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     VLC ac_vlc, dc_vlc, run_vlc;
  58     int last_dc[3];
  59     DSPContext dsp;
  60     DECLARE_ALIGNED_16(DCTELEM, blocks[8][64]);
  61     DECLARE_ALIGNED_8(ScanTable, scantable);
  62     const CIDEntry *cid_table;
  63 } DNXHDContext;
  64
  65 static const CIDEntry cid_table[] = {
  66     { 1238, 1920, 1080, 0, 917504, 917504, 4, 8,
  67       dnxhd_1238_luma_weigth, dnxhd_1238_chroma_weigth,
  68       dnxhd_1238_dc_codes, dnxhd_1238_dc_bits,
  69       dnxhd_1238_ac_codes, dnxhd_1238_ac_bits, dnxhd_1238_ac_level,
  70       dnxhd_1238_ac_run_flag, dnxhd_1238_ac_index_flag,
  71       dnxhd_1238_run_codes, dnxhd_1238_run_bits, dnxhd_1238_run },
  72     { 1243, 1920, 1080, 1, 917504, 458752, 4, 8,
  73       dnxhd_1243_luma_weigth, dnxhd_1243_chroma_weigth,
  74       dnxhd_1238_dc_codes, dnxhd_1238_dc_bits,
  75       dnxhd_1238_ac_codes, dnxhd_1238_ac_bits, dnxhd_1238_ac_level,
  76       dnxhd_1238_ac_run_flag, dnxhd_1238_ac_index_flag,
  77       dnxhd_1238_run_codes, dnxhd_1238_run_bits, dnxhd_1238_run },
  78 };
  79
  80 static int dnxhd_get_cid_table(int cid)
  81 {
  82     int i;
  83     for (i = 0; i < sizeof(cid_table)/sizeof(CIDEntry); i++)
  84         if (cid_table[i].cid == cid)
  85             return i;
  86     return -1;
  87 }
  88
  89 #define DNXHD_VLC_BITS 9
  90 #define DNXHD_DC_VLC_BITS 6
  91
  92 static int dnxhd_decode_init(AVCodecContext *avctx)
  93 {
  94     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
  95
  96     ctx->avctx = avctx;
  97     dsputil_init(&ctx->dsp, avctx);
  98     avctx->coded_frame = &ctx->picture;
  99     ctx->picture.type = FF_I_TYPE;
 100     return 0;
 101 }
 102
 103 static int dnxhd_init_vlc(DNXHDContext *ctx, int cid)
 104 {
 105     if (!ctx->cid_table) {
 106         int index;
 107
 108         if ((index = dnxhd_get_cid_table(cid)) < 0) {
 109             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "unsupported cid %d\n", cid);
 110             return -1;
 111         }
 112         ctx->cid_table = &cid_table[index];
 113         init_vlc(&ctx->ac_vlc, DNXHD_VLC_BITS, 257,
 114                  ctx->cid_table->ac_bits, 1, 1,
 115                  ctx->cid_table->ac_codes, 2, 2, 0);
 116         init_vlc(&ctx->dc_vlc, DNXHD_DC_VLC_BITS, 12,
 117                  ctx->cid_table->dc_bits, 1, 1,
 118                  ctx->cid_table->dc_codes, 1, 1, 0);
 119         init_vlc(&ctx->run_vlc, DNXHD_VLC_BITS, 62,
 120                  ctx->cid_table->run_bits, 1, 1,
 121                  ctx->cid_table->run_codes, 2, 2, 0);
 122
 123         ff_init_scantable(ctx->dsp.idct_permutation, &ctx->scantable, ff_zigzag_direct);
 124     }
 125     return 0;
 126 }
 127
 128 static int dnxhd_decode_header(DNXHDContext *ctx, uint8_t *buf, int buf_size, int first_field)
 129 {
 130     static const uint8_t header_prefix[] = { 0x00, 0x00, 0x02, 0x80, 0x01 };
 131     int i;
 132
 133     if (buf_size < 0x280)
 134         return -1;
 135
 136     if (memcmp(buf, header_prefix, 5)) {
 137         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "error in header\n");
 138         return -1;
 139     }
 140     if (buf[5] & 2) { /* interlaced */
 141         ctx->cur_field = buf[5] & 1;
 142         ctx->picture.interlaced_frame = 1;
 143         ctx->picture.top_field_first = first_field && ctx->cur_field == 1;
 144         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "interlaced %d, cur field %d\n", buf[5] & 3, ctx->cur_field);
 145     }
 146
 147     ctx->height = AV_RB16(buf + 0x18);
 148     ctx->width  = AV_RB16(buf + 0x1a);
 149
 150     dprintf(ctx->avctx, "width %d, heigth %d\n", ctx->width, ctx->height);
 151
 152     if (buf[0x21] & 0x80) {
 153         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "10 bit per component\n");
 154         return -1;
 155     }
 156
 157     ctx->cid = AV_RB32(buf + 0x28);
 158     dprintf(ctx->avctx, "compression id %d\n", ctx->cid);
 159
 160     if (dnxhd_init_vlc(ctx, ctx->cid) < 0)
 161         return -1;
 162
 163     if (buf_size < ctx->cid_table->coding_unit_size) {
 164         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "incorrect frame size\n");
