speedhq: fix decoding artifacts
[ffmpeg.git] / libavcodec / dnxhdenc.c
1 /*
2  * VC3/DNxHD encoder
3  * Copyright (c) 2007 Baptiste Coudurier <baptiste dot coudurier at smartjog dot com>
4  * Copyright (c) 2011 MirriAd Ltd
5  *
6  * VC-3 encoder funded by the British Broadcasting Corporation
7  * 10 bit support added by MirriAd Ltd, Joseph Artsimovich <joseph@mirriad.com>
8  *
9  * This file is part of FFmpeg.
10  *
11  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
12  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
13  * License as published by the Free Software Foundation; either
14  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
15  *
16  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
17  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
18  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
19  * Lesser General Public License for more details.
20  *
21  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
22  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
23  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
24  */
25
26 #include "libavutil/attributes.h"
27 #include "libavutil/internal.h"
28 #include "libavutil/opt.h"
29 #include "libavutil/timer.h"
30
31 #include "avcodec.h"
32 #include "blockdsp.h"
33 #include "fdctdsp.h"
34 #include "internal.h"
35 #include "mpegvideo.h"
36 #include "pixblockdsp.h"
37 #include "profiles.h"
38 #include "dnxhdenc.h"
39
40 // The largest value that will not lead to overflow for 10-bit samples.
41 #define DNX10BIT_QMAT_SHIFT 18
42 #define RC_VARIANCE 1 // use variance or ssd for fast rc
43 #define LAMBDA_FRAC_BITS 10
44
45 #define VE AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM
46 static const AVOption options[] = {
47     { "nitris_compat", "encode with Avid Nitris compatibility",
48         offsetof(DNXHDEncContext, nitris_compat), AV_OPT_TYPE_BOOL, { .i64 = 0 }, 0, 1, VE },
49     { "ibias", "intra quant bias",
50         offsetof(DNXHDEncContext, intra_quant_bias), AV_OPT_TYPE_INT,
51         { .i64 = 0 }, INT_MIN, INT_MAX, VE },
52     { "profile",       NULL, offsetof(DNXHDEncContext, profile), AV_OPT_TYPE_INT,
53         { .i64 = FF_PROFILE_DNXHD },
54         FF_PROFILE_DNXHD, FF_PROFILE_DNXHR_444, VE, "profile" },
55     { "dnxhd",     NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = FF_PROFILE_DNXHD },
56         0, 0, VE, "profile" },
57     { "dnxhr_444", NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = FF_PROFILE_DNXHR_444 },
58         0, 0, VE, "profile" },
59     { "dnxhr_hqx", NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = FF_PROFILE_DNXHR_HQX },
60         0, 0, VE, "profile" },
61     { "dnxhr_hq",  NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = FF_PROFILE_DNXHR_HQ },
62         0, 0, VE, "profile" },
63     { "dnxhr_sq",  NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = FF_PROFILE_DNXHR_SQ },
64         0, 0, VE, "profile" },
65     { "dnxhr_lb",  NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = FF_PROFILE_DNXHR_LB },
66         0, 0, VE, "profile" },
67     { NULL }
68 };
69
70 static const AVClass dnxhd_class = {
71     .class_name = "dnxhd",
72     .item_name  = av_default_item_name,
73     .option     = options,
74     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
75 };
76
77 static void dnxhd_8bit_get_pixels_8x4_sym(int16_t *av_restrict block,
78                                           const uint8_t *pixels,
79                                           ptrdiff_t line_size)
80 {
81     int i;
82     for (i = 0; i < 4; i++) {
83         block[0] = pixels[0];
84         block[1] = pixels[1];
85         block[2] = pixels[2];
86         block[3] = pixels[3];
87         block[4] = pixels[4];
88         block[5] = pixels[5];
89         block[6] = pixels[6];
90         block[7] = pixels[7];
91         pixels  += line_size;
92         block   += 8;
93     }
94     memcpy(block,      block -  8, sizeof(*block) * 8);
95     memcpy(block +  8, block - 16, sizeof(*block) * 8);
96     memcpy(block + 16, block - 24, sizeof(*block) * 8);
97     memcpy(block + 24, block - 32, sizeof(*block) * 8);
98 }
99
100 static av_always_inline
101 void dnxhd_10bit_get_pixels_8x4_sym(int16_t *av_restrict block,
102                                     const uint8_t *pixels,
103                                     ptrdiff_t line_size)
104 {
105     memcpy(block + 0 * 8, pixels + 0 * line_size, 8 * sizeof(*block));
106     memcpy(block + 7 * 8, pixels + 0 * line_size, 8 * sizeof(*block));
107     memcpy(block + 1 * 8, pixels + 1 * line_size, 8 * sizeof(*block));
108     memcpy(block + 6 * 8, pixels + 1 * line_size, 8 * sizeof(*block));
109     memcpy(block + 2 * 8, pixels + 2 * line_size, 8 * sizeof(*block));
110     memcpy(block + 5 * 8, pixels + 2 * line_size, 8 * sizeof(*block));
111     memcpy(block + 3 * 8, pixels + 3 * line_size, 8 * sizeof(*block));
112     memcpy(block + 4 * 8, pixels + 3 * line_size, 8 * sizeof(*block));
113 }
114
115 static int dnxhd_10bit_dct_quantize(MpegEncContext *ctx, int16_t *block,
116                                     int n, int qscale, int *overflow)
117 {
118     const uint8_t *scantable= ctx->intra_scantable.scantable;
119     const int *qmat = n<4 ? ctx->q_intra_matrix[qscale] : ctx->q_chroma_intra_matrix[qscale];
120     int last_non_zero = 0;
121     int i;
122
123     ctx->fdsp.fdct(block);
124
125     // Divide by 4 with rounding, to compensate scaling of DCT coefficients
126     block[0] = (block[0] + 2) >> 2;
127
128     for (i = 1; i < 64; ++i) {
129         int j = scantable[i];
130         int sign = FF_SIGNBIT(block[j]);
131         int level = (block[j] ^ sign) - sign;
132         level = level * qmat[j] >> DNX10BIT_QMAT_SHIFT;
133         block[j] = (level ^ sign) - sign;
134         if (level)
135             last_non_zero = i;
136     }
137
