ccd79c899531fafe0ed11afec98f1a84606db216
[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 "bitstream.h"
27 #include "dnxhddata.h"
28 #include "dsputil.h"
29 #include "mpegvideo.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     DECLARE_ALIGNED_8(ScanTable, scantable);
45     const CIDEntry *cid_table;
46 } DNXHDContext;
47
48 #define DNXHD_VLC_BITS 9
49 #define DNXHD_DC_VLC_BITS 6
50
51 static 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 = FF_I_TYPE;
59     return 0;
60 }
61
62 static int dnxhd_init_vlc(DNXHDContext *ctx, int cid)
63 {
64     if (!ctx->cid_table) {
65         int index;
66
67         if ((index = ff_dnxhd_get_cid_table(cid)) < 0) {
68             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "unsupported cid %d\n", cid);
69             return -1;
70         }
71         ctx->cid_table = &ff_dnxhd_cid_table[index];
72         init_vlc(&ctx->ac_vlc, DNXHD_VLC_BITS, 257,
73                  ctx->cid_table->ac_bits, 1, 1,
74                  ctx->cid_table->ac_codes, 2, 2, 0);
75         init_vlc(&ctx->dc_vlc, DNXHD_DC_VLC_BITS, 12,
76                  ctx->cid_table->dc_bits, 1, 1,
77                  ctx->cid_table->dc_codes, 1, 1, 0);
78         init_vlc(&ctx->run_vlc, DNXHD_VLC_BITS, 62,
79                  ctx->cid_table->run_bits, 1, 1,
80                  ctx->cid_table->run_codes, 2, 2, 0);
81
82         ff_init_scantable(ctx->dsp.idct_permutation, &ctx->scantable, ff_zigzag_direct);
83     }
84     return 0;
85 }
86
87 static int dnxhd_decode_header(DNXHDContext *ctx, uint8_t *buf, int buf_size, int first_field)
88 {
89     static const uint8_t header_prefix[] = { 0x00, 0x00, 0x02, 0x80, 0x01 };
90     int i;
91
92     if (buf_size < 0x280)
93         return -1;
94
95     if (memcmp(buf, header_prefix, 5)) {
96         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "error in header\n");
97         return -1;
98     }
99     if (buf[5] & 2) { /* interlaced */
100         ctx->cur_field = buf[5] & 1;
101         ctx->picture.interlaced_frame = 1;
102         ctx->picture.top_field_first = first_field && ctx->cur_field == 1;
103         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "interlaced %d, cur field %d\n", buf[5] & 3, ctx->cur_field);
104     }
105
106     ctx->height = AV_RB16(buf + 0x18);
107     ctx->width  = AV_RB16(buf + 0x1a);
108
109     dprintf(ctx->avctx, "width %d, heigth %d\n", ctx->width, ctx->height);
110
111     if (buf[0x21] & 0x40) {
112         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "10 bit per component\n");
113         return -1;
114     }
115
116     ctx->cid = AV_RB32(buf + 0x28);
117     dprintf(ctx->avctx, "compression id %d\n", ctx->cid);
118
119     if (dnxhd_init_vlc(ctx, ctx->cid) < 0)
120         return -1;
121
122     if (buf_size < ctx->cid_table->coding_unit_size) {
123         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "incorrect frame size\n");
124         return -1;
125     }
126
127     ctx->mb_width = ctx->width>>4;
128     ctx->mb_height = buf[0x16d];
129
130     if (ctx->mb_height > 68) {
131         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "mb height too big\n");
132         return -1;
133     }
134
135     dprintf(ctx->avctx, "mb width %d, mb height %d\n", ctx->mb_width, ctx->mb_height);
136     for (i = 0; i < ctx->mb_height; i++) {
137         ctx->mb_scan_index[i] = AV_RB32(buf + 0x170 + (i<<2));
138         dprintf(ctx->avctx, "mb scan index %d\n", ctx->mb_scan_index[i]);
139         if (buf_size < ctx->mb_scan_index[i] + 0x280) {
140             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid mb scan index\n");
141             return -1;
