libspeex: allow custom sample rates again.
[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  * Copyright (c) 2011 MirriAd Ltd
5  *
6  * 10 bit support added by MirriAd Ltd, Joseph Artsimovich <joseph@mirriad.com>
7  *
8  * This file is part of FFmpeg.
9  *
10  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
11  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
12  * License as published by the Free Software Foundation; either
13  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
14  *
15  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
16  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
17  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
18  * Lesser General Public License for more details.
19  *
20  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
21  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
22  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
23  */
24
25 //#define TRACE
26 //#define DEBUG
27
28 #include "libavutil/imgutils.h"
29 #include "avcodec.h"
30 #include "get_bits.h"
31 #include "dnxhddata.h"
32 #include "dsputil.h"
33 #include "thread.h"
34
35 typedef struct DNXHDContext {
36     AVCodecContext *avctx;
37     AVFrame picture;
38     GetBitContext gb;
39     int cid;                            ///< compression id
40     unsigned int width, height;
41     unsigned int mb_width, mb_height;
42     uint32_t mb_scan_index[68];         /* max for 1080p */
43     int cur_field;                      ///< current interlaced field
44     VLC ac_vlc, dc_vlc, run_vlc;
45     int last_dc[3];
46     DSPContext dsp;
47     DECLARE_ALIGNED(16, DCTELEM, blocks)[8][64];
48     ScanTable scantable;
49     const CIDEntry *cid_table;
50     int bit_depth; // 8, 10 or 0 if not initialized at all.
51     void (*decode_dct_block)(struct DNXHDContext *ctx, DCTELEM *block,
52                              int n, int qscale);
53     int last_qscale;
54     int luma_scale[64];
55     int chroma_scale[64];
56 } DNXHDContext;
57
58 #define DNXHD_VLC_BITS 9
59 #define DNXHD_DC_VLC_BITS 7
60
61 static void dnxhd_decode_dct_block_8(DNXHDContext *ctx, DCTELEM *block, int n, int qscale);
62 static void dnxhd_decode_dct_block_10(DNXHDContext *ctx, DCTELEM *block, int n, int qscale);
63
64 static av_cold int dnxhd_decode_init(AVCodecContext *avctx)
65 {
66     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
67
68     ctx->avctx = avctx;
69     avctx->coded_frame = &ctx->picture;
70     avcodec_get_frame_defaults(&ctx->picture);
71     ctx->picture.type = AV_PICTURE_TYPE_I;
72     ctx->picture.key_frame = 1;
73     return 0;
74 }
75
76 static int dnxhd_init_vlc(DNXHDContext *ctx, int cid)
77 {
78     if (cid != ctx->cid) {
79         int index;
80
81         if ((index = ff_dnxhd_get_cid_table(cid)) < 0) {
82             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "unsupported cid %d\n", cid);
83             return -1;
84         }
85         if (ff_dnxhd_cid_table[index].bit_depth != ctx->bit_depth) {
86             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "bit depth mismatches %d %d\n", ff_dnxhd_cid_table[index].bit_depth, ctx->bit_depth);
87             return AVERROR_INVALIDDATA;
88         }
89         ctx->cid_table = &ff_dnxhd_cid_table[index];
90
91         ff_free_vlc(&ctx->ac_vlc);
92         ff_free_vlc(&ctx->dc_vlc);
93         ff_free_vlc(&ctx->run_vlc);
94
95         init_vlc(&ctx->ac_vlc, DNXHD_VLC_BITS, 257,
96                  ctx->cid_table->ac_bits, 1, 1,
97                  ctx->cid_table->ac_codes, 2, 2, 0);
98         init_vlc(&ctx->dc_vlc, DNXHD_DC_VLC_BITS, ctx->bit_depth + 4,
99                  ctx->cid_table->dc_bits, 1, 1,
100                  ctx->cid_table->dc_codes, 1, 1, 0);
101         init_vlc(&ctx->run_vlc, DNXHD_VLC_BITS, 62,
102                  ctx->cid_table->run_bits, 1, 1,
103                  ctx->cid_table->run_codes, 2, 2, 0);
104
105         ff_init_scantable(ctx->dsp.idct_permutation, &ctx->scantable, ff_zigzag_direct);
106         ctx->cid = cid;
107     }
108     return 0;
109 }
110
111 static int dnxhd_decode_header(DNXHDContext *ctx, const uint8_t *buf, int buf_size, int first_field)