138     /* we need this permutation so that we correct the IDCT, we only permute the !=0 elements */
139     if (ctx->idsp.perm_type != FF_IDCT_PERM_NONE)
140         ff_block_permute(block, ctx->idsp.idct_permutation,
141                          scantable, last_non_zero);
142
143     return last_non_zero;
144 }
145
146 static av_cold int dnxhd_init_vlc(DNXHDEncContext *ctx)
147 {
148     int i, j, level, run;
149     int max_level = 1 << (ctx->cid_table->bit_depth + 2);
150
151     FF_ALLOCZ_ARRAY_OR_GOTO(ctx->m.avctx, ctx->vlc_codes,
152                       max_level, 4 * sizeof(*ctx->vlc_codes), fail);
153     FF_ALLOCZ_ARRAY_OR_GOTO(ctx->m.avctx, ctx->vlc_bits,
154                       max_level, 4 * sizeof(*ctx->vlc_bits), fail);
155     FF_ALLOCZ_OR_GOTO(ctx->m.avctx, ctx->run_codes,
156                       63 * 2, fail);
157     FF_ALLOCZ_OR_GOTO(ctx->m.avctx, ctx->run_bits,
158                       63, fail);
159
160     ctx->vlc_codes += max_level * 2;
161     ctx->vlc_bits  += max_level * 2;
162     for (level = -max_level; level < max_level; level++) {
163         for (run = 0; run < 2; run++) {
164             int index = (level << 1) | run;
165             int sign, offset = 0, alevel = level;
166
167             MASK_ABS(sign, alevel);
168             if (alevel > 64) {
169                 offset  = (alevel - 1) >> 6;
170                 alevel -= offset << 6;
171             }
172             for (j = 0; j < 257; j++) {
173                 if (ctx->cid_table->ac_info[2*j+0] >> 1 == alevel &&
174                     (!offset || (ctx->cid_table->ac_info[2*j+1] & 1) && offset) &&
175                     (!run    || (ctx->cid_table->ac_info[2*j+1] & 2) && run)) {
176                     av_assert1(!ctx->vlc_codes[index]);
177                     if (alevel) {
178                         ctx->vlc_codes[index] =
179                             (ctx->cid_table->ac_codes[j] << 1) | (sign & 1);
180                         ctx->vlc_bits[index] = ctx->cid_table->ac_bits[j] + 1;
181                     } else {
182                         ctx->vlc_codes[index] = ctx->cid_table->ac_codes[j];
183                         ctx->vlc_bits[index]  = ctx->cid_table->ac_bits[j];
184                     }
185                     break;
186                 }
187             }
188             av_assert0(!alevel || j < 257);
189             if (offset) {
190                 ctx->vlc_codes[index] =
191                     (ctx->vlc_codes[index] << ctx->cid_table->index_bits) | offset;
192                 ctx->vlc_bits[index] += ctx->cid_table->index_bits;
193             }
194         }
195     }
196     for (i = 0; i < 62; i++) {
197         int run = ctx->cid_table->run[i];
198         av_assert0(run < 63);
199         ctx->run_codes[run] = ctx->cid_table->run_codes[i];
200         ctx->run_bits[run]  = ctx->cid_table->run_bits[i];
201     }
202     return 0;
203 fail:
204     return AVERROR(ENOMEM);
205 }
206
207 static av_cold int dnxhd_init_qmat(DNXHDEncContext *ctx, int lbias, int cbias)
208 {
209     // init first elem to 1 to avoid div by 0 in convert_matrix
210     uint16_t weight_matrix[64] = { 1, }; // convert_matrix needs uint16_t*
211     int qscale, i;
212     const uint8_t *luma_weight_table   = ctx->cid_table->luma_weight;
213     const uint8_t *chroma_weight_table = ctx->cid_table->chroma_weight;
214
215     FF_ALLOCZ_ARRAY_OR_GOTO(ctx->m.avctx, ctx->qmatrix_l,
216                       (ctx->m.avctx->qmax + 1), 64 * sizeof(int), fail);
217     FF_ALLOCZ_ARRAY_OR_GOTO(ctx->m.avctx, ctx->qmatrix_c,
218                       (ctx->m.avctx->qmax + 1), 64 * sizeof(int), fail);
219     FF_ALLOCZ_ARRAY_OR_GOTO(ctx->m.avctx, ctx->qmatrix_l16,
220                       (ctx->m.avctx->qmax + 1), 64 * 2 * sizeof(uint16_t),
221                       fail);
222     FF_ALLOCZ_ARRAY_OR_GOTO(ctx->m.avctx, ctx->qmatrix_c16,
223                       (ctx->m.avctx->qmax + 1), 64 * 2 * sizeof(uint16_t),
224                       fail);
225
226     if (ctx->cid_table->bit_depth == 8) {
227         for (i = 1; i < 64; i++) {
228             int j = ctx->m.idsp.idct_permutation[ff_zigzag_direct[i]];
229             weight_matrix[j] = ctx->cid_table->luma_weight[i];
230         }
231         ff_convert_matrix(&ctx->m, ctx->qmatrix_l, ctx->qmatrix_l16,
232                           weight_matrix, ctx->intra_quant_bias, 1,
233                           ctx->m.avctx->qmax, 1);
234         for (i = 1; i < 64; i++) {
235             int j = ctx->m.idsp.idct_permutation[ff_zigzag_direct[i]];
236             weight_matrix[j] = ctx->cid_table->chroma_weight[i];
237         }
238         ff_convert_matrix(&ctx->m, ctx->qmatrix_c, ctx->qmatrix_c16,
239                           weight_matrix, ctx->intra_quant_bias, 1,
240                           ctx->m.avctx->qmax, 1);
241
242         for (qscale = 1; qscale <= ctx->m.avctx->qmax; qscale++) {
243             for (i = 0; i < 64; i++) {
244                 ctx->qmatrix_l[qscale][i]      <<= 2;
245                 ctx->qmatrix_c[qscale][i]      <<= 2;
246                 ctx->qmatrix_l16[qscale][0][i] <<= 2;
247                 ctx->qmatrix_l16[qscale][1][i] <<= 2;
248                 ctx->qmatrix_c16[qscale][0][i] <<= 2;
249                 ctx->qmatrix_c16[qscale][1][i] <<= 2;
250             }
251         }
252     } else {
253         // 10-bit
254         for (qscale = 1; qscale <= ctx->m.avctx->qmax; qscale++) {
255             for (i = 1; i < 64; i++) {
256                 int j = ff_zigzag_direct[i];
257
258                 /* The quantization formula from the VC-3 standard is:
259                  * quantized = sign(block[i]) * floor(abs(block[i]/s) * p /
260                  *             (qscale * weight_table[i]))
261                  * Where p is 32 for 8-bit samples and 8 for 10-bit ones.
