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  * Copyright (c) 2011 MirriAd Ltd
   5  *
   6  * VC-3 encoder funded by the British Broadcasting Corporation
   7  * 10 bit support added by MirriAd Ltd, Joseph Artsimovich <joseph@mirriad.com>
   8  *
   9  * This file is part of FFmpeg.
  10  *
  11  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
  12  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  13  * License as published by the Free Software Foundation; either
  14  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  15  *
  16  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  17  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  18  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  19  * Lesser General Public License for more details.
  20  *
  21  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  22  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  23  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  24  */
  25
  26 #include "libavutil/attributes.h"
  27 #include "libavutil/internal.h"
  28 #include "libavutil/opt.h"
  29 #include "libavutil/timer.h"
  30
  31 #include "avcodec.h"
  32 #include "blockdsp.h"
  33 #include "fdctdsp.h"
  34 #include "internal.h"
  35 #include "mpegvideo.h"
  36 #include "pixblockdsp.h"
  37 #include "profiles.h"
  38 #include "dnxhdenc.h"
  39
  40 // The largest value that will not lead to overflow for 10-bit samples.
  41 #define DNX10BIT_QMAT_SHIFT 18
  42 #define RC_VARIANCE 1 // use variance or ssd for fast rc
  43 #define LAMBDA_FRAC_BITS 10
  44
  45 #define VE AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM
  46 static const AVOption options[] = {
  47     { "nitris_compat", "encode with Avid Nitris compatibility",
  48         offsetof(DNXHDEncContext, nitris_compat), AV_OPT_TYPE_BOOL, { .i64 = 0 }, 0, 1, VE },
  49     { "ibias", "intra quant bias",
  50         offsetof(DNXHDEncContext, intra_quant_bias), AV_OPT_TYPE_INT,
  51         { .i64 = 0 }, INT_MIN, INT_MAX, VE },
  52     { "profile",       NULL, offsetof(DNXHDEncContext, profile), AV_OPT_TYPE_INT,
  53         { .i64 = FF_PROFILE_DNXHD },
  54         FF_PROFILE_DNXHD, FF_PROFILE_DNXHR_444, VE, "profile" },
  55     { "dnxhd",     NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = FF_PROFILE_DNXHD },
  56         0, 0, VE, "profile" },
  57     { "dnxhr_444", NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = FF_PROFILE_DNXHR_444 },
  58         0, 0, VE, "profile" },
  59     { "dnxhr_hqx", NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = FF_PROFILE_DNXHR_HQX },
  60         0, 0, VE, "profile" },
  61     { "dnxhr_hq",  NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = FF_PROFILE_DNXHR_HQ },
  62         0, 0, VE, "profile" },
  63     { "dnxhr_sq",  NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = FF_PROFILE_DNXHR_SQ },
  64         0, 0, VE, "profile" },
  65     { "dnxhr_lb",  NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = FF_PROFILE_DNXHR_LB },
  66         0, 0, VE, "profile" },
  67     { NULL }
  68 };
  69
  70 static const AVClass dnxhd_class = {
  71     .class_name = "dnxhd",
  72     .item_name  = av_default_item_name,
  73     .option     = options,
  74     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
  75 };
  76
  77 static void dnxhd_8bit_get_pixels_8x4_sym(int16_t *av_restrict block,
  78                                           const uint8_t *pixels,
  79                                           ptrdiff_t line_size)
  80 {
  81     int i;
  82     for (i = 0; i < 4; i++) {
  83         block[0] = pixels[0];
  84         block[1] = pixels[1];
  85         block[2] = pixels[2];
  86         block[3] = pixels[3];
  87         block[4] = pixels[4];
  88         block[5] = pixels[5];
  89         block[6] = pixels[6];
  90         block[7] = pixels[7];
  91         pixels  += line_size;
  92         block   += 8;
  93     }
  94     memcpy(block,      block -  8, sizeof(*block) * 8);
  95     memcpy(block +  8, block - 16, sizeof(*block) * 8);
  96     memcpy(block + 16, block - 24, sizeof(*block) * 8);
  97     memcpy(block + 24, block - 32, sizeof(*block) * 8);
  98 }
  99
 100 static av_always_inline
 101 void dnxhd_10bit_get_pixels_8x4_sym(int16_t *av_restrict block,
 102                                     const uint8_t *pixels,
 103                                     ptrdiff_t line_size)
 104 {
 105     memcpy(block + 0 * 8, pixels + 0 * line_size, 8 * sizeof(*block));
 106     memcpy(block + 7 * 8, pixels + 0 * line_size, 8 * sizeof(*block));
 107     memcpy(block + 1 * 8, pixels + 1 * line_size, 8 * sizeof(*block));
 108     memcpy(block + 6 * 8, pixels + 1 * line_size, 8 * sizeof(*block));
 109     memcpy(block + 2 * 8, pixels + 2 * line_size, 8 * sizeof(*block));
 110     memcpy(block + 5 * 8, pixels + 2 * line_size, 8 * sizeof(*block));
 111     memcpy(block + 3 * 8, pixels + 3 * line_size, 8 * sizeof(*block));
 112     memcpy(block + 4 * 8, pixels + 3 * line_size, 8 * sizeof(*block));
 113 }
 114
 115 static int dnxhd_10bit_dct_quantize(MpegEncContext *ctx, int16_t *block,
 116                                     int n, int qscale, int *overflow)
 117 {
 118     const uint8_t *scantable= ctx->intra_scantable.scantable;
 119     const int *qmat = n<4 ? ctx->q_intra_matrix[qscale] : ctx->q_chroma_intra_matrix[qscale];
 120     int last_non_zero = 0;
 121     int i;
 122
 123     ctx->fdsp.fdct(block);
 124
 125     // Divide by 4 with rounding, to compensate scaling of DCT coefficients
 126     block[0] = (block[0] + 2) >> 2;
 127
 128     for (i = 1; i < 64; ++i) {
 129         int j = scantable[i];
 130         int sign = FF_SIGNBIT(block[j]);
 131         int level = (block[j] ^ sign) - sign;
 132         level = level * qmat[j] >> DNX10BIT_QMAT_SHIFT;
 133         block[j] = (level ^ sign) - sign;
 134         if (level)
 135             last_non_zero = i;
 136     }
 137
 138     /* we need this permutation so that we correct the IDCT, we only permute the !=0 elements */
 139     if (ctx->idsp.perm_type != FF_IDCT_PERM_NONE)
