libavcodec/dnxhdenc.c

   1 /*
   2  * VC3/DNxHD encoder
   3  * Copyright (c) 2007 Baptiste Coudurier <baptiste dot coudurier at smartjog dot com>
   4  *
   5  * VC-3 encoder funded by the British Broadcasting Corporation
   6  *
   7  * This file is part of FFmpeg.
   8  *
   9  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
  10  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  11  * License as published by the Free Software Foundation; either
  12  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  13  *
  14  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  15  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  17  * Lesser General Public License for more details.
  18  *
  19  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  20  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  21  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  22  */
  23
  24 //#define DEBUG
  25 #define RC_VARIANCE 1 // use variance or ssd for fast rc
  26
  27 #include "avcodec.h"
  28 #include "dsputil.h"
  29 #include "mpegvideo.h"
  30 #include "dnxhdenc.h"
  31
  32 int dct_quantize_c(MpegEncContext *s, DCTELEM *block, int n, int qscale, int *overflow);
  33
  34 #define LAMBDA_FRAC_BITS 10
  35
  36 static int dnxhd_init_vlc(DNXHDEncContext *ctx)
  37 {
  38     int i, j, level, run;
  39     int max_level = 1<<(ctx->cid_table->bit_depth+2);
  40
  41     CHECKED_ALLOCZ(ctx->vlc_codes, max_level*4*sizeof(*ctx->vlc_codes));
  42     CHECKED_ALLOCZ(ctx->vlc_bits,  max_level*4*sizeof(*ctx->vlc_bits));
  43     CHECKED_ALLOCZ(ctx->run_codes, 63*2);
  44     CHECKED_ALLOCZ(ctx->run_bits,    63);
  45
  46     ctx->vlc_codes += max_level*2;
  47     ctx->vlc_bits  += max_level*2;
  48     for (level = -max_level; level < max_level; level++) {
  49         for (run = 0; run < 2; run++) {
  50             int index = (level<<1)|run;
  51             int sign, offset = 0, alevel = level;
  52
  53             MASK_ABS(sign, alevel);
  54             if (alevel > 64) {
  55                 offset = (alevel-1)>>6;
  56                 alevel -= offset<<6;
  57             }
  58             for (j = 0; j < 257; j++) {
  59                 if (ctx->cid_table->ac_level[j] == alevel &&
  60                     (!offset || (ctx->cid_table->ac_index_flag[j] && offset)) &&
  61                     (!run    || (ctx->cid_table->ac_run_flag  [j] && run))) {
  62                     assert(!ctx->vlc_codes[index]);
  63                     if (alevel) {
  64                         ctx->vlc_codes[index] = (ctx->cid_table->ac_codes[j]<<1)|(sign&1);
  65                         ctx->vlc_bits [index] = ctx->cid_table->ac_bits[j]+1;
  66                     } else {
  67                         ctx->vlc_codes[index] = ctx->cid_table->ac_codes[j];
  68                         ctx->vlc_bits [index] = ctx->cid_table->ac_bits [j];
  69                     }
  70                     break;
  71                 }
  72             }
  73             assert(!alevel || j < 257);
  74             if (offset) {
  75                 ctx->vlc_codes[index] = (ctx->vlc_codes[index]<<ctx->cid_table->index_bits)|offset;
  76                 ctx->vlc_bits [index]+= ctx->cid_table->index_bits;
  77             }
  78         }
  79     }
  80     for (i = 0; i < 62; i++) {
  81         int run = ctx->cid_table->run[i];
  82         assert(run < 63);
  83         ctx->run_codes[run] = ctx->cid_table->run_codes[i];
  84         ctx->run_bits [run] = ctx->cid_table->run_bits[i];
  85     }
  86     return 0;
  87  fail:
  88     return -1;
  89 }
  90
  91 static int dnxhd_init_qmat(DNXHDEncContext *ctx, int lbias, int cbias)
  92 {
  93     // init first elem to 1 to avoid div by 0 in convert_matrix
  94     uint16_t weight_matrix[64] = {1,}; // convert_matrix needs uint16_t*
  95     int qscale, i;
  96
  97     CHECKED_ALLOCZ(ctx->qmatrix_l,   (ctx->m.avctx->qmax+1) * 64 * sizeof(int));