262                  * The s factor compensates scaling of DCT coefficients done by
263                  * the DCT routines, and therefore is not present in standard.
264                  * It's 8 for 8-bit samples and 4 for 10-bit ones.
265                  * We want values of ctx->qtmatrix_l and ctx->qtmatrix_r to be:
266                  *     ((1 << DNX10BIT_QMAT_SHIFT) * (p / s)) /
267                  *     (qscale * weight_table[i])
268                  * For 10-bit samples, p / s == 2 */
269                 ctx->qmatrix_l[qscale][j] = (1 << (DNX10BIT_QMAT_SHIFT + 1)) /
270                                             (qscale * luma_weight_table[i]);
271                 ctx->qmatrix_c[qscale][j] = (1 << (DNX10BIT_QMAT_SHIFT + 1)) /
272                                             (qscale * chroma_weight_table[i]);
273             }
274         }
275     }
276
277     ctx->m.q_chroma_intra_matrix16 = ctx->qmatrix_c16;
278     ctx->m.q_chroma_intra_matrix   = ctx->qmatrix_c;
279     ctx->m.q_intra_matrix16        = ctx->qmatrix_l16;
280     ctx->m.q_intra_matrix          = ctx->qmatrix_l;
281
282     return 0;
283 fail:
284     return AVERROR(ENOMEM);
285 }
286
287 static av_cold int dnxhd_init_rc(DNXHDEncContext *ctx)
288 {
289     FF_ALLOCZ_ARRAY_OR_GOTO(ctx->m.avctx, ctx->mb_rc, (ctx->m.avctx->qmax + 1),
290                           ctx->m.mb_num * sizeof(RCEntry), fail);
291     if (ctx->m.avctx->mb_decision != FF_MB_DECISION_RD) {
292         FF_ALLOCZ_ARRAY_OR_GOTO(ctx->m.avctx, ctx->mb_cmp,
293                           ctx->m.mb_num, sizeof(RCCMPEntry), fail);
294         FF_ALLOCZ_ARRAY_OR_GOTO(ctx->m.avctx, ctx->mb_cmp_tmp,
295                           ctx->m.mb_num, sizeof(RCCMPEntry), fail);
296     }
297     ctx->frame_bits = (ctx->coding_unit_size -
298                        ctx->data_offset - 4 - ctx->min_padding) * 8;
299     ctx->qscale = 1;
300     ctx->lambda = 2 << LAMBDA_FRAC_BITS; // qscale 2
301     return 0;
302 fail:
303     return AVERROR(ENOMEM);
304 }
305
306 static int dnxhd_get_hr_frame_size(const CIDEntry* profile, int mb_num)
307 {
308   int result = mb_num * profile->packet_scale.num / profile->packet_scale.den;
309   result = (result + 2048) / 4096 * 4096;
310   return FFMAX(result, 8192);
311 }
312 static av_cold int dnxhd_encode_init(AVCodecContext *avctx)
313 {
314     DNXHDEncContext *ctx = avctx->priv_data;
315     int i, index, bit_depth, ret;
316
317     switch (avctx->pix_fmt) {
318     case AV_PIX_FMT_YUV422P:
319         bit_depth = 8;
320         break;
321     case AV_PIX_FMT_YUV422P10:
322         bit_depth = 10;
323         break;
324     default:
325         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
326                "pixel format is incompatible with DNxHD\n");
327         return AVERROR(EINVAL);
328     }
329
330     if (ctx->profile == FF_PROFILE_DNXHR_444 ||
331         ctx->profile == FF_PROFILE_DNXHR_HQX) {
332         avpriv_report_missing_feature(avctx,
333                "dnxhr_444 or dnxhr_hqx profile");
334         return AVERROR_PATCHWELCOME;
335     }
336
337     avctx->profile = ctx->profile;
338     ctx->cid = ff_dnxhd_find_cid(avctx, bit_depth);
339     if (!ctx->cid) {
340         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
341                "video parameters incompatible with DNxHD. Valid DNxHD profiles:\n");
342         ff_dnxhd_print_profiles(avctx, AV_LOG_ERROR);
343         return AVERROR(EINVAL);
344     }
345     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "cid %d\n", ctx->cid);
346
347     if (ctx->cid >= 1270 && ctx->cid <= 1274)
348         avctx->codec_tag = MKTAG('A','V','d','h');
349
350     if (avctx->width < 256 || avctx->height < 120) {
351         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
352                "Input dimensions too small, input must be at least 256x120\n");
353         return AVERROR(EINVAL);
354     }
355
356     index = ff_dnxhd_get_cid_table(ctx->cid);
357     av_assert0(index >= 0);
358
359     ctx->cid_table = &ff_dnxhd_cid_table[index];
360
361     ctx->m.avctx    = avctx;
362     ctx->m.mb_intra = 1;
363     ctx->m.h263_aic = 1;
364
365     avctx->bits_per_raw_sample = ctx->cid_table->bit_depth;
366
367     ff_blockdsp_init(&ctx->bdsp, avctx);
368     ff_fdctdsp_init(&ctx->m.fdsp, avctx);
369     ff_mpv_idct_init(&ctx->m);
370     ff_mpegvideoencdsp_init(&ctx->m.mpvencdsp, avctx);
371     ff_pixblockdsp_init(&ctx->m.pdsp, avctx);
372     ff_dct_encode_init(&ctx->m);
373
374     if (ctx->profile != FF_PROFILE_DNXHD)
375         ff_videodsp_init(&ctx->m.vdsp, bit_depth);
376
377     if (!ctx->m.dct_quantize)
378         ctx->m.dct_quantize = ff_dct_quantize_c;
379
380     if (ctx->cid_table->bit_depth == 10) {
381         ctx->m.dct_quantize     = dnxhd_10bit_dct_quantize;
