libavcodec/dnxhddec.c

   1 /*
   2  * VC3/DNxHD decoder.
   3  * Copyright (c) 2007 SmartJog S.A., Baptiste Coudurier <baptiste dot coudurier at smartjog dot com>.
   4  *
   5  * This file is part of FFmpeg.
   6  *
   7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   9  * License as published by the Free Software Foundation; either
  10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  11  *
  12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  15  * Lesser General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21
  22 //#define TRACE
  23 //#define DEBUG
  24
  25 #include "avcodec.h"
  26 #include "bitstream.h"
  27 #include "dnxhddata.h"
  28 #include "dsputil.h"
  29 #include "mpegvideo.h"
  30
  31 typedef struct {
  32     int cid;
  33     unsigned int width, height;
  34     int interlaced;
  35     unsigned int frame_size;
  36     unsigned int coding_unit_size;
  37     int index_bits;
  38     int bit_depth;
  39     const uint8_t *luma_weigth, *chroma_weigth;
  40     const uint8_t *dc_codes, *dc_bits;
  41     const uint16_t *ac_codes;
  42     const uint8_t *ac_bits, *ac_level;
  43     const uint8_t *ac_run_flag, *ac_index_flag;
  44     const uint16_t *run_codes;
  45     const uint8_t *run_bits, *run;
  46 } CIDEntry;
  47
  48 typedef struct {
  49     AVCodecContext *avctx;
  50     AVFrame picture;
  51     GetBitContext gb;
  52     int cid;                            ///< compression id
  53     unsigned int width, height;
  54     unsigned int mb_width, mb_height;
  55     uint32_t mb_scan_index[68];         /* max for 1080p */
  56     int cur_field;                      ///< current interlaced field
  57     int index_bits;                     ///< length of index value
  58     VLC ac_vlc, dc_vlc, run_vlc;
  59     const uint8_t *ac_level, *run;
  60     const uint8_t *ac_run_flag, *ac_index_flag;
  61     const uint8_t *luma_weigth, *chroma_weigth;
  62     int last_dc[3];
  63     DSPContext dsp;
  64     DECLARE_ALIGNED_16(DCTELEM, blocks[8][64]);
  65     DECLARE_ALIGNED_8(ScanTable, scantable);
  66     const CIDEntry *cid_table;
  67 } DNXHDContext;
  68
  69 static const CIDEntry cid_table[] = {
  70     { 1238, 1920, 1080, 0, 917504, 917504, 4, 8,
  71       dnxhd_1238_luma_weigth, dnxhd_1238_chroma_weigth,
  72       dnxhd_1238_dc_codes, dnxhd_1238_dc_bits,
  73       dnxhd_1238_ac_codes, dnxhd_1238_ac_bits, dnxhd_1238_ac_level,
  74       dnxhd_1238_ac_run_flag, dnxhd_1238_ac_index_flag,
  75       dnxhd_1238_run_codes, dnxhd_1238_run_bits, dnxhd_1238_run },
  76 /*     { 1243, 1920, 1080, 1, 917504, 458752, 4, 8, */
  77 /*       dnxhd_1243_luma_weigth, dnxhd_1243_chroma_weigth, */
  78 /*       dnxhd_1238_dc_codes, dnxhd_1238_dc_bits, */
  79 /*       dnxhd_1238_ac_codes, dnxhd_1238_ac_bits, dnxhd_1238_ac_level, */
  80 /*       dnxhd_1238_ac_run_flag, dnxhd_1238_ac_index_flag, */
  81 /*       dnxhd_1238_run_codes, dnxhd_1238_run_bits, dnxhd_1238_run }, */
  82 };
  83
  84 static int dnxhd_get_cid_table(int cid)
  85 {
  86     int i;
  87     for (i = 0; i < sizeof(cid_table)/sizeof(CIDEntry); i++)
  88         if (cid_table[i].cid == cid)
  89             return i;
  90     return -1;
  91 }
  92
  93 #define DNXHD_VLC_BITS 9
  94 #define DNXHD_DC_VLC_BITS 6
  95
  96 static int dnxhd_decode_init(AVCodecContext *avctx)
  97 {
  98     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
  99
 100     ctx->avctx = avctx;
 101     dsputil_init(&ctx->dsp, avctx);