  98     CHECKED_ALLOCZ(ctx->qmatrix_c,   (ctx->m.avctx->qmax+1) * 64 * sizeof(int));
  99     CHECKED_ALLOCZ(ctx->qmatrix_l16, (ctx->m.avctx->qmax+1) * 64 * 2 * sizeof(uint16_t));
 100     CHECKED_ALLOCZ(ctx->qmatrix_c16, (ctx->m.avctx->qmax+1) * 64 * 2 * sizeof(uint16_t));
 101
 102     for (i = 1; i < 64; i++) {
 103         int j = ctx->m.dsp.idct_permutation[ff_zigzag_direct[i]];
 104         weight_matrix[j] = ctx->cid_table->luma_weight[i];
 105     }
 106     ff_convert_matrix(&ctx->m.dsp, ctx->qmatrix_l, ctx->qmatrix_l16, weight_matrix,
 107                       ctx->m.intra_quant_bias, 1, ctx->m.avctx->qmax, 1);
 108     for (i = 1; i < 64; i++) {
 109         int j = ctx->m.dsp.idct_permutation[ff_zigzag_direct[i]];
 110         weight_matrix[j] = ctx->cid_table->chroma_weight[i];
 111     }
 112     ff_convert_matrix(&ctx->m.dsp, ctx->qmatrix_c, ctx->qmatrix_c16, weight_matrix,
 113                       ctx->m.intra_quant_bias, 1, ctx->m.avctx->qmax, 1);
 114     for (qscale = 1; qscale <= ctx->m.avctx->qmax; qscale++) {
 115         for (i = 0; i < 64; i++) {
 116             ctx->qmatrix_l  [qscale]   [i] <<= 2; ctx->qmatrix_c  [qscale]   [i] <<= 2;
 117             ctx->qmatrix_l16[qscale][0][i] <<= 2; ctx->qmatrix_l16[qscale][1][i] <<= 2;
 118             ctx->qmatrix_c16[qscale][0][i] <<= 2; ctx->qmatrix_c16[qscale][1][i] <<= 2;
 119         }
 120     }
 121     return 0;
 122  fail:
 123     return -1;
 124 }
 125
 126 static int dnxhd_init_rc(DNXHDEncContext *ctx)
 127 {
 128     CHECKED_ALLOCZ(ctx->mb_rc, 8160*ctx->m.avctx->qmax*sizeof(RCEntry));
 129     if (ctx->m.avctx->mb_decision != FF_MB_DECISION_RD)
 130         CHECKED_ALLOCZ(ctx->mb_cmp, ctx->m.mb_num*sizeof(RCCMPEntry));
 131
 132     ctx->frame_bits = (ctx->cid_table->coding_unit_size - 640 - 4) * 8;
 133     ctx->qscale = 1;
 134     ctx->lambda = 2<<LAMBDA_FRAC_BITS; // qscale 2
 135     return 0;
 136  fail:
 137     return -1;
 138 }
 139
 140 static int dnxhd_encode_init(AVCodecContext *avctx)
 141 {
 142     DNXHDEncContext *ctx = avctx->priv_data;
 143     int i, index;
 144
 145     ctx->cid = ff_dnxhd_find_cid(avctx);
 146     if (!ctx->cid || avctx->pix_fmt != PIX_FMT_YUV422P) {
 147         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "video parameters incompatible with DNxHD\n");
 148         return -1;
 149     }
 150     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "cid %d\n", ctx->cid);
 151
 152     index = ff_dnxhd_get_cid_table(ctx->cid);
 153     ctx->cid_table = &ff_dnxhd_cid_table[index];
 154
 155     ctx->m.avctx = avctx;
 156     ctx->m.mb_intra = 1;
 157     ctx->m.h263_aic = 1;
 158
 159     dsputil_init(&ctx->m.dsp, avctx);
 160     ff_dct_common_init(&ctx->m);
 161     if (!ctx->m.dct_quantize)
 162         ctx->m.dct_quantize = dct_quantize_c;
 163
 164     ctx->m.mb_height = (avctx->height + 15) / 16;
 165     ctx->m.mb_width  = (avctx->width  + 15) / 16;
 166
 167     if (avctx->flags & CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
 168         ctx->interlaced = 1;
 169         ctx->m.mb_height /= 2;
 170     }
 171
 172     ctx->m.mb_num = ctx->m.mb_height * ctx->m.mb_width;
 173
 174     if (avctx->intra_quant_bias != FF_DEFAULT_QUANT_BIAS)
 175         ctx->m.intra_quant_bias = avctx->intra_quant_bias;
 176     if (dnxhd_init_qmat(ctx, ctx->m.intra_quant_bias, 0) < 0) // XXX tune lbias/cbias
 177         return -1;
 178
 179     if (dnxhd_init_vlc(ctx) < 0)
 180         return -1;
 181     if (dnxhd_init_rc(ctx) < 0)
 182         return -1;
 183
 184     CHECKED_ALLOCZ(ctx->slice_size, ctx->m.mb_height*sizeof(uint32_t));
 185     CHECKED_ALLOCZ(ctx->mb_bits,    ctx->m.mb_num   *sizeof(uint16_t));
 186     CHECKED_ALLOCZ(ctx->mb_qscale,  ctx->m.mb_num   *sizeof(uint8_t));
 187
 188     ctx->frame.key_frame = 1;
 189     ctx->frame.pict_type = FF_I_TYPE;
