offset = 0;
 801     for (i = 0; i < ctx->m.mb_height; i++) {
 802         AV_WB32(ctx->msip + i * 4, offset);
 803         offset += ctx->slice_size[i];
 804         assert(!(ctx->slice_size[i] & 3));
 805     }
 806
 807     avctx->execute(avctx, dnxhd_encode_thread, (void**)&ctx->thread[0], NULL, avctx->thread_count);
 808
 809     AV_WB32(buf + ctx->cid_table->coding_unit_size - 4, 0x600DC0DE); // EOF
 810
 811     if (ctx->interlaced && first_field) {
 812         first_field     = 0;
 813         ctx->cur_field ^= 1;
 814         buf      += ctx->cid_table->coding_unit_size;
 815         buf_size -= ctx->cid_table->coding_unit_size;
 816         goto encode_coding_unit;
 817     }
 818
 819     return ctx->cid_table->frame_size;
 820 }
 821
 822 static int dnxhd_encode_end(AVCodecContext *avctx)
 823 {
 824     DNXHDEncContext *ctx = avctx->priv_data;
 825     int i;
 826
 827     av_freep(&ctx->table_vlc_codes);
 828     av_freep(&ctx->table_vlc_bits);
 829     av_freep(&ctx->table_run_codes);
 830     av_freep(&ctx->table_run_bits);
 831
 832     av_freep(&ctx->mb_bits);
 833     av_freep(&ctx->mb_qscale);
 834     av_freep(&ctx->mb_rc);
 835     av_freep(&ctx->mb_cmp);
 836     av_freep(&ctx->slice_size);
 837
 838     av_freep(&ctx->qmatrix_c);
 839     av_freep(&ctx->qmatrix_l);
 840     av_freep(&ctx->qmatrix_c16);
 841     av_freep(&ctx->qmatrix_l16);
 842
 843     for (i = 1; i < avctx->thread_count; i++)
 844         av_freep(&ctx->thread[i]);
 845
 846     return 0;
 847 }
 848
 849 AVCodec dnxhd_encoder = {
 850     "dnxhd",
 851     CODEC_TYPE_VIDEO,
 852     CODEC_ID_DNXHD,
 853     sizeof(DNXHDEncContext),
 854     dnxhd_encode_init,
 855     dnxhd_encode_picture,
 856     dnxhd_encode_end,
 857     .pix_fmts = (enum PixelFormat[]){PIX_FMT_YUV422P, -1},
 858 };