 165         return -1;
 166     }
 167
 168     ctx->mb_width = ctx->width>>4;
 169     ctx->mb_height = buf[0x16d];
 170
 171     if (ctx->mb_height > 68) {
 172         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "mb height too big\n");
 173         return -1;
 174     }
 175
 176     dprintf(ctx->avctx, "mb width %d, mb height %d\n", ctx->mb_width, ctx->mb_height);
 177     for (i = 0; i < ctx->mb_height; i++) {
 178         ctx->mb_scan_index[i] = AV_RB32(buf + 0x170 + (i<<2));
 179         dprintf(ctx->avctx, "mb scan index %d\n", ctx->mb_scan_index[i]);
 180         if (buf_size < ctx->mb_scan_index[i] + 0x280) {
 181             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid mb scan index\n");
 182             return -1;
 183         }
 184     }
 185
 186     return 0;
 187 }
 188
 189 static int dnxhd_decode_dc(DNXHDContext *ctx)
 190 {
 191     int len;
 192
 193     len = get_vlc2(&ctx->gb, ctx->dc_vlc.table, DNXHD_DC_VLC_BITS, 1);
 194     return len ? get_xbits(&ctx->gb, len) : 0;
 195 }
 196
 197 static void dnxhd_decode_dct_block(DNXHDContext *ctx, DCTELEM *block, int n, int qscale)
 198 {
 199     int i, j, index, index2;
 200     int level, component, sign;
 201     const uint8_t *weigth_matrix;
 202
 203     if (n&2) {
 204         component = 1 + (n&1);
 205         weigth_matrix = ctx->cid_table->chroma_weigth;
 206     } else {
 207         component = 0;
 208         weigth_matrix = ctx->cid_table->luma_weigth;
 209     }
 210
 211     ctx->last_dc[component] += dnxhd_decode_dc(ctx);
 212     block[0] = ctx->last_dc[component];
 213     //av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "dc %d\n", block[0]);
 214     for (i = 1; ; i++) {
 215         index = get_vlc2(&ctx->gb, ctx->ac_vlc.table, DNXHD_VLC_BITS, 2);
 216         //av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "index %d\n", index);
 217         level = ctx->cid_table->ac_level[index];
 218         if (!level) { /* EOB */
 219             //av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "EOB\n");
 220             return;
 221         }
 222         sign = get_sbits(&ctx->gb, 1);
 223
 224         if (ctx->cid_table->ac_index_flag[index]) {
 225             level += get_bits(&ctx->gb, ctx->cid_table->index_bits)<<6;
 226         }
 227
 228         if (ctx->cid_table->ac_run_flag[index]) {
 229             index2 = get_vlc2(&ctx->gb, ctx->run_vlc.table, DNXHD_VLC_BITS, 2);
 230             i += ctx->cid_table->run[index2];
 231         }
 232
 233         j = ctx->scantable.permutated[i];
 234         //av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "j %d\n", j);
 235         //av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "level %d, weigth %d\n", level, weigth_matrix[i]);
 236         level = (2*level+1) * qscale * weigth_matrix[i];
 237         if (weigth_matrix[i] != 32) // FIXME 10bit
 238             level += 32;
 239         level >>= 6;
 240         level = (level^sign) - sign;
 241
 242         if (i > 63) {
 243             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "ac tex damaged %d, %d\n", n, i);
 244             return;
 245         }
 246
 247         //av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "i %d, j %d, end level %d\n", i, j, level);
 248         block[j] = level;
 249     }
 250 }
 251
 252 static int dnxhd_decode_macroblock(DNXHDContext *ctx, int x, int y)
 253 {
 254     int dct_linesize_luma   = ctx->picture.linesize[0];
 255     int dct_linesize_chroma = ctx->picture.linesize[1];
 256     uint8_t *dest_y, *dest_u, *dest_v;
 257     int dct_offset;
 258     int qscale, i;
 259
 260     ctx->dsp.clear_blocks(ctx->blocks[0]);
 261     ctx->dsp.clear_blocks(ctx->blocks[2]); // FIXME change clear blocks to take block amount
 262
 263     qscale = get_bits(&ctx->gb, 11);
 264     skip_bits1(&ctx->gb);
 265     //av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "qscale %d\n", qscale);
 266
 267     for (i = 0; i < 8; i++) {
 268         dnxhd_decode_dct_block(ctx, ctx->blocks[i], i, qscale);
 269     }
 270
 271     if (ctx->picture.interlaced_frame) {
 272         dct_linesize_luma   <<= 1;