 190     ctx->m.avctx->coded_frame = &ctx->frame;
 191
 192     if (avctx->thread_count > MAX_THREADS || (avctx->thread_count > ctx->m.mb_height)) {
 193         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "too many threads\n");
 194         return -1;
 195     }
 196
 197     ctx->thread[0] = ctx;
 198     for (i = 1; i < avctx->thread_count; i++) {
 199         ctx->thread[i] =  av_malloc(sizeof(DNXHDEncContext));
 200         memcpy(ctx->thread[i], ctx, sizeof(DNXHDEncContext));
 201     }
 202
 203     for (i = 0; i < avctx->thread_count; i++) {
 204         ctx->thread[i]->m.start_mb_y = (ctx->m.mb_height*(i  ) + avctx->thread_count/2) / avctx->thread_count;
 205         ctx->thread[i]->m.end_mb_y   = (ctx->m.mb_height*(i+1) + avctx->thread_count/2) / avctx->thread_count;
 206     }
 207
 208     return 0;
 209  fail: //for CHECKED_ALLOCZ
 210     return -1;
 211 }
 212
 213 static int dnxhd_write_header(AVCodecContext *avctx, uint8_t *buf)
 214 {
 215     DNXHDEncContext *ctx = avctx->priv_data;
 216     const uint8_t header_prefix[5] = { 0x00,0x00,0x02,0x80,0x01 };
 217
 218     memcpy(buf, header_prefix, 5);
 219     buf[5] = ctx->interlaced ? ctx->cur_field+2 : 0x01;
 220     buf[6] = 0x80; // crc flag off
 221     buf[7] = 0xa0; // reserved
 222     AV_WB16(buf + 0x18, avctx->height); // ALPF
 223     AV_WB16(buf + 0x1a, avctx->width);  // SPL
 224     AV_WB16(buf + 0x1d, avctx->height); // NAL
 225
 226     buf[0x21] = 0x38; // FIXME 8 bit per comp
 227     buf[0x22] = 0x88 + (ctx->frame.interlaced_frame<<2);
 228     AV_WB32(buf + 0x28, ctx->cid); // CID
 229     buf[0x2c] = ctx->interlaced ? 0 : 0x80;
 230
 231     buf[0x5f] = 0x01; // UDL
 232
 233     buf[0x167] = 0x02; // reserved
 234     AV_WB16(buf + 0x16a, ctx->m.mb_height * 4 + 4); // MSIPS
 235     buf[0x16d] = ctx->m.mb_height; // Ns
 236     buf[0x16f] = 0x10; // reserved
 237
 238     ctx->msip = buf + 0x170;
 239     return 0;
 240 }
 241
 242 static av_always_inline void dnxhd_encode_dc(DNXHDEncContext *ctx, int diff)
 243 {
 244     int nbits;
 245     if (diff < 0) {
 246         nbits = av_log2_16bit(-2*diff);
 247         diff--;
 248     } else {
 249         nbits = av_log2_16bit(2*diff);
 250     }
 251     put_bits(&ctx->m.pb, ctx->cid_table->dc_bits[nbits] + nbits,
 252              (ctx->cid_table->dc_codes[nbits]<<nbits) + (diff & ((1 << nbits) - 1)));
 253 }
 254
 255 static av_always_inline void dnxhd_encode_block(DNXHDEncContext *ctx, DCTELEM *block, int last_index, int n)
 256 {
 257     int last_non_zero = 0;
 258     int slevel, i, j;
 259
 260     dnxhd_encode_dc(ctx, block[0] - ctx->m.last_dc[n]);
 261     ctx->m.last_dc[n] = block[0];
 262
 263     for (i = 1; i <= last_index; i++) {
 264         j = ctx->m.intra_scantable.permutated[i];
 265         slevel = block[j];
 266         if (slevel) {
 267             int run_level = i - last_non_zero - 1;
 268             int rlevel = (slevel<<1)|!!run_level;
 269             put_bits(&ctx->m.pb, ctx->vlc_bits[rlevel], ctx->vlc_codes[rlevel]);
 270             if (run_level)
 271                 put_bits(&ctx->m.pb, ctx->run_bits[run_level], ctx->run_codes[run_level]);
 272             last_non_zero = i;
 273         }
 274     }
 275     put_bits(&ctx->m.pb, ctx->vlc_bits[0], ctx->vlc_codes[0]); // EOB
 276 }
 277
 278 static av_always_inline void dnxhd_unquantize_c(DNXHDEncContext *ctx, DCTELEM *block, int n, int qscale, int last_index)
 279 {
 280     const uint8_t *weight_matrix;
 281     int level;
 282     int i;
 283
 284     weight_matrix = (n&2) ? ctx->cid_table->chroma_weight : ctx->cid_table->luma_weight;
 285
 286     for (i = 1; i <= last_index; i++) {
 287         int j = ctx->m.intra_scantable.permutated[i];
 288         level = block[j];
 289         if (level) {
 290             if (level < 0) {
 291                 level = (1-2*level) * qscale * weight_matrix[i];
