dnxhddec: handle cid change in bitstream.
[ffmpeg.git] / 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 "libavutil/imgutils.h"
26 #include "avcodec.h"
27 #include "get_bits.h"
28 #include "dnxhddata.h"
29 #include "dsputil.h"
30
31 typedef struct {
32     AVCodecContext *avctx;
33     AVFrame picture;
34     GetBitContext gb;
35     int cid;                            ///< compression id
36     unsigned int width, height;
37     unsigned int mb_width, mb_height;
38     uint32_t mb_scan_index[68];         /* max for 1080p */
39     int cur_field;                      ///< current interlaced field
40     VLC ac_vlc, dc_vlc, run_vlc;
41     int last_dc[3];
42     DSPContext dsp;
43     DECLARE_ALIGNED(16, DCTELEM, blocks)[8][64];
44     ScanTable scantable;
45     const CIDEntry *cid_table;
46 } DNXHDContext;
47
48 #define DNXHD_VLC_BITS 9
49 #define DNXHD_DC_VLC_BITS 7
50
51 static av_cold int dnxhd_decode_init(AVCodecContext *avctx)
52 {
53     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
54
55     ctx->avctx = avctx;
56     dsputil_init(&ctx->dsp, avctx);
57     avctx->coded_frame = &ctx->picture;
58     avcodec_get_frame_defaults(&ctx->picture);
59     ctx->picture.type = AV_PICTURE_TYPE_I;
60     ctx->picture.key_frame = 1;
61     return 0;
62 }
63
64 static int dnxhd_init_vlc(DNXHDContext *ctx, int cid)
65 {
66     if (cid != ctx->cid) {
67         int index;
68
69         if ((index = ff_dnxhd_get_cid_table(cid)) < 0) {
70             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "unsupported cid %d\n", cid);
71             return -1;
72         }
73         ctx->cid_table = &ff_dnxhd_cid_table[index];
74
75         free_vlc(&ctx->ac_vlc);
76         free_vlc(&ctx->dc_vlc);
77         free_vlc(&ctx->run_vlc);
78
79         init_vlc(&ctx->ac_vlc, DNXHD_VLC_BITS, 257,
80                  ctx->cid_table->ac_bits, 1, 1,
81                  ctx->cid_table->ac_codes, 2, 2, 0);
82         init_vlc(&ctx->dc_vlc, DNXHD_DC_VLC_BITS, ctx->cid_table->bit_depth+4,
83                  ctx->cid_table->dc_bits, 1, 1,
84                  ctx->cid_table->dc_codes, 1, 1, 0);
85         init_vlc(&ctx->run_vlc, DNXHD_VLC_BITS, 62,
86                  ctx->cid_table->run_bits, 1, 1,
87                  ctx->cid_table->run_codes, 2, 2, 0);
88
89         ff_init_scantable(ctx->dsp.idct_permutation, &ctx->scantable, ff_zigzag_direct);
90         ctx->cid = cid;
91     }
92     return 0;
93 }
94
95 static int dnxhd_decode_header(DNXHDContext *ctx, const uint8_t *buf, int buf_size, int first_field)
96 {
97     static const uint8_t header_prefix[] = { 0x00, 0x00, 0x02, 0x80, 0x01 };
98     int i, cid;
99
100     if (buf_size < 0x280)
101         return -1;
102
103     if (memcmp(buf, header_prefix, 5)) {
104         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "error in header\n");
105         return -1;
106     }
107     if (buf[5] & 2) { /* interlaced */
108         ctx->cur_field = buf[5] & 1;
109         ctx->picture.interlaced_frame = 1;
110         ctx->picture.top_field_first = first_field ^ ctx->cur_field;
111         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "interlaced %d, cur field %d\n", buf[5] & 3, ctx->cur_field);
112     }
113
114     ctx->height = AV_RB16(buf + 0x18);
115     ctx->width  = AV_RB16(buf + 0x1a);
116
117     av_dlog(ctx->avctx, "width %d, heigth %d\n", ctx->width, ctx->height);
118
119     if (buf[0x21] & 0x40) {
120         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "10 bit per component\n");
121         return -1;
122     }
123
124     cid = AV_RB32(buf + 0x28);
125     av_dlog(ctx->avctx, "compression id %d\n", cid);
126
127     if (dnxhd_init_vlc(ctx, cid) < 0)
128         return -1;
129
130     if (buf_size < ctx->cid_table->coding_unit_size) {
131         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "incorrect frame size\n");
132         return -1;
133     }
134
135     ctx->mb_width = ctx->width>>4;
136     ctx->mb_height = buf[0x16d];
137
138     av_dlog(ctx->avctx, "mb width %d, mb height %d\n", ctx->mb_width, ctx->mb_height);
139
140     if ((ctx->height+15)>>4 == ctx->mb_height && ctx->picture.interlaced_frame)
141         ctx->height <<= 1;
142
143     if (ctx->mb_height > 68 ||
144         (ctx->mb_height<<ctx->picture.interlaced_frame) > (ctx->height+15)>>4) {
