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
  30 #include "avcodec.h"
  31 #include "blockdsp.h"
  32 #include "fdctdsp.h"
  33 #include "internal.h"
  34 #include "mpegvideo.h"
  35 #include "pixblockdsp.h"
  36 #include "profiles.h"
  37 #include "dnxhdenc.h"
  38
  39 // The largest value that will not lead to overflow for 10-bit samples.
  40 #define DNX10BIT_QMAT_SHIFT 18
  41 #define RC_VARIANCE 1 // use variance or ssd for fast rc
  42 #define LAMBDA_FRAC_BITS 10
  43
  44 #define VE AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM
  45 static const AVOption options[] = {
  46     { "nitris_compat", "encode with Avid Nitris compatibility",
  47         offsetof(DNXHDEncContext, nitris_compat), AV_OPT_TYPE_BOOL, { .i64 = 0 }, 0, 1, VE },
  48     { "ibias", "intra quant bias",
  49         offsetof(DNXHDEncContext, intra_quant_bias), AV_OPT_TYPE_INT,
  50         { .i64 = 0 }, INT_MIN, INT_MAX, VE },
  51     { "profile",       NULL, offsetof(DNXHDEncContext, profile), AV_OPT_TYPE_INT,
  52         { .i64 = FF_PROFILE_DNXHD },
  53         FF_PROFILE_DNXHD, FF_PROFILE_DNXHR_444, VE, "profile" },
  54     { "dnxhd",     NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = FF_PROFILE_DNXHD },
  55         0, 0, VE, "profile" },
  56     { "dnxhr_444", NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = FF_PROFILE_DNXHR_444 },
  57         0, 0, VE, "profile" },
  58     { "dnxhr_hqx", NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = FF_PROFILE_DNXHR_HQX },
  59         0, 0, VE, "profile" },
  60     { "dnxhr_hq",  NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = FF_PROFILE_DNXHR_HQ },
  61         0, 0, VE, "profile" },
  62     { "dnxhr_sq",  NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = FF_PROFILE_DNXHR_SQ },
  63         0, 0, VE, "profile" },
  64     { "dnxhr_lb",  NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = FF_PROFILE_DNXHR_LB },
  65         0, 0, VE, "profile" },
  66     { NULL }
  67 };
  68
  69 static const AVClass dnxhd_class = {
  70     .class_name = "dnxhd",
  71     .item_name  = av_default_item_name,
  72     .option     = options,
  73     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
  74 };
  75
  76 static void dnxhd_8bit_get_pixels_8x4_sym(int16_t *av_restrict block,
  77                                           const uint8_t *pixels,
  78                                           ptrdiff_t line_size)
  79 {
  80     int i;
  81     for (i = 0; i < 4; i++) {
  82         block[0] = pixels[0];
  83         block[1] = pixels[1];
  84         block[2] = pixels[2];
  85         block[3] = pixels[3];
  86         block[4] = pixels[4];
  87         block[5] = pixels[5];
  88         block[6] = pixels[6];
  89         block[7] = pixels[7];
  90         pixels  += line_size;
  91         block   += 8;
  92     }
  93     memcpy(block,      block -  8, sizeof(*block) * 8);
  94     memcpy(block +  8, block - 16, sizeof(*block) * 8);
  95     memcpy(block + 16, block - 24, sizeof(*block) * 8);
  96     memcpy(block + 24, block - 32, sizeof(*block) * 8);
  97 }
  98
  99 static av_always_inline
 100 void dnxhd_10bit_get_pixels_8x4_sym(int16_t *av_restrict block,
 101                                     const uint8_t *pixels,
 102                                     ptrdiff_t line_size)
 103 {
 104     memcpy(block + 0 * 8, pixels + 0 * line_size, 8 * sizeof(*block));
 105     memcpy(block + 7 * 8, pixels + 0 * line_size, 8 * sizeof(*block));
 106     memcpy(block + 1 * 8, pixels + 1 * line_size, 8 * sizeof(*block));
 107     memcpy(block + 6 * 8, pixels + 1 * line_size, 8 * sizeof(*block));
 108     memcpy(block + 2 * 8, pixels + 2 * line_size, 8 * sizeof(*block));
 109     memcpy(block + 5 * 8, pixels + 2 * line_size, 8 * sizeof(*block));
 110     memcpy(block + 3 * 8, pixels + 3 * line_size, 8 * sizeof(*block));
 111     memcpy(block + 4 * 8, pixels + 3 * line_size, 8 * sizeof(*block));
 112 }
 113
 114 static int dnxhd_10bit_dct_quantize_444(MpegEncContext *ctx, int16_t *block,
 115                                         int n, int qscale, int *overflow)
 116 {
 117     int i, j, level, last_non_zero, start_i;
 118     const int *qmat;
 119     const uint8_t *scantable= ctx->intra_scantable.scantable;
 120     int bias;
 121     int max = 0;
 122     unsigned int threshold1, threshold2;
 123
 124     ctx->fdsp.fdct(block);
 125
 126     block[0] = (block[0] + 2) >> 2;
 127     start_i = 1;
 128     last_non_zero = 0;
 129     qmat = n < 4 ? ctx->q_intra_matrix[qscale] : ctx->q_chroma_intra_matrix[qscale];
 130     bias= ctx->intra_quant_bias * (1 << (16 - 8));
 131     threshold1 = (1 << 16) - bias - 1;
 132     threshold2 = (threshold1 << 1);
 133
 134     for (i = 63; i >= start_i; i--) {
 135         j = scantable[i];
 136         level = block[j] * qmat[j];
 137
 138         if (((unsigned)(level + threshold1)) > threshold2) {
 139             last_non_zero = i;
 140             break;
 141         } else{
 142             block[j]=0;
 143         }
 144     }
 145
 146     for (i = start_i; i <= last_non_zero; i++) {
 147         j = scantable[i];
 148         level = block[j] * qmat[j];
 149
 150         if (((unsigned)(level + threshold1)) > threshold2) {
 151             if (level > 0) {
 152                 level = (bias + level) >> 16;
 153                 block[j] = level;
 154             } else{
 155                 level = (bias - level) >> 16;
 156                 block[j] = -level;
 157             }
 158             max |= level;
 159         } else {
 160             block[j] = 0;
 161         }
 162     }
 163     *overflow = ctx->max_qcoeff < max; //overflow might have happened
 164
 165     /* we need this permutation so that we correct the IDCT, we only permute the !=0 elements */
 166     if (ctx->idsp.perm_type != FF_IDCT_PERM_NONE)
 167         ff_block_permute(block, ctx->idsp.idct_permutation,
 168                          scantable, last_non_zero);
 169
 170     return last_non_zero;
 171 }
 172
 173 static int dnxhd_10bit_dct_quantize(MpegEncContext *ctx, int16_t *block,
 174                                     int n, int qscale, int *overflow)
 175 {
 176     const uint8_t *scantable= ctx->intra_scantable.scantable;
 177     const int *qmat = n<4 ? ctx->q_intra_matrix[qscale] : ctx->q_chroma_intra_matrix[qscale];
 178     int last_non_zero = 0;
 179     int i;
 180
 181     ctx->fdsp.fdct(block);
 182
 183     // Divide by 4 with rounding, to compensate scaling of DCT coefficients
 184     block[0] = (block[0] + 2) >> 2;
 185