112 {
113     static const uint8_t header_prefix[] = { 0x00, 0x00, 0x02, 0x80, 0x01 };
114     int i, cid;
115
116     if (buf_size < 0x280)
117         return -1;
118
119     if (memcmp(buf, header_prefix, 5)) {
120         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "error in header\n");
121         return -1;
122     }
123     if (buf[5] & 2) { /* interlaced */
124         ctx->cur_field = buf[5] & 1;
125         ctx->picture.interlaced_frame = 1;
126         ctx->picture.top_field_first = first_field ^ ctx->cur_field;
127         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "interlaced %d, cur field %d\n", buf[5] & 3, ctx->cur_field);
128     }
129
130     ctx->height = AV_RB16(buf + 0x18);
131     ctx->width  = AV_RB16(buf + 0x1a);
132
133     av_dlog(ctx->avctx, "width %d, height %d\n", ctx->width, ctx->height);
134
135     if (buf[0x21] & 0x40) {
136         ctx->avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV422P10;
137         ctx->avctx->bits_per_raw_sample = 10;
138         if (ctx->bit_depth != 10) {
139             ff_dsputil_init(&ctx->dsp, ctx->avctx);
140             ctx->bit_depth = 10;
141             ctx->decode_dct_block = dnxhd_decode_dct_block_10;
142         }
143     } else {
144         ctx->avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV422P;
145         ctx->avctx->bits_per_raw_sample = 8;
146         if (ctx->bit_depth != 8) {
147             ff_dsputil_init(&ctx->dsp, ctx->avctx);
148             ctx->bit_depth = 8;
149             ctx->decode_dct_block = dnxhd_decode_dct_block_8;
150         }
151     }
152
153     cid = AV_RB32(buf + 0x28);
154     av_dlog(ctx->avctx, "compression id %d\n", cid);
155
156     if (dnxhd_init_vlc(ctx, cid) < 0)
157         return -1;
158
159     if (buf_size < ctx->cid_table->coding_unit_size) {
160         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "incorrect frame size\n");
161         return -1;
162     }
163
164     ctx->mb_width = ctx->width>>4;
165     ctx->mb_height = buf[0x16d];
166
167     av_dlog(ctx->avctx, "mb width %d, mb height %d\n", ctx->mb_width, ctx->mb_height);
168
169     if ((ctx->height+15)>>4 == ctx->mb_height && ctx->picture.interlaced_frame)
170         ctx->height <<= 1;
171
172     if (ctx->mb_height > 68 ||
173         (ctx->mb_height<<ctx->picture.interlaced_frame) > (ctx->height+15)>>4) {
174         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "mb height too big: %d\n", ctx->mb_height);
175         return -1;
176     }
177
178     for (i = 0; i < ctx->mb_height; i++) {
179         ctx->mb_scan_index[i] = AV_RB32(buf + 0x170 + (i<<2));
180         av_dlog(ctx->avctx, "mb scan index %d\n", ctx->mb_scan_index[i]);
181         if (buf_size < ctx->mb_scan_index[i] + 0x280) {
182             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid mb scan index\n");
183             return -1;
184         }
185     }
186
187     return 0;
188 }
189
190 static av_always_inline void dnxhd_decode_dct_block(DNXHDContext *ctx,
191                                                     DCTELEM *block, int n,
192                                                     int qscale,
193                                                     int index_bits,
194                                                     int level_bias,
195                                                     int level_shift)
196 {
197     int i, j, index1, index2, len, flags;
198     int level, component, sign;
199     const int *scale;
200     const uint8_t *weight_matrix;
201     const uint8_t *ac_level = ctx->cid_table->ac_level;
202     const uint8_t *ac_flags = ctx->cid_table->ac_flags;
203     const int eob_index     = ctx->cid_table->eob_index;
204     OPEN_READER(bs, &ctx->gb);
205
206     if (n&2) {
207         component = 1 + (n&1);
208         scale = ctx->chroma_scale;
209         weight_matrix = ctx->cid_table->chroma_weight;
210     } else {
211         component = 0;
212         scale = ctx->luma_scale;
213         weight_matrix = ctx->cid_table->luma_weight;
214     }
215
216     UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