 292                 if (weight_matrix[i] != 32)
 293                     level += 32;
 294                 level >>= 6;
 295                 level = -level;
 296             } else {
 297                 level = (2*level+1) * qscale * weight_matrix[i];
 298                 if (weight_matrix[i] != 32)
 299                     level += 32;
 300                 level >>= 6;
 301             }
 302             block[j] = level;
 303         }
 304     }
 305 }
 306
 307 static av_always_inline int dnxhd_ssd_block(DCTELEM *qblock, DCTELEM *block)
 308 {
 309     int score = 0;
 310     int i;
 311     for (i = 0; i < 64; i++)
 312         score += (block[i]-qblock[i])*(block[i]-qblock[i]);
 313     return score;
 314 }
 315
 316 static av_always_inline int dnxhd_calc_ac_bits(DNXHDEncContext *ctx, DCTELEM *block, int last_index)
 317 {
 318     int last_non_zero = 0;
 319     int bits = 0;
 320     int i, j, level;
 321     for (i = 1; i <= last_index; i++) {
 322         j = ctx->m.intra_scantable.permutated[i];
 323         level = block[j];
 324         if (level) {
 325             int run_level = i - last_non_zero - 1;
 326             bits += ctx->vlc_bits[(level<<1)|!!run_level]+ctx->run_bits[run_level];
 327             last_non_zero = i;
 328         }
 329     }
 330     return bits;
 331 }
 332
 333 static av_always_inline void dnxhd_get_pixels_4x8(DCTELEM *restrict block, const uint8_t *pixels, int line_size)
 334 {
 335     int i;
 336     for (i = 0; i < 4; i++) {
 337         block[0] = pixels[0]; block[1] = pixels[1];
 338         block[2] = pixels[2]; block[3] = pixels[3];
 339         block[4] = pixels[4]; block[5] = pixels[5];
 340         block[6] = pixels[6]; block[7] = pixels[7];
 341         pixels += line_size;
 342         block += 8;
 343     }
 344     memcpy(block   , block- 8, sizeof(*block)*8);
 345     memcpy(block+ 8, block-16, sizeof(*block)*8);
 346     memcpy(block+16, block-24, sizeof(*block)*8);
 347     memcpy(block+24, block-32, sizeof(*block)*8);
 348 }
 349
 350 static av_always_inline void dnxhd_get_blocks(DNXHDEncContext *ctx, int mb_x, int mb_y)
 351 {
 352     const uint8_t *ptr_y = ctx->thread[0]->src[0] + ((mb_y << 4) * ctx->m.linesize)   + (mb_x << 4);
 353     const uint8_t *ptr_u = ctx->thread[0]->src[1] + ((mb_y << 4) * ctx->m.uvlinesize) + (mb_x << 3);
 354     const uint8_t *ptr_v = ctx->thread[0]->src[2] + ((mb_y << 4) * ctx->m.uvlinesize) + (mb_x << 3);
 355     DSPContext *dsp = &ctx->m.dsp;
 356
 357     dsp->get_pixels(ctx->blocks[0], ptr_y    , ctx->m.linesize);
 358     dsp->get_pixels(ctx->blocks[1], ptr_y + 8, ctx->m.linesize);
 359     dsp->get_pixels(ctx->blocks[2], ptr_u    , ctx->m.uvlinesize);
 360     dsp->get_pixels(ctx->blocks[3], ptr_v    , ctx->m.uvlinesize);
 361
 362     if (mb_y+1 == ctx->m.mb_height && ctx->m.avctx->height == 1080) {
 363         if (ctx->interlaced) {
 364             dnxhd_get_pixels_4x8(ctx->blocks[4], ptr_y + ctx->dct_y_offset    , ctx->m.linesize);
 365             dnxhd_get_pixels_4x8(ctx->blocks[5], ptr_y + ctx->dct_y_offset + 8, ctx->m.linesize);
 366             dnxhd_get_pixels_4x8(ctx->blocks[6], ptr_u + ctx->dct_uv_offset   , ctx->m.uvlinesize);
 367             dnxhd_get_pixels_4x8(ctx->blocks[7], ptr_v + ctx->dct_uv_offset   , ctx->m.uvlinesize);
 368         } else {
 369             dsp->clear_block(ctx->blocks[4]); dsp->clear_block(ctx->blocks[5]);
 370             dsp->clear_block(ctx->blocks[6]); dsp->clear_block(ctx->blocks[7]);
 371         }
 372     } else {
 373         dsp->get_pixels(ctx->blocks[4], ptr_y + ctx->dct_y_offset    , ctx->m.linesize);
 374         dsp->get_pixels(ctx->blocks[5], ptr_y + ctx->dct_y_offset + 8, ctx->m.linesize);
 375         dsp->get_pixels(ctx->blocks[6], ptr_u + ctx->dct_uv_offset   , ctx->m.uvlinesize);
 376         dsp->get_pixels(ctx->blocks[7], ptr_v + ctx->dct_uv_offset   , ctx->m.uvlinesize);
 377     }
 378 }
 379