 186     for (i = 1; i < 64; ++i) {
 187         int j = scantable[i];
 188         int sign = FF_SIGNBIT(block[j]);
 189         int level = (block[j] ^ sign) - sign;
 190         level = level * qmat[j] >> DNX10BIT_QMAT_SHIFT;
 191         block[j] = (level ^ sign) - sign;
 192         if (level)
 193             last_non_zero = i;
 194     }
 195
 196     /* we need this permutation so that we correct the IDCT, we only permute the !=0 elements */
 197     if (ctx->idsp.perm_type != FF_IDCT_PERM_NONE)
 198         ff_block_permute(block, ctx->idsp.idct_permutation,
 199                          scantable, last_non_zero);
 200
 201     return last_non_zero;
 202 }
 203
 204 static av_cold int dnxhd_init_vlc(DNXHDEncContext *ctx)
 205 {
 206     int i, j, level, run;
 207     int max_level = 1 << (ctx->bit_depth + 2);
 208
 209     FF_ALLOCZ_ARRAY_OR_GOTO(ctx->m.avctx, ctx->orig_vlc_codes,
 210                       max_level, 4 * sizeof(*ctx->orig_vlc_codes), fail);
 211     FF_ALLOCZ_ARRAY_OR_GOTO(ctx->m.avctx, ctx->orig_vlc_bits,
 212                       max_level, 4 * sizeof(*ctx->orig_vlc_bits), fail);
 213     FF_ALLOCZ_OR_GOTO(ctx->m.avctx, ctx->run_codes,
 214                       63 * 2, fail);
 215     FF_ALLOCZ_OR_GOTO(ctx->m.avctx, ctx->run_bits,
 216                       63, fail);
 217
 218     ctx->vlc_codes = ctx->orig_vlc_codes + max_level * 2;
 219     ctx->vlc_bits  = ctx->orig_vlc_bits + max_level * 2;
 220     for (level = -max_level; level < max_level; level++) {
 221         for (run = 0; run < 2; run++) {
 222             int index = level * (1 << 1) | run;
 223             int sign, offset = 0, alevel = level;
 224
 225             MASK_ABS(sign, alevel);
 226             if (alevel > 64) {
 227                 offset  = (alevel - 1) >> 6;
 228                 alevel -= offset << 6;
 229             }
 230             for (j = 0; j < 257; j++) {
 231                 if (ctx->cid_table->ac_info[2*j+0] >> 1 == alevel &&
 232                     (!offset || (ctx->cid_table->ac_info[2*j+1] & 1) && offset) &&
 233                     (!run    || (ctx->cid_table->ac_info[2*j+1] & 2) && run)) {
 234                     av_assert1(!ctx->vlc_codes[index]);
 235                     if (alevel) {
 236                         ctx->vlc_codes[index] =
 237                             (ctx->cid_table->ac_codes[j] << 1) | (sign & 1);
 238                         ctx->vlc_bits[index] = ctx->cid_table->ac_bits[j] + 1;
 239                     } else {
 240                         ctx->vlc_codes[index] = ctx->cid_table->ac_codes[j];
 241                         ctx->vlc_bits[index]  = ctx->cid_table->ac_bits[j];
 242                     }
 243                     break;
 244                 }
 245             }
 246             av_assert0(!alevel || j < 257);
 247             if (offset) {
 248                 ctx->vlc_codes[index] =
 249                     (ctx->vlc_codes[index] << ctx->cid_table->index_bits) | offset;
 250                 ctx->vlc_bits[index] += ctx->cid_table->index_bits;
 251             }
 252         }
 253     }
 254     for (i = 0; i < 62; i++) {
 255         int run = ctx->cid_table->run[i];
 256         av_assert0(run < 63);
 257         ctx->run_codes[run] = ctx->cid_table->run_codes[i];
 258         ctx->run_bits[run]  = ctx->cid_table->run_bits[i];
 259     }
 260     return 0;
 261 fail:
 262     return AVERROR(ENOMEM);
 263 }
 264
 265 static av_cold int dnxhd_init_qmat(DNXHDEncContext *ctx, int lbias, int cbias)
 266 {
 267     // init first elem to 1 to avoid div by 0 in convert_matrix
 268     uint16_t weight_matrix[64] = { 1, }; // convert_matrix needs uint16_t*
 269     int qscale, i;
 270     const uint8_t *luma_weight_table   = ctx->cid_table->luma_weight;
 271     const uint8_t *chroma_weight_table = ctx->cid_table->chroma_weight;
 272
 273     FF_ALLOCZ_ARRAY_OR_GOTO(ctx->m.avctx, ctx->qmatrix_l,
 274                       (ctx->m.avctx->qmax + 1), 64 * sizeof(int), fail);
 275     FF_ALLOCZ_ARRAY_OR_GOTO(ctx->m.avctx, ctx->qmatrix_c,
 276                       (ctx->m.avctx->qmax + 1), 64 * sizeof(int), fail);
 277     FF_ALLOCZ_ARRAY_OR_GOTO(ctx->m.avctx, ctx->qmatrix_l16,
 278                       (ctx->m.avctx->qmax + 1), 64 * 2 * sizeof(uint16_t),
 279                       fail);
 280     FF_ALLOCZ_ARRAY_OR_GOTO(ctx->m.avctx, ctx->qmatrix_c16,
 281                       (ctx->m.avctx->qmax + 1), 64 * 2 * sizeof(uint16_t),
 282                       fail);
 283
 284     if (ctx->bit_depth == 8) {
 285         for (i = 1; i < 64; i++) {
 286             int j = ctx->m.idsp.idct_permutation[ff_zigzag_direct[i]];
 287             weight_matrix[j] = ctx->cid_table->luma_weight[i];
 288         }
 289         ff_convert_matrix(&ctx->m, ctx->qmatrix_l, ctx->qmatrix_l16,
 290                           weight_matrix, ctx->intra_quant_bias, 1,
 291                           ctx->m.avctx->qmax, 1);
 292         for (i = 1; i < 64; i++) {
 293             int j = ctx->m.idsp.idct_permutation[ff_zigzag_direct[i]];
 294             weight_matrix[j] = ctx->cid_table->chroma_weight[i];
 295         }
 296         ff_convert_matrix(&ctx->m, ctx->qmatrix_c, ctx->qmatrix_c16,
 297                           weight_matrix, ctx->intra_quant_bias, 1,
 298                           ctx->m.avctx->qmax, 1);
 299
 300         for (qscale = 1; qscale <= ctx->m.avctx->qmax; qscale++) {
 301             for (i = 0; i < 64; i++) {
 302                 ctx->qmatrix_l[qscale][i]      <<= 2;
 303                 ctx->qmatrix_c[qscale][i]      <<= 2;
 304                 ctx->qmatrix_l16[qscale][0][i] <<= 2;
 305                 ctx->qmatrix_l16[qscale][1][i] <<= 2;
 306                 ctx->qmatrix_c16[qscale][0][i] <<= 2;
 307                 ctx->qmatrix_c16[qscale][1][i] <<= 2;
 308             }
 309         }
 310     } else {
 311         // 10-bit
 312         for (qscale = 1; qscale <= ctx->m.avctx->qmax; qscale++) {
 313             for (i = 1; i < 64; i++) {
 314                 int j = ff_zigzag_direct[i];
 315
 316                 /* The quantization formula from the VC-3 standard is:
 317                  * quantized = sign(block[i]) * floor(abs(block[i]/s) * p /
 318                  *             (qscale * weight_table[i]))
 319                  * Where p is 32 for 8-bit samples and 8 for 10-bit ones.
 320                  * The s factor compensates scaling of DCT coefficients done by
 321                  * the DCT routines, and therefore is not present in standard.
 322                  * It's 8 for 8-bit samples and 4 for 10-bit ones.
