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 "dnxhddata.h"
  31
  32 typedef struct {
  33     uint16_t mb;
  34     int value;
  35 } RCCMPEntry;
  36
  37 typedef struct {
  38     int ssd;
  39     int bits;
  40 } RCEntry;
  41
  42 int dct_quantize_c(MpegEncContext *s, DCTELEM *block, int n, int qscale, int *overflow);
  43
  44 typedef struct DNXHDEncContext {
  45     MpegEncContext m; ///< Used for quantization dsp functions
  46
  47     AVFrame frame;
  48     int cid;
  49     const CIDEntry *cid_table;
  50     uint8_t *msip; ///< Macroblock Scan Indices Payload
  51     uint32_t *slice_size;
  52
  53     struct DNXHDEncContext *thread[MAX_THREADS];
  54
  55     unsigned dct_y_offset;
  56     unsigned dct_uv_offset;
  57     int interlaced;
  58     int cur_field;
  59
  60     DECLARE_ALIGNED_16(DCTELEM, blocks[8][64]);
  61
  62     int      (*qmatrix_c)     [64];
  63     int      (*qmatrix_l)     [64];
  64     uint16_t (*qmatrix_l16)[2][64];
  65     uint16_t (*qmatrix_c16)[2][64];
  66
  67     unsigned frame_bits;
  68     uint8_t *src[3];
  69
  70     uint16_t *table_vlc_codes;
  71     uint8_t  *table_vlc_bits;
  72     uint16_t *table_run_codes;
  73     uint8_t  *table_run_bits;
  74
  75     /** Rate control */
  76     unsigned slice_bits;
  77     unsigned qscale;
  78     unsigned lambda;
  79
  80     unsigned thread_size;
  81
  82     uint16_t *mb_bits;
  83     uint8_t  *mb_qscale;
  84
  85     RCCMPEntry *mb_cmp;
  86     RCEntry   (*mb_rc)[8160];
  87 } DNXHDEncContext;
  88
  89 #define LAMBDA_FRAC_BITS 10
  90
  91 static int dnxhd_init_vlc(DNXHDEncContext *ctx)
  92 {
  93     int i;
  94
  95     CHECKED_ALLOCZ(ctx->table_vlc_codes, 449*2);
  96     CHECKED_ALLOCZ(ctx->table_vlc_bits,    449);
  97     CHECKED_ALLOCZ(ctx->table_run_codes,  63*2);
  98     CHECKED_ALLOCZ(ctx->table_run_bits,     63);
  99
 100     for (i = 0; i < 257; i++) {
 101         int level = ctx->cid_table->ac_level[i] +
 102             (ctx->cid_table->ac_run_flag[i] << 7) + (ctx->cid_table->ac_index_flag[i] << 8);
 103         assert(level < 449);
 104         if (ctx->cid_table->ac_level[i] == 64 && ctx->cid_table->ac_index_flag[i])
 105             level -= 64; // use 0+(1<<8) level
 106         ctx->table_vlc_codes[level] = ctx->cid_table->ac_codes[i];
 107         ctx->table_vlc_bits [level] = ctx->cid_table->ac_bits[i];
 108     }
 109     for (i = 0; i < 62; i++) {
 110         int run = ctx->cid_table->run[i];
 111         assert(run < 63);
 112         ctx->table_run_codes[run] = ctx->cid_table->run_codes[i];
 113         ctx->table_run_bits [run] = ctx->cid_table->run_bits[i];
 114     }
 115     return 0;
 116  fail:
 117     return -1;
 118 }
 119
 120 static int dnxhd_init_qmat(DNXHDEncContext *ctx, int lbias, int cbias)
 121 {
 122     // init first elem to 1 to avoid div by 0 in convert_matrix
 123     uint16_t weight_matrix[64] = {1,}; // convert_matrix needs uint16_t*
 124     int qscale, i;
 125
 126     CHECKED_ALLOCZ(ctx->qmatrix_l,   (ctx->m.avctx->qmax+1) * 64 * sizeof(int));
 127     CHECKED_ALLOCZ(ctx->qmatrix_c,   (ctx->m.avctx->qmax+1) * 64 * sizeof(int));
 128     CHECKED_ALLOCZ(ctx->qmatrix_l16, (ctx->m.avctx->qmax+1) * 64 * 2 * sizeof(uint16_t));
 129     CHECKED_ALLOCZ(ctx->qmatrix_c16, (ctx->m.avctx->qmax+1) * 64 * 2 * sizeof(uint16_t));
 130
 131     for (i = 1; i < 64; i++) {
 132         int j = ctx->m.dsp.idct_permutation[ff_zigzag_direct[i]];
 133         weight_matrix[j] = ctx->cid_table->luma_weight[i];
 134     }
 135     ff_convert_matrix(&ctx->m.dsp, ctx->qmatrix_l, ctx->qmatrix_l16, weight_matrix,
 136                       ctx->m.intra_quant_bias, 1, ctx->m.avctx->qmax, 1);
 137     for (i = 1; i < 64; i++) {
 138         int j = ctx->m.dsp.idct_permutation[ff_zigzag_direct[i]];
