8cbe1a8111e3ecd1f7aeb47b33564d49a2be7b05
[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 (!ctx->cid_table) {
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         init_vlc(&ctx->ac_vlc, DNXHD_VLC_BITS, 257,
75                  ctx->cid_table->ac_bits, 1, 1,
76                  ctx->cid_table->ac_codes, 2, 2, 0);
77         init_vlc(&ctx->dc_vlc, DNXHD_DC_VLC_BITS, ctx->cid_table->bit_depth+4,
78                  ctx->cid_table->dc_bits, 1, 1,
79                  ctx->cid_table->dc_codes, 1, 1, 0);
80         init_vlc(&ctx->run_vlc, DNXHD_VLC_BITS, 62,
81                  ctx->cid_table->run_bits, 1, 1,
82                  ctx->cid_table->run_codes, 2, 2, 0);
83
84         ff_init_scantable(ctx->dsp.idct_permutation, &ctx->scantable, ff_zigzag_direct);
85     }
86     return 0;
87 }
88
89 static int dnxhd_decode_header(DNXHDContext *ctx, const uint8_t *buf, int buf_size, int first_field)
90 {
91     static const uint8_t header_prefix[] = { 0x00, 0x00, 0x02, 0x80, 0x01 };
92     int i;
93
94     if (buf_size < 0x280)
95         return -1;
96
97     if (memcmp(buf, header_prefix, 5)) {
98         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "error in header\n");
99         return -1;
100     }
101     if (buf[5] & 2) { /* interlaced */
102         ctx->cur_field = buf[5] & 1;
103         ctx->picture.interlaced_frame = 1;
104         ctx->picture.top_field_first = first_field ^ ctx->cur_field;
105         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "interlaced %d, cur field %d\n", buf[5] & 3, ctx->cur_field);
106     }
107
108     ctx->height = AV_RB16(buf + 0x18);
109     ctx->width  = AV_RB16(buf + 0x1a);
110
111     av_dlog(ctx->avctx, "width %d, heigth %d\n", ctx->width, ctx->height);
112
113     if (buf[0x21] & 0x40) {
114         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "10 bit per component\n");
115         return -1;
116     }
117
118     ctx->cid = AV_RB32(buf + 0x28);
119     av_dlog(ctx->avctx, "compression id %d\n", ctx->cid);
120
121     if (dnxhd_init_vlc(ctx, ctx->cid) < 0)
122         return -1;
123
124     if (buf_size < ctx->cid_table->coding_unit_size) {
125         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "incorrect frame size\n");
126         return -1;
127     }
128
129     ctx->mb_width = ctx->width>>4;
130     ctx->mb_height = buf[0x16d];
131
132     av_dlog(ctx->avctx, "mb width %d, mb height %d\n", ctx->mb_width, ctx->mb_height);
133
134     if ((ctx->height+15)>>4 == ctx->mb_height && ctx->picture.interlaced_frame)
135         ctx->height <<= 1;
136
137     if (ctx->mb_height > 68 ||
138         (ctx->mb_height<<ctx->picture.interlaced_frame) > (ctx->height+15)>>4) {
139         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "mb height too big: %d\n", ctx->mb_height);
140         return -1;
141     }
142
143     for (i = 0; i < ctx->mb_height; i++) {
144         ctx->mb_scan_index[i] = AV_RB32(buf + 0x170 + (i<<2));
145         av_dlog(ctx->avctx, "mb scan index %d\n", ctx->mb_scan_index[i]);
146         if (buf_size < ctx->mb_scan_index[i] + 0x280) {
147             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid mb scan index\n");
148             return -1;
149         }
150     }
151
152     return 0;
153 }
154
155 static int dnxhd_decode_dc(DNXHDContext *ctx)
156 {
157     int len;
158
159     len = get_vlc2(&ctx->gb, ctx->dc_vlc.table, DNXHD_DC_VLC_BITS, 1);
160     return len ? get_xbits(&ctx->gb, len) : 0;
161 }
162
163 static void dnxhd_decode_dct_block(DNXHDContext *ctx, DCTELEM *block, int n, int qscale)
164 {
165     int i, j, index, index2;
166     int level, component, sign;
167     const uint8_t *weigth_matrix;
168
169     if (n&2) {
170         component = 1 + (n&1);