 323                  * We want values of ctx->qtmatrix_l and ctx->qtmatrix_r to be:
 324                  *     ((1 << DNX10BIT_QMAT_SHIFT) * (p / s)) /
 325                  *     (qscale * weight_table[i])
 326                  * For 10-bit samples, p / s == 2 */
 327                 ctx->qmatrix_l[qscale][j] = (1 << (DNX10BIT_QMAT_SHIFT + 1)) /
 328                                             (qscale * luma_weight_table[i]);
 329                 ctx->qmatrix_c[qscale][j] = (1 << (DNX10BIT_QMAT_SHIFT + 1)) /
 330                                             (qscale * chroma_weight_table[i]);
 331             }
 332         }
 333     }
 334
 335     ctx->m.q_chroma_intra_matrix16 = ctx->qmatrix_c16;
 336     ctx->m.q_chroma_intra_matrix   = ctx->qmatrix_c;
 337     ctx->m.q_intra_matrix16        = ctx->qmatrix_l16;
 338     ctx->m.q_intra_matrix          = ctx->qmatrix_l;
 339
 340     return 0;
 341 fail:
 342     return AVERROR(ENOMEM);
 343 }
 344
 345 static av_cold int dnxhd_init_rc(DNXHDEncContext *ctx)
 346 {
 347     FF_ALLOCZ_ARRAY_OR_GOTO(ctx->m.avctx, ctx->mb_rc, (ctx->m.avctx->qmax + 1),
 348                           ctx->m.mb_num * sizeof(RCEntry), fail);
 349     if (ctx->m.avctx->mb_decision != FF_MB_DECISION_RD) {
 350         FF_ALLOCZ_ARRAY_OR_GOTO(ctx->m.avctx, ctx->mb_cmp,
 351                           ctx->m.mb_num, sizeof(RCCMPEntry), fail);
 352         FF_ALLOCZ_ARRAY_OR_GOTO(ctx->m.avctx, ctx->mb_cmp_tmp,
 353                           ctx->m.mb_num, sizeof(RCCMPEntry), fail);
 354     }
 355     ctx->frame_bits = (ctx->coding_unit_size -
 356                        ctx->data_offset - 4 - ctx->min_padding) * 8;
 357     ctx->qscale = 1;
 358     ctx->lambda = 2 << LAMBDA_FRAC_BITS; // qscale 2
 359     return 0;
 360 fail:
 361     return AVERROR(ENOMEM);
 362 }
 363
 364 static av_cold int dnxhd_encode_init(AVCodecContext *avctx)
 365 {
 366     DNXHDEncContext *ctx = avctx->priv_data;
 367     int i, index, ret;
 368
 369     switch (avctx->pix_fmt) {
 370     case AV_PIX_FMT_YUV422P:
 371         ctx->bit_depth = 8;
 372         break;
 373     case AV_PIX_FMT_YUV422P10:
 374     case AV_PIX_FMT_YUV444P10:
 375     case AV_PIX_FMT_GBRP10:
 376         ctx->bit_depth = 10;
 377         break;
 378     default:
 379         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 380                "pixel format is incompatible with DNxHD\n");
 381         return AVERROR(EINVAL);
 382     }
 383
 384     if ((ctx->profile == FF_PROFILE_DNXHR_444 && (avctx->pix_fmt != AV_PIX_FMT_YUV444P10 &&
 385                                                   avctx->pix_fmt != AV_PIX_FMT_GBRP10)) ||
 386         (ctx->profile != FF_PROFILE_DNXHR_444 && (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P10 ||
 387                                                   avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_GBRP10))) {
 388         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 389                "pixel format is incompatible with DNxHD profile\n");
 390         return AVERROR(EINVAL);
 391     }
 392
 393     if (ctx->profile == FF_PROFILE_DNXHR_HQX && avctx->pix_fmt != AV_PIX_FMT_YUV422P10) {
 394         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 395                "pixel format is incompatible with DNxHR HQX profile\n");
 396         return AVERROR(EINVAL);
 397     }
 398
 399     if ((ctx->profile == FF_PROFILE_DNXHR_LB ||
 400          ctx->profile == FF_PROFILE_DNXHR_SQ ||
 401          ctx->profile == FF_PROFILE_DNXHR_HQ) && avctx->pix_fmt != AV_PIX_FMT_YUV422P) {
 402         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 403                "pixel format is incompatible with DNxHR LB/SQ/HQ profile\n");
 404         return AVERROR(EINVAL);
 405     }
 406
 407     ctx->is_444 = ctx->profile == FF_PROFILE_DNXHR_444;
 408     avctx->profile = ctx->profile;
 409     ctx->cid = ff_dnxhd_find_cid(avctx, ctx->bit_depth);
 410     if (!ctx->cid) {
 411         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 412                "video parameters incompatible with DNxHD. Valid DNxHD profiles:\n");
 413         ff_dnxhd_print_profiles(avctx, AV_LOG_ERROR);
 414         return AVERROR(EINVAL);
 415     }
 416     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "cid %d\n", ctx->cid);
 417
 418     if (ctx->cid >= 1270 && ctx->cid <= 1274)
 419         avctx->codec_tag = MKTAG('A','V','d','h');
 420
 421     if (avctx->width < 256 || avctx->height < 120) {
 422         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 423                "Input dimensions too small, input must be at least 256x120\n");
 424         return AVERROR(EINVAL);
 425     }
 426
 427     index = ff_dnxhd_get_cid_table(ctx->cid);
 428     av_assert0(index >= 0);
 429
 430     ctx->cid_table = &ff_dnxhd_cid_table[index];
 431
 432     ctx->m.avctx    = avctx;
 433     ctx->m.mb_intra = 1;
 434     ctx->m.h263_aic = 1;
 435
 436     avctx->bits_per_raw_sample = ctx->bit_depth;
 437
 438     ff_blockdsp_init(&ctx->bdsp, avctx);
 439     ff_fdctdsp_init(&ctx->m.fdsp, avctx);
 440     ff_mpv_idct_init(&ctx->m);
 441     ff_mpegvideoencdsp_init(&ctx->m.mpvencdsp, avctx);
 442     ff_pixblockdsp_init(&ctx->m.pdsp, avctx);
 443     ff_dct_encode_init(&ctx->m);
 444
 445     if (ctx->profile != FF_PROFILE_DNXHD)
 446         ff_videodsp_init(&ctx->m.vdsp, ctx->bit_depth);
 447
 448     if (!ctx->m.dct_quantize)
 449         ctx->m.dct_quantize = ff_dct_quantize_c;
 450
 451     if (ctx->is_444 || ctx->profile == FF_PROFILE_DNXHR_HQX) {
 452         ctx->m.dct_quantize     = dnxhd_10bit_dct_quantize_444;
 453         ctx->get_pixels_8x4_sym = dnxhd_10bit_get_pixels_8x4_sym;
 454         ctx->block_width_l2     = 4;
 455     } else if (ctx->bit_depth == 10) {
 456         ctx->m.dct_quantize     = dnxhd_10bit_dct_quantize;
 457         ctx->get_pixels_8x4_sym = dnxhd_10bit_get_pixels_8x4_sym;
 458         ctx->block_width_l2     = 4;
 459     } else {
 460         ctx->get_pixels_8x4_sym = dnxhd_8bit_get_pixels_8x4_sym;
 461         ctx->block_width_l2     = 3;
 462     }
 463
 464     if (ARCH_X86)
 465         ff_dnxhdenc_init_x86(ctx);
 466
 467     ctx->m.mb_height = (avctx->height + 15) / 16;
 468     ctx->m.mb_width  = (avctx->width  + 15) / 16;
 469
 470     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
 471         ctx->interlaced   = 1;
 472         ctx->m.mb_height /= 2;
 473     }
 474
 475     if (ctx->interlaced && ctx->profile != FF_PROFILE_DNXHD) {
 476         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 477                "Interlaced encoding is not supported for DNxHR profiles.\n");
 478         return AVERROR(EINVAL);
 479     }
 480
 481     ctx->m.mb_num = ctx->m.mb_height * ctx->m.mb_width;
 482
 483     if (ctx->cid_table->frame_size == DNXHD_VARIABLE) {
 484         ctx->frame_size = avpriv_dnxhd_get_hr_frame_size(ctx->cid,
 485                                                      avctx->width, avctx->height);
 486         av_assert0(ctx->frame_size >= 0);
 487         ctx->coding_unit_size = ctx->frame_size;
 488     } else {
 489         ctx->frame_size = ctx->cid_table->frame_size;
 490         ctx->coding_unit_size = ctx->cid_table->coding_unit_size;
 491     }
 492
 493     if (ctx->m.mb_height > 68)
 494         ctx->data_offset = 0x170 + (ctx->m.mb_height << 2);
 495     else
