Optimize decodeplane32().
[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 "avcodec.h"
26 #include "get_bits.h"
27 #include "dnxhddata.h"
28 #include "dsputil.h"
29
30 typedef struct {
31     AVCodecContext *avctx;
32     AVFrame picture;
33     GetBitContext gb;
34     int cid;                            ///< compression id
35     unsigned int width, height;
36     unsigned int mb_width, mb_height;
37     uint32_t mb_scan_index[68];         /* max for 1080p */
38     int cur_field;                      ///< current interlaced field
39     VLC ac_vlc, dc_vlc, run_vlc;
40     int last_dc[3];
41     DSPContext dsp;
42     DECLARE_ALIGNED(16, DCTELEM, blocks)[8][64];
43     ScanTable scantable;
44     const CIDEntry *cid_table;
45 } DNXHDContext;
46
47 #define DNXHD_VLC_BITS 9
48 #define DNXHD_DC_VLC_BITS 7
49
50 static av_cold int dnxhd_decode_init(AVCodecContext *avctx)
51 {
52     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
53
54     ctx->avctx = avctx;
55     dsputil_init(&ctx->dsp, avctx);
56     avctx->coded_frame = &ctx->picture;
57     ctx->picture.type = FF_I_TYPE;
58     return 0;
59 }
60
61 static int dnxhd_init_vlc(DNXHDContext *ctx, int cid)
62 {
63     if (!ctx->cid_table) {
64         int index;
65
66         if ((index = ff_dnxhd_get_cid_table(cid)) < 0) {
67             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "unsupported cid %d\n", cid);
68             return -1;
69         }
70         ctx->cid_table = &ff_dnxhd_cid_table[index];
71         init_vlc(&ctx->ac_vlc, DNXHD_VLC_BITS, 257,
72                  ctx->cid_table->ac_bits, 1, 1,
73                  ctx->cid_table->ac_codes, 2, 2, 0);
74         init_vlc(&ctx->dc_vlc, DNXHD_DC_VLC_BITS, ctx->cid_table->bit_depth+4,
75                  ctx->cid_table->dc_bits, 1, 1,
76                  ctx->cid_table->dc_codes, 1, 1, 0);
77         init_vlc(&ctx->run_vlc, DNXHD_VLC_BITS, 62,
78                  ctx->cid_table->run_bits, 1, 1,
79                  ctx->cid_table->run_codes, 2, 2, 0);
80
81         ff_init_scantable(ctx->dsp.idct_permutation, &ctx->scantable, ff_zigzag_direct);
82     }
83     return 0;
84 }
85
86 static int dnxhd_decode_header(DNXHDContext *ctx, const uint8_t *buf, int buf_size, int first_field)
87 {
88     static const uint8_t header_prefix[] = { 0x00, 0x00, 0x02, 0x80, 0x01 };
89     int i;
90
91     if (buf_size < 0x280)
92         return -1;
93
94     if (memcmp(buf, header_prefix, 5)) {
95         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "error in header\n");
96         return -1;
97     }
98     if (buf[5] & 2) { /* interlaced */
99         ctx->cur_field = buf[5] & 1;
100         ctx->picture.interlaced_frame = 1;
101         ctx->picture.top_field_first = first_field ^ ctx->cur_field;
102         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "interlaced %d, cur field %d\n", buf[5] & 3, ctx->cur_field);
103     }
104
105     ctx->height = AV_RB16(buf + 0x18);
106     ctx->width  = AV_RB16(buf + 0x1a);
107
108     dprintf(ctx->avctx, "width %d, heigth %d\n", ctx->width, ctx->height);
109
110     if (buf[0x21] & 0x40) {
111         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "10 bit per component\n");
112         return -1;
113     }
114
115     ctx->cid = AV_RB32(buf + 0x28);
116     dprintf(ctx->avctx, "compression id %d\n", ctx->cid);
117
118     if (dnxhd_init_vlc(ctx, ctx->cid) < 0)
119         return -1;
120
121     if (buf_size < ctx->cid_table->coding_unit_size) {
122         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "incorrect frame size\n");
123         return -1;
124     }
125
126     ctx->mb_width = ctx->width>>4;
127     ctx->mb_height = buf[0x16d];
128
129     dprintf(ctx->avctx, "mb width %d, mb height %d\n", ctx->mb_width, ctx->mb_height);
130
131     if ((ctx->height+15)>>4 == ctx->mb_height && ctx->picture.interlaced_frame)
132         ctx->height <<= 1;
133
134     if (ctx->mb_height > 68 ||
135         (ctx->mb_height<<ctx->picture.interlaced_frame) > (ctx->height+15)>>4) {
136         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "mb height too big: %d\n", ctx->mb_height);
137         return -1;
138     }
139