 139         weight_matrix[j] = ctx->cid_table->chroma_weight[i];
 140     }
 141     ff_convert_matrix(&ctx->m.dsp, ctx->qmatrix_c, ctx->qmatrix_c16, weight_matrix,
 142                       ctx->m.intra_quant_bias, 1, ctx->m.avctx->qmax, 1);
 143     for (qscale = 1; qscale <= ctx->m.avctx->qmax; qscale++) {
 144         for (i = 0; i < 64; i++) {
 145             ctx->qmatrix_l  [qscale]   [i] <<= 2; ctx->qmatrix_c  [qscale]   [i] <<= 2;
 146             ctx->qmatrix_l16[qscale][0][i] <<= 2; ctx->qmatrix_l16[qscale][1][i] <<= 2;
 147             ctx->qmatrix_c16[qscale][0][i] <<= 2; ctx->qmatrix_c16[qscale][1][i] <<= 2;
 148         }
 149     }
 150     return 0;
 151  fail:
 152     return -1;
 153 }
 154
 155 static int dnxhd_init_rc(DNXHDEncContext *ctx)
 156 {
 157     CHECKED_ALLOCZ(ctx->mb_rc, 8160*ctx->m.avctx->qmax*sizeof(RCEntry));
 158     if (ctx->m.avctx->mb_decision != FF_MB_DECISION_RD)
 159         CHECKED_ALLOCZ(ctx->mb_cmp, ctx->m.mb_num*sizeof(RCCMPEntry));
 160
 161     ctx->frame_bits = (ctx->cid_table->coding_unit_size - 640 - 4) * 8;
 162     ctx->qscale = 1;
 163     ctx->lambda = 2<<LAMBDA_FRAC_BITS; // qscale 2
 164     return 0;
 165  fail:
 166     return -1;
 167 }
 168
 169 static int dnxhd_encode_init(AVCodecContext *avctx)
 170 {
 171     DNXHDEncContext *ctx = avctx->priv_data;
 172     int i, index;
 173
 174     if (avctx->flags & CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
 175         if      (avctx->bit_rate == 120000000)
 176             ctx->cid = 1242;
 177         else if (avctx->bit_rate == 185000000)
 178             ctx->cid = 1243;
 179     } else {
 180         if      (avctx->bit_rate == 120000000)
 181             ctx->cid = 1237;
 182         else if (avctx->bit_rate == 185000000)
 183             ctx->cid = 1238;
 184     }
 185     if (!ctx->cid || avctx->width != 1920 || avctx->height != 1080 || avctx->pix_fmt != PIX_FMT_YUV422P) {
 186         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "video parameters incompatible with DNxHD\n");
 187         return -1;
 188     }
 189
 190     index = ff_dnxhd_get_cid_table(ctx->cid);
 191     ctx->cid_table = &ff_dnxhd_cid_table[index];
 192
 193     ctx->m.avctx = avctx;
 194     ctx->m.mb_intra = 1;
 195     ctx->m.h263_aic = 1;
 196
 197     dsputil_init(&ctx->m.dsp, avctx);
 198     ff_dct_common_init(&ctx->m);
 199     if (!ctx->m.dct_quantize)
 200         ctx->m.dct_quantize = dct_quantize_c;
 201
 202     ctx->m.mb_height = (avctx->height + 15) / 16;
 203     ctx->m.mb_width  = (avctx->width  + 15) / 16;
 204
 205     if (avctx->flags & CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
 206         ctx->interlaced = 1;
 207         ctx->m.mb_height /= 2;
 208     }
 209
 210     ctx->m.mb_num = ctx->m.mb_height * ctx->m.mb_width;
 211
 212     if (avctx->intra_quant_bias != FF_DEFAULT_QUANT_BIAS)
 213         ctx->m.intra_quant_bias = avctx->intra_quant_bias;
 214     if (dnxhd_init_qmat(ctx, ctx->m.intra_quant_bias, 0) < 0) // XXX tune lbias/cbias
 215         return -1;
 216
 217     if (dnxhd_init_vlc(ctx) < 0)
 218         return -1;
 219     if (dnxhd_init_rc(ctx) < 0)
 220         return -1;
 221
 222     CHECKED_ALLOCZ(ctx->slice_size, ctx->m.mb_height*sizeof(uint32_t));
 223     CHECKED_ALLOCZ(ctx->mb_bits,    ctx->m.mb_num   *sizeof(uint16_t));
 224     CHECKED_ALLOCZ(ctx->mb_qscale,  ctx->m.mb_num   *sizeof(uint8_t));
 225
 226     ctx->frame.key_frame = 1;
 227     ctx->frame.pict_type = FF_I_TYPE;
 228     ctx->m.avctx->coded_frame = &ctx->frame;
 229
 230     if (avctx->thread_count > MAX_THREADS || (avctx->thread_count > ctx->m.mb_height)) {
 231         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "too many threads\n");
 232         return -1;
 233     }
 234
 235     ctx->thread[0] = ctx;