 496         ctx->data_offset = 0x280;
 497
 498     // XXX tune lbias/cbias
 499     if ((ret = dnxhd_init_qmat(ctx, ctx->intra_quant_bias, 0)) < 0)
 500         return ret;
 501
 502     /* Avid Nitris hardware decoder requires a minimum amount of padding
 503      * in the coding unit payload */
 504     if (ctx->nitris_compat)
 505         ctx->min_padding = 1600;
 506
 507     if ((ret = dnxhd_init_vlc(ctx)) < 0)
 508         return ret;
 509     if ((ret = dnxhd_init_rc(ctx)) < 0)
 510         return ret;
 511
 512     FF_ALLOCZ_OR_GOTO(ctx->m.avctx, ctx->slice_size,
 513                       ctx->m.mb_height * sizeof(uint32_t), fail);
 514     FF_ALLOCZ_OR_GOTO(ctx->m.avctx, ctx->slice_offs,
 515                       ctx->m.mb_height * sizeof(uint32_t), fail);
 516     FF_ALLOCZ_OR_GOTO(ctx->m.avctx, ctx->mb_bits,
 517                       ctx->m.mb_num * sizeof(uint16_t), fail);
 518     FF_ALLOCZ_OR_GOTO(ctx->m.avctx, ctx->mb_qscale,
 519                       ctx->m.mb_num * sizeof(uint8_t), fail);
 520
 521 #if FF_API_CODED_FRAME
 522 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
 523     avctx->coded_frame->key_frame = 1;
 524     avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
 525 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
 526 #endif
 527
 528     if (avctx->active_thread_type == FF_THREAD_SLICE) {
 529         if (avctx->thread_count > MAX_THREADS) {
 530             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "too many threads\n");
 531             return AVERROR(EINVAL);
 532         }
 533     }
 534
 535     if (avctx->qmax <= 1) {
 536         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "qmax must be at least 2\n");
 537         return AVERROR(EINVAL);
 538     }
 539
 540     ctx->thread[0] = ctx;
 541     if (avctx->active_thread_type == FF_THREAD_SLICE) {
 542         for (i = 1; i < avctx->thread_count; i++) {
 543             ctx->thread[i] = av_malloc(sizeof(DNXHDEncContext));
 544             if (!ctx->thread[i])
 545                 goto fail;
 546             memcpy(ctx->thread[i], ctx, sizeof(DNXHDEncContext));
 547         }
 548     }
 549
 550     return 0;
 551 fail:  // for FF_ALLOCZ_OR_GOTO
 552     return AVERROR(ENOMEM);
 553 }
 554
 555 static int dnxhd_write_header(AVCodecContext *avctx, uint8_t *buf)
 556 {
 557     DNXHDEncContext *ctx = avctx->priv_data;
 558
 559     memset(buf, 0, ctx->data_offset);
 560
 561     // * write prefix */
 562     AV_WB16(buf + 0x02, ctx->data_offset);
 563     if (ctx->cid >= 1270 && ctx->cid <= 1274)
 564         buf[4] = 0x03;
 565     else
 566         buf[4] = 0x01;
 567
 568     buf[5] = ctx->interlaced ? ctx->cur_field + 2 : 0x01;
 569     buf[6] = 0x80; // crc flag off
 570     buf[7] = 0xa0; // reserved
 571     AV_WB16(buf + 0x18, avctx->height >> ctx->interlaced); // ALPF
 572     AV_WB16(buf + 0x1a, avctx->width);  // SPL
 573     AV_WB16(buf + 0x1d, avctx->height >> ctx->interlaced); // NAL
 574
 575     buf[0x21] = ctx->bit_depth == 10 ? 0x58 : 0x38;
 576     buf[0x22] = 0x88 + (ctx->interlaced << 2);
 577     AV_WB32(buf + 0x28, ctx->cid); // CID
 578     buf[0x2c] = (!ctx->interlaced << 7) | (ctx->is_444 << 6) | (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P10);
 579
 580     buf[0x5f] = 0x01; // UDL
 581
 582     buf[0x167] = 0x02; // reserved
 583     AV_WB16(buf + 0x16a, ctx->m.mb_height * 4 + 4); // MSIPS
 584     AV_WB16(buf + 0x16c, ctx->m.mb_height); // Ns
 585     buf[0x16f] = 0x10; // reserved
 586
 587     ctx->msip = buf + 0x170;
 588     return 0;
 589 }
 590
 591 static av_always_inline void dnxhd_encode_dc(DNXHDEncContext *ctx, int diff)
 592 {
 593     int nbits;
 594     if (diff < 0) {
 595         nbits = av_log2_16bit(-2 * diff);
 596         diff--;
 597     } else {
 598         nbits = av_log2_16bit(2 * diff);
 599     }
 600     put_bits(&ctx->m.pb, ctx->cid_table->dc_bits[nbits] + nbits,
 601              (ctx->cid_table->dc_codes[nbits] << nbits) +
 602              av_mod_uintp2(diff, nbits));
 603 }
 604
 605 static av_always_inline
 606 void dnxhd_encode_block(DNXHDEncContext *ctx, int16_t *block,
 607                         int last_index, int n)
 608 {
 609     int last_non_zero = 0;
 610     int slevel, i, j;
 611
 612     dnxhd_encode_dc(ctx, block[0] - ctx->m.last_dc[n]);
 613     ctx->m.last_dc[n] = block[0];
 614
 615     for (i = 1; i <= last_index; i++) {
 616         j = ctx->m.intra_scantable.permutated[i];
 617         slevel = block[j];
 618         if (slevel) {
 619             int run_level = i - last_non_zero - 1;
 620             int rlevel = slevel * (1 << 1) | !!run_level;
 621             put_bits(&ctx->m.pb, ctx->vlc_bits[rlevel], ctx->vlc_codes[rlevel]);
 622             if (run_level)
 623                 put_bits(&ctx->m.pb, ctx->run_bits[run_level],
 624                          ctx->run_codes[run_level]);
 625             last_non_zero = i;
 626         }
 627     }
 628     put_bits(&ctx->m.pb, ctx->vlc_bits[0], ctx->vlc_codes[0]); // EOB
 629 }
 630
 631 static av_always_inline
 632 void dnxhd_unquantize_c(DNXHDEncContext *ctx, int16_t *block, int n,
 633                         int qscale, int last_index)
 634 {
 635     const uint8_t *weight_matrix;
 636     int level;
 637     int i;
 638
 639     if (ctx->is_444) {
 640         weight_matrix = ((n % 6) < 2) ? ctx->cid_table->luma_weight
 641                                       : ctx->cid_table->chroma_weight;
 642     } else {
 643         weight_matrix = (n & 2) ? ctx->cid_table->chroma_weight
 644                                 : ctx->cid_table->luma_weight;
 645     }
 646
 647     for (i = 1; i <= last_index; i++) {
 648         int j = ctx->m.intra_scantable.permutated[i];
 649         level = block[j];
 650         if (level) {
 651             if (level < 0) {
 652                 level = (1 - 2 * level) * qscale * weight_matrix[i];
 653                 if (ctx->bit_depth == 10) {
 654                     if (weight_matrix[i] != 8)
 655                         level += 8;
 656                     level >>= 4;
 657                 } else {
 658                     if (weight_matrix[i] != 32)
 659                         level += 32;
 660                     level >>= 6;
 661                 }
 662                 level = -level;
 663             } else {
 664                 level = (2 * level + 1) * qscale * weight_matrix[i];
 665                 if (ctx->bit_depth == 10) {
 666                     if (weight_matrix[i] != 8)
 667                         level += 8;
 668                     level >>= 4;
 669                 } else {
 670                     if (weight_matrix[i] != 32)
 671                         level += 32;
 672                     level >>= 6;
 673                 }
 674             }
 675             block[j] = level;
 676         }
 677     }
 678 }
 679
 680 static av_always_inline int dnxhd_ssd_block(int16_t *qblock, int16_t *block)
 681 {
 682     int score = 0;
 683     int i;
 684     for (i = 0; i < 64; i++)
 685         score += (block[i] - qblock[i]) * (block[i] - qblock[i]);
 686     return score;
 687 }
 688
 689 static av_always_inline
 690 int dnxhd_calc_ac_bits(DNXHDEncContext *ctx, int16_t *block, int last_index)
 691 {
 692     int last_non_zero = 0;
 693     int bits = 0;
 694     int i, j, level;
 695     for (i = 1; i <= last_index; i++) {