140     for (i = 0; i < ctx->mb_height; i++) {
141         ctx->mb_scan_index[i] = AV_RB32(buf + 0x170 + (i<<2));
142         dprintf(ctx->avctx, "mb scan index %d\n", ctx->mb_scan_index[i]);
143         if (buf_size < ctx->mb_scan_index[i] + 0x280) {
144             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid mb scan index\n");
145             return -1;
146         }
147     }
148
149     return 0;
150 }
151
152 static int dnxhd_decode_dc(DNXHDContext *ctx)
153 {
154     int len;
155
156     len = get_vlc2(&ctx->gb, ctx->dc_vlc.table, DNXHD_DC_VLC_BITS, 1);
157     return len ? get_xbits(&ctx->gb, len) : 0;
158 }
159
160 static void dnxhd_decode_dct_block(DNXHDContext *ctx, DCTELEM *block, int n, int qscale)
161 {
162     int i, j, index, index2;
163     int level, component, sign;
164     const uint8_t *weigth_matrix;
165
166     if (n&2) {
167         component = 1 + (n&1);
168         weigth_matrix = ctx->cid_table->chroma_weight;
169     } else {
170         component = 0;
171         weigth_matrix = ctx->cid_table->luma_weight;
172     }
173
174     ctx->last_dc[component] += dnxhd_decode_dc(ctx);
175     block[0] = ctx->last_dc[component];
176     //av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "dc %d\n", block[0]);
177     for (i = 1; ; i++) {
178         index = get_vlc2(&ctx->gb, ctx->ac_vlc.table, DNXHD_VLC_BITS, 2);
179         //av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "index %d\n", index);
180         level = ctx->cid_table->ac_level[index];
181         if (!level) { /* EOB */
182             //av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "EOB\n");
183             return;
184         }
185         sign = get_sbits(&ctx->gb, 1);
186
187         if (ctx->cid_table->ac_index_flag[index]) {
188             level += get_bits(&ctx->gb, ctx->cid_table->index_bits)<<6;
189         }
190
191         if (ctx->cid_table->ac_run_flag[index]) {
192             index2 = get_vlc2(&ctx->gb, ctx->run_vlc.table, DNXHD_VLC_BITS, 2);
193             i += ctx->cid_table->run[index2];
194         }
195
196         if (i > 63) {
197             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "ac tex damaged %d, %d\n", n, i);
198             return;
199         }
200
201         j = ctx->scantable.permutated[i];
202         //av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "j %d\n", j);
203         //av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "level %d, weigth %d\n", level, weigth_matrix[i]);
204         level = (2*level+1) * qscale * weigth_matrix[i];
205         if (ctx->cid_table->bit_depth == 10) {
206             if (weigth_matrix[i] != 8)
207                 level += 8;
208             level >>= 4;
209         } else {
210             if (weigth_matrix[i] != 32)
211                 level += 32;
212             level >>= 6;
213         }
214         //av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "i %d, j %d, end level %d\n", i, j, level);
215         block[j] = (level^sign) - sign;
216     }
217 }
218
219 static int dnxhd_decode_macroblock(DNXHDContext *ctx, int x, int y)
220 {
221     int dct_linesize_luma   = ctx->picture.linesize[0];
222     int dct_linesize_chroma = ctx->picture.linesize[1];
223     uint8_t *dest_y, *dest_u, *dest_v;
224     int dct_offset;
225     int qscale, i;
226
227     qscale = get_bits(&ctx->gb, 11);
228     skip_bits1(&ctx->gb);
229     //av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "qscale %d\n", qscale);
230
231     for (i = 0; i < 8; i++) {
232         ctx->dsp.clear_block(ctx->blocks[i]);
233         dnxhd_decode_dct_block(ctx, ctx->blocks[i], i, qscale);
234     }
235
236     if (ctx->picture.interlaced_frame) {
237         dct_linesize_luma   <<= 1;
238         dct_linesize_chroma <<= 1;
239     }
240
241     dest_y = ctx->picture.data[0] + ((y * dct_linesize_luma)   << 4) + (x << 4);
242     dest_u = ctx->picture.data[1] + ((y * dct_linesize_chroma) << 4) + (x << 3);
243     dest_v = ctx->picture.data[2] + ((y * dct_linesize_chroma) << 4) + (x << 3);
244
245     if (ctx->cur_field) {
246         dest_y += ctx->picture.linesize[0];
247         dest_u += ctx->picture.linesize[1];