382         ctx->get_pixels_8x4_sym = dnxhd_10bit_get_pixels_8x4_sym;
383         ctx->block_width_l2     = 4;
384     } else {
385         ctx->get_pixels_8x4_sym = dnxhd_8bit_get_pixels_8x4_sym;
386         ctx->block_width_l2     = 3;
387     }
388
389     if (ARCH_X86)
390         ff_dnxhdenc_init_x86(ctx);
391
392     ctx->m.mb_height = (avctx->height + 15) / 16;
393     ctx->m.mb_width  = (avctx->width  + 15) / 16;
394
395     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
396         ctx->interlaced   = 1;
397         ctx->m.mb_height /= 2;
398     }
399
400     ctx->m.mb_num = ctx->m.mb_height * ctx->m.mb_width;
401
402     if (ctx->cid_table->frame_size == DNXHD_VARIABLE) {
403         ctx->frame_size = dnxhd_get_hr_frame_size(ctx->cid_table,
404                                                   ctx->m.mb_num);
405         ctx->coding_unit_size = ctx->frame_size;
406     } else {
407         ctx->frame_size = ctx->cid_table->frame_size;
408         ctx->coding_unit_size = ctx->cid_table->coding_unit_size;
409     }
410
411     if (ctx->m.mb_height > 68)
412         ctx->data_offset = 0x170 + (ctx->m.mb_height << 2);
413     else
414         ctx->data_offset = 0x280;
415
416 #if FF_API_QUANT_BIAS
417 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
418     if (avctx->intra_quant_bias != FF_DEFAULT_QUANT_BIAS)
419         ctx->intra_quant_bias = avctx->intra_quant_bias;
420 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
421 #endif
422     // XXX tune lbias/cbias
423     if ((ret = dnxhd_init_qmat(ctx, ctx->intra_quant_bias, 0)) < 0)
424         return ret;
425
426     /* Avid Nitris hardware decoder requires a minimum amount of padding
427      * in the coding unit payload */
428     if (ctx->nitris_compat)
429         ctx->min_padding = 1600;
430
431     if ((ret = dnxhd_init_vlc(ctx)) < 0)
432         return ret;
433     if ((ret = dnxhd_init_rc(ctx)) < 0)
434         return ret;
435
436     FF_ALLOCZ_OR_GOTO(ctx->m.avctx, ctx->slice_size,
437                       ctx->m.mb_height * sizeof(uint32_t), fail);
438     FF_ALLOCZ_OR_GOTO(ctx->m.avctx, ctx->slice_offs,
439                       ctx->m.mb_height * sizeof(uint32_t), fail);
440     FF_ALLOCZ_OR_GOTO(ctx->m.avctx, ctx->mb_bits,
441                       ctx->m.mb_num * sizeof(uint16_t), fail);
442     FF_ALLOCZ_OR_GOTO(ctx->m.avctx, ctx->mb_qscale,
443                       ctx->m.mb_num * sizeof(uint8_t), fail);
444
445 #if FF_API_CODED_FRAME
446 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
447     avctx->coded_frame->key_frame = 1;
448     avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
449 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
450 #endif
451
452     if (avctx->thread_count > MAX_THREADS) {
453         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "too many threads\n");
454         return AVERROR(EINVAL);
455     }
456
457     if (avctx->qmax <= 1) {
458         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "qmax must be at least 2\n");
459         return AVERROR(EINVAL);
460     }
461
462     ctx->thread[0] = ctx;
463     for (i = 1; i < avctx->thread_count; i++) {
464         ctx->thread[i] = av_malloc(sizeof(DNXHDEncContext));
465         memcpy(ctx->thread[i], ctx, sizeof(DNXHDEncContext));
466     }
467
468     return 0;
469 fail:  // for FF_ALLOCZ_OR_GOTO
470     return AVERROR(ENOMEM);
471 }
472
473 static int dnxhd_write_header(AVCodecContext *avctx, uint8_t *buf)
474 {
475     DNXHDEncContext *ctx = avctx->priv_data;
476
477     memset(buf, 0, ctx->data_offset);
478
479     // * write prefix */
480     AV_WB16(buf + 0x02, ctx->data_offset);
481     if (ctx->cid >= 1270 && ctx->cid <= 1274)
482         buf[4] = 0x03;
483     else
484         buf[4] = 0x01;
485
486     buf[5] = ctx->interlaced ? ctx->cur_field + 2 : 0x01;
487     buf[6] = 0x80; // crc flag off
488     buf[7] = 0xa0; // reserved
489     AV_WB16(buf + 0x18, avctx->height >> ctx->interlaced); // ALPF
490     AV_WB16(buf + 0x1a, avctx->width);  // SPL
491     AV_WB16(buf + 0x1d, avctx->height >> ctx->interlaced); // NAL
492
493     buf[0x21] = ctx->cid_table->bit_depth == 10 ? 0x58 : 0x38;
494     buf[0x22] = 0x88 + (ctx->interlaced << 2);
495     AV_WB32(buf + 0x28, ctx->cid); // CID
496     buf[0x2c] = ctx->interlaced ? 0 : 0x80;
497
498     buf[0x5f] = 0x01; // UDL
499
500     buf[0x167] = 0x02; // reserved
501     AV_WB16(buf + 0x16a, ctx->m.mb_height * 4 + 4); // MSIPS
502     buf[0x16d] = ctx->m.mb_height; // Ns
503     buf[0x16f] = 0x10; // reserved
504
505     ctx->msip = buf + 0x170;
506     return 0;
507 }
508
509 static av_always_inline void dnxhd_encode_dc(DNXHDEncContext *ctx, int diff)
510 {
511     int nbits;
512     if (diff < 0) {
513         nbits = av_log2_16bit(-2 * diff);
514         diff--;
515     } else {
516         nbits = av_log2_16bit(2 * diff);
517     }