145         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "mb height too big: %d\n", ctx->mb_height);
146         return -1;
147     }
148
149     for (i = 0; i < ctx->mb_height; i++) {
150         ctx->mb_scan_index[i] = AV_RB32(buf + 0x170 + (i<<2));
151         av_dlog(ctx->avctx, "mb scan index %d\n", ctx->mb_scan_index[i]);
152         if (buf_size < ctx->mb_scan_index[i] + 0x280) {
153             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid mb scan index\n");
154             return -1;
155         }
156     }
157
158     return 0;
159 }
160
161 static int dnxhd_decode_dc(DNXHDContext *ctx)
162 {
163     int len;
164
165     len = get_vlc2(&ctx->gb, ctx->dc_vlc.table, DNXHD_DC_VLC_BITS, 1);
166     return len ? get_xbits(&ctx->gb, len) : 0;
167 }
168
169 static void dnxhd_decode_dct_block(DNXHDContext *ctx, DCTELEM *block, int n, int qscale)
170 {
171     int i, j, index, index2;
172     int level, component, sign;
173     const uint8_t *weigth_matrix;
174
175     if (n&2) {
176         component = 1 + (n&1);
177         weigth_matrix = ctx->cid_table->chroma_weight;
178     } else {
179         component = 0;
180         weigth_matrix = ctx->cid_table->luma_weight;
181     }
182
183     ctx->last_dc[component] += dnxhd_decode_dc(ctx);
184     block[0] = ctx->last_dc[component];
185     //av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "dc %d\n", block[0]);
186     for (i = 1; ; i++) {
187         index = get_vlc2(&ctx->gb, ctx->ac_vlc.table, DNXHD_VLC_BITS, 2);
188         //av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "index %d\n", index);
189         level = ctx->cid_table->ac_level[index];
190         if (!level) { /* EOB */
191             //av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "EOB\n");
192             return;
193         }
194         sign = get_sbits(&ctx->gb, 1);
195
196         if (ctx->cid_table->ac_index_flag[index]) {
197             level += get_bits(&ctx->gb, ctx->cid_table->index_bits)<<6;
198         }
199
200         if (ctx->cid_table->ac_run_flag[index]) {
201             index2 = get_vlc2(&ctx->gb, ctx->run_vlc.table, DNXHD_VLC_BITS, 2);
202             i += ctx->cid_table->run[index2];
203         }
204
205         if (i > 63) {
206             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "ac tex damaged %d, %d\n", n, i);
207             return;
208         }
209
210         j = ctx->scantable.permutated[i];
211         //av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "j %d\n", j);
212         //av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "level %d, weigth %d\n", level, weigth_matrix[i]);
213         level = (2*level+1) * qscale * weigth_matrix[i];
214         if (ctx->cid_table->bit_depth == 10) {
215             if (weigth_matrix[i] != 8)
216                 level += 8;
217             level >>= 4;
218         } else {
219             if (weigth_matrix[i] != 32)
220                 level += 32;
221             level >>= 6;
222         }
223         //av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "i %d, j %d, end level %d\n", i, j, level);
224         block[j] = (level^sign) - sign;
225     }
226 }
227
228 static int dnxhd_decode_macroblock(DNXHDContext *ctx, int x, int y)
229 {
230     int dct_linesize_luma   = ctx->picture.linesize[0];
231     int dct_linesize_chroma = ctx->picture.linesize[1];
232     uint8_t *dest_y, *dest_u, *dest_v;
233     int dct_offset;
234     int qscale, i;
235
236     qscale = get_bits(&ctx->gb, 11);
237     skip_bits1(&ctx->gb);
238     //av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "qscale %d\n", qscale);
239
240     for (i = 0; i < 8; i++) {
241         ctx->dsp.clear_block(ctx->blocks[i]);
242         dnxhd_decode_dct_block(ctx, ctx->blocks[i], i, qscale);
243     }
244
245     if (ctx->picture.interlaced_frame) {
246         dct_linesize_luma   <<= 1;
247         dct_linesize_chroma <<= 1;
248     }
249
250     dest_y = ctx->picture.data[0] + ((y * dct_linesize_luma)   << 4) + (x << 4);
251     dest_u = ctx->picture.data[1] + ((y * dct_linesize_chroma) << 4) + (x << 3);
252     dest_v = ctx->picture.data[2] + ((y * dct_linesize_chroma) << 4) + (x << 3);
253
254     if (ctx->cur_field) {