 380 static av_always_inline int dnxhd_switch_matrix(DNXHDEncContext *ctx, int i)
 381 {
 382     if (i&2) {
 383         ctx->m.q_intra_matrix16 = ctx->qmatrix_c16;
 384         ctx->m.q_intra_matrix   = ctx->qmatrix_c;
 385         return 1 + (i&1);
 386     } else {
 387         ctx->m.q_intra_matrix16 = ctx->qmatrix_l16;
 388         ctx->m.q_intra_matrix   = ctx->qmatrix_l;
 389         return 0;
 390     }
 391 }
 392
 393 static int dnxhd_calc_bits_thread(AVCodecContext *avctx, void *arg)
 394 {
 395     DNXHDEncContext *ctx = *(void**)arg;
 396     int mb_y, mb_x;
 397     int qscale = ctx->thread[0]->qscale;
 398
 399     for (mb_y = ctx->m.start_mb_y; mb_y < ctx->m.end_mb_y; mb_y++) {
 400         ctx->m.last_dc[0] =
 401         ctx->m.last_dc[1] =
 402         ctx->m.last_dc[2] = 1024;
 403
 404         for (mb_x = 0; mb_x < ctx->m.mb_width; mb_x++) {
 405             unsigned mb = mb_y * ctx->m.mb_width + mb_x;
 406             int ssd     = 0;
 407             int ac_bits = 0;
 408             int dc_bits = 0;
 409             int i;
 410
 411             dnxhd_get_blocks(ctx, mb_x, mb_y);
 412
 413             for (i = 0; i < 8; i++) {
 414                 DECLARE_ALIGNED_16(DCTELEM, block[64]);
 415                 DCTELEM *src_block = ctx->blocks[i];
 416                 int overflow, nbits, diff, last_index;
 417                 int n = dnxhd_switch_matrix(ctx, i);
 418
 419                 memcpy(block, src_block, sizeof(block));
 420                 last_index = ctx->m.dct_quantize((MpegEncContext*)ctx, block, i, qscale, &overflow);
 421                 ac_bits += dnxhd_calc_ac_bits(ctx, block, last_index);
 422
 423                 diff = block[0] - ctx->m.last_dc[n];
 424                 if (diff < 0) nbits = av_log2_16bit(-2*diff);
 425                 else          nbits = av_log2_16bit( 2*diff);
 426                 dc_bits += ctx->cid_table->dc_bits[nbits] + nbits;
 427
 428                 ctx->m.last_dc[n] = block[0];
 429
 430                 if (avctx->mb_decision == FF_MB_DECISION_RD || !RC_VARIANCE) {
 431                     dnxhd_unquantize_c(ctx, block, i, qscale, last_index);
 432                     ctx->m.dsp.idct(block);
 433                     ssd += dnxhd_ssd_block(block, src_block);
 434                 }
 435             }
 436             ctx->mb_rc[qscale][mb].ssd = ssd;
 437             ctx->mb_rc[qscale][mb].bits = ac_bits+dc_bits+12+8*ctx->vlc_bits[0];
 438         }
 439     }
 440     return 0;
 441 }
 442
 443 static int dnxhd_encode_thread(AVCodecContext *avctx, void *arg)
 444 {
 445     DNXHDEncContext *ctx = *(void**)arg;
 446     int mb_y, mb_x;
 447
 448     for (mb_y = ctx->m.start_mb_y; mb_y < ctx->m.end_mb_y; mb_y++) {
 449         ctx->m.last_dc[0] =
 450         ctx->m.last_dc[1] =
 451         ctx->m.last_dc[2] = 1024;
 452         for (mb_x = 0; mb_x < ctx->m.mb_width; mb_x++) {
 453             unsigned mb = mb_y * ctx->m.mb_width + mb_x;
 454             int qscale = ctx->mb_qscale[mb];
 455             int i;
 456
 457             put_bits(&ctx->m.pb, 12, qscale<<1);
 458
 459             dnxhd_get_blocks(ctx, mb_x, mb_y);
 460
 461             for (i = 0; i < 8; i++) {
 462                 DCTELEM *block = ctx->blocks[i];
 463                 int last_index, overflow;
 464                 int n = dnxhd_switch_matrix(ctx, i);
 465                 last_index = ctx->m.dct_quantize((MpegEncContext*)ctx, block, i, qscale, &overflow);
 466                 //START_TIMER;
 467                 dnxhd_encode_block(ctx, block, last_index, n);
 468                 //STOP_TIMER("encode_block");
 469             }
 470         }
 471         if (put_bits_count(&ctx->m.pb)&31)
 472             put_bits(&ctx->m.pb, 32-(put_bits_count(&ctx->m.pb)&31), 0);
 473     }
 474     flush_put_bits(&ctx->m.pb);
 475     return 0;
 476 }
 477
 478 static void dnxhd_setup_threads_slices(DNXHDEncContext *ctx, uint8_t *buf)