217     GET_VLC(len, bs, &ctx->gb, ctx->dc_vlc.table, DNXHD_DC_VLC_BITS, 1);
218     if (len) {
219         level = GET_CACHE(bs, &ctx->gb);
220         LAST_SKIP_BITS(bs, &ctx->gb, len);
221         sign  = ~level >> 31;
222         level = (NEG_USR32(sign ^ level, len) ^ sign) - sign;
223         ctx->last_dc[component] += level;
224     }
225     block[0] = ctx->last_dc[component];
226
227     i = 0;
228
229     UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
230     GET_VLC(index1, bs, &ctx->gb, ctx->ac_vlc.table,
231             DNXHD_VLC_BITS, 2);
232
233     while (index1 != eob_index) {
234         level = ac_level[index1];
235         flags = ac_flags[index1];
236
237         sign = SHOW_SBITS(bs, &ctx->gb, 1);
238         SKIP_BITS(bs, &ctx->gb, 1);
239
240         if (flags & 1) {
241             level += SHOW_UBITS(bs, &ctx->gb, index_bits) << 7;
242             SKIP_BITS(bs, &ctx->gb, index_bits);
243         }
244
245         if (flags & 2) {
246             UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
247             GET_VLC(index2, bs, &ctx->gb, ctx->run_vlc.table,
248                     DNXHD_VLC_BITS, 2);
249             i += ctx->cid_table->run[index2];
250         }
251
252         if (++i > 63) {
253             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "ac tex damaged %d, %d\n", n, i);
254             break;
255         }
256
257         j = ctx->scantable.permutated[i];
258         level *= scale[i];
259         if (level_bias < 32 || weight_matrix[i] != level_bias)
260             level += level_bias;
261         level >>= level_shift;
262
263         block[j] = (level^sign) - sign;
264
265         UPDATE_CACHE(bs, &ctx->gb);
266         GET_VLC(index1, bs, &ctx->gb, ctx->ac_vlc.table,
267                 DNXHD_VLC_BITS, 2);
268     }
269
270     CLOSE_READER(bs, &ctx->gb);
271 }
272
273 static void dnxhd_decode_dct_block_8(DNXHDContext *ctx, DCTELEM *block,
274                                      int n, int qscale)
275 {
276     dnxhd_decode_dct_block(ctx, block, n, qscale, 4, 32, 6);
277 }
278
279 static void dnxhd_decode_dct_block_10(DNXHDContext *ctx, DCTELEM *block,
280                                       int n, int qscale)
281 {
282     dnxhd_decode_dct_block(ctx, block, n, qscale, 6, 8, 4);
283 }
284
285 static int dnxhd_decode_macroblock(DNXHDContext *ctx, int x, int y)
286 {
287     int shift1 = ctx->bit_depth == 10;
288     int dct_linesize_luma   = ctx->picture.linesize[0];
289     int dct_linesize_chroma = ctx->picture.linesize[1];
290     uint8_t *dest_y, *dest_u, *dest_v;
291     int dct_y_offset, dct_x_offset;
292     int qscale, i;
293
294     qscale = get_bits(&ctx->gb, 11);
295     skip_bits1(&ctx->gb);
296
297     if (qscale != ctx->last_qscale) {
298         for (i = 0; i < 64; i++) {
299             ctx->luma_scale[i]   = qscale * ctx->cid_table->luma_weight[i];
300             ctx->chroma_scale[i] = qscale * ctx->cid_table->chroma_weight[i];
301         }
302         ctx->last_qscale = qscale;
303     }
304
305     for (i = 0; i < 8; i++) {
306         ctx->dsp.clear_block(ctx->blocks[i]);
307         ctx->decode_dct_block(ctx, ctx->blocks[i], i, qscale);
308     }
309
310     if (ctx->picture.interlaced_frame) {
311         dct_linesize_luma   <<= 1;
312         dct_linesize_chroma <<= 1;
313     }
314
315     dest_y = ctx->picture.data[0] + ((y * dct_linesize_luma)   << 4) + (x << (4 + shift1));
316     dest_u = ctx->picture.data[1] + ((y * dct_linesize_chroma) << 4) + (x << (3 + shift1));
317     dest_v = ctx->picture.data[2] + ((y * dct_linesize_chroma) << 4) + (x << (3 + shift1));
318
319     if (ctx->cur_field) {
320         dest_y += ctx->picture.linesize[0];
321         dest_u += ctx->picture.linesize[1];
322         dest_v += ctx->picture.linesize[2];
323     }
324
325     dct_y_offset = dct_linesize_luma << 3;
326     dct_x_offset = 8 << shift1;
327     ctx->dsp.idct_put(dest_y,                               dct_linesize_luma, ctx->blocks[0]);
328     ctx->dsp.idct_put(dest_y + dct_x_offset,                dct_linesize_luma, ctx->blocks[1]);