 236     for (i = 1; i < avctx->thread_count; i++) {
 237         ctx->thread[i] =  av_malloc(sizeof(DNXHDEncContext));
 238         memcpy(ctx->thread[i], ctx, sizeof(DNXHDEncContext));
 239     }
 240
 241     for (i = 0; i < avctx->thread_count; i++) {
 242         ctx->thread[i]->m.start_mb_y = (ctx->m.mb_height*(i  ) + avctx->thread_count/2) / avctx->thread_count;
 243         ctx->thread[i]->m.end_mb_y   = (ctx->m.mb_height*(i+1) + avctx->thread_count/2) / avctx->thread_count;
 244     }
 245
 246     return 0;
 247  fail: //for CHECKED_ALLOCZ
 248     return -1;
 249 }
 250
 251 static int dnxhd_write_header(AVCodecContext *avctx, uint8_t *buf)
 252 {
 253     DNXHDEncContext *ctx = avctx->priv_data;
 254     const uint8_t header_prefix[5] = { 0x00,0x00,0x02,0x80,0x01 };
 255
 256     memcpy(buf, header_prefix, 5);
 257     buf[5] = ctx->interlaced ? ctx->cur_field+2 : 0x01;
 258     buf[6] = 0x80; // crc flag off
 259     buf[7] = 0xa0; // reserved
 260     AV_WB16(buf + 0x18, avctx->height); // ALPF
 261     AV_WB16(buf + 0x1a, avctx->width);  // SPL
 262     AV_WB16(buf + 0x1d, avctx->height); // NAL
 263
 264     buf[0x21] = 0x38; // FIXME 8 bit per comp
 265     buf[0x22] = 0x88 + (ctx->frame.interlaced_frame<<2);
 266     AV_WB32(buf + 0x28, ctx->cid); // CID
 267     buf[0x2c] = ctx->interlaced ? 0 : 0x80;
 268
 269     buf[0x5f] = 0x01; // UDL
 270
 271     buf[0x167] = 0x02; // reserved
 272     AV_WB16(buf + 0x16a, ctx->m.mb_height * 4 + 4); // MSIPS
 273     buf[0x16d] = ctx->m.mb_height; // Ns
 274     buf[0x16f] = 0x10; // reserved
 275
 276     ctx->msip = buf + 0x170;
 277     return 0;
 278 }
 279
 280 static av_always_inline void dnxhd_encode_dc(DNXHDEncContext *ctx, int diff)
 281 {
 282     int nbits;
 283     if (diff < 0) {
 284         nbits = av_log2_16bit(-2*diff);
 285         diff--;
 286     } else {
 287         nbits = av_log2_16bit(2*diff);
 288     }
 289     put_bits(&ctx->m.pb, ctx->cid_table->dc_bits[nbits] + nbits,
 290              (ctx->cid_table->dc_codes[nbits]<<nbits) + (diff & ((1 << nbits) - 1)));
 291 }
 292
 293 static av_always_inline void dnxhd_encode_block(DNXHDEncContext *ctx, DCTELEM *block, int last_index, int n)
 294 {
 295     int last_non_zero = 0;
 296     int offset = 0;
 297     int slevel, i, j;
 298
 299     dnxhd_encode_dc(ctx, block[0] - ctx->m.last_dc[n]);
 300     ctx->m.last_dc[n] = block[0];
 301
 302     for (i = 1; i <= last_index; i++) {
 303         j = ctx->m.intra_scantable.permutated[i];
 304         slevel = block[j];
 305         if (slevel) {
 306             int run_level = i - last_non_zero - 1;
 307             int sign;
 308             MASK_ABS(sign, slevel);
 309             if (slevel > 64) {
 310                 offset = (slevel-1) >> 6;
 311                 slevel = 256 | (slevel & 63); // level 64 is treated as 0
 312             }
 313             if (run_level)
 314                 slevel |= 128;
 315             put_bits(&ctx->m.pb, ctx->table_vlc_bits[slevel]+1, (ctx->table_vlc_codes[slevel]<<1)|(sign&1));
 316             if (offset) {
 317                 put_bits(&ctx->m.pb, 4, offset);
 318                 offset = 0;
 319             }
 320             if (run_level)
 321                 put_bits(&ctx->m.pb, ctx->table_run_bits[run_level], ctx->table_run_codes[run_level]);
 322             last_non_zero = i;
 323         }
 324     }
 325     put_bits(&ctx->m.pb, ctx->table_vlc_bits[0], ctx->table_vlc_codes[0]); // EOB
 326 }
 327
 328 static av_always_inline void dnxhd_unquantize_c(DNXHDEncContext *ctx, DCTELEM *block, int n, int qscale, int last_index)
 329 {
 330     const uint8_t *weight_matrix;
 331     int level;
 332     int i;
 333
 334     weight_matrix = (n&2) ? ctx->cid_table->chroma_weight : ctx->cid_table->luma_weight;
 335
 336     for (i = 1; i <= last_index; i++) {