 102     avctx->coded_frame = &ctx->picture;
 103     ctx->picture.type = FF_I_TYPE;
 104     return 0;
 105 }
 106
 107 static int dnxhd_init_vlc(DNXHDContext *ctx, int cid)
 108 {
 109     if (!ctx->cid_table) {
 110         int index;
 111
 112         if ((index = dnxhd_get_cid_table(cid)) < 0) {
 113             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "unsupported cid %d\n", cid);
 114             return -1;
 115         }
 116         ctx->cid_table = &cid_table[index];
 117         init_vlc(&ctx->ac_vlc, DNXHD_VLC_BITS, 257,
 118                  ctx->cid_table->ac_bits, 1, 1,
 119                  ctx->cid_table->ac_codes, 2, 2, 0);
 120         init_vlc(&ctx->dc_vlc, DNXHD_DC_VLC_BITS, 12,
 121                  ctx->cid_table->dc_bits, 1, 1,
 122                  ctx->cid_table->dc_codes, 1, 1, 0);
 123         init_vlc(&ctx->run_vlc, DNXHD_VLC_BITS, 62,
 124                  ctx->cid_table->run_bits, 1, 1,
 125                  ctx->cid_table->run_codes, 2, 2, 0);
 126
 127         ctx->run           = ctx->cid_table->run;
 128         ctx->ac_level      = ctx->cid_table->ac_level;
 129         ctx->ac_run_flag   = ctx->cid_table->ac_run_flag;
 130         ctx->ac_index_flag = ctx->cid_table->ac_index_flag;
 131         ctx->luma_weigth   = ctx->cid_table->luma_weigth;
 132         ctx->chroma_weigth = ctx->cid_table->chroma_weigth;
 133
 134         ctx->index_bits = ctx->cid_table->index_bits;
 135
 136         ff_init_scantable(ctx->dsp.idct_permutation, &ctx->scantable, ff_zigzag_direct);
 137     }
 138     return 0;
 139 }
 140
 141 static int dnxhd_decode_header(DNXHDContext *ctx, uint8_t *buf, int buf_size)
 142 {
 143     static const uint8_t header_prefix[] = { 0x00, 0x00, 0x02, 0x80, 0x01 };
 144     int i;
 145
 146     if (buf_size < 0x280)
 147         return -1;
 148
 149     if (memcmp(buf, header_prefix, 5)) {
 150         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "error in header\n");
 151         return -1;
 152     }
 153     if (buf[5] & 2) {/* interlaced FIXME top or bottom */
 154         ctx->picture.interlaced_frame = 1;
 155         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "interlaced %d\n", buf[5] & 3);
 156     }
 157
 158     ctx->height = AV_RB16(buf + 0x18);
 159     ctx->width  = AV_RB16(buf + 0x1a);
 160
 161     dprintf(ctx->avctx, "width %d, heigth %d\n", ctx->width, ctx->height);
 162
 163     if (buf[0x21] & 0x80) {
 164         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "10 bit per component\n");
 165         return -1;
 166     }
 167
 168     ctx->cid = AV_RB32(buf + 0x28);
 169     dprintf(ctx->avctx, "compression id %d\n", ctx->cid);
 170
 171     if (dnxhd_init_vlc(ctx, ctx->cid) < 0)
 172         return -1;
 173
 174     if (buf_size < ctx->cid_table->coding_unit_size) {
 175         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "incorrect frame size\n");
 176         return -1;
 177     }
 178
 179     ctx->mb_width = ctx->width>>4;
 180     ctx->mb_height = buf[0x16d];
 181
 182     if (ctx->mb_height > 68) {
 183         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "mb height too big\n");
 184         return -1;
 185     }
 186
 187     dprintf(ctx->avctx, "mb width %d, mb height %d\n", ctx->mb_width, ctx->mb_height);
 188     for (i = 0; i < ctx->mb_height; i++) {
 189         ctx->mb_scan_index[i] = AV_RB32(buf + 0x170 + (i<<2));
 190         dprintf(ctx->avctx, "mb scan index %d\n", ctx->mb_scan_index[i]);