329     ctx->dsp.idct_put(dest_y + dct_y_offset,                dct_linesize_luma, ctx->blocks[4]);
330     ctx->dsp.idct_put(dest_y + dct_y_offset + dct_x_offset, dct_linesize_luma, ctx->blocks[5]);
331
332     if (!(ctx->avctx->flags & CODEC_FLAG_GRAY)) {
333         dct_y_offset = dct_linesize_chroma << 3;
334         ctx->dsp.idct_put(dest_u,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[2]);
335         ctx->dsp.idct_put(dest_v,                dct_linesize_chroma, ctx->blocks[3]);
336         ctx->dsp.idct_put(dest_u + dct_y_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[6]);
337         ctx->dsp.idct_put(dest_v + dct_y_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[7]);
338     }
339
340     return 0;
341 }
342
343 static int dnxhd_decode_macroblocks(DNXHDContext *ctx, const uint8_t *buf, int buf_size)
344 {
345     int x, y;
346     for (y = 0; y < ctx->mb_height; y++) {
347         ctx->last_dc[0] =
348         ctx->last_dc[1] =
349         ctx->last_dc[2] = 1 << (ctx->bit_depth + 2); // for levels +2^(bitdepth-1)
350         init_get_bits(&ctx->gb, buf + ctx->mb_scan_index[y], (buf_size - ctx->mb_scan_index[y]) << 3);
351         for (x = 0; x < ctx->mb_width; x++) {
352             //START_TIMER;
353             dnxhd_decode_macroblock(ctx, x, y);
354             //STOP_TIMER("decode macroblock");
355         }
356     }
357     return 0;
358 }
359
360 static int dnxhd_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data, int *data_size,
361                               AVPacket *avpkt)
362 {
363     const uint8_t *buf = avpkt->data;
364     int buf_size = avpkt->size;
365     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
366     AVFrame *picture = data;
367     int first_field = 1;
368     int ret;
369
370     av_dlog(avctx, "frame size %d\n", buf_size);
371
372  decode_coding_unit:
373     if (dnxhd_decode_header(ctx, buf, buf_size, first_field) < 0)
374         return -1;
375
376     if ((avctx->width || avctx->height) &&
377         (ctx->width != avctx->width || ctx->height != avctx->height)) {
378         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "frame size changed: %dx%d -> %dx%d\n",
379                avctx->width, avctx->height, ctx->width, ctx->height);
380         first_field = 1;
381     }
382
383     if (av_image_check_size(ctx->width, ctx->height, 0, avctx))
384         return -1;
385     avcodec_set_dimensions(avctx, ctx->width, ctx->height);
386
387     if (first_field) {
388         if (ctx->picture.data[0])
389             ff_thread_release_buffer(avctx, &ctx->picture);
390         if ((ret = ff_thread_get_buffer(avctx, &ctx->picture)) < 0) {
391             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
392             return ret;
393         }
394     }
395
396     dnxhd_decode_macroblocks(ctx, buf + 0x280, buf_size - 0x280);
397
398     if (first_field && ctx->picture.interlaced_frame) {
399         buf      += ctx->cid_table->coding_unit_size;
400         buf_size -= ctx->cid_table->coding_unit_size;
401         first_field = 0;
402         goto decode_coding_unit;
403     }
404
405     *picture = ctx->picture;
406     *data_size = sizeof(AVPicture);
407     return buf_size;
408 }
409
410 static av_cold int dnxhd_decode_close(AVCodecContext *avctx)
411 {
412     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
413
414     if (ctx->picture.data[0])
415         ff_thread_release_buffer(avctx, &ctx->picture);
416     ff_free_vlc(&ctx->ac_vlc);
417     ff_free_vlc(&ctx->dc_vlc);
418     ff_free_vlc(&ctx->run_vlc);
419     return 0;
420 }
421
422 AVCodec ff_dnxhd_decoder = {
423     .name           = "dnxhd",
424     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
425     .id             = AV_CODEC_ID_DNXHD,
426     .priv_data_size = sizeof(DNXHDContext),
427     .init           = dnxhd_decode_init,
428     .close          = dnxhd_decode_close,
429     .decode         = dnxhd_decode_frame,
430     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1 | CODEC_CAP_FRAME_THREADS,
431     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("VC3/DNxHD"),
432 };