 696         j = ctx->m.intra_scantable.permutated[i];
 697         level = block[j];
 698         if (level) {
 699             int run_level = i - last_non_zero - 1;
 700             bits += ctx->vlc_bits[level * (1 << 1) |
 701                     !!run_level] + ctx->run_bits[run_level];
 702             last_non_zero = i;
 703         }
 704     }
 705     return bits;
 706 }
 707
 708 static av_always_inline
 709 void dnxhd_get_blocks(DNXHDEncContext *ctx, int mb_x, int mb_y)
 710 {
 711     const int bs = ctx->block_width_l2;
 712     const int bw = 1 << bs;
 713     int dct_y_offset = ctx->dct_y_offset;
 714     int dct_uv_offset = ctx->dct_uv_offset;
 715     int linesize = ctx->m.linesize;
 716     int uvlinesize = ctx->m.uvlinesize;
 717     const uint8_t *ptr_y = ctx->thread[0]->src[0] +
 718                            ((mb_y << 4) * ctx->m.linesize) + (mb_x << bs + 1);
 719     const uint8_t *ptr_u = ctx->thread[0]->src[1] +
 720                            ((mb_y << 4) * ctx->m.uvlinesize) + (mb_x << bs + ctx->is_444);
 721     const uint8_t *ptr_v = ctx->thread[0]->src[2] +
 722                            ((mb_y << 4) * ctx->m.uvlinesize) + (mb_x << bs + ctx->is_444);
 723     PixblockDSPContext *pdsp = &ctx->m.pdsp;
 724     VideoDSPContext *vdsp = &ctx->m.vdsp;
 725
 726     if (ctx->bit_depth != 10 && vdsp->emulated_edge_mc && ((mb_x << 4) + 16 > ctx->m.avctx->width ||
 727                                                            (mb_y << 4) + 16 > ctx->m.avctx->height)) {
 728         int y_w = ctx->m.avctx->width  - (mb_x << 4);
 729         int y_h = ctx->m.avctx->height - (mb_y << 4);
 730         int uv_w = (y_w + 1) / 2;
 731         int uv_h = y_h;
 732         linesize = 16;
 733         uvlinesize = 8;
 734
 735         vdsp->emulated_edge_mc(&ctx->edge_buf_y[0], ptr_y,
 736                                linesize, ctx->m.linesize,
 737                                linesize, 16,
 738                                0, 0, y_w, y_h);
 739         vdsp->emulated_edge_mc(&ctx->edge_buf_uv[0][0], ptr_u,
 740                                uvlinesize, ctx->m.uvlinesize,
 741                                uvlinesize, 16,
 742                                0, 0, uv_w, uv_h);
 743         vdsp->emulated_edge_mc(&ctx->edge_buf_uv[1][0], ptr_v,
 744                                uvlinesize, ctx->m.uvlinesize,
 745                                uvlinesize, 16,
 746                                0, 0, uv_w, uv_h);
 747
 748         dct_y_offset =  bw * linesize;
 749         dct_uv_offset = bw * uvlinesize;
 750         ptr_y = &ctx->edge_buf_y[0];
 751         ptr_u = &ctx->edge_buf_uv[0][0];
 752         ptr_v = &ctx->edge_buf_uv[1][0];
 753     } else if (ctx->bit_depth == 10 && vdsp->emulated_edge_mc && ((mb_x << 4) + 16 > ctx->m.avctx->width ||
 754                                                                   (mb_y << 4) + 16 > ctx->m.avctx->height)) {
 755         int y_w = ctx->m.avctx->width  - (mb_x << 4);
 756         int y_h = ctx->m.avctx->height - (mb_y << 4);
 757         int uv_w = ctx->is_444 ? y_w : (y_w + 1) / 2;
 758         int uv_h = y_h;
 759         linesize = 32;
 760         uvlinesize = 16 + 16 * ctx->is_444;
 761
 762         vdsp->emulated_edge_mc(&ctx->edge_buf_y[0], ptr_y,
 763                                linesize, ctx->m.linesize,
 764                                linesize / 2, 16,
 765                                0, 0, y_w, y_h);
 766         vdsp->emulated_edge_mc(&ctx->edge_buf_uv[0][0], ptr_u,
 767                                uvlinesize, ctx->m.uvlinesize,
 768                                uvlinesize / 2, 16,
 769                                0, 0, uv_w, uv_h);
 770         vdsp->emulated_edge_mc(&ctx->edge_buf_uv[1][0], ptr_v,
 771                                uvlinesize, ctx->m.uvlinesize,
 772                                uvlinesize / 2, 16,
 773                                0, 0, uv_w, uv_h);
 774
 775         dct_y_offset =  bw * linesize / 2;
 776         dct_uv_offset = bw * uvlinesize / 2;
 777         ptr_y = &ctx->edge_buf_y[0];
 778         ptr_u = &ctx->edge_buf_uv[0][0];
 779         ptr_v = &ctx->edge_buf_uv[1][0];
 780     }
 781
 782     if (!ctx->is_444) {
 783         pdsp->get_pixels(ctx->blocks[0], ptr_y,      linesize);
 784         pdsp->get_pixels(ctx->blocks[1], ptr_y + bw, linesize);
 785         pdsp->get_pixels(ctx->blocks[2], ptr_u,      uvlinesize);
 786         pdsp->get_pixels(ctx->blocks[3], ptr_v,      uvlinesize);
 787
 788         if (mb_y + 1 == ctx->m.mb_height && ctx->m.avctx->height == 1080) {
 789             if (ctx->interlaced) {
 790                 ctx->get_pixels_8x4_sym(ctx->blocks[4],
 791                                         ptr_y + dct_y_offset,
 792                                         linesize);
 793                 ctx->get_pixels_8x4_sym(ctx->blocks[5],
 794                                         ptr_y + dct_y_offset + bw,
 795                                         linesize);
 796                 ctx->get_pixels_8x4_sym(ctx->blocks[6],
 797                                         ptr_u + dct_uv_offset,
 798                                         uvlinesize);
 799                 ctx->get_pixels_8x4_sym(ctx->blocks[7],
 800                                         ptr_v + dct_uv_offset,
 801                                         uvlinesize);
 802             } else {
 803                 ctx->bdsp.clear_block(ctx->blocks[4]);
 804                 ctx->bdsp.clear_block(ctx->blocks[5]);
 805                 ctx->bdsp.clear_block(ctx->blocks[6]);
 806                 ctx->bdsp.clear_block(ctx->blocks[7]);
 807             }
 808         } else {
 809             pdsp->get_pixels(ctx->blocks[4],
 810                              ptr_y + dct_y_offset, linesize);
 811             pdsp->get_pixels(ctx->blocks[5],
 812                              ptr_y + dct_y_offset + bw, linesize);
 813             pdsp->get_pixels(ctx->blocks[6],
 814                              ptr_u + dct_uv_offset, uvlinesize);
 815             pdsp->get_pixels(ctx->blocks[7],
 816                              ptr_v + dct_uv_offset, uvlinesize);
 817         }
 818     } else {
 819         pdsp->get_pixels(ctx->blocks[0], ptr_y,      linesize);
 820         pdsp->get_pixels(ctx->blocks[1], ptr_y + bw, linesize);
 821         pdsp->get_pixels(ctx->blocks[6], ptr_y + dct_y_offset, linesize);
 822         pdsp->get_pixels(ctx->blocks[7], ptr_y + dct_y_offset + bw, linesize);
 823
 824         pdsp->get_pixels(ctx->blocks[2], ptr_u,      uvlinesize);
 825         pdsp->get_pixels(ctx->blocks[3], ptr_u + bw, uvlinesize);
 826         pdsp->get_pixels(ctx->blocks[8], ptr_u + dct_uv_offset, uvlinesize);
 827         pdsp->get_pixels(ctx->blocks[9], ptr_u + dct_uv_offset + bw, uvlinesize);
 828
 829         pdsp->get_pixels(ctx->blocks[4], ptr_v,      uvlinesize);
 830         pdsp->get_pixels(ctx->blocks[5], ptr_v + bw, uvlinesize);
 831         pdsp->get_pixels(ctx->blocks[10], ptr_v + dct_uv_offset, uvlinesize);
 832         pdsp->get_pixels(ctx->blocks[11], ptr_v + dct_uv_offset + bw, uvlinesize);
 833     }
 834 }
 835
 836 static av_always_inline
 837 int dnxhd_switch_matrix(DNXHDEncContext *ctx, int i)
 838 {
 839     int x;
 840
 841     if (ctx->is_444) {
 842         x = (i >> 1) % 3;
 843     } else {