 140         ff_block_permute(block, ctx->idsp.idct_permutation,
 141                          scantable, last_non_zero);
 142
 143     return last_non_zero;
 144 }
 145
 146 static av_cold int dnxhd_init_vlc(DNXHDEncContext *ctx)
 147 {
 148     int i, j, level, run;
 149     int max_level = 1 << (ctx->cid_table->bit_depth + 2);
 150
 151     FF_ALLOCZ_ARRAY_OR_GOTO(ctx->m.avctx, ctx->vlc_codes,
 152                       max_level, 4 * sizeof(*ctx->vlc_codes), fail);
 153     FF_ALLOCZ_ARRAY_OR_GOTO(ctx->m.avctx, ctx->vlc_bits,
 154                       max_level, 4 * sizeof(*ctx->vlc_bits), fail);
 155     FF_ALLOCZ_OR_GOTO(ctx->m.avctx, ctx->run_codes,
 156                       63 * 2, fail);
 157     FF_ALLOCZ_OR_GOTO(ctx->m.avctx, ctx->run_bits,
 158                       63, fail);
 159
 160     ctx->vlc_codes += max_level * 2;
 161     ctx->vlc_bits  += max_level * 2;
 162     for (level = -max_level; level < max_level; level++) {
 163         for (run = 0; run < 2; run++) {
 164             int index = (level << 1) | run;
 165             int sign, offset = 0, alevel = level;
 166
 167             MASK_ABS(sign, alevel);
 168             if (alevel > 64) {
 169                 offset  = (alevel - 1) >> 6;
 170                 alevel -= offset << 6;
 171             }
 172             for (j = 0; j < 257; j++) {
 173                 if (ctx->cid_table->ac_info[2*j+0] >> 1 == alevel &&
 174                     (!offset || (ctx->cid_table->ac_info[2*j+1] & 1) && offset) &&
 175                     (!run    || (ctx->cid_table->ac_info[2*j+1] & 2) && run)) {
 176                     av_assert1(!ctx->vlc_codes[index]);
 177                     if (alevel) {
 178                         ctx->vlc_codes[index] =
 179                             (ctx->cid_table->ac_codes[j] << 1) | (sign & 1);
 180                         ctx->vlc_bits[index] = ctx->cid_table->ac_bits[j] + 1;
 181                     } else {
 182                         ctx->vlc_codes[index] = ctx->cid_table->ac_codes[j];
 183                         ctx->vlc_bits[index]  = ctx->cid_table->ac_bits[j];
 184                     }
 185                     break;
 186                 }
 187             }
 188             av_assert0(!alevel || j < 257);
 189             if (offset) {
 190                 ctx->vlc_codes[index] =
 191                     (ctx->vlc_codes[index] << ctx->cid_table->index_bits) | offset;
 192                 ctx->vlc_bits[index] += ctx->cid_table->index_bits;
 193             }
 194         }
 195     }
 196     for (i = 0; i < 62; i++) {
 197         int run = ctx->cid_table->run[i];
 198         av_assert0(run < 63);
 199         ctx->run_codes[run] = ctx->cid_table->run_codes[i];
 200         ctx->run_bits[run]  = ctx->cid_table->run_bits[i];
 201     }
 202     return 0;
 203 fail:
 204     return AVERROR(ENOMEM);
 205 }
 206
 207 static av_cold int dnxhd_init_qmat(DNXHDEncContext *ctx, int lbias, int cbias)
 208 {
 209     // init first elem to 1 to avoid div by 0 in convert_matrix
 210     uint16_t weight_matrix[64] = { 1, }; // convert_matrix needs uint16_t*
 211     int qscale, i;
 212     const uint8_t *luma_weight_table   = ctx->cid_table->luma_weight;
 213     const uint8_t *chroma_weight_table = ctx->cid_table->chroma_weight;
 214
 215     FF_ALLOCZ_ARRAY_OR_GOTO(ctx->m.avctx, ctx->qmatrix_l,
 216                       (ctx->m.avctx->qmax + 1), 64 * sizeof(int), fail);
 217     FF_ALLOCZ_ARRAY_OR_GOTO(ctx->m.avctx, ctx->qmatrix_c,
 218                       (ctx->m.avctx->qmax + 1), 64 * sizeof(int), fail);
 219     FF_ALLOCZ_ARRAY_OR_GOTO(ctx->m.avctx, ctx->qmatrix_l16,
 220                       (ctx->m.avctx->qmax + 1), 64 * 2 * sizeof(uint16_t),
 221                       fail);
 222     FF_ALLOCZ_ARRAY_OR_GOTO(ctx->m.avctx, ctx->qmatrix_c16,
 223                       (ctx->m.avctx->qmax + 1), 64 * 2 * sizeof(uint16_t),
 224                       fail);
 225
 226     if (ctx->cid_table->bit_depth == 8) {
 227         for (i = 1; i < 64; i++) {
 228             int j = ctx->m.idsp.idct_permutation[ff_zigzag_direct[i]];
 229             weight_matrix[j] = ctx->cid_table->luma_weight[i];
 230         }
 231         ff_convert_matrix(&ctx->m, ctx->qmatrix_l, ctx->qmatrix_l16,
 232                           weight_matrix, ctx->intra_quant_bias, 1,
 233                           ctx->m.avctx->qmax, 1);
 234         for (i = 1; i < 64; i++) {
 235             int j = ctx->m.idsp.idct_permutation[ff_zigzag_direct[i]];
 236             weight_matrix[j] = ctx->cid_table->chroma_weight[i];
 237         }
 238         ff_convert_matrix(&ctx->m, ctx->qmatrix_c, ctx->qmatrix_c16,
 239                           weight_matrix, ctx->intra_quant_bias, 1,
 240                           ctx->m.avctx->qmax, 1);
 241
 242         for (qscale = 1; qscale <= ctx->m.avctx->qmax; qscale++) {
 243             for (i = 0; i < 64; i++) {
 244                 ctx->qmatrix_l[qscale][i]      <<= 2;
 245                 ctx->qmatrix_c[qscale][i]      <<= 2;
 246                 ctx->qmatrix_l16[qscale][0][i] <<= 2;
 247                 ctx->qmatrix_l16[qscale][1][i] <<= 2;
 248                 ctx->qmatrix_c16[qscale][0][i] <<= 2;
 249                 ctx->qmatrix_c16[qscale][1][i] <<= 2;
 250             }
 251         }
 252     } else {
 253         // 10-bit
 254         for (qscale = 1; qscale <= ctx->m.avctx->qmax; qscale++) {
 255             for (i = 1; i < 64; i++) {
 256                 int j = ff_zigzag_direct[i];
 257
 258                 /* The quantization formula from the VC-3 standard is:
 259                  * quantized = sign(block[i]) * floor(abs(block[i]/s) * p /
 260                  *             (qscale * weight_table[i]))
 261                  * Where p is 32 for 8-bit samples and 8 for 10-bit ones.
 262                  * The s factor compensates scaling of DCT coefficients done by
 263                  * the DCT routines, and therefore is not present in standard.
 264                  * It's 8 for 8-bit samples and 4 for 10-bit ones.