 479 {
 480     int mb_y, mb_x;
 481     int i, offset = 0;
 482     for (i = 0; i < ctx->m.avctx->thread_count; i++) {
 483         int thread_size = 0;
 484         for (mb_y = ctx->thread[i]->m.start_mb_y; mb_y < ctx->thread[i]->m.end_mb_y; mb_y++) {
 485             ctx->slice_size[mb_y] = 0;
 486             for (mb_x = 0; mb_x < ctx->m.mb_width; mb_x++) {
 487                 unsigned mb = mb_y * ctx->m.mb_width + mb_x;
 488                 ctx->slice_size[mb_y] += ctx->mb_bits[mb];
 489             }
 490             ctx->slice_size[mb_y] = (ctx->slice_size[mb_y]+31)&~31;
 491             ctx->slice_size[mb_y] >>= 3;
 492             thread_size += ctx->slice_size[mb_y];
 493         }
 494         init_put_bits(&ctx->thread[i]->m.pb, buf + 640 + offset, thread_size);
 495         offset += thread_size;
 496     }
 497 }
 498
 499 static int dnxhd_mb_var_thread(AVCodecContext *avctx, void *arg)
 500 {
 501     DNXHDEncContext *ctx = *(void**)arg;
 502     int mb_y, mb_x;
 503     for (mb_y = ctx->m.start_mb_y; mb_y < ctx->m.end_mb_y; mb_y++) {
 504         for (mb_x = 0; mb_x < ctx->m.mb_width; mb_x++) {
 505             unsigned mb  = mb_y * ctx->m.mb_width + mb_x;
 506             uint8_t *pix = ctx->thread[0]->src[0] + ((mb_y<<4) * ctx->m.linesize) + (mb_x<<4);
 507             int sum      = ctx->m.dsp.pix_sum(pix, ctx->m.linesize);
 508             int varc     = (ctx->m.dsp.pix_norm1(pix, ctx->m.linesize) - (((unsigned)(sum*sum))>>8)+128)>>8;
 509             ctx->mb_cmp[mb].value = varc;
 510             ctx->mb_cmp[mb].mb = mb;
 511         }
 512     }
 513     return 0;
 514 }
 515
 516 static int dnxhd_encode_rdo(AVCodecContext *avctx, DNXHDEncContext *ctx)
 517 {
 518     int lambda, up_step, down_step;
 519     int last_lower = INT_MAX, last_higher = 0;
 520     int x, y, q;
 521
 522     for (q = 1; q < avctx->qmax; q++) {
 523         ctx->qscale = q;
 524         avctx->execute(avctx, dnxhd_calc_bits_thread, (void**)&ctx->thread[0], NULL, avctx->thread_count, sizeof(void*));
 525     }
 526     up_step = down_step = 2<<LAMBDA_FRAC_BITS;
 527     lambda = ctx->lambda;
 528
 529     for (;;) {
 530         int bits = 0;
 531         int end = 0;
 532         if (lambda == last_higher) {
 533             lambda++;
 534             end = 1; // need to set final qscales/bits
 535         }
 536         for (y = 0; y < ctx->m.mb_height; y++) {
 537             for (x = 0; x < ctx->m.mb_width; x++) {
 538                 unsigned min = UINT_MAX;
 539                 int qscale = 1;
 540                 int mb = y*ctx->m.mb_width+x;
 541                 for (q = 1; q < avctx->qmax; q++) {
 542                     unsigned score = ctx->mb_rc[q][mb].bits*lambda+(ctx->mb_rc[q][mb].ssd<<LAMBDA_FRAC_BITS);
 543                     if (score < min) {
 544                         min = score;
 545                         qscale = q;
 546                     }
 547                 }
 548                 bits += ctx->mb_rc[qscale][mb].bits;
 549                 ctx->mb_qscale[mb] = qscale;
 550                 ctx->mb_bits[mb] = ctx->mb_rc[qscale][mb].bits;
 551             }
 552             bits = (bits+31)&~31; // padding
 553             if (bits > ctx->frame_bits)
 554                 break;
 555         }
 556         //dprintf(ctx->m.avctx, "lambda %d, up %u, down %u, bits %d, frame %d\n",
 557         //        lambda, last_higher, last_lower, bits, ctx->frame_bits);
 558         if (end) {
 559             if (bits > ctx->frame_bits)
 560                 return -1;
 561             break;
 562         }
 563         if (bits < ctx->frame_bits) {
 564             last_lower = FFMIN(lambda, last_lower);
 565             if (last_higher != 0)
 566                 lambda = (lambda+last_higher)>>1;
 567             else
 568                 lambda -= down_step;
 569             down_step *= 5; // XXX tune ?
