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