 265                  * We want values of ctx->qtmatrix_l and ctx->qtmatrix_r to be:
 266                  *     ((1 << DNX10BIT_QMAT_SHIFT) * (p / s)) /
 267                  *     (qscale * weight_table[i])
 268                  * For 10-bit samples, p / s == 2 */
 269                 ctx->qmatrix_l[qscale][j] = (1 << (DNX10BIT_QMAT_SHIFT + 1)) /
 270                                             (qscale * luma_weight_table[i]);
 271                 ctx->qmatrix_c[qscale][j] = (1 << (DNX10BIT_QMAT_SHIFT + 1)) /
 272                                             (qscale * chroma_weight_table[i]);
 273             }
 274         }
 275     }
 276
 277     ctx->m.q_chroma_intra_matrix16 = ctx->qmatrix_c16;
 278     ctx->m.q_chroma_intra_matrix   = ctx->qmatrix_c;
 279     ctx->m.q_intra_matrix16        = ctx->qmatrix_l16;
 280     ctx->m.q_intra_matrix          = ctx->qmatrix_l;
 281
 282     return 0;
 283 fail:
 284     return AVERROR(ENOMEM);
 285 }
 286
 287 static av_cold int dnxhd_init_rc(DNXHDEncContext *ctx)
 288 {
 289     FF_ALLOCZ_ARRAY_OR_GOTO(ctx->m.avctx, ctx->mb_rc, (ctx->m.avctx->qmax + 1),
 290                           ctx->m.mb_num * sizeof(RCEntry), fail);
 291     if (ctx->m.avctx->mb_decision != FF_MB_DECISION_RD) {
 292         FF_ALLOCZ_ARRAY_OR_GOTO(ctx->m.avctx, ctx->mb_cmp,
 293                           ctx->m.mb_num, sizeof(RCCMPEntry), fail);
 294         FF_ALLOCZ_ARRAY_OR_GOTO(ctx->m.avctx, ctx->mb_cmp_tmp,
 295                           ctx->m.mb_num, sizeof(RCCMPEntry), fail);
 296     }
 297     ctx->frame_bits = (ctx->coding_unit_size -
 298                        ctx->data_offset - 4 - ctx->min_padding) * 8;
 299     ctx->qscale = 1;
 300     ctx->lambda = 2 << LAMBDA_FRAC_BITS; // qscale 2
 301     return 0;
 302 fail:
 303     return AVERROR(ENOMEM);
 304 }
 305
 306 static int dnxhd_get_hr_frame_size(const CIDEntry* profile, int mb_num)
 307 {
 308   int result = mb_num * profile->packet_scale.num / profile->packet_scale.den;
 309   result = (result + 2048) / 4096 * 4096;
 310   return FFMAX(result, 8192);
 311 }
 312 static av_cold int dnxhd_encode_init(AVCodecContext *avctx)
 313 {
 314     DNXHDEncContext *ctx = avctx->priv_data;
 315     int i, index, bit_depth, ret;
 316
 317     switch (avctx->pix_fmt) {
 318     case AV_PIX_FMT_YUV422P:
 319         bit_depth = 8;
 320         break;
 321     case AV_PIX_FMT_YUV422P10:
 322         bit_depth = 10;
 323         break;
 324     default:
 325         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 326                "pixel format is incompatible with DNxHD\n");
 327         return AVERROR(EINVAL);
 328     }
 329
 330     if (ctx->profile == FF_PROFILE_DNXHR_444 ||
 331         ctx->profile == FF_PROFILE_DNXHR_HQX) {
 332         avpriv_report_missing_feature(avctx,
 333                "dnxhr_444 or dnxhr_hqx profile");
 334         return AVERROR_PATCHWELCOME;
 335     }
 336
 337     avctx->profile = ctx->profile;
 338     ctx->cid = ff_dnxhd_find_cid(avctx, bit_depth);
 339     if (!ctx->cid) {
 340         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 341                "video parameters incompatible with DNxHD. Valid DNxHD profiles:\n");
 342         ff_dnxhd_print_profiles(avctx, AV_LOG_ERROR);
 343         return AVERROR(EINVAL);
 344     }
 345     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "cid %d\n", ctx->cid);
 346
 347     if (ctx->cid >= 1270 && ctx->cid <= 1274)
 348         avctx->codec_tag = MKTAG('A','V','d','h');
 349
 350     if (avctx->width < 256 || avctx->height < 120) {
 351         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 352                "Input dimensions too small, input must be at least 256x120\n");
 353         return AVERROR(EINVAL);
 354     }
 355
 356     index = ff_dnxhd_get_cid_table(ctx->cid);
 357     av_assert0(index >= 0);
 358
 359     ctx->cid_table = &ff_dnxhd_cid_table[index];
 360
 361     ctx->m.avctx    = avctx;
 362     ctx->m.mb_intra = 1;
 363     ctx->m.h263_aic = 1;
 364
 365     avctx->bits_per_raw_sample = ctx->cid_table->bit_depth;
 366
 367     ff_blockdsp_init(&ctx->bdsp, avctx);
 368     ff_fdctdsp_init(&ctx->m.fdsp, avctx);
 369     ff_mpv_idct_init(&ctx->m);
 370     ff_mpegvideoencdsp_init(&ctx->m.mpvencdsp, avctx);
 371     ff_pixblockdsp_init(&ctx->m.pdsp, avctx);
 372     ff_dct_encode_init(&ctx->m);
 373
 374     if (ctx->profile != FF_PROFILE_DNXHD)
 375         ff_videodsp_init(&ctx->m.vdsp, bit_depth);
 376
 377     if (!ctx->m.dct_quantize)
 378         ctx->m.dct_quantize = ff_dct_quantize_c;
 379
 380     if (ctx->cid_table->bit_depth == 10) {
 381         ctx->m.dct_quantize     = dnxhd_10bit_dct_quantize;
 382         ctx->get_pixels_8x4_sym = dnxhd_10bit_get_pixels_8x4_sym;
 383         ctx->block_width_l2     = 4;
 384     } else {
 385         ctx->get_pixels_8x4_sym = dnxhd_8bit_get_pixels_8x4_sym;
 386         ctx->block_width_l2     = 3;
 387     }
 388
 389     if (ARCH_X86)
 390         ff_dnxhdenc_init_x86(ctx);
 391
 392     ctx->m.mb_height = (avctx->height + 15) / 16;
 393     ctx->m.mb_width  = (avctx->width  + 15) / 16;
 394
 395     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
 396         ctx->interlaced   = 1;
 397         ctx->m.mb_height /= 2;
 398     }
 399
 400     ctx->m.mb_num = ctx->m.mb_height * ctx->m.mb_width;
 401
 402     if (ctx->cid_table->frame_size == DNXHD_VARIABLE) {
 403         ctx->frame_size = dnxhd_get_hr_frame_size(ctx->cid_table,
 404                                                   ctx->m.mb_num);
 405         ctx->coding_unit_size = ctx->frame_size;
 406     } else {
 407         ctx->frame_size = ctx->cid_table->frame_size;
 408         ctx->coding_unit_size = ctx->cid_table->coding_unit_size;
 409     }
 410
 411     if (ctx->m.mb_height > 68)
 412         ctx->data_offset = 0x170 + (ctx->m.mb_height << 2);
 413     else
 414         ctx->data_offset = 0x280;
 415
 416 #if FF_API_QUANT_BIAS
 417 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
 418     if (avctx->intra_quant_bias != FF_DEFAULT_QUANT_BIAS)
 419         ctx->intra_quant_bias = avctx->intra_quant_bias;
 420 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
 421 #endif
 422     // XXX tune lbias/cbias
 423     if ((ret = dnxhd_init_qmat(ctx, ctx->intra_quant_bias, 0)) < 0)
 424         return ret;
 425
 426     /* Avid Nitris hardware decoder requires a minimum amount of padding
 427      * in the coding unit payload */
 428     if (ctx->nitris_compat)
 429         ctx->min_padding = 1600;
 430
 431     if ((ret = dnxhd_init_vlc(ctx)) < 0)
 432         return ret;
 433     if ((ret = dnxhd_init_rc(ctx)) < 0)