 570             up_step = 1<<LAMBDA_FRAC_BITS;
 571             lambda = FFMAX(1, lambda);
 572             if (lambda == last_lower)
 573                 break;
 574         } else {
 575             last_higher = FFMAX(lambda, last_higher);
 576             if (last_lower != INT_MAX)
 577                 lambda = (lambda+last_lower)>>1;
 578             else
 579                 lambda += up_step;
 580             up_step *= 5;
 581             down_step = 1<<LAMBDA_FRAC_BITS;
 582         }
 583     }
 584     //dprintf(ctx->m.avctx, "out lambda %d\n", lambda);
 585     ctx->lambda = lambda;
 586     return 0;
 587 }
 588
 589 static int dnxhd_find_qscale(DNXHDEncContext *ctx)
 590 {
 591     int bits = 0;
 592     int up_step = 1;
 593     int down_step = 1;
 594     int last_higher = 0;
 595     int last_lower = INT_MAX;
 596     int qscale;
 597     int x, y;
 598
 599     qscale = ctx->qscale;
 600     for (;;) {
 601         bits = 0;
 602         ctx->qscale = qscale;
 603         // XXX avoid recalculating bits
 604         ctx->m.avctx->execute(ctx->m.avctx, dnxhd_calc_bits_thread, (void**)&ctx->thread[0], NULL, ctx->m.avctx->thread_count, sizeof(void*));
 605         for (y = 0; y < ctx->m.mb_height; y++) {
 606             for (x = 0; x < ctx->m.mb_width; x++)
 607                 bits += ctx->mb_rc[qscale][y*ctx->m.mb_width+x].bits;
 608             bits = (bits+31)&~31; // padding
 609             if (bits > ctx->frame_bits)
 610                 break;
 611         }
 612         //dprintf(ctx->m.avctx, "%d, qscale %d, bits %d, frame %d, higher %d, lower %d\n",
 613         //        ctx->m.avctx->frame_number, qscale, bits, ctx->frame_bits, last_higher, last_lower);
 614         if (bits < ctx->frame_bits) {
 615             if (qscale == 1)
 616                 return 1;
 617             if (last_higher == qscale - 1) {
 618                 qscale = last_higher;
 619                 break;
 620             }
 621             last_lower = FFMIN(qscale, last_lower);
 622             if (last_higher != 0)
 623                 qscale = (qscale+last_higher)>>1;
 624             else
 625                 qscale -= down_step++;
 626             if (qscale < 1)
 627                 qscale = 1;
 628             up_step = 1;
 629         } else {
 630             if (last_lower == qscale + 1)
 631                 break;
 632             last_higher = FFMAX(qscale, last_higher);
 633             if (last_lower != INT_MAX)
 634                 qscale = (qscale+last_lower)>>1;
 635             else
 636                 qscale += up_step++;
 637             down_step = 1;
 638             if (qscale >= ctx->m.avctx->qmax)
 639                 return -1;
 640         }
 641     }
 642     //dprintf(ctx->m.avctx, "out qscale %d\n", qscale);
 643     ctx->qscale = qscale;
 644     return 0;
 645 }
 646
 647 static int dnxhd_rc_cmp(const void *a, const void *b)
 648 {
 649     return ((const RCCMPEntry *)b)->value - ((const RCCMPEntry *)a)->value;
 650 }
 651
 652 static int dnxhd_encode_fast(AVCodecContext *avctx, DNXHDEncContext *ctx)
 653 {
 654     int max_bits = 0;
 655     int ret, x, y;
 656     if ((ret = dnxhd_find_qscale(ctx)) < 0)
 657         return -1;
 658     for (y = 0; y < ctx->m.mb_height; y++) {
 659         for (x = 0; x < ctx->m.mb_width; x++) {
 660             int mb = y*ctx->m.mb_width+x;
 661             int delta_bits;
 662             ctx->mb_qscale[mb] = ctx->qscale;
 663             ctx->mb_bits[mb] = ctx->mb_rc[ctx->qscale][mb].bits;
 664             max_bits += ctx->mb_rc[ctx->qscale][mb].bits;
 665             if (!RC_VARIANCE) {
 666                 delta_bits = ctx->mb_rc[ctx->qscale][mb].bits-ctx->mb_rc[ctx->qscale+1][mb].bits;
 667                 ctx->mb_cmp[mb].mb = mb;
 668                 ctx->mb_cmp[mb].value = delta_bits ?