 337         int j = ctx->m.intra_scantable.permutated[i];
 338         level = block[j];
 339         if (level) {
 340             if (level < 0) {
 341                 level = (1-2*level) * qscale * weight_matrix[i];
 342                 if (weight_matrix[i] != 32)
 343                     level += 32;
 344                 level >>= 6;
 345                 level = -level;
 346             } else {
 347                 level = (2*level+1) * qscale * weight_matrix[i];
 348                 if (weight_matrix[i] != 32)
 349                     level += 32;
 350                 level >>= 6;
 351             }
 352             block[j] = level;
 353         }
 354     }
 355 }
 356
 357 static av_always_inline int dnxhd_ssd_block(DCTELEM *qblock, DCTELEM *block)
 358 {
 359     int score = 0;
 360     int i;
 361     for (i = 0; i < 64; i++)
 362         score += (block[i]-qblock[i])*(block[i]-qblock[i]);
 363     return score;
 364 }
 365
 366 static av_always_inline int dnxhd_calc_ac_bits(DNXHDEncContext *ctx, DCTELEM *block, int last_index)
 367 {
 368     int last_non_zero = 0;
 369     int bits = 0;
 370     int i, j, level;
 371     for (i = 1; i <= last_index; i++) {
 372         j = ctx->m.intra_scantable.permutated[i];
 373         level = block[j];
 374         if (level) {
 375             int run_level = i - last_non_zero - 1;
 376             level = FFABS(level);
 377             if (level > 64) {
 378                 level = 256 | (level & 63); // level 64 is treated as 0
 379                 bits += 4;
 380             }
 381             level |= (!!run_level)<<7;
 382             bits += ctx->table_vlc_bits[level]+1 + ctx->table_run_bits[run_level];
 383             last_non_zero = i;
 384         }
 385     }
 386     return bits;
 387 }
 388
 389 static av_always_inline void dnxhd_get_pixels_4x8(DCTELEM *restrict block, const uint8_t *pixels, int line_size)
 390 {
 391     int i;
 392     for (i = 0; i < 4; i++) {
 393         block[0] = pixels[0];
 394         block[1] = pixels[1];
 395         block[2] = pixels[2];
 396         block[3] = pixels[3];
 397         block[4] = pixels[4];
 398         block[5] = pixels[5];
 399         block[6] = pixels[6];
 400         block[7] = pixels[7];
 401         pixels += line_size;
 402         block += 8;
 403     }
 404     memcpy(block   , block- 8, sizeof(*block)*8);
 405     memcpy(block+ 8, block-16, sizeof(*block)*8);
 406     memcpy(block+16, block-24, sizeof(*block)*8);
 407     memcpy(block+24, block-32, sizeof(*block)*8);
 408 }
 409
 410 static av_always_inline void dnxhd_get_blocks(DNXHDEncContext *ctx, int mb_x, int mb_y)
 411 {
 412     const uint8_t *ptr_y = ctx->thread[0]->src[0] + ((mb_y << 4) * ctx->m.linesize)   + (mb_x << 4);
 413     const uint8_t *ptr_u = ctx->thread[0]->src[1] + ((mb_y << 4) * ctx->m.uvlinesize) + (mb_x << 3);
 414     const uint8_t *ptr_v = ctx->thread[0]->src[2] + ((mb_y << 4) * ctx->m.uvlinesize) + (mb_x << 3);
 415     DSPContext *dsp = &ctx->m.dsp;
 416
 417     dsp->get_pixels(ctx->blocks[0], ptr_y    , ctx->m.linesize);
 418     dsp->get_pixels(ctx->blocks[1], ptr_y + 8, ctx->m.linesize);
 419     dsp->get_pixels(ctx->blocks[2], ptr_u    , ctx->m.uvlinesize);
 420     dsp->get_pixels(ctx->blocks[3], ptr_v    , ctx->m.uvlinesize);
 421
 422     if (mb_y+1 == ctx->m.mb_height) {
 423         if (ctx->interlaced) {
 424             dnxhd_get_pixels_4x8(ctx->blocks[4], ptr_y + ctx->dct_y_offset    , ctx->m.linesize);
 425             dnxhd_get_pixels_4x8(ctx->blocks[5], ptr_y + ctx->dct_y_offset + 8, ctx->m.linesize);
 426             dnxhd_get_pixels_4x8(ctx->blocks[6], ptr_u + ctx->dct_uv_offset   , ctx->m.uvlinesize);
 427             dnxhd_get_pixels_4x8(ctx->blocks[7], ptr_v + ctx->dct_uv_offset   , ctx->m.uvlinesize);
 428         } else