142         }
143     }
144
145     return 0;
146 }
147
148 static int dnxhd_decode_dc(DNXHDContext *ctx)
149 {
150     int len;
151
152     len = get_vlc2(&ctx->gb, ctx->dc_vlc.table, DNXHD_DC_VLC_BITS, 1);
153     return len ? get_xbits(&ctx->gb, len) : 0;
154 }
155
156 static void dnxhd_decode_dct_block(DNXHDContext *ctx, DCTELEM *block, int n, int qscale)
157 {
158     int i, j, index, index2;
159     int level, component, sign;
160     const uint8_t *weigth_matrix;
161
162     if (n&2) {
163         component = 1 + (n&1);
164         weigth_matrix = ctx->cid_table->chroma_weigth;
165     } else {
166         component = 0;
167         weigth_matrix = ctx->cid_table->luma_weigth;
168     }
169
170     ctx->last_dc[component] += dnxhd_decode_dc(ctx);
171     block[0] = ctx->last_dc[component];
172     //av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "dc %d\n", block[0]);
173     for (i = 1; ; i++) {
174         index = get_vlc2(&ctx->gb, ctx->ac_vlc.table, DNXHD_VLC_BITS, 2);
175         //av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "index %d\n", index);
176         level = ctx->cid_table->ac_level[index];
177         if (!level) { /* EOB */
178             //av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "EOB\n");
179             return;
180         }
181         sign = get_sbits(&ctx->gb, 1);
182
183         if (ctx->cid_table->ac_index_flag[index]) {
184             level += get_bits(&ctx->gb, ctx->cid_table->index_bits)<<6;
185         }
186
187         if (ctx->cid_table->ac_run_flag[index]) {
188             index2 = get_vlc2(&ctx->gb, ctx->run_vlc.table, DNXHD_VLC_BITS, 2);
189             i += ctx->cid_table->run[index2];
190         }
191
192         if (i > 63) {
193             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "ac tex damaged %d, %d\n", n, i);
194             return;
195         }
196
197         j = ctx->scantable.permutated[i];
198         //av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "j %d\n", j);
199         //av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "level %d, weigth %d\n", level, weigth_matrix[i]);
200         level = (2*level+1) * qscale * weigth_matrix[i];
201         if (weigth_matrix[i] != 32) // FIXME 10bit
202             level += 32;
203         level >>= 6;
204         //av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "i %d, j %d, end level %d\n", i, j, level);
205         block[j] = (level^sign) - sign;
206     }
207 }
208
209 static int dnxhd_decode_macroblock(DNXHDContext *ctx, int x, int y)
210 {
211     int dct_linesize_luma   = ctx->picture.linesize[0];
212     int dct_linesize_chroma = ctx->picture.linesize[1];
213     uint8_t *dest_y, *dest_u, *dest_v;
214     int dct_offset;
215     int qscale, i;
216
217     ctx->dsp.clear_blocks(ctx->blocks[0]);
218     ctx->dsp.clear_blocks(ctx->blocks[2]); // FIXME change clear blocks to take block amount
219
220     qscale = get_bits(&ctx->gb, 11);
221     skip_bits1(&ctx->gb);
222     //av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "qscale %d\n", qscale);
223
224     for (i = 0; i < 8; i++) {
225         dnxhd_decode_dct_block(ctx, ctx->blocks[i], i, qscale);
226     }
227
228     if (ctx->picture.interlaced_frame) {
229         dct_linesize_luma   <<= 1;
230         dct_linesize_chroma <<= 1;
231     }
232
233     dest_y = ctx->picture.data[0] + ((y * dct_linesize_luma)   << 4) + (x << 4);
234     dest_u = ctx->picture.data[1] + ((y * dct_linesize_chroma) << 4) + (x << 3);
235     dest_v = ctx->picture.data[2] + ((y * dct_linesize_chroma) << 4) + (x << 3);
236
237     if (ctx->cur_field) {
238         dest_y += ctx->picture.linesize[0];