518     put_bits(&ctx->m.pb, ctx->cid_table->dc_bits[nbits] + nbits,
519              (ctx->cid_table->dc_codes[nbits] << nbits) +
520              av_mod_uintp2(diff, nbits));
521 }
522
523 static av_always_inline
524 void dnxhd_encode_block(DNXHDEncContext *ctx, int16_t *block,
525                         int last_index, int n)
526 {
527     int last_non_zero = 0;
528     int slevel, i, j;
529
530     dnxhd_encode_dc(ctx, block[0] - ctx->m.last_dc[n]);
531     ctx->m.last_dc[n] = block[0];
532
533     for (i = 1; i <= last_index; i++) {
534         j = ctx->m.intra_scantable.permutated[i];
535         slevel = block[j];
536         if (slevel) {
537             int run_level = i - last_non_zero - 1;
538             int rlevel = (slevel << 1) | !!run_level;
539             put_bits(&ctx->m.pb, ctx->vlc_bits[rlevel], ctx->vlc_codes[rlevel]);
540             if (run_level)
541                 put_bits(&ctx->m.pb, ctx->run_bits[run_level],
542                          ctx->run_codes[run_level]);
543             last_non_zero = i;
544         }
545     }
546     put_bits(&ctx->m.pb, ctx->vlc_bits[0], ctx->vlc_codes[0]); // EOB
547 }
548
549 static av_always_inline
550 void dnxhd_unquantize_c(DNXHDEncContext *ctx, int16_t *block, int n,
551                         int qscale, int last_index)
552 {
553     const uint8_t *weight_matrix;
554     int level;
555     int i;
556
557     weight_matrix = (n & 2) ? ctx->cid_table->chroma_weight
558                             : ctx->cid_table->luma_weight;
559
560     for (i = 1; i <= last_index; i++) {
561         int j = ctx->m.intra_scantable.permutated[i];
562         level = block[j];
563         if (level) {
564             if (level < 0) {
565                 level = (1 - 2 * level) * qscale * weight_matrix[i];
566                 if (ctx->cid_table->bit_depth == 10) {
567                     if (weight_matrix[i] != 8)
568                         level += 8;
569                     level >>= 4;
570                 } else {
571                     if (weight_matrix[i] != 32)
572                         level += 32;
573                     level >>= 6;
574                 }
575                 level = -level;
576             } else {
577                 level = (2 * level + 1) * qscale * weight_matrix[i];
578                 if (ctx->cid_table->bit_depth == 10) {
579                     if (weight_matrix[i] != 8)
580                         level += 8;
581                     level >>= 4;
582                 } else {
583                     if (weight_matrix[i] != 32)
584                         level += 32;
585                     level >>= 6;
586                 }
587             }
588             block[j] = level;
589         }
590     }
591 }
592
593 static av_always_inline int dnxhd_ssd_block(int16_t *qblock, int16_t *block)
594 {
595     int score = 0;
596     int i;
597     for (i = 0; i < 64; i++)
598         score += (block[i] - qblock[i]) * (block[i] - qblock[i]);
599     return score;
600 }
601
602 static av_always_inline
603 int dnxhd_calc_ac_bits(DNXHDEncContext *ctx, int16_t *block, int last_index)
604 {
605     int last_non_zero = 0;
606     int bits = 0;
607     int i, j, level;
608     for (i = 1; i <= last_index; i++) {
609         j = ctx->m.intra_scantable.permutated[i];
610         level = block[j];
611         if (level) {
612             int run_level = i - last_non_zero - 1;
613             bits += ctx->vlc_bits[(level << 1) |
614                     !!run_level] + ctx->run_bits[run_level];
615             last_non_zero = i;
616         }
617     }
618     return bits;
619 }
620
621 static av_always_inline
622 void dnxhd_get_blocks(DNXHDEncContext *ctx, int mb_x, int mb_y)
623 {
624     const int bs = ctx->block_width_l2;
625     const int bw = 1 << bs;
626     int dct_y_offset = ctx->dct_y_offset;
627     int dct_uv_offset = ctx->dct_uv_offset;
628     int linesize = ctx->m.linesize;
629     int uvlinesize = ctx->m.uvlinesize;
630     const uint8_t *ptr_y = ctx->thread[0]->src[0] +
631                            ((mb_y << 4) * ctx->m.linesize) + (mb_x << bs + 1);
632     const uint8_t *ptr_u = ctx->thread[0]->src[1] +
633                            ((mb_y << 4) * ctx->m.uvlinesize) + (mb_x << bs);
634     const uint8_t *ptr_v = ctx->thread[0]->src[2] +
635                            ((mb_y << 4) * ctx->m.uvlinesize) + (mb_x << bs);
636     PixblockDSPContext *pdsp = &ctx->m.pdsp;
637     VideoDSPContext *vdsp = &ctx->m.vdsp;
638
639     if (vdsp->emulated_edge_mc && ((mb_x << 4) + 16 > ctx->m.avctx->width ||
640                                    (mb_y << 4) + 16 > ctx->m.avctx->height)) {
641         int y_w = ctx->m.avctx->width  - (mb_x << 4);
642         int y_h = ctx->m.avctx->height - (mb_y << 4);
643         int uv_w = (y_w + 1) / 2;
644         int uv_h = y_h;
645         linesize = 16;