 669                     ((ctx->mb_rc[ctx->qscale][mb].ssd-ctx->mb_rc[ctx->qscale+1][mb].ssd)*100)/delta_bits
 670                     : INT_MIN; //avoid increasing qscale
 671             }
 672         }
 673         max_bits += 31; //worst padding
 674     }
 675     if (!ret) {
 676         if (RC_VARIANCE)
 677             avctx->execute(avctx, dnxhd_mb_var_thread, (void**)&ctx->thread[0], NULL, avctx->thread_count, sizeof(void*));
 678         qsort(ctx->mb_cmp, ctx->m.mb_num, sizeof(RCEntry), dnxhd_rc_cmp);
 679         for (x = 0; x < ctx->m.mb_num && max_bits > ctx->frame_bits; x++) {
 680             int mb = ctx->mb_cmp[x].mb;
 681             max_bits -= ctx->mb_rc[ctx->qscale][mb].bits - ctx->mb_rc[ctx->qscale+1][mb].bits;
 682             ctx->mb_qscale[mb] = ctx->qscale+1;
 683             ctx->mb_bits[mb] = ctx->mb_rc[ctx->qscale+1][mb].bits;
 684         }
 685     }
 686     return 0;
 687 }
 688
 689 static void dnxhd_load_picture(DNXHDEncContext *ctx, const AVFrame *frame)
 690 {
 691     int i;
 692
 693     for (i = 0; i < 3; i++) {
 694         ctx->frame.data[i]     = frame->data[i];
 695         ctx->frame.linesize[i] = frame->linesize[i];
 696     }
 697
 698     for (i = 0; i < ctx->m.avctx->thread_count; i++) {
 699         ctx->thread[i]->m.linesize    = ctx->frame.linesize[0]<<ctx->interlaced;
 700         ctx->thread[i]->m.uvlinesize  = ctx->frame.linesize[1]<<ctx->interlaced;
 701         ctx->thread[i]->dct_y_offset  = ctx->m.linesize  *8;
 702         ctx->thread[i]->dct_uv_offset = ctx->m.uvlinesize*8;
 703     }
 704
 705     ctx->frame.interlaced_frame = frame->interlaced_frame;
 706     ctx->cur_field = frame->interlaced_frame && !frame->top_field_first;
 707 }
 708
 709 static int dnxhd_encode_picture(AVCodecContext *avctx, unsigned char *buf, int buf_size, const void *data)
 710 {
 711     DNXHDEncContext *ctx = avctx->priv_data;
 712     int first_field = 1;
 713     int offset, i, ret;
 714
 715     if (buf_size < ctx->cid_table->frame_size) {
 716         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "output buffer is too small to compress picture\n");
 717         return -1;
 718     }
 719
 720     dnxhd_load_picture(ctx, data);
 721
 722  encode_coding_unit:
 723     for (i = 0; i < 3; i++) {
 724         ctx->src[i] = ctx->frame.data[i];
 725         if (ctx->interlaced && ctx->cur_field)
 726             ctx->src[i] += ctx->frame.linesize[i];
 727     }
 728
 729     dnxhd_write_header(avctx, buf);
 730
 731     if (avctx->mb_decision == FF_MB_DECISION_RD)
 732         ret = dnxhd_encode_rdo(avctx, ctx);
 733     else
 734         ret = dnxhd_encode_fast(avctx, ctx);
 735     if (ret < 0) {
 736         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "picture could not fit ratecontrol constraints\n");
 737         return -1;
 738     }
 739
 740     dnxhd_setup_threads_slices(ctx, buf);
 741
 742     offset = 0;
 743     for (i = 0; i < ctx->m.mb_height; i++) {
 744         AV_WB32(ctx->msip + i * 4, offset);
 745         offset += ctx->slice_size[i];
 746         assert(!(ctx->slice_size[i] & 3));
 747     }
 748
 749     avctx->execute(avctx, dnxhd_encode_thread, (void**)&ctx->thread[0], NULL, avctx->thread_count, sizeof(void*));
 750
 751     AV_WB32(buf + ctx->cid_table->coding_unit_size - 4, 0x600DC0DE); // EOF
 752
 753     if (ctx->interlaced && first_field) {
 754         first_field     = 0;
 755         ctx->cur_field ^= 1;
 756         buf      += ctx->cid_table->coding_unit_size;
 757         buf_size -= ctx->cid_table->coding_unit_size;
 758         goto encode_coding_unit;
 759     }
 760
 761     ctx->frame.quality = ctx->qscale*FF_QP2LAMBDA;
 762
 763     return ctx->cid_table->frame_size;
 764 }
 765
 766 static int dnxhd_encode_end(AVCodecContext *avctx)
 767 {
 768     DNXHDEncContext *ctx = avctx->priv_data;
 769     int max_level = 1<<(ctx->cid_table->bit_depth+2);
 770     int i;
 771
 772     av_free(ctx->vlc_codes-max_level*2);
 773     av_free(ctx->vlc_bits -max_level*2);
 774     av_freep(&ctx->run_codes);
 775     av_freep(&ctx->run_bits);
 776
 777     av_freep(&ctx->mb_bits);
 778     av_freep(&ctx->mb_qscale);
 779     av_freep(&ctx->mb_rc);
 780     av_freep(&ctx->mb_cmp);
 781     av_freep(&ctx->slice_size);
 782
 783     av_freep(&ctx->qmatrix_c);
 784     av_freep(&ctx->qmatrix_l);
 785     av_freep(&ctx->qmatrix_c16);
 786     av_freep(&ctx->qmatrix_l16);
 787
 788     for (i = 1; i < avctx->thread_count; i++)
 789         av_freep(&ctx->thread[i]);
 790
 791     return 0;
 792 }
 793
 794 AVCodec dnxhd_encoder = {
 795     "dnxhd",
 796     CODEC_TYPE_VIDEO,
 797     CODEC_ID_DNXHD,
 798     sizeof(DNXHDEncContext),
 799     dnxhd_encode_init,
 800     dnxhd_encode_picture,
 801     dnxhd_encode_end,
 802     .pix_fmts = (enum PixelFormat[]){PIX_FMT_YUV422P, PIX_FMT_NONE},
 803     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("VC3/DNxHD"),
 804 };