 429             memset(ctx->blocks[4], 0, 4*64*sizeof(DCTELEM));
 430     } else {
 431         dsp->get_pixels(ctx->blocks[4], ptr_y + ctx->dct_y_offset    , ctx->m.linesize);
 432         dsp->get_pixels(ctx->blocks[5], ptr_y + ctx->dct_y_offset + 8, ctx->m.linesize);
 433         dsp->get_pixels(ctx->blocks[6], ptr_u + ctx->dct_uv_offset   , ctx->m.uvlinesize);
 434         dsp->get_pixels(ctx->blocks[7], ptr_v + ctx->dct_uv_offset   , ctx->m.uvlinesize);
 435     }
 436 }
 437
 438 static av_always_inline int dnxhd_switch_matrix(DNXHDEncContext *ctx, int i)
 439 {
 440     if (i&2) {
 441         ctx->m.q_intra_matrix16 = ctx->qmatrix_c16;
 442         ctx->m.q_intra_matrix   = ctx->qmatrix_c;
 443         return 1 + (i&1);
 444     } else {
 445         ctx->m.q_intra_matrix16 = ctx->qmatrix_l16;
 446         ctx->m.q_intra_matrix   = ctx->qmatrix_l;
 447         return 0;
 448     }
 449 }
 450
 451 static int dnxhd_calc_bits_thread(AVCodecContext *avctx, void *arg)
 452 {
 453     DNXHDEncContext *ctx = arg;
 454     int mb_y, mb_x;
 455     int qscale = ctx->thread[0]->qscale;
 456
 457     for (mb_y = ctx->m.start_mb_y; mb_y < ctx->m.end_mb_y; mb_y++) {
 458         ctx->m.last_dc[0] =
 459         ctx->m.last_dc[1] =
 460         ctx->m.last_dc[2] = 1024;
 461
 462         for (mb_x = 0; mb_x < ctx->m.mb_width; mb_x++) {
 463             unsigned mb = mb_y * ctx->m.mb_width + mb_x;
 464             int ssd     = 0;
 465             int ac_bits = 0;
 466             int dc_bits = 0;
 467             int i;
 468
 469             dnxhd_get_blocks(ctx, mb_x, mb_y);
 470
 471             for (i = 0; i < 8; i++) {
 472                 DECLARE_ALIGNED_16(DCTELEM, block[64]);
 473                 DCTELEM *src_block = ctx->blocks[i];
 474                 int overflow, nbits, diff, last_index;
 475                 int n = dnxhd_switch_matrix(ctx, i);
 476
 477                 memcpy(block, src_block, sizeof(block));
 478                 last_index = ctx->m.dct_quantize((MpegEncContext*)ctx, block, i, qscale, &overflow);
 479                 ac_bits += dnxhd_calc_ac_bits(ctx, block, last_index);
 480
 481                 diff = block[0] - ctx->m.last_dc[n];
 482                 if (diff < 0) nbits = av_log2_16bit(-2*diff);
 483                 else          nbits = av_log2_16bit( 2*diff);
 484                 dc_bits += ctx->cid_table->dc_bits[nbits] + nbits;
 485
 486                 ctx->m.last_dc[n] = block[0];
 487
 488                 if (avctx->mb_decision == FF_MB_DECISION_RD || !RC_VARIANCE) {
 489                     dnxhd_unquantize_c(ctx, block, i, qscale, last_index);
 490                     ctx->m.dsp.idct(block);
 491                     ssd += dnxhd_ssd_block(block, src_block);
 492                 }
 493             }
 494             ctx->mb_rc[qscale][mb].ssd = ssd;
 495             ctx->mb_rc[qscale][mb].bits = ac_bits+dc_bits+12+8*ctx->table_vlc_bits[0];
 496         }
 497     }
 498     return 0;
 499 }
 500
 501 static int dnxhd_encode_thread(AVCodecContext *avctx, void *arg)
 502 {
 503     DNXHDEncContext *ctx = arg;
 504     int mb_y, mb_x;
 505
 506     for (mb_y = ctx->m.start_mb_y; mb_y < ctx->m.end_mb_y; mb_y++) {
 507         ctx->m.last_dc[0] =
 508         ctx->m.last_dc[1] =
 509         ctx->m.last_dc[2] = 1024;
 510         for (mb_x = 0; mb_x < ctx->m.mb_width; mb_x++) {
 511             unsigned mb = mb_y * ctx->m.mb_width + mb_x;
 512             int qscale = ctx->mb_qscale[mb];
 513             int i;
 514
 515             put_bits(&ctx->m.pb, 12, qscale<<1);
 516
 517             dnxhd_get_blocks(ctx, mb_x, mb_y);
 518
 519             for (i = 0; i < 8; i++) {
 520                 DCTELEM *block = ctx->blocks[i];
 521                 int last_index, overflow;
 522                 int n = dnxhd_switch_matrix(ctx, i);