171         weigth_matrix = ctx->cid_table->chroma_weight;
172     } else {
173         component = 0;
174         weigth_matrix = ctx->cid_table->luma_weight;
175     }
176
177     ctx->last_dc[component] += dnxhd_decode_dc(ctx);
178     block[0] = ctx->last_dc[component];
179     //av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "dc %d\n", block[0]);
180     for (i = 1; ; i++) {
181         index = get_vlc2(&ctx->gb, ctx->ac_vlc.table, DNXHD_VLC_BITS, 2);
182         //av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "index %d\n", index);
183         level = ctx->cid_table->ac_level[index];
184         if (!level) { /* EOB */
185             //av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "EOB\n");
186             return;
187         }
188         sign = get_sbits(&ctx->gb, 1);
189
190         if (ctx->cid_table->ac_index_flag[index]) {
191             level += get_bits(&ctx->gb, ctx->cid_table->index_bits)<<6;
192         }
193
194         if (ctx->cid_table->ac_run_flag[index]) {
195             index2 = get_vlc2(&ctx->gb, ctx->run_vlc.table, DNXHD_VLC_BITS, 2);
196             i += ctx->cid_table->run[index2];
197         }
198
199         if (i > 63) {
200             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "ac tex damaged %d, %d\n", n, i);
201             return;
202         }
203
204         j = ctx->scantable.permutated[i];
205         //av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "j %d\n", j);
206         //av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "level %d, weigth %d\n", level, weigth_matrix[i]);
207         level = (2*level+1) * qscale * weigth_matrix[i];
208         if (ctx->cid_table->bit_depth == 10) {
209             if (weigth_matrix[i] != 8)
210                 level += 8;
211             level >>= 4;
212         } else {
213             if (weigth_matrix[i] != 32)
214                 level += 32;
215             level >>= 6;
216         }
217         //av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "i %d, j %d, end level %d\n", i, j, level);
218         block[j] = (level^sign) - sign;
219     }
220 }
221
222 static int dnxhd_decode_macroblock(DNXHDContext *ctx, int x, int y)
223 {
224     int dct_linesize_luma   = ctx->picture.linesize[0];
225     int dct_linesize_chroma = ctx->picture.linesize[1];
226     uint8_t *dest_y, *dest_u, *dest_v;
227     int dct_offset;
228     int qscale, i;
229
230     qscale = get_bits(&ctx->gb, 11);
231     skip_bits1(&ctx->gb);
232     //av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "qscale %d\n", qscale);
233
234     for (i = 0; i < 8; i++) {
235         ctx->dsp.clear_block(ctx->blocks[i]);
236         dnxhd_decode_dct_block(ctx, ctx->blocks[i], i, qscale);
237     }
238
239     if (ctx->picture.interlaced_frame) {
240         dct_linesize_luma   <<= 1;
241         dct_linesize_chroma <<= 1;
242     }
243
244     dest_y = ctx->picture.data[0] + ((y * dct_linesize_luma)   << 4) + (x << 4);
245     dest_u = ctx->picture.data[1] + ((y * dct_linesize_chroma) << 4) + (x << 3);
246     dest_v = ctx->picture.data[2] + ((y * dct_linesize_chroma) << 4) + (x << 3);
247
248     if (ctx->cur_field) {
249         dest_y += ctx->picture.linesize[0];
250         dest_u += ctx->picture.linesize[1];
251         dest_v += ctx->picture.linesize[2];
252     }
253
254     dct_offset = dct_linesize_luma << 3;
255     ctx->dsp.idct_put(dest_y,                  dct_linesize_luma, ctx->blocks[0]);
256     ctx->dsp.idct_put(dest_y + 8,              dct_linesize_luma, ctx->blocks[1]);
257     ctx->dsp.idct_put(dest_y + dct_offset,     dct_linesize_luma, ctx->blocks[4]);
258     ctx->dsp.idct_put(dest_y + dct_offset + 8, dct_linesize_luma, ctx->blocks[5]);
259