 434         return ret;
 435
 436     FF_ALLOCZ_OR_GOTO(ctx->m.avctx, ctx->slice_size,
 437                       ctx->m.mb_height * sizeof(uint32_t), fail);
 438     FF_ALLOCZ_OR_GOTO(ctx->m.avctx, ctx->slice_offs,
 439                       ctx->m.mb_height * sizeof(uint32_t), fail);
 440     FF_ALLOCZ_OR_GOTO(ctx->m.avctx, ctx->mb_bits,
 441                       ctx->m.mb_num * sizeof(uint16_t), fail);
 442     FF_ALLOCZ_OR_GOTO(ctx->m.avctx, ctx->mb_qscale,
 443                       ctx->m.mb_num * sizeof(uint8_t), fail);
 444
 445 #if FF_API_CODED_FRAME
 446 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
 447     avctx->coded_frame->key_frame = 1;
 448     avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
 449 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
 450 #endif
 451
 452     if (avctx->thread_count > MAX_THREADS) {
 453         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "too many threads\n");
 454         return AVERROR(EINVAL);
 455     }
 456
 457     if (avctx->qmax <= 1) {
 458         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "qmax must be at least 2\n");
 459         return AVERROR(EINVAL);
 460     }
 461
 462     ctx->thread[0] = ctx;
 463     for (i = 1; i < avctx->thread_count; i++) {
 464         ctx->thread[i] = av_malloc(sizeof(DNXHDEncContext));
 465         memcpy(ctx->thread[i], ctx, sizeof(DNXHDEncContext));
 466     }
 467
 468     return 0;
 469 fail:  // for FF_ALLOCZ_OR_GOTO
 470     return AVERROR(ENOMEM);
 471 }
 472
 473 static int dnxhd_write_header(AVCodecContext *avctx, uint8_t *buf)
 474 {
 475     DNXHDEncContext *ctx = avctx->priv_data;
 476
 477     memset(buf, 0, ctx->data_offset);
 478
 479     // * write prefix */
 480     AV_WB16(buf + 0x02, ctx->data_offset);
 481     if (ctx->cid >= 1270 && ctx->cid <= 1274)
 482         buf[4] = 0x03;
 483     else
 484         buf[4] = 0x01;
 485
 486     buf[5] = ctx->interlaced ? ctx->cur_field + 2 : 0x01;
 487     buf[6] = 0x80; // crc flag off
 488     buf[7] = 0xa0; // reserved
 489     AV_WB16(buf + 0x18, avctx->height >> ctx->interlaced); // ALPF
 490     AV_WB16(buf + 0x1a, avctx->width);  // SPL
 491     AV_WB16(buf + 0x1d, avctx->height >> ctx->interlaced); // NAL
 492
 493     buf[0x21] = ctx->cid_table->bit_depth == 10 ? 0x58 : 0x38;
 494     buf[0x22] = 0x88 + (ctx->interlaced << 2);
 495     AV_WB32(buf + 0x28, ctx->cid); // CID
 496     buf[0x2c] = ctx->interlaced ? 0 : 0x80;
 497
 498     buf[0x5f] = 0x01; // UDL
 499
 500     buf[0x167] = 0x02; // reserved
 501     AV_WB16(buf + 0x16a, ctx->m.mb_height * 4 + 4); // MSIPS
 502     buf[0x16d] = ctx->m.mb_height; // Ns
 503     buf[0x16f] = 0x10; // reserved
 504
 505     ctx->msip = buf + 0x170;
 506     return 0;
 507 }
 508
 509 static av_always_inline void dnxhd_encode_dc(DNXHDEncContext *ctx, int diff)
 510 {
 511     int nbits;
 512     if (diff < 0) {
 513         nbits = av_log2_16bit(-2 * diff);
 514         diff--;
 515     } else {
 516         nbits = av_log2_16bit(2 * diff);
 517     }
 518     put_bits(&ctx->m.pb, ctx->cid_table->dc_bits[nbits] + nbits,
 519              (ctx->cid_table->dc_codes[nbits] << nbits) +
 520              av_mod_uintp2(diff, nbits));
 521 }
 522
 523 static av_always_inline
 524 void dnxhd_encode_block(DNXHDEncContext *ctx, int16_t *block,
 525                         int last_index, int n)
 526 {
 527     int last_non_zero = 0;
 528     int slevel, i, j;
 529
 530     dnxhd_encode_dc(ctx, block[0] - ctx->m.last_dc[n]);
 531     ctx->m.last_dc[n] = block[0];
 532
 533     for (i = 1; i <= last_index; i++) {
 534         j = ctx->m.intra_scantable.permutated[i];
 535         slevel = block[j];
 536         if (slevel) {
 537             int run_level = i - last_non_zero - 1;
 538             int rlevel = (slevel << 1) | !!run_level;
 539             put_bits(&ctx->m.pb, ctx->vlc_bits[rlevel], ctx->vlc_codes[rlevel]);
 540             if (run_level)
 541                 put_bits(&ctx->m.pb, ctx->run_bits[run_level],
 542                          ctx->run_codes[run_level]);
 543             last_non_zero = i;
 544         }
 545     }
 546     put_bits(&ctx->m.pb, ctx->vlc_bits[0], ctx->vlc_codes[0]); // EOB
 547 }
 548
 549 static av_always_inline
 550 void dnxhd_unquantize_c(DNXHDEncContext *ctx, int16_t *block, int n,
 551                         int qscale, int last_index)
 552 {
 553     const uint8_t *weight_matrix;
 554     int level;
 555     int i;
 556
 557     weight_matrix = (n & 2) ? ctx->cid_table->chroma_weight
 558                             : ctx->cid_table->luma_weight;
 559
 560     for (i = 1; i <= last_index; i++) {
 561         int j = ctx->m.intra_scantable.permutated[i];
 562         level = block[j];
 563         if (level) {
 564             if (level < 0) {
 565                 level = (1 - 2 * level) * qscale * weight_matrix[i];
 566                 if (ctx->cid_table->bit_depth == 10) {
 567                     if (weight_matrix[i] != 8)
 568                         level += 8;
 569                     level >>= 4;
 570                 } else {
 571                     if (weight_matrix[i] != 32)
 572                         level += 32;
 573                     level >>= 6;
 574                 }
 575                 level = -level;
 576             } else {
 577                 level = (2 * level + 1) * qscale * weight_matrix[i];
 578                 if (ctx->cid_table->bit_depth == 10) {
 579                     if (weight_matrix[i] != 8)
 580                         level += 8;
 581                     level >>= 4;
 582                 } else {
 583                     if (weight_matrix[i] != 32)
 584                         level += 32;
 585                     level >>= 6;
 586                 }
 587             }
 588             block[j] = level;
 589         }
 590     }
 591 }
 592
 593 static av_always_inline int dnxhd_ssd_block(int16_t *qblock, int16_t *block)
 594 {
 595     int score = 0;
 596     int i;
 597     for (i = 0; i < 64; i++)
 598         score += (block[i] - qblock[i]) * (block[i] - qblock[i]);
 599     return score;
 600 }
 601
 602 static av_always_inline
 603 int dnxhd_calc_ac_bits(DNXHDEncContext *ctx, int16_t *block, int last_index)
 604 {
 605     int last_non_zero = 0;
 606     int bits = 0;
 607     int i, j, level;
 608     for (i = 1; i <= last_index; i++) {
 609         j = ctx->m.intra_scantable.permutated[i];
 610         level = block[j];
 611         if (level) {
 612             int run_level = i - last_non_zero - 1;
 613             bits += ctx->vlc_bits[(level << 1) |
 614                     !!run_level] + ctx->run_bits[run_level];