 523                 last_index = ctx->m.dct_quantize((MpegEncContext*)ctx, block, i, qscale, &overflow);
 524                 dnxhd_encode_block(ctx, block, last_index, n);
 525             }
 526         }
 527         if (put_bits_count(&ctx->m.pb)&31)
 528             put_bits(&ctx->m.pb, 32-(put_bits_count(&ctx->m.pb)&31), 0);
 529     }
 530     flush_put_bits(&ctx->m.pb);
 531     return 0;
 532 }
 533
 534 static void dnxhd_setup_threads_slices(DNXHDEncContext *ctx, uint8_t *buf)
 535 {
 536     int mb_y, mb_x;
 537     int i, offset = 0;
 538     for (i = 0; i < ctx->m.avctx->thread_count; i++) {
 539         int thread_size = 0;
 540         for (mb_y = ctx->thread[i]->m.start_mb_y; mb_y < ctx->thread[i]->m.end_mb_y; mb_y++) {
 541             ctx->slice_size[mb_y] = 0;
 542             for (mb_x = 0; mb_x < ctx->m.mb_width; mb_x++) {
 543                 unsigned mb = mb_y * ctx->m.mb_width + mb_x;
 544                 ctx->slice_size[mb_y] += ctx->mb_bits[mb];
 545             }
 546             ctx->slice_size[mb_y] = (ctx->slice_size[mb_y]+31)&~31;
 547             ctx->slice_size[mb_y] >>= 3;
 548             thread_size += ctx->slice_size[mb_y];
 549         }
 550         init_put_bits(&ctx->thread[i]->m.pb, buf + 640 + offset, thread_size);
 551         offset += thread_size;
 552     }
 553 }
 554
 555 static int dnxhd_mb_var_thread(AVCodecContext *avctx, void *arg)
 556 {
 557     DNXHDEncContext *ctx = arg;
 558     int mb_y, mb_x;
 559     for (mb_y = ctx->m.start_mb_y; mb_y < ctx->m.end_mb_y; mb_y++) {
 560         for (mb_x = 0; mb_x < ctx->m.mb_width; mb_x++) {
 561             unsigned mb  = mb_y * ctx->m.mb_width + mb_x;
 562             uint8_t *pix = ctx->thread[0]->src[0] + ((mb_y<<4) * ctx->m.linesize) + (mb_x<<4);
 563             int sum      = ctx->m.dsp.pix_sum(pix, ctx->m.linesize);
 564             int varc     = (ctx->m.dsp.pix_norm1(pix, ctx->m.linesize) - (((unsigned)(sum*sum))>>8)+128)>>8;
 565             ctx->mb_cmp[mb].value = varc;
 566             ctx->mb_cmp[mb].mb = mb;
 567         }
 568     }
 569     return 0;
 570 }
 571
 572 static int dnxhd_encode_rdo(AVCodecContext *avctx, DNXHDEncContext *ctx)
 573 {
 574     unsigned lambda, up_lambda, down_lambda;
 575     int x, y, q;
 576
 577     for (q = 1; q < avctx->qmax; q++) {
 578         ctx->qscale = q;
 579         avctx->execute(avctx, dnxhd_calc_bits_thread, (void**)&ctx->thread[0], NULL, avctx->thread_count);
 580     }
 581     up_lambda = avctx->qmax<<LAMBDA_FRAC_BITS;
 582     down_lambda = 1; // higher ?
 583     lambda = ctx->lambda;
 584
 585     for (;;) {
 586         int bits = 0;
 587         int end = 0;
 588         if (lambda == up_lambda) {
 589             lambda--;
 590             end = 1; // need to set final qscales/bits
 591         }
 592         if (lambda == down_lambda) {
 593             lambda++;
 594             end = 1;
 595         }
 596         for (y = 0; y < ctx->m.mb_height; y++) {
 597             for (x = 0; x < ctx->m.mb_width; x++) {
 598                 unsigned min = UINT_MAX;
 599                 int qscale = 1;
 600                 int mb = y*ctx->m.mb_width+x;
 601                 for (q = 1; q < avctx->qmax; q++) {
 602                     unsigned score = ctx->mb_rc[q][mb].bits*lambda+(ctx->mb_rc[q][mb].ssd<<LAMBDA_FRAC_BITS);
 603                     if (score < min) {
 604                         min = score;
 605                         qscale = q;
 606                     }
 607                 }
 608                 bits += ctx->mb_rc[qscale][mb].bits;
 609                 ctx->mb_qscale[mb] = qscale;
 610                 ctx->mb_bits[mb] = ctx->mb_rc[qscale][mb].bits;
 611             }
 612             bits = (bits+31)&~31; // padding
 613             if (bits > ctx->frame_bits)