646         uvlinesize = 8;
647
648         vdsp->emulated_edge_mc(&ctx->edge_buf_y[0], ptr_y,
649                                linesize, ctx->m.linesize,
650                                linesize, 16,
651                                0, 0, y_w, y_h);
652         vdsp->emulated_edge_mc(&ctx->edge_buf_uv[0][0], ptr_u,
653                                uvlinesize, ctx->m.uvlinesize,
654                                uvlinesize, 16,
655                                0, 0, uv_w, uv_h);
656         vdsp->emulated_edge_mc(&ctx->edge_buf_uv[1][0], ptr_v,
657                                uvlinesize, ctx->m.uvlinesize,
658                                uvlinesize, 16,
659                                0, 0, uv_w, uv_h);
660
661         dct_y_offset =  bw * linesize;
662         dct_uv_offset = bw * uvlinesize;
663         ptr_y = &ctx->edge_buf_y[0];
664         ptr_u = &ctx->edge_buf_uv[0][0];
665         ptr_v = &ctx->edge_buf_uv[1][0];
666     }
667
668     pdsp->get_pixels(ctx->blocks[0], ptr_y,      linesize);
669     pdsp->get_pixels(ctx->blocks[1], ptr_y + bw, linesize);
670     pdsp->get_pixels(ctx->blocks[2], ptr_u,      uvlinesize);
671     pdsp->get_pixels(ctx->blocks[3], ptr_v,      uvlinesize);
672
673     if (mb_y + 1 == ctx->m.mb_height && ctx->m.avctx->height == 1080) {
674         if (ctx->interlaced) {
675             ctx->get_pixels_8x4_sym(ctx->blocks[4],
676                                     ptr_y + dct_y_offset,
677                                     linesize);
678             ctx->get_pixels_8x4_sym(ctx->blocks[5],
679                                     ptr_y + dct_y_offset + bw,
680                                     linesize);
681             ctx->get_pixels_8x4_sym(ctx->blocks[6],
682                                     ptr_u + dct_uv_offset,
683                                     uvlinesize);
684             ctx->get_pixels_8x4_sym(ctx->blocks[7],
685                                     ptr_v + dct_uv_offset,
686                                     uvlinesize);
687         } else {
688             ctx->bdsp.clear_block(ctx->blocks[4]);
689             ctx->bdsp.clear_block(ctx->blocks[5]);
690             ctx->bdsp.clear_block(ctx->blocks[6]);
691             ctx->bdsp.clear_block(ctx->blocks[7]);
692         }
693     } else {
694         pdsp->get_pixels(ctx->blocks[4],
695                          ptr_y + dct_y_offset, linesize);
696         pdsp->get_pixels(ctx->blocks[5],
697                          ptr_y + dct_y_offset + bw, linesize);
698         pdsp->get_pixels(ctx->blocks[6],
699                          ptr_u + dct_uv_offset, uvlinesize);
700         pdsp->get_pixels(ctx->blocks[7],
701                          ptr_v + dct_uv_offset, uvlinesize);
702     }
703 }
704
705 static av_always_inline
706 int dnxhd_switch_matrix(DNXHDEncContext *ctx, int i)
707 {
708     const static uint8_t component[8]={0,0,1,2,0,0,1,2};
709     return component[i];
710 }
711
712 static int dnxhd_calc_bits_thread(AVCodecContext *avctx, void *arg,
713                                   int jobnr, int threadnr)
714 {
715     DNXHDEncContext *ctx = avctx->priv_data;
716     int mb_y = jobnr, mb_x;
717     int qscale = ctx->qscale;
718     LOCAL_ALIGNED_16(int16_t, block, [64]);
719     ctx = ctx->thread[threadnr];
720
721     ctx->m.last_dc[0] =
722     ctx->m.last_dc[1] =
723     ctx->m.last_dc[2] = 1 << (ctx->cid_table->bit_depth + 2);
724
725     for (mb_x = 0; mb_x < ctx->m.mb_width; mb_x++) {
726         unsigned mb = mb_y * ctx->m.mb_width + mb_x;
727         int ssd     = 0;
728         int ac_bits = 0;
729         int dc_bits = 0;
730         int i;
731
732         dnxhd_get_blocks(ctx, mb_x, mb_y);
733
734         for (i = 0; i < 8; i++) {
735             int16_t *src_block = ctx->blocks[i];
736             int overflow, nbits, diff, last_index;
737             int n = dnxhd_switch_matrix(ctx, i);
738
739             memcpy(block, src_block, 64 * sizeof(*block));
740             last_index = ctx->m.dct_quantize(&ctx->m, block, 4 & (2*i),
741                                              qscale, &overflow);
742             ac_bits   += dnxhd_calc_ac_bits(ctx, block, last_index);
743
744             diff = block[0] - ctx->m.last_dc[n];
745             if (diff < 0)
746                 nbits = av_log2_16bit(-2 * diff);
747             else
748                 nbits = av_log2_16bit(2 * diff);
749
750             av_assert1(nbits < ctx->cid_table->bit_depth + 4);
751             dc_bits += ctx->cid_table->dc_bits[nbits] + nbits;
752
753             ctx->m.last_dc[n] = block[0];
754
755             if (avctx->mb_decision == FF_MB_DECISION_RD || !RC_VARIANCE) {
756                 dnxhd_unquantize_c(ctx, block, i, qscale, last_index);
757                 ctx->m.idsp.idct(block);
758                 ssd += dnxhd_ssd_block(block, src_block);