255         dest_y += ctx->picture.linesize[0];
256         dest_u += ctx->picture.linesize[1];
257         dest_v += ctx->picture.linesize[2];
258     }
259
260     dct_offset = dct_linesize_luma << 3;
261     ctx->dsp.idct_put(dest_y,                  dct_linesize_luma, ctx->blocks[0]);
262     ctx->dsp.idct_put(dest_y + 8,              dct_linesize_luma, ctx->blocks[1]);
263     ctx->dsp.idct_put(dest_y + dct_offset,     dct_linesize_luma, ctx->blocks[4]);
264     ctx->dsp.idct_put(dest_y + dct_offset + 8, dct_linesize_luma, ctx->blocks[5]);
265
266     if (!(ctx->avctx->flags & CODEC_FLAG_GRAY)) {
267         dct_offset = dct_linesize_chroma << 3;
268         ctx->dsp.idct_put(dest_u,              dct_linesize_chroma, ctx->blocks[2]);
269         ctx->dsp.idct_put(dest_v,              dct_linesize_chroma, ctx->blocks[3]);
270         ctx->dsp.idct_put(dest_u + dct_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[6]);
271         ctx->dsp.idct_put(dest_v + dct_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[7]);
272     }
273
274     return 0;
275 }
276
277 static int dnxhd_decode_macroblocks(DNXHDContext *ctx, const uint8_t *buf, int buf_size)
278 {
279     int x, y;
280     for (y = 0; y < ctx->mb_height; y++) {
281         ctx->last_dc[0] =
282         ctx->last_dc[1] =
283         ctx->last_dc[2] = 1<<(ctx->cid_table->bit_depth+2); // for levels +2^(bitdepth-1)
284         init_get_bits(&ctx->gb, buf + ctx->mb_scan_index[y], (buf_size - ctx->mb_scan_index[y]) << 3);
285         for (x = 0; x < ctx->mb_width; x++) {
286             //START_TIMER;
287             dnxhd_decode_macroblock(ctx, x, y);
288             //STOP_TIMER("decode macroblock");
289         }
290     }
291     return 0;
292 }
293
294 static int dnxhd_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data, int *data_size,
295                               AVPacket *avpkt)
296 {
297     const uint8_t *buf = avpkt->data;
298     int buf_size = avpkt->size;
299     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
300     AVFrame *picture = data;
301     int first_field = 1;
302
303     av_dlog(avctx, "frame size %d\n", buf_size);
304
305  decode_coding_unit:
306     if (dnxhd_decode_header(ctx, buf, buf_size, first_field) < 0)
307         return -1;
308
309     if ((avctx->width || avctx->height) &&
310         (ctx->width != avctx->width || ctx->height != avctx->height)) {
311         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "frame size changed: %dx%d -> %dx%d\n",
312                avctx->width, avctx->height, ctx->width, ctx->height);
313         first_field = 1;
314     }
315
316     avctx->pix_fmt = PIX_FMT_YUV422P;
317     if (av_image_check_size(ctx->width, ctx->height, 0, avctx))
318         return -1;
319     avcodec_set_dimensions(avctx, ctx->width, ctx->height);
320
321     if (first_field) {
322         if (ctx->picture.data[0])
323             avctx->release_buffer(avctx, &ctx->picture);
324         if (avctx->get_buffer(avctx, &ctx->picture) < 0) {
325             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
326             return -1;
327         }
328     }
329
330     dnxhd_decode_macroblocks(ctx, buf + 0x280, buf_size - 0x280);
331
332     if (first_field && ctx->picture.interlaced_frame) {
333         buf      += ctx->cid_table->coding_unit_size;
334         buf_size -= ctx->cid_table->coding_unit_size;
335         first_field = 0;
336         goto decode_coding_unit;
337     }
338
339     *picture = ctx->picture;
340     *data_size = sizeof(AVPicture);
341     return buf_size;
342 }
343
344 static av_cold int dnxhd_decode_close(AVCodecContext *avctx)
345 {
346     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
347
348     if (ctx->picture.data[0])
349         avctx->release_buffer(avctx, &ctx->picture);
350     free_vlc(&ctx->ac_vlc);
351     free_vlc(&ctx->dc_vlc);
352     free_vlc(&ctx->run_vlc);
353     return 0;
354 }
355
356 AVCodec ff_dnxhd_decoder = {
357     "dnxhd",
358     AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
359     CODEC_ID_DNXHD,
360     sizeof(DNXHDContext),
361     dnxhd_decode_init,
362     NULL,
363     dnxhd_decode_close,
364     dnxhd_decode_frame,
365     CODEC_CAP_DR1,
366     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("VC3/DNxHD"),
367 };