 614                 break;
 615         }
 616         //dprintf(ctx->m.avctx, "lambda %d, up %d, down %d, bits %d, frame %d\n", lambda, up_lambda, down_lambda, bits, ctx->frame_bits);
 617         if (end) {
 618             if (bits > ctx->frame_bits)
 619                 return -1;
 620             break;
 621         }
 622         if (bits < ctx->frame_bits) {
 623             up_lambda = lambda;
 624             lambda = (down_lambda+lambda)>>1;
 625         } else {
 626             down_lambda = lambda;
 627             lambda = (up_lambda+lambda)>>1;
 628         }
 629     }
 630     ctx->lambda = lambda;
 631     return 0;
 632 }
 633
 634 static int dnxhd_find_qscale(DNXHDEncContext *ctx)
 635 {
 636     int bits = 0;
 637     int up_step = 1;
 638     int down_step = 1;
 639     int last_higher = 0;
 640     int last_lower = INT_MAX;
 641     int qscale;
 642     int x, y;
 643
 644     qscale = ctx->qscale;
 645     for (;;) {
 646         bits = 0;
 647         ctx->qscale = qscale;
 648         // XXX avoid recalculating bits
 649         ctx->m.avctx->execute(ctx->m.avctx, dnxhd_calc_bits_thread, (void**)&ctx->thread[0], NULL, ctx->m.avctx->thread_count);
 650         for (y = 0; y < ctx->m.mb_height; y++) {
 651             for (x = 0; x < ctx->m.mb_width; x++)
 652                 bits += ctx->mb_rc[qscale][y*ctx->m.mb_width+x].bits;
 653             bits = (bits+31)&~31; // padding
 654             if (bits > ctx->frame_bits)
 655                 break;
 656         }
 657         //dprintf(ctx->m.avctx, "%d, qscale %d, bits %d, frame %d, higher %d, lower %d\n",
 658         //        ctx->m.avctx->frame_number, qscale, bits, ctx->frame_bits, last_higher, last_lower);
 659         if (bits < ctx->frame_bits) {
 660             if (qscale == 1)
 661                 break;
 662             if (last_higher == qscale - 1) {
 663                 qscale = last_higher;
 664                 break;
 665             }
 666             last_lower = FFMIN(qscale, last_lower);
 667             if (last_higher != 0)
 668                 qscale = (qscale+last_higher)>>1;
 669             else
 670                 qscale -= down_step++;
 671             if (qscale < 1)
 672                 qscale = 1;
 673             up_step = 1;
 674         } else {
 675             if (last_lower == qscale + 1)
 676                 break;
 677             last_higher = FFMAX(qscale, last_higher);
 678             if (last_lower != INT_MAX)
 679                 qscale = (qscale+last_lower)>>1;
 680             else
 681                 qscale += up_step++;
 682             down_step = 1;
 683             if (qscale >= ctx->m.avctx->qmax)
 684                 return -1;
 685         }
 686     }
 687     //dprintf(ctx->m.avctx, "out qscale %d\n", qscale);
 688     ctx->qscale = qscale;
 689     return 0;
 690 }
 691
 692 static int dnxhd_rc_cmp(const void *a, const void *b)
 693 {
 694     return ((RCCMPEntry *)b)->value - ((RCCMPEntry *)a)->value;
 695 }
 696
 697 static int dnxhd_encode_variance(AVCodecContext *avctx, DNXHDEncContext *ctx)
 698 {
 699     int max_bits = 0;
 700     int x, y;
 701     if (dnxhd_find_qscale(ctx) < 0)
 702         return -1;
 703     for (y = 0; y < ctx->m.mb_height; y++) {
 704         for (x = 0; x < ctx->m.mb_width; x++) {
 705             int mb = y*ctx->m.mb_width+x;
 706             int delta_bits;
 707             ctx->mb_qscale[mb] = ctx->qscale;
 708             ctx->mb_bits[mb] = ctx->mb_rc[ctx->qscale][mb].bits;
 709             max_bits += ctx->mb_rc[ctx->qscale][mb].bits;
 710             if (!RC_VARIANCE) {
 711                 delta_bits = ctx->mb_rc[ctx->qscale][mb].bits-ctx->mb_rc[ctx->qscale+1][mb].bits;
 712                 ctx->mb_cmp[mb].mb = mb;
 713                 ctx->mb_cmp[mb].value = delta_bits ?