759             }
760         }
761         ctx->mb_rc[(qscale * ctx->m.mb_num) + mb].ssd  = ssd;
762         ctx->mb_rc[(qscale * ctx->m.mb_num) + mb].bits = ac_bits + dc_bits + 12 +
763                                       8 * ctx->vlc_bits[0];
764     }
765     return 0;
766 }
767
768 static int dnxhd_encode_thread(AVCodecContext *avctx, void *arg,
769                                int jobnr, int threadnr)
770 {
771     DNXHDEncContext *ctx = avctx->priv_data;
772     int mb_y = jobnr, mb_x;
773     ctx = ctx->thread[threadnr];
774     init_put_bits(&ctx->m.pb, (uint8_t *)arg + ctx->data_offset + ctx->slice_offs[jobnr],
775                   ctx->slice_size[jobnr]);
776
777     ctx->m.last_dc[0] =
778     ctx->m.last_dc[1] =
779     ctx->m.last_dc[2] = 1 << (ctx->cid_table->bit_depth + 2);
780     for (mb_x = 0; mb_x < ctx->m.mb_width; mb_x++) {
781         unsigned mb = mb_y * ctx->m.mb_width + mb_x;
782         int qscale = ctx->mb_qscale[mb];
783         int i;
784
785         put_bits(&ctx->m.pb, 12, qscale << 1);
786
787         dnxhd_get_blocks(ctx, mb_x, mb_y);
788
789         for (i = 0; i < 8; i++) {
790             int16_t *block = ctx->blocks[i];
791             int overflow, n = dnxhd_switch_matrix(ctx, i);
792             int last_index = ctx->m.dct_quantize(&ctx->m, block, 4 & (2*i),
793                                                  qscale, &overflow);
794             // START_TIMER;
795             dnxhd_encode_block(ctx, block, last_index, n);
796             // STOP_TIMER("encode_block");
797         }
798     }
799     if (put_bits_count(&ctx->m.pb) & 31)
800         put_bits(&ctx->m.pb, 32 - (put_bits_count(&ctx->m.pb) & 31), 0);
801     flush_put_bits(&ctx->m.pb);
802     return 0;
803 }
804
805 static void dnxhd_setup_threads_slices(DNXHDEncContext *ctx)
806 {
807     int mb_y, mb_x;
808     int offset = 0;
809     for (mb_y = 0; mb_y < ctx->m.mb_height; mb_y++) {
810         int thread_size;
811         ctx->slice_offs[mb_y] = offset;
812         ctx->slice_size[mb_y] = 0;
813         for (mb_x = 0; mb_x < ctx->m.mb_width; mb_x++) {
814             unsigned mb = mb_y * ctx->m.mb_width + mb_x;
815             ctx->slice_size[mb_y] += ctx->mb_bits[mb];
816         }
817         ctx->slice_size[mb_y]   = (ctx->slice_size[mb_y] + 31) & ~31;
818         ctx->slice_size[mb_y] >>= 3;
819         thread_size = ctx->slice_size[mb_y];
820         offset += thread_size;
821     }
822 }
823
824 static int dnxhd_mb_var_thread(AVCodecContext *avctx, void *arg,
825                                int jobnr, int threadnr)
826 {
827     DNXHDEncContext *ctx = avctx->priv_data;
828     int mb_y = jobnr, mb_x, x, y;
829     int partial_last_row = (mb_y == ctx->m.mb_height - 1) &&
830                            ((avctx->height >> ctx->interlaced) & 0xF);
831
832     ctx = ctx->thread[threadnr];
833     if (ctx->cid_table->bit_depth == 8) {
834         uint8_t *pix = ctx->thread[0]->src[0] + ((mb_y << 4) * ctx->m.linesize);
835         for (mb_x = 0; mb_x < ctx->m.mb_width; ++mb_x, pix += 16) {
836             unsigned mb = mb_y * ctx->m.mb_width + mb_x;
837             int sum;
838             int varc;
839
840             if (!partial_last_row && mb_x * 16 <= avctx->width - 16 && (avctx->width % 16) == 0) {
841                 sum  = ctx->m.mpvencdsp.pix_sum(pix, ctx->m.linesize);
842                 varc = ctx->m.mpvencdsp.pix_norm1(pix, ctx->m.linesize);
843             } else {
844                 int bw = FFMIN(avctx->width - 16 * mb_x, 16);
845                 int bh = FFMIN((avctx->height >> ctx->interlaced) - 16 * mb_y, 16);
846                 sum = varc = 0;
847                 for (y = 0; y < bh; y++) {
848                     for (x = 0; x < bw; x++) {
849                         uint8_t val = pix[x + y * ctx->m.linesize];
850                         sum  += val;
851                         varc += val * val;
852                     }
853                 }
854             }
855             varc = (varc - (((unsigned) sum * sum) >> 8) + 128) >> 8;
856
857             ctx->mb_cmp[mb].value = varc;
858             ctx->mb_cmp[mb].mb    = mb;
859         }
860     } else { // 10-bit
861         const int linesize = ctx->m.linesize >> 1;
862         for (mb_x = 0; mb_x < ctx->m.mb_width; ++mb_x) {
863             uint16_t *pix = (uint16_t *)ctx->thread[0]->src[0] +
864                             ((mb_y << 4) * linesize) + (mb_x << 4);
865             unsigned mb  = mb_y * ctx->m.mb_width + mb_x;
866             int sum = 0;
867             int sqsum = 0;
868             int bw = FFMIN(avctx->width - 16 * mb_x, 16);
869             int bh = FFMIN((avctx->height >> ctx->interlaced) - 16 * mb_y, 16);
870             int mean, sqmean;
871             int i, j;
872             // Macroblocks are 16x16 pixels, unlike DCT blocks which are 8x8.