 615             last_non_zero = i;
 616         }
 617     }
 618     return bits;
 619 }
 620
 621 static av_always_inline
 622 void dnxhd_get_blocks(DNXHDEncContext *ctx, int mb_x, int mb_y)
 623 {
 624     const int bs = ctx->block_width_l2;
 625     const int bw = 1 << bs;
 626     int dct_y_offset = ctx->dct_y_offset;
 627     int dct_uv_offset = ctx->dct_uv_offset;
 628     int linesize = ctx->m.linesize;
 629     int uvlinesize = ctx->m.uvlinesize;
 630     const uint8_t *ptr_y = ctx->thread[0]->src[0] +
 631                            ((mb_y << 4) * ctx->m.linesize) + (mb_x << bs + 1);
 632     const uint8_t *ptr_u = ctx->thread[0]->src[1] +
 633                            ((mb_y << 4) * ctx->m.uvlinesize) + (mb_x << bs);
 634     const uint8_t *ptr_v = ctx->thread[0]->src[2] +
 635                            ((mb_y << 4) * ctx->m.uvlinesize) + (mb_x << bs);
 636     PixblockDSPContext *pdsp = &ctx->m.pdsp;
 637     VideoDSPContext *vdsp = &ctx->m.vdsp;
 638
 639     if (vdsp->emulated_edge_mc && ((mb_x << 4) + 16 > ctx->m.avctx->width ||
 640                                    (mb_y << 4) + 16 > ctx->m.avctx->height)) {
 641         int y_w = ctx->m.avctx->width  - (mb_x << 4);
 642         int y_h = ctx->m.avctx->height - (mb_y << 4);
 643         int uv_w = (y_w + 1) / 2;
 644         int uv_h = y_h;
 645         linesize = 16;
 646         uvlinesize = 8;
 647
 648         vdsp->emulated_edge_mc(&ctx->edge_buf_y[0], ptr_y,
 649                                linesize, ctx->m.linesize,
 650                                linesize, 16,
 651                                0, 0, y_w, y_h);
 652         vdsp->emulated_edge_mc(&ctx->edge_buf_uv[0][0], ptr_u,
 653                                uvlinesize, ctx->m.uvlinesize,
 654                                uvlinesize, 16,
 655                                0, 0, uv_w, uv_h);
 656         vdsp->emulated_edge_mc(&ctx->edge_buf_uv[1][0], ptr_v,
 657                                uvlinesize, ctx->m.uvlinesize,
 658                                uvlinesize, 16,
 659                                0, 0, uv_w, uv_h);
 660
 661         dct_y_offset =  bw * linesize;
 662         dct_uv_offset = bw * uvlinesize;
 663         ptr_y = &ctx->edge_buf_y[0];
 664         ptr_u = &ctx->edge_buf_uv[0][0];
 665         ptr_v = &ctx->edge_buf_uv[1][0];
 666     }
 667
 668     pdsp->get_pixels(ctx->blocks[0], ptr_y,      linesize);
 669     pdsp->get_pixels(ctx->blocks[1], ptr_y + bw, linesize);
 670     pdsp->get_pixels(ctx->blocks[2], ptr_u,      uvlinesize);
 671     pdsp->get_pixels(ctx->blocks[3], ptr_v,      uvlinesize);
 672
 673     if (mb_y + 1 == ctx->m.mb_height && ctx->m.avctx->height == 1080) {
 674         if (ctx->interlaced) {
 675             ctx->get_pixels_8x4_sym(ctx->blocks[4],
 676                                     ptr_y + dct_y_offset,
 677                                     linesize);
 678             ctx->get_pixels_8x4_sym(ctx->blocks[5],
 679                                     ptr_y + dct_y_offset + bw,
 680                                     linesize);
 681             ctx->get_pixels_8x4_sym(ctx->blocks[6],
 682                                     ptr_u + dct_uv_offset,
 683                                     uvlinesize);
 684             ctx->get_pixels_8x4_sym(ctx->blocks[7],
 685                                     ptr_v + dct_uv_offset,
 686                                     uvlinesize);
 687         } else {
 688             ctx->bdsp.clear_block(ctx->blocks[4]);
 689             ctx->bdsp.clear_block(ctx->blocks[5]);
 690             ctx->bdsp.clear_block(ctx->blocks[6]);
 691             ctx->bdsp.clear_block(ctx->blocks[7]);
 692         }
 693     } else {
 694         pdsp->get_pixels(ctx->blocks[4],
 695                          ptr_y + dct_y_offset, linesize);
 696         pdsp->get_pixels(ctx->blocks[5],
 697                          ptr_y + dct_y_offset + bw, linesize);
 698         pdsp->get_pixels(ctx->blocks[6],
 699                          ptr_u + dct_uv_offset, uvlinesize);
 700         pdsp->get_pixels(ctx->blocks[7],
 701                          ptr_v + dct_uv_offset, uvlinesize);
 702     }
 703 }
 704
 705 static av_always_inline
 706 int dnxhd_switch_matrix(DNXHDEncContext *ctx, int i)
 707 {
 708     const static uint8_t component[8]={0,0,1,2,0,0,1,2};
 709     return component[i];
 710 }
 711
 712 static int dnxhd_calc_bits_thread(AVCodecContext *avctx, void *arg,
 713                                   int jobnr, int threadnr)
 714 {
 715     DNXHDEncContext *ctx = avctx->priv_data;
 716     int mb_y = jobnr, mb_x;
 717     int qscale = ctx->qscale;
 718     LOCAL_ALIGNED_16(int16_t, block, [64]);
 719     ctx = ctx->thread[threadnr];
 720
 721     ctx->m.last_dc[0] =
 722     ctx->m.last_dc[1] =
 723     ctx->m.last_dc[2] = 1 << (ctx->cid_table->bit_depth + 2);
 724
 725     for (mb_x = 0; mb_x < ctx->m.mb_width; mb_x++) {
 726         unsigned mb = mb_y * ctx->m.mb_width + mb_x;
 727         int ssd     = 0;
 728         int ac_bits = 0;
 729         int dc_bits = 0;
 730         int i;
 731
 732         dnxhd_get_blocks(ctx, mb_x, mb_y);
 733
 734         for (i = 0; i < 8; i++) {
 735             int16_t *src_block = ctx->blocks[i];
 736             int overflow, nbits, diff, last_index;
 737             int n = dnxhd_switch_matrix(ctx, i);
 738
 739             memcpy(block, src_block, 64 * sizeof(*block));
 740             last_index = ctx->m.dct_quantize(&ctx->m, block, 4 & (2*i),
 741                                              qscale, &overflow);
 742             ac_bits   += dnxhd_calc_ac_bits(ctx, block, last_index);
 743
 744             diff = block[0] - ctx->m.last_dc[n];
 745             if (diff < 0)
 746                 nbits = av_log2_16bit(-2 * diff);
 747             else
 748                 nbits = av_log2_16bit(2 * diff);
 749
 750             av_assert1(nbits < ctx->cid_table->bit_depth + 4);
 751             dc_bits += ctx->cid_table->dc_bits[nbits] + nbits;
 752
 753             ctx->m.last_dc[n] = block[0];
 754
 755             if (avctx->mb_decision == FF_MB_DECISION_RD || !RC_VARIANCE) {
 756                 dnxhd_unquantize_c(ctx, block, i, qscale, last_index);
 757                 ctx->m.idsp.idct(block);
 758                 ssd += dnxhd_ssd_block(block, src_block);
 759             }
 760         }
 761         ctx->mb_rc[(qscale * ctx->m.mb_num) + mb].ssd  = ssd;
 762         ctx->mb_rc[(qscale * ctx->m.mb_num) + mb].bits = ac_bits + dc_bits + 12 +
 763                                       8 * ctx->vlc_bits[0];
 764     }
 765     return 0;
 766 }
 767
 768 static int dnxhd_encode_thread(AVCodecContext *avctx, void *arg,