 273         dct_linesize_chroma <<= 1;
 274     }
 275
 276     dest_y = ctx->picture.data[0] + ((y * dct_linesize_luma)   << 4) + (x << 4);
 277     dest_u = ctx->picture.data[1] + ((y * dct_linesize_chroma) << 4) + (x << 3);
 278     dest_v = ctx->picture.data[2] + ((y * dct_linesize_chroma) << 4) + (x << 3);
 279
 280     if (ctx->cur_field) {
 281         dest_y += ctx->picture.linesize[0];
 282         dest_u += ctx->picture.linesize[1];
 283         dest_v += ctx->picture.linesize[2];
 284     }
 285
 286     dct_offset = dct_linesize_luma << 3;
 287     ctx->dsp.idct_put(dest_y,                  dct_linesize_luma, ctx->blocks[0]);
 288     ctx->dsp.idct_put(dest_y + 8,              dct_linesize_luma, ctx->blocks[1]);
 289     ctx->dsp.idct_put(dest_y + dct_offset,     dct_linesize_luma, ctx->blocks[4]);
 290     ctx->dsp.idct_put(dest_y + dct_offset + 8, dct_linesize_luma, ctx->blocks[5]);
 291
 292     if (!(ctx->avctx->flags & CODEC_FLAG_GRAY)) {
 293         dct_offset = dct_linesize_chroma << 3;
 294         ctx->dsp.idct_put(dest_u,              dct_linesize_chroma, ctx->blocks[2]);
 295         ctx->dsp.idct_put(dest_v,              dct_linesize_chroma, ctx->blocks[3]);
 296         ctx->dsp.idct_put(dest_u + dct_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[6]);
 297         ctx->dsp.idct_put(dest_v + dct_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[7]);
 298     }
 299
 300     return 0;
 301 }
 302
 303 static int dnxhd_decode_macroblocks(DNXHDContext *ctx, uint8_t *buf, int buf_size)
 304 {
 305     int x, y;
 306     for (y = 0; y < ctx->mb_height; y++) {
 307         ctx->last_dc[0] =
 308         ctx->last_dc[1] =
 309         ctx->last_dc[2] = 1024; // 1024 for levels +128
 310         init_get_bits(&ctx->gb, buf + ctx->mb_scan_index[y], (buf_size - ctx->mb_scan_index[y]) << 3);
 311         for (x = 0; x < ctx->mb_width; x++) {
 312             //START_TIMER;
 313             dnxhd_decode_macroblock(ctx, x, y);
 314             //STOP_TIMER("decode macroblock");
 315         }
 316     }
 317     return 0;
 318 }
 319
 320 static int dnxhd_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data, int *data_size,
 321                               uint8_t *buf, int buf_size)
 322 {
 323     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
 324     AVFrame *picture = data;
 325     int first_field = 1;
 326
 327     dprintf(avctx, "frame size %d\n", buf_size);
 328
 329  decode_coding_unit:
 330     if (dnxhd_decode_header(ctx, buf, buf_size, first_field) < 0)
 331         return -1;
 332
 333     avctx->pix_fmt = PIX_FMT_YUV422P;
 334     if (avcodec_check_dimensions(avctx, ctx->width, ctx->height))
 335         return -1;
 336     avcodec_set_dimensions(avctx, ctx->width, ctx->height);
 337
 338     if (first_field) {
 339         if (ctx->picture.data[0])
 340             avctx->release_buffer(avctx, &ctx->picture);
 341         if (avctx->get_buffer(avctx, &ctx->picture) < 0) {
 342             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
 343             return -1;
 344         }
 345     }
 346
 347     dnxhd_decode_macroblocks(ctx, buf + 0x280, buf_size - 0x280);
 348
 349     if (first_field && ctx->picture.interlaced_frame) {
 350         buf      += ctx->cid_table->coding_unit_size;
 351         buf_size -= ctx->cid_table->coding_unit_size;
 352         first_field = 0;
 353         goto decode_coding_unit;
 354     }
 355
 356     *picture = ctx->picture;
 357     *data_size = sizeof(AVPicture);
 358     return buf_size;
 359 }
 360
 361 static int dnxhd_decode_close(AVCodecContext *avctx)
 362 {
 363     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
 364
 365     if (ctx->picture.data[0])
 366         avctx->release_buffer(avctx, &ctx->picture);
 367     free_vlc(&ctx->ac_vlc);
 368     free_vlc(&ctx->dc_vlc);
 369     free_vlc(&ctx->run_vlc);
 370     return 0;
 371 }
 372
 373 AVCodec dnxhd_decoder = {
 374     "dnxhd",
 375     CODEC_TYPE_VIDEO,
 376     CODEC_ID_DNXHD,
 377     sizeof(DNXHDContext),
 378     dnxhd_decode_init,
 379     NULL,
 380     dnxhd_decode_close,
 381     dnxhd_decode_frame,
 382     CODEC_CAP_DR1,
 383 };