 844         const static uint8_t component[8]={0,0,1,2,0,0,1,2};
 845         x = component[i];
 846     }
 847     return x;
 848 }
 849
 850 static int dnxhd_calc_bits_thread(AVCodecContext *avctx, void *arg,
 851                                   int jobnr, int threadnr)
 852 {
 853     DNXHDEncContext *ctx = avctx->priv_data;
 854     int mb_y = jobnr, mb_x;
 855     int qscale = ctx->qscale;
 856     LOCAL_ALIGNED_16(int16_t, block, [64]);
 857     ctx = ctx->thread[threadnr];
 858
 859     ctx->m.last_dc[0] =
 860     ctx->m.last_dc[1] =
 861     ctx->m.last_dc[2] = 1 << (ctx->bit_depth + 2);
 862
 863     for (mb_x = 0; mb_x < ctx->m.mb_width; mb_x++) {
 864         unsigned mb = mb_y * ctx->m.mb_width + mb_x;
 865         int ssd     = 0;
 866         int ac_bits = 0;
 867         int dc_bits = 0;
 868         int i;
 869
 870         dnxhd_get_blocks(ctx, mb_x, mb_y);
 871
 872         for (i = 0; i < 8 + 4 * ctx->is_444; i++) {
 873             int16_t *src_block = ctx->blocks[i];
 874             int overflow, nbits, diff, last_index;
 875             int n = dnxhd_switch_matrix(ctx, i);
 876
 877             memcpy(block, src_block, 64 * sizeof(*block));
 878             last_index = ctx->m.dct_quantize(&ctx->m, block,
 879                                              ctx->is_444 ? 4 * (n > 0): 4 & (2*i),
 880                                              qscale, &overflow);
 881             ac_bits   += dnxhd_calc_ac_bits(ctx, block, last_index);
 882
 883             diff = block[0] - ctx->m.last_dc[n];
 884             if (diff < 0)
 885                 nbits = av_log2_16bit(-2 * diff);
 886             else
 887                 nbits = av_log2_16bit(2 * diff);
 888
 889             av_assert1(nbits < ctx->bit_depth + 4);
 890             dc_bits += ctx->cid_table->dc_bits[nbits] + nbits;
 891
 892             ctx->m.last_dc[n] = block[0];
 893
 894             if (avctx->mb_decision == FF_MB_DECISION_RD || !RC_VARIANCE) {
 895                 dnxhd_unquantize_c(ctx, block, i, qscale, last_index);
 896                 ctx->m.idsp.idct(block);
 897                 ssd += dnxhd_ssd_block(block, src_block);
 898             }
 899         }
 900         ctx->mb_rc[(qscale * ctx->m.mb_num) + mb].ssd  = ssd;
 901         ctx->mb_rc[(qscale * ctx->m.mb_num) + mb].bits = ac_bits + dc_bits + 12 +
 902                                      (1 + ctx->is_444) * 8 * ctx->vlc_bits[0];
 903     }
 904     return 0;
 905 }
 906
 907 static int dnxhd_encode_thread(AVCodecContext *avctx, void *arg,
 908                                int jobnr, int threadnr)
 909 {
 910     DNXHDEncContext *ctx = avctx->priv_data;
 911     int mb_y = jobnr, mb_x;
 912     ctx = ctx->thread[threadnr];
 913     init_put_bits(&ctx->m.pb, (uint8_t *)arg + ctx->data_offset + ctx->slice_offs[jobnr],
 914                   ctx->slice_size[jobnr]);
 915
 916     ctx->m.last_dc[0] =
 917     ctx->m.last_dc[1] =
 918     ctx->m.last_dc[2] = 1 << (ctx->bit_depth + 2);
 919     for (mb_x = 0; mb_x < ctx->m.mb_width; mb_x++) {
 920         unsigned mb = mb_y * ctx->m.mb_width + mb_x;
 921         int qscale = ctx->mb_qscale[mb];
 922         int i;
 923
 924         put_bits(&ctx->m.pb, 11, qscale);
 925         put_bits(&ctx->m.pb, 1, avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P10);
 926
 927         dnxhd_get_blocks(ctx, mb_x, mb_y);
 928
 929         for (i = 0; i < 8 + 4 * ctx->is_444; i++) {
 930             int16_t *block = ctx->blocks[i];
 931             int overflow, n = dnxhd_switch_matrix(ctx, i);
 932             int last_index = ctx->m.dct_quantize(&ctx->m, block,
 933                                                  ctx->is_444 ? (((i >> 1) % 3) < 1 ? 0 : 4): 4 & (2*i),
 934                                                  qscale, &overflow);
 935
 936             dnxhd_encode_block(ctx, block, last_index, n);
 937         }
 938     }
 939     if (put_bits_count(&ctx->m.pb) & 31)
 940         put_bits(&ctx->m.pb, 32 - (put_bits_count(&ctx->m.pb) & 31), 0);
 941     flush_put_bits(&ctx->m.pb);
 942     return 0;
 943 }
 944
 945 static void dnxhd_setup_threads_slices(DNXHDEncContext *ctx)
 946 {
 947     int mb_y, mb_x;
 948     int offset = 0;
 949     for (mb_y = 0; mb_y < ctx->m.mb_height; mb_y++) {
 950         int thread_size;
 951         ctx->slice_offs[mb_y] = offset;
 952         ctx->slice_size[mb_y] = 0;
 953         for (mb_x = 0; mb_x < ctx->m.mb_width; mb_x++) {
 954             unsigned mb = mb_y * ctx->m.mb_width + mb_x;
 955             ctx->slice_size[mb_y] += ctx->mb_bits[mb];
 956         }
 957         ctx->slice_size[mb_y]   = (ctx->slice_size[mb_y] + 31) & ~31;
 958         ctx->slice_size[mb_y] >>= 3;
 959         thread_size = ctx->slice_size[mb_y];
 960         offset += thread_size;
 961     }
 962 }
 963
 964 static int dnxhd_mb_var_thread(AVCodecContext *avctx, void *arg,
 965                                int jobnr, int threadnr)
 966 {
 967     DNXHDEncContext *ctx = avctx->priv_data;
 968     int mb_y = jobnr, mb_x, x, y;
 969     int partial_last_row = (mb_y == ctx->m.mb_height - 1) &&
 970                            ((avctx->height >> ctx->interlaced) & 0xF);
 971
 972     ctx = ctx->thread[threadnr];
 973     if (ctx->bit_depth == 8) {
 974         uint8_t *pix = ctx->thread[0]->src[0] + ((mb_y << 4) * ctx->m.linesize);
 975         for (mb_x = 0; mb_x < ctx->m.mb_width; ++mb_x, pix += 16) {
 976             unsigned mb = mb_y * ctx->m.mb_width + mb_x;
 977             int sum;
 978             int varc;
 979
 980             if (!partial_last_row && mb_x * 16 <= avctx->width - 16 && (avctx->width % 16) == 0) {
 981                 sum  = ctx->m.mpvencdsp.pix_sum(pix, ctx->m.linesize);
 982                 varc = ctx->m.mpvencdsp.pix_norm1(pix, ctx->m.linesize);
 983             } else {
 984                 int bw = FFMIN(avctx->width - 16 * mb_x, 16);
 985                 int bh = FFMIN((avctx->height >> ctx->interlaced) - 16 * mb_y, 16);
 986                 sum = varc = 0;
 987                 for (y = 0; y < bh; y++) {
 988                     for (x = 0; x < bw; x++) {
 989                         uint8_t val = pix[x + y * ctx->m.linesize];
 990                         sum  += val;
 991                         varc += val * val;
 992                     }
 993                 }
 994             }
 995             varc = (varc - (((unsigned) sum * sum) >> 8) + 128) >> 8;
 996
 997             ctx->mb_cmp[mb].value = varc;
 998             ctx->mb_cmp[mb].mb    = mb;
 999         }
1000     } else { // 10-bit
1001         const int linesize = ctx->m.linesize >> 1;
1002         for (mb_x = 0; mb_x < ctx->m.mb_width; ++mb_x) {
1003             uint16_t *pix = (uint16_t *)ctx->thread[0]->src[0] +
1004                             ((mb_y << 4) * linesize) + (mb_x << 4);
1005             unsigned mb  = mb_y * ctx->m.mb_width + mb_x;
1006             int sum = 0;
1007             int sqsum = 0;
1008             int bw = FFMIN(avctx->width - 16 * mb_x, 16);
1009             int bh = FFMIN((avctx->height >> ctx->interlaced) - 16 * mb_y, 16);
1010             int mean, sqmean;
1011             int i, j;
1012             // Macroblocks are 16x16 pixels, unlike DCT blocks which are 8x8.
1013             for (i = 0; i < bh; ++i) {
1014                 for (j = 0; j < bw; ++j) {
1015                     // Turn 16-bit pixels into 10-bit ones.