 769                                int jobnr, int threadnr)
 770 {
 771     DNXHDEncContext *ctx = avctx->priv_data;
 772     int mb_y = jobnr, mb_x;
 773     ctx = ctx->thread[threadnr];
 774     init_put_bits(&ctx->m.pb, (uint8_t *)arg + ctx->data_offset + ctx->slice_offs[jobnr],
 775                   ctx->slice_size[jobnr]);
 776
 777     ctx->m.last_dc[0] =
 778     ctx->m.last_dc[1] =
 779     ctx->m.last_dc[2] = 1 << (ctx->cid_table->bit_depth + 2);
 780     for (mb_x = 0; mb_x < ctx->m.mb_width; mb_x++) {
 781         unsigned mb = mb_y * ctx->m.mb_width + mb_x;
 782         int qscale = ctx->mb_qscale[mb];
 783         int i;
 784
 785         put_bits(&ctx->m.pb, 12, qscale << 1);
 786
 787         dnxhd_get_blocks(ctx, mb_x, mb_y);
 788
 789         for (i = 0; i < 8; i++) {
 790             int16_t *block = ctx->blocks[i];
 791             int overflow, n = dnxhd_switch_matrix(ctx, i);
 792             int last_index = ctx->m.dct_quantize(&ctx->m, block, 4 & (2*i),
 793                                                  qscale, &overflow);
 794             // START_TIMER;
 795             dnxhd_encode_block(ctx, block, last_index, n);
 796             // STOP_TIMER("encode_block");
 797         }
 798     }
 799     if (put_bits_count(&ctx->m.pb) & 31)
 800         put_bits(&ctx->m.pb, 32 - (put_bits_count(&ctx->m.pb) & 31), 0);
 801     flush_put_bits(&ctx->m.pb);
 802     return 0;
 803 }
 804
 805 static void dnxhd_setup_threads_slices(DNXHDEncContext *ctx)
 806 {
 807     int mb_y, mb_x;
 808     int offset = 0;
 809     for (mb_y = 0; mb_y < ctx->m.mb_height; mb_y++) {
 810         int thread_size;
 811         ctx->slice_offs[mb_y] = offset;
 812         ctx->slice_size[mb_y] = 0;
 813         for (mb_x = 0; mb_x < ctx->m.mb_width; mb_x++) {
 814             unsigned mb = mb_y * ctx->m.mb_width + mb_x;
 815             ctx->slice_size[mb_y] += ctx->mb_bits[mb];
 816         }
 817         ctx->slice_size[mb_y]   = (ctx->slice_size[mb_y] + 31) & ~31;
 818         ctx->slice_size[mb_y] >>= 3;
 819         thread_size = ctx->slice_size[mb_y];
 820         offset += thread_size;
 821     }
 822 }
 823
 824 static int dnxhd_mb_var_thread(AVCodecContext *avctx, void *arg,
 825                                int jobnr, int threadnr)
 826 {
 827     DNXHDEncContext *ctx = avctx->priv_data;
 828     int mb_y = jobnr, mb_x, x, y;
 829     int partial_last_row = (mb_y == ctx->m.mb_height - 1) &&
 830                            ((avctx->height >> ctx->interlaced) & 0xF);
 831
 832     ctx = ctx->thread[threadnr];
 833     if (ctx->cid_table->bit_depth == 8) {
 834         uint8_t *pix = ctx->thread[0]->src[0] + ((mb_y << 4) * ctx->m.linesize);
 835         for (mb_x = 0; mb_x < ctx->m.mb_width; ++mb_x, pix += 16) {
 836             unsigned mb = mb_y * ctx->m.mb_width + mb_x;
 837             int sum;
 838             int varc;
 839
 840             if (!partial_last_row && mb_x * 16 <= avctx->width - 16 && (avctx->width % 16) == 0) {
 841                 sum  = ctx->m.mpvencdsp.pix_sum(pix, ctx->m.linesize);
 842                 varc = ctx->m.mpvencdsp.pix_norm1(pix, ctx->m.linesize);
 843             } else {
 844                 int bw = FFMIN(avctx->width - 16 * mb_x, 16);
 845                 int bh = FFMIN((avctx->height >> ctx->interlaced) - 16 * mb_y, 16);
 846                 sum = varc = 0;
 847                 for (y = 0; y < bh; y++) {
 848                     for (x = 0; x < bw; x++) {
 849                         uint8_t val = pix[x + y * ctx->m.linesize];
 850                         sum  += val;
 851                         varc += val * val;
 852                     }
 853                 }
 854             }
 855             varc = (varc - (((unsigned) sum * sum) >> 8) + 128) >> 8;
 856
 857             ctx->mb_cmp[mb].value = varc;
 858             ctx->mb_cmp[mb].mb    = mb;
 859         }
 860     } else { // 10-bit
 861         const int linesize = ctx->m.linesize >> 1;
 862         for (mb_x = 0; mb_x < ctx->m.mb_width; ++mb_x) {
 863             uint16_t *pix = (uint16_t *)ctx->thread[0]->src[0] +
 864                             ((mb_y << 4) * linesize) + (mb_x << 4);
 865             unsigned mb  = mb_y * ctx->m.mb_width + mb_x;
 866             int sum = 0;
 867             int sqsum = 0;
 868             int bw = FFMIN(avctx->width - 16 * mb_x, 16);
 869             int bh = FFMIN((avctx->height >> ctx->interlaced) - 16 * mb_y, 16);
 870             int mean, sqmean;
 871             int i, j;
 872             // Macroblocks are 16x16 pixels, unlike DCT blocks which are 8x8.
 873             for (i = 0; i < bh; ++i) {
 874                 for (j = 0; j < bw; ++j) {
 875                     // Turn 16-bit pixels into 10-bit ones.
 876                     const int sample = (unsigned) pix[j] >> 6;
 877                     sum   += sample;
 878                     sqsum += sample * sample;
 879                     // 2^10 * 2^10 * 16 * 16 = 2^28, which is less than INT_MAX
 880                 }
 881                 pix += linesize;
 882             }
 883             mean = sum >> 8; // 16*16 == 2^8
 884             sqmean = sqsum >> 8;
 885             ctx->mb_cmp[mb].value = sqmean - mean * mean;
 886             ctx->mb_cmp[mb].mb    = mb;
 887         }
 888     }
 889     return 0;
 890 }
 891
 892 static int dnxhd_encode_rdo(AVCodecContext *avctx, DNXHDEncContext *ctx)
 893 {
 894     int lambda, up_step, down_step;
 895     int last_lower = INT_MAX, last_higher = 0;
 896     int x, y, q;
 897
 898     for (q = 1; q < avctx->qmax; q++) {
 899         ctx->qscale = q;
 900         avctx->execute2(avctx, dnxhd_calc_bits_thread,
 901                         NULL, NULL, ctx->m.mb_height);
 902     }
 903     up_step = down_step = 2 << LAMBDA_FRAC_BITS;
 904     lambda  = ctx->lambda;
 905
 906     for (;;) {
 907         int bits = 0;
 908         int end  = 0;
 909         if (lambda == last_higher) {
 910             lambda++;
 911             end = 1; // need to set final qscales/bits
 912         }
 913         for (y = 0; y < ctx->m.mb_height; y++) {
 914             for (x = 0; x < ctx->m.mb_width; x++) {
 915                 unsigned min = UINT_MAX;
 916                 int qscale = 1;
 917                 int mb     = y * ctx->m.mb_width + x;
 918                 int rc = 0;
 919                 for (q = 1; q < avctx->qmax; q++) {
 920                     int i = (q*ctx->m.mb_num) + mb;
 921                     unsigned score = ctx->mb_rc[i].bits * lambda +
 922                                      ((unsigned) ctx->mb_rc[i].ssd << LAMBDA_FRAC_BITS);
 923                     if (score < min) {