260     if (!(ctx->avctx->flags & CODEC_FLAG_GRAY)) {
261         dct_offset = dct_linesize_chroma << 3;
262         ctx->dsp.idct_put(dest_u,              dct_linesize_chroma, ctx->blocks[2]);
263         ctx->dsp.idct_put(dest_v,              dct_linesize_chroma, ctx->blocks[3]);
264         ctx->dsp.idct_put(dest_u + dct_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[6]);
265         ctx->dsp.idct_put(dest_v + dct_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[7]);
266     }
267
268     return 0;
269 }
270
271 static int dnxhd_decode_macroblocks(DNXHDContext *ctx, const uint8_t *buf, int buf_size)
272 {
273     int x, y;
274     for (y = 0; y < ctx->mb_height; y++) {
275         ctx->last_dc[0] =
276         ctx->last_dc[1] =
277         ctx->last_dc[2] = 1<<(ctx->cid_table->bit_depth+2); // for levels +2^(bitdepth-1)
278         init_get_bits(&ctx->gb, buf + ctx->mb_scan_index[y], (buf_size - ctx->mb_scan_index[y]) << 3);
279         for (x = 0; x < ctx->mb_width; x++) {
280             //START_TIMER;
281             dnxhd_decode_macroblock(ctx, x, y);
282             //STOP_TIMER("decode macroblock");
283         }
284     }
285     return 0;
286 }
287
288 static int dnxhd_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data, int *data_size,
289                               AVPacket *avpkt)
290 {
291     const uint8_t *buf = avpkt->data;
292     int buf_size = avpkt->size;
293     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
294     AVFrame *picture = data;
295     int first_field = 1;
296
297     av_dlog(avctx, "frame size %d\n", buf_size);
298
299  decode_coding_unit:
300     if (dnxhd_decode_header(ctx, buf, buf_size, first_field) < 0)
301         return -1;
302
303     if ((avctx->width || avctx->height) &&
304         (ctx->width != avctx->width || ctx->height != avctx->height)) {
305         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "frame size changed: %dx%d -> %dx%d\n",
306                avctx->width, avctx->height, ctx->width, ctx->height);
307         first_field = 1;
308     }
309
310     avctx->pix_fmt = PIX_FMT_YUV422P;
311     if (av_image_check_size(ctx->width, ctx->height, 0, avctx))
312         return -1;
313     avcodec_set_dimensions(avctx, ctx->width, ctx->height);
314
315     if (first_field) {
316         if (ctx->picture.data[0])
317             avctx->release_buffer(avctx, &ctx->picture);
318         if (avctx->get_buffer(avctx, &ctx->picture) < 0) {
319             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
320             return -1;
321         }
322     }
323
324     dnxhd_decode_macroblocks(ctx, buf + 0x280, buf_size - 0x280);
325
326     if (first_field && ctx->picture.interlaced_frame) {
327         buf      += ctx->cid_table->coding_unit_size;
328         buf_size -= ctx->cid_table->coding_unit_size;
329         first_field = 0;
330         goto decode_coding_unit;
331     }
332
333     *picture = ctx->picture;
334     *data_size = sizeof(AVPicture);
335     return buf_size;
336 }
337
338 static av_cold int dnxhd_decode_close(AVCodecContext *avctx)
339 {
340     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
341
342     if (ctx->picture.data[0])
343         avctx->release_buffer(avctx, &ctx->picture);
344     free_vlc(&ctx->ac_vlc);
345     free_vlc(&ctx->dc_vlc);
346     free_vlc(&ctx->run_vlc);
347     return 0;
348 }
349
350 AVCodec ff_dnxhd_decoder = {
351     "dnxhd",
352     AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
353     CODEC_ID_DNXHD,
354     sizeof(DNXHDContext),
355     dnxhd_decode_init,
356     NULL,
357     dnxhd_decode_close,
358     dnxhd_decode_frame,
359     CODEC_CAP_DR1,
360     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("VC3/DNxHD"),
361 };