248         dest_v += ctx->picture.linesize[2];
249     }
250
251     dct_offset = dct_linesize_luma << 3;
252     ctx->dsp.idct_put(dest_y,                  dct_linesize_luma, ctx->blocks[0]);
253     ctx->dsp.idct_put(dest_y + 8,              dct_linesize_luma, ctx->blocks[1]);
254     ctx->dsp.idct_put(dest_y + dct_offset,     dct_linesize_luma, ctx->blocks[4]);
255     ctx->dsp.idct_put(dest_y + dct_offset + 8, dct_linesize_luma, ctx->blocks[5]);
256
257     if (!(ctx->avctx->flags & CODEC_FLAG_GRAY)) {
258         dct_offset = dct_linesize_chroma << 3;
259         ctx->dsp.idct_put(dest_u,              dct_linesize_chroma, ctx->blocks[2]);
260         ctx->dsp.idct_put(dest_v,              dct_linesize_chroma, ctx->blocks[3]);
261         ctx->dsp.idct_put(dest_u + dct_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[6]);
262         ctx->dsp.idct_put(dest_v + dct_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[7]);
263     }
264
265     return 0;
266 }
267
268 static int dnxhd_decode_macroblocks(DNXHDContext *ctx, const uint8_t *buf, int buf_size)
269 {
270     int x, y;
271     for (y = 0; y < ctx->mb_height; y++) {
272         ctx->last_dc[0] =
273         ctx->last_dc[1] =
274         ctx->last_dc[2] = 1<<(ctx->cid_table->bit_depth+2); // for levels +2^(bitdepth-1)
275         init_get_bits(&ctx->gb, buf + ctx->mb_scan_index[y], (buf_size - ctx->mb_scan_index[y]) << 3);
276         for (x = 0; x < ctx->mb_width; x++) {
277             //START_TIMER;
278             dnxhd_decode_macroblock(ctx, x, y);
279             //STOP_TIMER("decode macroblock");
280         }
281     }
282     return 0;
283 }
284
285 static int dnxhd_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data, int *data_size,
286                               AVPacket *avpkt)
287 {
288     const uint8_t *buf = avpkt->data;
289     int buf_size = avpkt->size;
290     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
291     AVFrame *picture = data;
292     int first_field = 1;
293
294     dprintf(avctx, "frame size %d\n", buf_size);
295
296  decode_coding_unit:
297     if (dnxhd_decode_header(ctx, buf, buf_size, first_field) < 0)
298         return -1;
299
300     if ((avctx->width || avctx->height) &&
301         (ctx->width != avctx->width || ctx->height != avctx->height)) {
302         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "frame size changed: %dx%d -> %dx%d\n",
303                avctx->width, avctx->height, ctx->width, ctx->height);
304         first_field = 1;
305     }
306
307     avctx->pix_fmt = PIX_FMT_YUV422P;
308     if (avcodec_check_dimensions(avctx, ctx->width, ctx->height))
309         return -1;
310     avcodec_set_dimensions(avctx, ctx->width, ctx->height);
311
312     if (first_field) {
313         if (ctx->picture.data[0])
314             avctx->release_buffer(avctx, &ctx->picture);
315         if (avctx->get_buffer(avctx, &ctx->picture) < 0) {
316             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
317             return -1;
318         }
319     }
320
321     dnxhd_decode_macroblocks(ctx, buf + 0x280, buf_size - 0x280);
322
323     if (first_field && ctx->picture.interlaced_frame) {
324         buf      += ctx->cid_table->coding_unit_size;
325         buf_size -= ctx->cid_table->coding_unit_size;
326         first_field = 0;
327         goto decode_coding_unit;
328     }
329
330     *picture = ctx->picture;
331     *data_size = sizeof(AVPicture);
332     return buf_size;
333 }
334
335 static av_cold int dnxhd_decode_close(AVCodecContext *avctx)
336 {
337     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
338
339     if (ctx->picture.data[0])
340         avctx->release_buffer(avctx, &ctx->picture);
341     free_vlc(&ctx->ac_vlc);
342     free_vlc(&ctx->dc_vlc);
343     free_vlc(&ctx->run_vlc);
344     return 0;
345 }
346
347 AVCodec dnxhd_decoder = {
348     "dnxhd",
349     AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
350     CODEC_ID_DNXHD,
351     sizeof(DNXHDContext),
352     dnxhd_decode_init,
353     NULL,
354     dnxhd_decode_close,
355     dnxhd_decode_frame,
356     CODEC_CAP_DR1,
357     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("VC3/DNxHD"),
358 };