 924                         min    = score;
 925                         qscale = q;
 926                         rc = i;
 927                     }
 928                 }
 929                 bits += ctx->mb_rc[rc].bits;
 930                 ctx->mb_qscale[mb] = qscale;
 931                 ctx->mb_bits[mb]   = ctx->mb_rc[rc].bits;
 932             }
 933             bits = (bits + 31) & ~31; // padding
 934             if (bits > ctx->frame_bits)
 935                 break;
 936         }
 937         // ff_dlog(ctx->m.avctx,
 938         //         "lambda %d, up %u, down %u, bits %d, frame %d\n",
 939         //         lambda, last_higher, last_lower, bits, ctx->frame_bits);
 940         if (end) {
 941             if (bits > ctx->frame_bits)
 942                 return AVERROR(EINVAL);
 943             break;
 944         }
 945         if (bits < ctx->frame_bits) {
 946             last_lower = FFMIN(lambda, last_lower);
 947             if (last_higher != 0)
 948                 lambda = (lambda+last_higher)>>1;
 949             else
 950                 lambda -= down_step;
 951             down_step = FFMIN((int64_t)down_step*5, INT_MAX);
 952             up_step = 1<<LAMBDA_FRAC_BITS;
 953             lambda = FFMAX(1, lambda);
 954             if (lambda == last_lower)
 955                 break;
 956         } else {
 957             last_higher = FFMAX(lambda, last_higher);
 958             if (last_lower != INT_MAX)
 959                 lambda = (lambda+last_lower)>>1;
 960             else if ((int64_t)lambda + up_step > INT_MAX)
 961                 return AVERROR(EINVAL);
 962             else
 963                 lambda += up_step;
 964             up_step = FFMIN((int64_t)up_step*5, INT_MAX);
 965             down_step = 1<<LAMBDA_FRAC_BITS;
 966         }
 967     }
 968     //ff_dlog(ctx->m.avctx, "out lambda %d\n", lambda);
 969     ctx->lambda = lambda;
 970     return 0;
 971 }
 972
 973 static int dnxhd_find_qscale(DNXHDEncContext *ctx)
 974 {
 975     int bits = 0;
 976     int up_step = 1;
 977     int down_step = 1;
 978     int last_higher = 0;
 979     int last_lower = INT_MAX;
 980     int qscale;
 981     int x, y;
 982
 983     qscale = ctx->qscale;
 984     for (;;) {
 985         bits = 0;
 986         ctx->qscale = qscale;
 987         // XXX avoid recalculating bits
 988         ctx->m.avctx->execute2(ctx->m.avctx, dnxhd_calc_bits_thread,
 989                                NULL, NULL, ctx->m.mb_height);
 990         for (y = 0; y < ctx->m.mb_height; y++) {
 991             for (x = 0; x < ctx->m.mb_width; x++)
 992                 bits += ctx->mb_rc[(qscale*ctx->m.mb_num) + (y*ctx->m.mb_width+x)].bits;
 993             bits = (bits+31)&~31; // padding
 994             if (bits > ctx->frame_bits)
 995                 break;
 996         }
 997         // ff_dlog(ctx->m.avctx,
 998         //         "%d, qscale %d, bits %d, frame %d, higher %d, lower %d\n",
 999         //         ctx->m.avctx->frame_number, qscale, bits, ctx->frame_bits,
1000         //         last_higher, last_lower);
1001         if (bits < ctx->frame_bits) {
1002             if (qscale == 1)
1003                 return 1;
1004             if (last_higher == qscale - 1) {
1005                 qscale = last_higher;
1006                 break;
1007             }
1008             last_lower = FFMIN(qscale, last_lower);
1009             if (last_higher != 0)
1010                 qscale = (qscale + last_higher) >> 1;
1011             else
1012                 qscale -= down_step++;
1013             if (qscale < 1)
1014                 qscale = 1;
1015             up_step = 1;
1016         } else {
1017             if (last_lower == qscale + 1)
1018                 break;
1019             last_higher = FFMAX(qscale, last_higher);
1020             if (last_lower != INT_MAX)
1021                 qscale = (qscale + last_lower) >> 1;
1022             else
1023                 qscale += up_step++;
1024             down_step = 1;
1025             if (qscale >= ctx->m.avctx->qmax)
1026                 return AVERROR(EINVAL);
1027         }
1028     }
1029     //ff_dlog(ctx->m.avctx, "out qscale %d\n", qscale);
1030     ctx->qscale = qscale;
1031     return 0;
1032 }
1033
1034 #define BUCKET_BITS 8
1035 #define RADIX_PASSES 4
1036 #define NBUCKETS (1 << BUCKET_BITS)
1037
1038 static inline int get_bucket(int value, int shift)
1039 {
1040     value >>= shift;
1041     value  &= NBUCKETS - 1;
1042     return NBUCKETS - 1 - value;
1043 }
1044
1045 static void radix_count(const RCCMPEntry *data, int size,
1046                         int buckets[RADIX_PASSES][NBUCKETS])
1047 {
1048     int i, j;
1049     memset(buckets, 0, sizeof(buckets[0][0]) * RADIX_PASSES * NBUCKETS);
1050     for (i = 0; i < size; i++) {
1051         int v = data[i].value;
1052         for (j = 0; j < RADIX_PASSES; j++) {
1053             buckets[j][get_bucket(v, 0)]++;
1054             v >>= BUCKET_BITS;
1055         }
1056         av_assert1(!v);
1057     }
1058     for (j = 0; j < RADIX_PASSES; j++) {
1059         int offset = size;
1060         for (i = NBUCKETS - 1; i >= 0; i--)
1061             buckets[j][i] = offset -= buckets[j][i];
1062         av_assert1(!buckets[j][0]);
1063     }
1064 }
1065
1066 static void radix_sort_pass(RCCMPEntry *dst, const RCCMPEntry *data,
1067                             int size, int buckets[NBUCKETS], int pass)
1068 {
1069     int shift = pass * BUCKET_BITS;
1070     int i;
1071     for (i = 0; i < size; i++) {
1072         int v   = get_bucket(data[i].value, shift);
1073         int pos = buckets[v]++;
1074         dst[pos] = data[i];
1075     }
1076 }
1077
1078 static void radix_sort(RCCMPEntry *data, RCCMPEntry *tmp, int size)
1079 {
1080     int buckets[RADIX_PASSES][NBUCKETS];
1081     radix_count(data, size, buckets);
1082     radix_sort_pass(tmp, data, size, buckets[0], 0);
1083     radix_sort_pass(data, tmp, size, buckets[1], 1);
1084     if (buckets[2][NBUCKETS - 1] || buckets[3][NBUCKETS - 1]) {
1085         radix_sort_pass(tmp, data, size, buckets[2], 2);
1086         radix_sort_pass(data, tmp, size, buckets[3], 3);
1087     }
1088 }
1089
1090 static int dnxhd_encode_fast(AVCodecContext *avctx, DNXHDEncContext *ctx)
1091 {
1092     int max_bits = 0;
1093     int ret, x, y;
1094     if ((ret = dnxhd_find_qscale(ctx)) < 0)
1095         return ret;
1096     for (y = 0; y < ctx->m.mb_height; y++) {
1097         for (x = 0; x < ctx->m.mb_width; x++) {
1098             int mb = y * ctx->m.mb_width + x;
1099             int rc = (ctx->qscale * ctx->m.mb_num ) + mb;
1100             int delta_bits;
1101             ctx->mb_qscale[mb] = ctx->qscale;