 714                     ((ctx->mb_rc[ctx->qscale][mb].ssd-ctx->mb_rc[ctx->qscale+1][mb].ssd)*100)/delta_bits
 715                     : INT_MIN; //avoid increasing qscale
 716             }
 717         }
 718         max_bits += 31; //worst padding
 719     }
 720     if (max_bits > ctx->frame_bits) {
 721         if (RC_VARIANCE)
 722             avctx->execute(avctx, dnxhd_mb_var_thread, (void**)&ctx->thread[0], NULL, avctx->thread_count);
 723         qsort(ctx->mb_cmp, ctx->m.mb_num, sizeof(RCEntry), dnxhd_rc_cmp);
 724         for (x = 0; x < ctx->m.mb_num && max_bits > ctx->frame_bits; x++) {
 725             int mb = ctx->mb_cmp[x].mb;
 726             max_bits -= ctx->mb_rc[ctx->qscale][mb].bits - ctx->mb_rc[ctx->qscale+1][mb].bits;
 727             ctx->mb_qscale[mb] = ctx->qscale+1;
 728             ctx->mb_bits[mb] = ctx->mb_rc[ctx->qscale+1][mb].bits;
 729         }
 730     }
 731     return 0;
 732 }
 733
 734 static void dnxhd_load_picture(DNXHDEncContext *ctx, AVFrame *frame)
 735 {
 736     int i;
 737
 738     for (i = 0; i < 3; i++) {
 739         ctx->frame.data[i]     = frame->data[i];
 740         ctx->frame.linesize[i] = frame->linesize[i];
 741     }
 742
 743     for (i = 0; i < ctx->m.avctx->thread_count; i++) {
 744         ctx->thread[i]->m.linesize    = ctx->frame.linesize[0]<<ctx->interlaced;
 745         ctx->thread[i]->m.uvlinesize  = ctx->frame.linesize[1]<<ctx->interlaced;
 746         ctx->thread[i]->dct_y_offset  = ctx->m.linesize  *8;
 747         ctx->thread[i]->dct_uv_offset = ctx->m.uvlinesize*8;
 748     }
 749
 750     ctx->frame.interlaced_frame = frame->interlaced_frame;
 751     ctx->cur_field = frame->interlaced_frame && !frame->top_field_first;
 752 }
 753
 754 static int dnxhd_encode_picture(AVCodecContext *avctx, unsigned char *buf, int buf_size, void *data)
 755 {
 756     DNXHDEncContext *ctx = avctx->priv_data;
 757     int first_field = 1;
 758     int offset, i, ret;
 759
 760     if (buf_size < ctx->cid_table->frame_size) {
 761         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "output buffer is too small to compress picture\n");
 762         return -1;
 763     }
 764
 765     dnxhd_load_picture(ctx, data);
 766
 767  encode_coding_unit:
 768     for (i = 0; i < 3; i++) {
 769         ctx->src[i] = ctx->frame.data[i];
 770         if (ctx->interlaced && ctx->cur_field)
 771             ctx->src[i] += ctx->frame.linesize[i];
 772     }
 773
 774     dnxhd_write_header(avctx, buf);
 775
 776     if (avctx->mb_decision == FF_MB_DECISION_RD)
 777         ret = dnxhd_encode_rdo(avctx, ctx);
 778     else
 779         ret = dnxhd_encode_variance(avctx, ctx);
 780     if (ret < 0) {
 781         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "picture could not fit ratecontrol constraints\n");
 782         return -1;
 783     }
 784
 785     dnxhd_setup_threads_slices(ctx, buf);
 786
 787     offset = 0;
 788     for (i = 0; i < ctx->m.mb_height; i++) {
 789         AV_WB32(ctx->msip + i * 4, offset);
 790         offset += ctx->slice_size[i];
 791         assert(!(ctx->slice_size[i] & 3));
 792     }
 793
 794     avctx->execute(avctx, dnxhd_encode_thread, (void**)&ctx->thread[0], NULL, avctx->thread_count);
 795
 796     AV_WB32(buf + ctx->cid_table->coding_unit_size - 4, 0x600DC0DE); // EOF
 797
 798     if (ctx->interlaced && first_field) {
 799         first_field     = 0;
 800         ctx->cur_field ^= 1;
 801         buf      += ctx->cid_table->coding_unit_size;
 802         buf_size -= ctx->cid_table->coding_unit_size;
 803         goto encode_coding_unit;
 804     }
 805
 806     return ctx->cid_table->frame_size;
 807 }
 808
 809 static int dnxhd_encode_end(AVCodecContext *avctx)
 810 {
 811     DNXHDEncContext *ctx = avctx->priv_data;
 812     int i;
 813
 814     av_freep(&ctx->table_vlc_codes);
 815     av_freep(&ctx->table_vlc_bits);
 816     av_freep(&ctx->table_run_codes);
 817     av_freep(&ctx->table_run_bits);
 818
 819     av_freep(&ctx->mb_bits);
 820     av_freep(&ctx->mb_qscale);
 821     av_freep(&ctx->mb_rc);
 822     av_freep(&ctx->mb_cmp);
 823     av_freep(&ctx->slice_size);
 824
 825     av_freep(&ctx->qmatrix_c);
 826     av_freep(&ctx->qmatrix_l);
 827     av_freep(&ctx->qmatrix_c16);
 828     av_freep(&ctx->qmatrix_l16);
 829
 830     for (i = 1; i < avctx->thread_count; i++)
 831         av_freep(&ctx->thread[i]);
 832
 833     return 0;
 834 }
 835
 836 AVCodec dnxhd_encoder = {
 837     "dnxhd",
 838     CODEC_TYPE_VIDEO,
 839     CODEC_ID_DNXHD,
 840     sizeof(DNXHDEncContext),
 841     dnxhd_encode_init,
 842     dnxhd_encode_picture,
 843     dnxhd_encode_end,
 844     .pix_fmts = (enum PixelFormat[]){PIX_FMT_YUV422P, -1},
 845 };