1016                     const int sample = (unsigned) pix[j] >> 6;
1017                     sum   += sample;
1018                     sqsum += sample * sample;
1019                     // 2^10 * 2^10 * 16 * 16 = 2^28, which is less than INT_MAX
1020                 }
1021                 pix += linesize;
1022             }
1023             mean = sum >> 8; // 16*16 == 2^8
1024             sqmean = sqsum >> 8;
1025             ctx->mb_cmp[mb].value = sqmean - mean * mean;
1026             ctx->mb_cmp[mb].mb    = mb;
1027         }
1028     }
1029     return 0;
1030 }
1031
1032 static int dnxhd_encode_rdo(AVCodecContext *avctx, DNXHDEncContext *ctx)
1033 {
1034     int lambda, up_step, down_step;
1035     int last_lower = INT_MAX, last_higher = 0;
1036     int x, y, q;
1037
1038     for (q = 1; q < avctx->qmax; q++) {
1039         ctx->qscale = q;
1040         avctx->execute2(avctx, dnxhd_calc_bits_thread,
1041                         NULL, NULL, ctx->m.mb_height);
1042     }
1043     up_step = down_step = 2 << LAMBDA_FRAC_BITS;
1044     lambda  = ctx->lambda;
1045
1046     for (;;) {
1047         int bits = 0;
1048         int end  = 0;
1049         if (lambda == last_higher) {
1050             lambda++;
1051             end = 1; // need to set final qscales/bits
1052         }
1053         for (y = 0; y < ctx->m.mb_height; y++) {
1054             for (x = 0; x < ctx->m.mb_width; x++) {
1055                 unsigned min = UINT_MAX;
1056                 int qscale = 1;
1057                 int mb     = y * ctx->m.mb_width + x;
1058                 int rc = 0;
1059                 for (q = 1; q < avctx->qmax; q++) {
1060                     int i = (q*ctx->m.mb_num) + mb;
1061                     unsigned score = ctx->mb_rc[i].bits * lambda +
1062                                      ((unsigned) ctx->mb_rc[i].ssd << LAMBDA_FRAC_BITS);
1063                     if (score < min) {
1064                         min    = score;
1065                         qscale = q;
1066                         rc = i;
1067                     }
1068                 }
1069                 bits += ctx->mb_rc[rc].bits;
1070                 ctx->mb_qscale[mb] = qscale;
1071                 ctx->mb_bits[mb]   = ctx->mb_rc[rc].bits;
1072             }
1073             bits = (bits + 31) & ~31; // padding
1074             if (bits > ctx->frame_bits)
1075                 break;
1076         }
1077         if (end) {
1078             if (bits > ctx->frame_bits)
1079                 return AVERROR(EINVAL);
1080             break;
1081         }
1082         if (bits < ctx->frame_bits) {
1083             last_lower = FFMIN(lambda, last_lower);
1084             if (last_higher != 0)
1085                 lambda = (lambda+last_higher)>>1;
1086             else
1087                 lambda -= down_step;
1088             down_step = FFMIN((int64_t)down_step*5, INT_MAX);
1089             up_step = 1<<LAMBDA_FRAC_BITS;
1090             lambda = FFMAX(1, lambda);
1091             if (lambda == last_lower)
1092                 break;
1093         } else {
1094             last_higher = FFMAX(lambda, last_higher);
1095             if (last_lower != INT_MAX)
1096                 lambda = (lambda+last_lower)>>1;
1097             else if ((int64_t)lambda + up_step > INT_MAX)
1098                 return AVERROR(EINVAL);
1099             else
1100                 lambda += up_step;
1101             up_step = FFMIN((int64_t)up_step*5, INT_MAX);
1102             down_step = 1<<LAMBDA_FRAC_BITS;
1103         }
1104     }
1105     ctx->lambda = lambda;
1106     return 0;
1107 }
1108
1109 static int dnxhd_find_qscale(DNXHDEncContext *ctx)
1110 {
1111     int bits = 0;
1112     int up_step = 1;
1113     int down_step = 1;
1114     int last_higher = 0;
1115     int last_lower = INT_MAX;
1116     int qscale;
1117     int x, y;
1118
1119     qscale = ctx->qscale;
1120     for (;;) {
1121         bits = 0;
1122         ctx->qscale = qscale;
1123         // XXX avoid recalculating bits
1124         ctx->m.avctx->execute2(ctx->m.avctx, dnxhd_calc_bits_thread,
1125                                NULL, NULL, ctx->m.mb_height);
1126         for (y = 0; y < ctx->m.mb_height; y++) {
1127             for (x = 0; x < ctx->m.mb_width; x++)
1128                 bits += ctx->mb_rc[(qscale*ctx->m.mb_num) + (y*ctx->m.mb_width+x)].bits;
1129             bits = (bits+31)&~31; // padding
1130             if (bits > ctx->frame_bits)
1131                 break;
1132         }
1133         if (bits < ctx->frame_bits) {
1134             if (qscale == 1)
1135                 return 1;
1136             if (last_higher == qscale - 1) {
1137                 qscale = last_higher;
1138                 break;
1139             }
1140             last_lower = FFMIN(qscale, last_lower);
1141             if (last_higher != 0)
1142                 qscale = (qscale + last_higher) >> 1;
1143             else
1144                 qscale -= down_step++;
1145             if (qscale < 1)
1146                 qscale = 1;
1147             up_step = 1;
1148         } else {
1149             if (last_lower == qscale + 1)
1150                 break;
1151             last_higher = FFMAX(qscale, last_higher);
1152             if (last_lower != INT_MAX)
1153                 qscale = (qscale + last_lower) >> 1;
1154             else
1155                 qscale += up_step++;
1156             down_step = 1;
1157             if (qscale >= ctx->m.avctx->qmax)
1158                 return AVERROR(EINVAL);
1159         }
1160     }
1161     ctx->qscale = qscale;
1162     return 0;
1163 }
1164
1165 #define BUCKET_BITS 8
1166 #define RADIX_PASSES 4
1167 #define NBUCKETS (1 << BUCKET_BITS)
1168
1169 static inline int get_bucket(int value, int shift)
1170 {
1171     value >>= shift;
1172     value  &= NBUCKETS - 1;
1173     return NBUCKETS - 1 - value;
1174 }
1175
1176 static void radix_count(const RCCMPEntry *data, int size,
1177                         int buckets[RADIX_PASSES][NBUCKETS])
1178 {
1179     int i, j;
1180     memset(buckets, 0, sizeof(buckets[0][0]) * RADIX_PASSES * NBUCKETS);
1181     for (i = 0; i < size; i++) {
1182         int v = data[i].value;
1183         for (j = 0; j < RADIX_PASSES; j++) {
1184             buckets[j][get_bucket(v, 0)]++;
1185             v >>= BUCKET_BITS;
1186         }
1187         av_assert1(!v);
1188     }
1189     for (j = 0; j < RADIX_PASSES; j++) {
1190         int offset = size;
1191         for (i = NBUCKETS - 1; i >= 0; i--)
1192             buckets[j][i] = offset -= buckets[j][i];
1193         av_assert1(!buckets[j][0]);
1194     }
1195 }
1196
1197 static void radix_sort_pass(RCCMPEntry *dst, const RCCMPEntry *data,
1198                             int size, int buckets[NBUCKETS], int pass)
1199 {
1200     int shift = pass * BUCKET_BITS;
1201     int i;
1202     for (i = 0; i < size; i++) {
1203         int v   = get_bucket(data[i].value, shift);
1204         int pos = buckets[v]++;
1205         dst[pos] = data[i];
1206     }
1207 }
1208
1209 static void radix_sort(RCCMPEntry *data, RCCMPEntry *tmp, int size)
1210 {
1211     int buckets[RADIX_PASSES][NBUCKETS];
1212     radix_count(data, size, buckets);
1213     radix_sort_pass(tmp, data, size, buckets[0], 0);
1214     radix_sort_pass(data, tmp, size, buckets[1], 1);
1215     if (buckets[2][NBUCKETS - 1] || buckets[3][NBUCKETS - 1]) {
1216         radix_sort_pass(tmp, data, size, buckets[2], 2);