1102             ctx->mb_bits[mb] = ctx->mb_rc[rc].bits;
1103             max_bits += ctx->mb_rc[rc].bits;
1104             if (!RC_VARIANCE) {
1105                 delta_bits = ctx->mb_rc[rc].bits -
1106                              ctx->mb_rc[rc + ctx->m.mb_num].bits;
1107                 ctx->mb_cmp[mb].mb = mb;
1108                 ctx->mb_cmp[mb].value =
1109                     delta_bits ? ((ctx->mb_rc[rc].ssd -
1110                                    ctx->mb_rc[rc + ctx->m.mb_num].ssd) * 100) /
1111                                   delta_bits
1112                                : INT_MIN; // avoid increasing qscale
1113             }
1114         }
1115         max_bits += 31; // worst padding
1116     }
1117     if (!ret) {
1118         if (RC_VARIANCE)
1119             avctx->execute2(avctx, dnxhd_mb_var_thread,
1120                             NULL, NULL, ctx->m.mb_height);
1121         radix_sort(ctx->mb_cmp, ctx->mb_cmp_tmp, ctx->m.mb_num);
1122         for (x = 0; x < ctx->m.mb_num && max_bits > ctx->frame_bits; x++) {
1123             int mb = ctx->mb_cmp[x].mb;
1124             int rc = (ctx->qscale * ctx->m.mb_num ) + mb;
1125             max_bits -= ctx->mb_rc[rc].bits -
1126                         ctx->mb_rc[rc + ctx->m.mb_num].bits;
1127             ctx->mb_qscale[mb] = ctx->qscale + 1;
1128             ctx->mb_bits[mb]   = ctx->mb_rc[rc + ctx->m.mb_num].bits;
1129         }
1130     }
1131     return 0;
1132 }
1133
1134 static void dnxhd_load_picture(DNXHDEncContext *ctx, const AVFrame *frame)
1135 {
1136     int i;
1137
1138     for (i = 0; i < ctx->m.avctx->thread_count; i++) {
1139         ctx->thread[i]->m.linesize    = frame->linesize[0] << ctx->interlaced;
1140         ctx->thread[i]->m.uvlinesize  = frame->linesize[1] << ctx->interlaced;
1141         ctx->thread[i]->dct_y_offset  = ctx->m.linesize  *8;
1142         ctx->thread[i]->dct_uv_offset = ctx->m.uvlinesize*8;
1143     }
1144
1145 #if FF_API_CODED_FRAME
1146 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1147     ctx->m.avctx->coded_frame->interlaced_frame = frame->interlaced_frame;
1148 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1149 #endif
1150     ctx->cur_field = frame->interlaced_frame && !frame->top_field_first;
1151 }
1152
1153 static int dnxhd_encode_picture(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
1154                                 const AVFrame *frame, int *got_packet)
1155 {
1156     DNXHDEncContext *ctx = avctx->priv_data;
1157     int first_field = 1;
1158     int offset, i, ret;
1159     uint8_t *buf;
1160
1161     if ((ret = ff_alloc_packet2(avctx, pkt, ctx->frame_size, 0)) < 0)
1162         return ret;
1163     buf = pkt->data;
1164
1165     dnxhd_load_picture(ctx, frame);
1166
1167 encode_coding_unit:
1168     for (i = 0; i < 3; i++) {
1169         ctx->src[i] = frame->data[i];
1170         if (ctx->interlaced && ctx->cur_field)
1171             ctx->src[i] += frame->linesize[i];
1172     }
1173
1174     dnxhd_write_header(avctx, buf);
1175
1176     if (avctx->mb_decision == FF_MB_DECISION_RD)
1177         ret = dnxhd_encode_rdo(avctx, ctx);
1178     else
1179         ret = dnxhd_encode_fast(avctx, ctx);
1180     if (ret < 0) {
1181         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
1182                "picture could not fit ratecontrol constraints, increase qmax\n");
1183         return ret;
1184     }
1185
1186     dnxhd_setup_threads_slices(ctx);
1187
1188     offset = 0;
1189     for (i = 0; i < ctx->m.mb_height; i++) {
1190         AV_WB32(ctx->msip + i * 4, offset);
1191         offset += ctx->slice_size[i];
1192         av_assert1(!(ctx->slice_size[i] & 3));
1193     }
1194
1195     avctx->execute2(avctx, dnxhd_encode_thread, buf, NULL, ctx->m.mb_height);
1196
1197     av_assert1(ctx->data_offset + offset + 4 <= ctx->coding_unit_size);
1198     memset(buf + ctx->data_offset + offset, 0,
1199            ctx->coding_unit_size - 4 - offset - ctx->data_offset);
1200
1201     AV_WB32(buf + ctx->coding_unit_size - 4, 0x600DC0DE); // EOF
1202
1203     if (ctx->interlaced && first_field) {
1204         first_field     = 0;
1205         ctx->cur_field ^= 1;
1206         buf            += ctx->coding_unit_size;
1207         goto encode_coding_unit;
1208     }
1209
1210 #if FF_API_CODED_FRAME
1211 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1212     avctx->coded_frame->quality = ctx->qscale * FF_QP2LAMBDA;
1213 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1214 #endif
1215
1216     ff_side_data_set_encoder_stats(pkt, ctx->qscale * FF_QP2LAMBDA, NULL, 0, AV_PICTURE_TYPE_I);
1217
1218     pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
1219     *got_packet = 1;
1220     return 0;
1221 }
1222
1223 static av_cold int dnxhd_encode_end(AVCodecContext *avctx)
1224 {
1225     DNXHDEncContext *ctx = avctx->priv_data;
1226     int max_level        = 1 << (ctx->cid_table->bit_depth + 2);
1227     int i;
1228
1229     av_free(ctx->vlc_codes - max_level * 2);
1230     av_free(ctx->vlc_bits - max_level * 2);
1231     av_freep(&ctx->run_codes);
1232     av_freep(&ctx->run_bits);
1233
1234     av_freep(&ctx->mb_bits);
1235     av_freep(&ctx->mb_qscale);
1236     av_freep(&ctx->mb_rc);
1237     av_freep(&ctx->mb_cmp);
1238     av_freep(&ctx->mb_cmp_tmp);
1239     av_freep(&ctx->slice_size);
1240     av_freep(&ctx->slice_offs);
1241
1242     av_freep(&ctx->qmatrix_c);
1243     av_freep(&ctx->qmatrix_l);
1244     av_freep(&ctx->qmatrix_c16);
1245     av_freep(&ctx->qmatrix_l16);
1246
1247     for (i = 1; i < avctx->thread_count; i++)
1248         av_freep(&ctx->thread[i]);
1249
1250     return 0;
1251 }
1252
1253 static const AVCodecDefault dnxhd_defaults[] = {
1254     { "qmax", "1024" }, /* Maximum quantization scale factor allowed for VC-3 */
1255     { NULL },
1256 };
1257
1258 AVCodec ff_dnxhd_encoder = {
1259     .name           = "dnxhd",
1260     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("VC3/DNxHD"),
1261     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1262     .id             = AV_CODEC_ID_DNXHD,
1263     .priv_data_size = sizeof(DNXHDEncContext),
1264     .init           = dnxhd_encode_init,
1265     .encode2        = dnxhd_encode_picture,
1266     .close          = dnxhd_encode_end,
1267     .capabilities   = AV_CODEC_CAP_SLICE_THREADS,
1268     .pix_fmts       = (const enum AVPixelFormat[]) {
1269         AV_PIX_FMT_YUV422P,
1270         AV_PIX_FMT_YUV422P10,
1271         AV_PIX_FMT_NONE
1272     },
1273     .priv_class     = &dnxhd_class,
1274     .defaults       = dnxhd_defaults,
1275     .profiles       = NULL_IF_CONFIG_SMALL(ff_dnxhd_profiles),
1276 };