239         dest_u += ctx->picture.linesize[1];
240         dest_v += ctx->picture.linesize[2];
241     }
242
243     dct_offset = dct_linesize_luma << 3;
244     ctx->dsp.idct_put(dest_y,                  dct_linesize_luma, ctx->blocks[0]);
245     ctx->dsp.idct_put(dest_y + 8,              dct_linesize_luma, ctx->blocks[1]);
246     ctx->dsp.idct_put(dest_y + dct_offset,     dct_linesize_luma, ctx->blocks[4]);
247     ctx->dsp.idct_put(dest_y + dct_offset + 8, dct_linesize_luma, ctx->blocks[5]);
248
249     if (!(ctx->avctx->flags & CODEC_FLAG_GRAY)) {
250         dct_offset = dct_linesize_chroma << 3;
251         ctx->dsp.idct_put(dest_u,              dct_linesize_chroma, ctx->blocks[2]);
252         ctx->dsp.idct_put(dest_v,              dct_linesize_chroma, ctx->blocks[3]);
253         ctx->dsp.idct_put(dest_u + dct_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[6]);
254         ctx->dsp.idct_put(dest_v + dct_offset, dct_linesize_chroma, ctx->blocks[7]);
255     }
256
257     return 0;
258 }
259
260 static int dnxhd_decode_macroblocks(DNXHDContext *ctx, uint8_t *buf, int buf_size)
261 {
262     int x, y;
263     for (y = 0; y < ctx->mb_height; y++) {
264         ctx->last_dc[0] =
265         ctx->last_dc[1] =
266         ctx->last_dc[2] = 1024; // 1024 for levels +128
267         init_get_bits(&ctx->gb, buf + ctx->mb_scan_index[y], (buf_size - ctx->mb_scan_index[y]) << 3);
268         for (x = 0; x < ctx->mb_width; x++) {
269             //START_TIMER;
270             dnxhd_decode_macroblock(ctx, x, y);
271             //STOP_TIMER("decode macroblock");
272         }
273     }
274     return 0;
275 }
276
277 static int dnxhd_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data, int *data_size,
278                               uint8_t *buf, int buf_size)
279 {
280     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
281     AVFrame *picture = data;
282     int first_field = 1;
283
284     dprintf(avctx, "frame size %d\n", buf_size);
285
286  decode_coding_unit:
287     if (dnxhd_decode_header(ctx, buf, buf_size, first_field) < 0)
288         return -1;
289
290     avctx->pix_fmt = PIX_FMT_YUV422P;
291     if (avcodec_check_dimensions(avctx, ctx->width, ctx->height))
292         return -1;
293     avcodec_set_dimensions(avctx, ctx->width, ctx->height);
294
295     if (first_field) {
296         if (ctx->picture.data[0])
297             avctx->release_buffer(avctx, &ctx->picture);
298         if (avctx->get_buffer(avctx, &ctx->picture) < 0) {
299             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
300             return -1;
301         }
302     }
303
304     dnxhd_decode_macroblocks(ctx, buf + 0x280, buf_size - 0x280);
305
306     if (first_field && ctx->picture.interlaced_frame) {
307         buf      += ctx->cid_table->coding_unit_size;
308         buf_size -= ctx->cid_table->coding_unit_size;
309         first_field = 0;
310         goto decode_coding_unit;
311     }
312
313     *picture = ctx->picture;
314     *data_size = sizeof(AVPicture);
315     return buf_size;
316 }
317
318 static int dnxhd_decode_close(AVCodecContext *avctx)
319 {
320     DNXHDContext *ctx = avctx->priv_data;
321
322     if (ctx->picture.data[0])
323         avctx->release_buffer(avctx, &ctx->picture);
324     free_vlc(&ctx->ac_vlc);
325     free_vlc(&ctx->dc_vlc);
326     free_vlc(&ctx->run_vlc);
327     return 0;
328 }
329
330 AVCodec dnxhd_decoder = {
331     "dnxhd",
332     CODEC_TYPE_VIDEO,
333     CODEC_ID_DNXHD,
334     sizeof(DNXHDContext),
335     dnxhd_decode_init,
336     NULL,
337     dnxhd_decode_close,
338     dnxhd_decode_frame,
339     CODEC_CAP_DR1,
340 };