 191         if (buf_size < ctx->mb_scan_index[i] + 0x280) {
 192             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid mb scan index\n");
 193             return -1;
 194         }
 195     }
 196
 197     return 0;
 198 }
 199
 200 static int dnxhd_decode_dc(DNXHDContext *ctx)
 201 {
 202     int len;
 203
 204     len = get_vlc2(&ctx->gb, ctx->dc_vlc.table, DNXHD_DC_VLC_BITS, 1);
 205     return len ? get_xbits(&ctx->gb, len) : 0;
 206 }
 207
 208 static void dnxhd_decode_dct_block(DNXHDContext *ctx, DCTELEM *block, int n, int qscale)
 209 {
 210     int i, j, index, index2;
 211     int level, component, sign;
 212     const uint8_t *weigth_matrix;
 213
 214     if (n&2) {
 215         component = 1 + (n&1);
 216         weigth_matrix = ctx->chroma_weigth;
 217     } else {
 218         component = 0;
 219         weigth_matrix = ctx->luma_weigth;
 220     }
 221
 222     ctx->last_dc[component] += dnxhd_decode_dc(ctx);
 223     block[0] = ctx->last_dc[component];
 224     //av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "dc %d\n", block[0]);
 225     for (i = 1; ; i++) {
 226         index = get_vlc2(&ctx->gb, ctx->ac_vlc.table, DNXHD_VLC_BITS, 2);
 227         //av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "index %d\n", index);
 228         level = ctx->ac_level[index];
 229         if (!level) { /* EOB */
 230             //av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "EOB\n");
 231             return;
 232         }
 233         sign = get_sbits(&ctx->gb, 1);
 234
 235         if (ctx->ac_index_flag[index]) {
 236             level += get_bits(&ctx->gb, ctx->index_bits)<<6;
 237         }
 238
 239         if (ctx->ac_run_flag[index]) {
 240             index2 = get_vlc2(&ctx->gb, ctx->run_vlc.table, DNXHD_VLC_BITS, 2);
 241             i += ctx->run[index2];
 242         }
 243
 244         j = ctx->scantable.permutated[i];
 245         //av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "j %d\n", j);
 246         //av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "level %d, weigth %d\n", level, weigth_matrix[i]);
 247         level = (2*level+1) * qscale * weigth_matrix[i];
 248         if (weigth_matrix[i] != 32) // FIXME 10bit
 249             level += 32;
 250         level >>= 6;
 251         level = (level^sign) - sign;
 252
 253         if (i > 63) {
 254             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "ac tex damaged %d, %d\n", n, i);
 255             return;
 256         }
 257
 258         //av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "i %d, j %d, end level %d\n", i, j, level);
 259         block[j] = level;
 260     }
 261 }
 262
 263 static int dnxhd_decode_macroblock(DNXHDContext *ctx, int x, int y)
 264 {
 265     int dct_linesize_luma   = ctx->picture.linesize[0];
 266     int dct_linesize_chroma = ctx->picture.linesize[1];
 267     uint8_t *dest_y, *dest_u, *dest_v;
 268     int dct_offset;
 269     int qscale, i;
 270
 271     ctx->dsp.clear_blocks(ctx->blocks[0]);
 272     ctx->dsp.clear_blocks(ctx->blocks[2]); // FIXME change clear blocks to take block amount
 273
 274     qscale = get_bits(&ctx->gb, 11);
 275     skip_bits1(&ctx->gb);
 276     //av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "qscale %d\n", qscale);
 277
 278     for (i = 0; i < 8; i++) {
 279         dnxhd_decode_dct_block(ctx, ctx->blocks[i], i, qscale);
 280     }
 281     dest_y = ctx->picture.data[0] + ((y * dct_linesize_luma)   << 4) + (x << 4);