1217         radix_sort_pass(data, tmp, size, buckets[3], 3);
1218     }
1219 }
1220
1221 static int dnxhd_encode_fast(AVCodecContext *avctx, DNXHDEncContext *ctx)
1222 {
1223     int max_bits = 0;
1224     int ret, x, y;
1225     if ((ret = dnxhd_find_qscale(ctx)) < 0)
1226         return ret;
1227     for (y = 0; y < ctx->m.mb_height; y++) {
1228         for (x = 0; x < ctx->m.mb_width; x++) {
1229             int mb = y * ctx->m.mb_width + x;
1230             int rc = (ctx->qscale * ctx->m.mb_num ) + mb;
1231             int delta_bits;
1232             ctx->mb_qscale[mb] = ctx->qscale;
1233             ctx->mb_bits[mb] = ctx->mb_rc[rc].bits;
1234             max_bits += ctx->mb_rc[rc].bits;
1235             if (!RC_VARIANCE) {
1236                 delta_bits = ctx->mb_rc[rc].bits -
1237                              ctx->mb_rc[rc + ctx->m.mb_num].bits;
1238                 ctx->mb_cmp[mb].mb = mb;
1239                 ctx->mb_cmp[mb].value =
1240                     delta_bits ? ((ctx->mb_rc[rc].ssd -
1241                                    ctx->mb_rc[rc + ctx->m.mb_num].ssd) * 100) /
1242                                   delta_bits
1243                                : INT_MIN; // avoid increasing qscale
1244             }
1245         }
1246         max_bits += 31; // worst padding
1247     }
1248     if (!ret) {
1249         if (RC_VARIANCE)
1250             avctx->execute2(avctx, dnxhd_mb_var_thread,
1251                             NULL, NULL, ctx->m.mb_height);
1252         radix_sort(ctx->mb_cmp, ctx->mb_cmp_tmp, ctx->m.mb_num);
1253         for (x = 0; x < ctx->m.mb_num && max_bits > ctx->frame_bits; x++) {
1254             int mb = ctx->mb_cmp[x].mb;
1255             int rc = (ctx->qscale * ctx->m.mb_num ) + mb;
1256             max_bits -= ctx->mb_rc[rc].bits -
1257                         ctx->mb_rc[rc + ctx->m.mb_num].bits;
1258             ctx->mb_qscale[mb] = ctx->qscale + 1;
1259             ctx->mb_bits[mb]   = ctx->mb_rc[rc + ctx->m.mb_num].bits;
1260         }
1261     }
1262     return 0;
1263 }
1264
1265 static void dnxhd_load_picture(DNXHDEncContext *ctx, const AVFrame *frame)
1266 {
1267     int i;
1268
1269     for (i = 0; i < ctx->m.avctx->thread_count; i++) {
1270         ctx->thread[i]->m.linesize    = frame->linesize[0] << ctx->interlaced;
1271         ctx->thread[i]->m.uvlinesize  = frame->linesize[1] << ctx->interlaced;
1272         ctx->thread[i]->dct_y_offset  = ctx->m.linesize  *8;
1273         ctx->thread[i]->dct_uv_offset = ctx->m.uvlinesize*8;
1274     }
1275
1276 #if FF_API_CODED_FRAME
1277 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1278     ctx->m.avctx->coded_frame->interlaced_frame = frame->interlaced_frame;
1279 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1280 #endif
1281     ctx->cur_field = frame->interlaced_frame && !frame->top_field_first;
1282 }
1283
1284 static int dnxhd_encode_picture(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
1285                                 const AVFrame *frame, int *got_packet)
1286 {
1287     DNXHDEncContext *ctx = avctx->priv_data;
1288     int first_field = 1;
1289     int offset, i, ret;
1290     uint8_t *buf;
1291
1292     if ((ret = ff_alloc_packet2(avctx, pkt, ctx->frame_size, 0)) < 0)
1293         return ret;
1294     buf = pkt->data;
1295
1296     dnxhd_load_picture(ctx, frame);
1297
1298 encode_coding_unit:
1299     for (i = 0; i < 3; i++) {
1300         ctx->src[i] = frame->data[i];
1301         if (ctx->interlaced && ctx->cur_field)
1302             ctx->src[i] += frame->linesize[i];
1303     }
1304
1305     dnxhd_write_header(avctx, buf);
1306
1307     if (avctx->mb_decision == FF_MB_DECISION_RD)
1308         ret = dnxhd_encode_rdo(avctx, ctx);
1309     else
1310         ret = dnxhd_encode_fast(avctx, ctx);
1311     if (ret < 0) {
1312         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
1313                "picture could not fit ratecontrol constraints, increase qmax\n");
1314         return ret;
1315     }
1316
1317     dnxhd_setup_threads_slices(ctx);
1318
1319     offset = 0;
1320     for (i = 0; i < ctx->m.mb_height; i++) {
1321         AV_WB32(ctx->msip + i * 4, offset);
1322         offset += ctx->slice_size[i];
1323         av_assert1(!(ctx->slice_size[i] & 3));
1324     }
1325
1326     avctx->execute2(avctx, dnxhd_encode_thread, buf, NULL, ctx->m.mb_height);
1327
1328     av_assert1(ctx->data_offset + offset + 4 <= ctx->coding_unit_size);
1329     memset(buf + ctx->data_offset + offset, 0,
1330            ctx->coding_unit_size - 4 - offset - ctx->data_offset);
1331
1332     AV_WB32(buf + ctx->coding_unit_size - 4, 0x600DC0DE); // EOF
1333
1334     if (ctx->interlaced && first_field) {
1335         first_field     = 0;
1336         ctx->cur_field ^= 1;
1337         buf            += ctx->coding_unit_size;
1338         goto encode_coding_unit;
1339     }
1340
1341 #if FF_API_CODED_FRAME
1342 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1343     avctx->coded_frame->quality = ctx->qscale * FF_QP2LAMBDA;
1344 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1345 #endif
1346
1347     ff_side_data_set_encoder_stats(pkt, ctx->qscale * FF_QP2LAMBDA, NULL, 0, AV_PICTURE_TYPE_I);
1348
1349     pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
1350     *got_packet = 1;
1351     return 0;
1352 }
1353
1354 static av_cold int dnxhd_encode_end(AVCodecContext *avctx)
1355 {
1356     DNXHDEncContext *ctx = avctx->priv_data;
1357     int i;
1358
1359     av_freep(&ctx->orig_vlc_codes);
1360     av_freep(&ctx->orig_vlc_bits);
1361     av_freep(&ctx->run_codes);
1362     av_freep(&ctx->run_bits);
1363
1364     av_freep(&ctx->mb_bits);
1365     av_freep(&ctx->mb_qscale);
1366     av_freep(&ctx->mb_rc);
1367     av_freep(&ctx->mb_cmp);
1368     av_freep(&ctx->mb_cmp_tmp);
1369     av_freep(&ctx->slice_size);
1370     av_freep(&ctx->slice_offs);
1371
1372     av_freep(&ctx->qmatrix_c);
1373     av_freep(&ctx->qmatrix_l);
1374     av_freep(&ctx->qmatrix_c16);
1375     av_freep(&ctx->qmatrix_l16);
1376
1377     if (avctx->active_thread_type == FF_THREAD_SLICE) {
1378         for (i = 1; i < avctx->thread_count; i++)
1379             av_freep(&ctx->thread[i]);
1380     }
1381
1382     return 0;
1383 }
1384
1385 static const AVCodecDefault dnxhd_defaults[] = {
1386     { "qmax", "1024" }, /* Maximum quantization scale factor allowed for VC-3 */
1387     { NULL },
1388 };
1389
1390 AVCodec ff_dnxhd_encoder = {
1391     .name           = "dnxhd",
1392     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("VC3/DNxHD"),
1393     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1394     .id             = AV_CODEC_ID_DNXHD,
1395     .priv_data_size = sizeof(DNXHDEncContext),
1396     .init           = dnxhd_encode_init,
1397     .encode2        = dnxhd_encode_picture,
1398     .close          = dnxhd_encode_end,
1399     .capabilities   = AV_CODEC_CAP_SLICE_THREADS | AV_CODEC_CAP_FRAME_THREADS | AV_CODEC_CAP_INTRA_ONLY,
1400     .caps_internal  = FF_CODEC_CAP_INIT_CLEANUP,
1401     .pix_fmts       = (const enum AVPixelFormat[]) {
1402         AV_PIX_FMT_YUV422P,
1403         AV_PIX_FMT_YUV422P10,
1404         AV_PIX_FMT_YUV444P10,
1405         AV_PIX_FMT_GBRP10,
1406         AV_PIX_FMT_NONE
1407     },
1408     .priv_class     = &dnxhd_class,
1409     .defaults       = dnxhd_defaults,
1410     .profiles       = NULL_IF_CONFIG_SMALL(ff_dnxhd_profiles),
1411 };