 282     dest_u = ctx->picture.data[1] + ((y * dct_linesize_chroma) << 4) + (x << 3);
 283     dest_v = ctx->picture.data[2] + ((y * dct_linesize_chroma) << 4) + (x << 3);
 284
 285     dct_offset = dct_linesize_luma << 3;
 286     ctx->dsp.idct_put(dest_y,                  dct_linesize_luma, ctx->blocks[0]);
 287     ctx->dsp.idct_put(dest_y + 8,              dct_linesize_luma, ctx->blocks[1]);
 288     ctx->dsp.idct_put(dest_y + dct_offset,     dct_linesize_luma, ctx->blocks[4]);
 289     ctx->dsp.idct_put(dest_y + dct_offset + 8, dct_linesize_luma, ctx->blocks[5]);
 290
 291     if (!(ctx->avctx->flags & CODEC_FLAG_GRAY)) {
 292         dct_offset = dct_linesize_chroma << 3;
 293         ctx->dsp.idct_put(dest_u,              dct_linesize_chroma, ctx->blocks[2]);
 294         ctx->dsp.idct_put(dest_v,              dct_linesize_chroma, ctx->blocks[3]);
 295         ctx->dsp.idct_put(dest_u + dct_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[6]);
 296         ctx->dsp.idct_put(dest_v + dct_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[7]);
 297     }
 298
 299     return 0;
 300 }
 301
 302 static int dnxhd_decode_macroblocks(DNXHDContext *ctx, uint8_t *buf, int buf_size)
 303 {
 304     int x, y;
 305     for (y = 0; y < ctx->mb_height; y++) {
 306         ctx->last_dc[0] =
 307         ctx->last_dc[1] =
 308         ctx->last_dc[2] = 1024; // 1024 for levels +128
 309         init_get_bits(&ctx->gb, buf + ctx->mb_scan_index[y], (buf_size - ctx->mb_scan_index[y]) << 3);
 310         for (x = 0; x < ctx->mb_width; x++) {
 311             //START_TIMER;
 312             dnxhd_decode_macroblock(ctx, x, y);
 313             //STOP_TIMER("decode macroblock");
 314         }
 315     }
 316     return 0;
 317 }
 318
 319 static int dnxhd_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data, int *data_size,
 320                               uint8_t *buf, int buf_size)
 321 {
 322     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
 323     AVFrame *picture = data;
 324
 325     dprintf(avctx, "frame size %d\n", buf_size);
 326
 327     if (dnxhd_decode_header(ctx, buf, buf_size) < 0)
 328         return -1;
 329
 330     avctx->pix_fmt = PIX_FMT_YUV422P;
 331     if (avcodec_check_dimensions(avctx, ctx->width, ctx->height))
 332         return -1;
 333     avcodec_set_dimensions(avctx, ctx->width, ctx->height);
 334
 335     if (ctx->picture.data[0])
 336         avctx->release_buffer(avctx, &ctx->picture);
 337     if (avctx->get_buffer(avctx, &ctx->picture) < 0) {
 338         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
 339         return -1;
 340     }
 341
 342     dnxhd_decode_macroblocks(ctx, buf + 0x280, buf_size - 0x280);
 343
 344     *picture = ctx->picture;
 345     *data_size = sizeof(AVPicture);
 346     return buf_size;
 347 }
 348
 349 static int dnxhd_decode_close(AVCodecContext *avctx)
 350 {
 351     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
 352
 353     if(ctx->picture.data[0])
 354         avctx->release_buffer(avctx, &ctx->picture);
 355     free_vlc(&ctx->ac_vlc);
 356     free_vlc(&ctx->dc_vlc);
 357     free_vlc(&ctx->run_vlc);
 358     return 0;
 359 }
 360
 361 AVCodec dnxhd_decoder = {
 362     "dnxhd",
 363     CODEC_TYPE_VIDEO,
 364     CODEC_ID_DNXHD,
 365     sizeof(DNXHDContext),
 366     dnxhd_decode_init,
 367     NULL,
 368     dnxhd_decode_close,
 369     dnxhd_decode_frame,
 370     CODEC_CAP_DR1,
 371 };