873             for (i = 0; i < bh; ++i) {
874                 for (j = 0; j < bw; ++j) {
875                     // Turn 16-bit pixels into 10-bit ones.
876                     const int sample = (unsigned) pix[j] >> 6;
877                     sum   += sample;
878                     sqsum += sample * sample;
879                     // 2^10 * 2^10 * 16 * 16 = 2^28, which is less than INT_MAX
880                 }
881                 pix += linesize;
882             }
883             mean = sum >> 8; // 16*16 == 2^8
884             sqmean = sqsum >> 8;
885             ctx->mb_cmp[mb].value = sqmean - mean * mean;
886             ctx->mb_cmp[mb].mb    = mb;
887         }
888     }
889     return 0;
890 }
891
892 static int dnxhd_encode_rdo(AVCodecContext *avctx, DNXHDEncContext *ctx)
893 {
894     int lambda, up_step, down_step;
895     int last_lower = INT_MAX, last_higher = 0;
896     int x, y, q;
897
898     for (q = 1; q < avctx->qmax; q++) {
899         ctx->qscale = q;
900         avctx->execute2(avctx, dnxhd_calc_bits_thread,
901                         NULL, NULL, ctx->m.mb_height);
902     }
903     up_step = down_step = 2 << LAMBDA_FRAC_BITS;
904     lambda  = ctx->lambda;
905
906     for (;;) {
907         int bits = 0;
908         int end  = 0;
909         if (lambda == last_higher) {
910             lambda++;
911             end = 1; // need to set final qscales/bits
912         }
913         for (y = 0; y < ctx->m.mb_height; y++) {
914             for (x = 0; x < ctx->m.mb_width; x++) {
915                 unsigned min = UINT_MAX;
916                 int qscale = 1;
917                 int mb     = y * ctx->m.mb_width + x;
918                 int rc = 0;
919                 for (q = 1; q < avctx->qmax; q++) {
920                     int i = (q*ctx->m.mb_num) + mb;
921                     unsigned score = ctx->mb_rc[i].bits * lambda +
922                                      ((unsigned) ctx->mb_rc[i].ssd << LAMBDA_FRAC_BITS);
923                     if (score < min) {
924                         min    = score;
925                         qscale = q;
926                         rc = i;
927                     }
928                 }
929                 bits += ctx->mb_rc[rc].bits;
930                 ctx->mb_qscale[mb] = qscale;
931                 ctx->mb_bits[mb]   = ctx->mb_rc[rc].bits;
932             }
933             bits = (bits + 31) & ~31; // padding
934             if (bits > ctx->frame_bits)
935                 break;
936         }
937         // ff_dlog(ctx->m.avctx,
938         //         "lambda %d, up %u, down %u, bits %d, frame %d\n",
939         //         lambda, last_higher, last_lower, bits, ctx->frame_bits);
940         if (end) {
941             if (bits > ctx->frame_bits)
942                 return AVERROR(EINVAL);
943             break;
944         }
945         if (bits < ctx->frame_bits) {
946             last_lower = FFMIN(lambda, last_lower);
947             if (last_higher != 0)
948                 lambda = (lambda+last_higher)>>1;
949             else
950                 lambda -= down_step;
951             down_step = FFMIN((int64_t)down_step*5, INT_MAX);
952             up_step = 1<<LAMBDA_FRAC_BITS;
953             lambda = FFMAX(1, lambda);
954             if (lambda == last_lower)
955                 break;
956         } else {
957             last_higher = FFMAX(lambda, last_higher);
958             if (last_lower != INT_MAX)
959                 lambda = (lambda+last_lower)>>1;
960             else if ((int64_t)lambda + up_step > INT_MAX)
961                 return AVERROR(EINVAL);
962             else
963                 lambda += up_step;
964             up_step = FFMIN((int64_t)up_step*5, INT_MAX);
965             down_step = 1<<LAMBDA_FRAC_BITS;
966         }
967     }
968     //ff_dlog(ctx->m.avctx, "out lambda %d\n", lambda);
969     ctx->lambda = lambda;
970     return 0;
971 }
972
973 static int dnxhd_find_qscale(DNXHDEncContext *ctx)
974 {
975     int bits = 0;
976     int up_step = 1;
977     int down_step = 1;
978     int last_higher = 0;
979     int last_lower = INT_MAX;
980     int qscale;
981     int x, y;
982
983     qscale = ctx->qscale;
984     for (;;) {
985         bits = 0;
986         ctx->qscale = qscale;
987         // XXX avoid recalculating bits
988         ctx->m.avctx->execute2(ctx->m.avctx, dnxhd_calc_bits_thread,
989                                NULL, NULL, ctx->m.mb_height);
990         for (y = 0; y < ctx->m.mb_height; y++) {
991             for (x = 0; x < ctx->m.mb_width; x++)
992                 bits += ctx->mb_rc[(qscale*ctx->m.mb_num) + (y*ctx->m.mb_width+x)].bits;
993             bits = (bits+31)&~31; // padding
994             if (bits > ctx->frame_bits)
995                 break;
996         }
997         // ff_dlog(ctx->m.avctx,
998         //         "%d, qscale %d, bits %d, frame %d, higher %d, lower %d\n",
999         //         ctx->m.avctx->frame_number, qscale, bits, ctx->frame_bits,
1000         //         last_higher, last_lower);
1001         if (bits < ctx->frame_bits) {
1002             if (qscale == 1)
1003                 return 1;
1004             if (last_higher == qscale - 1) {
1005                 qscale = last_higher;
1006                 break;
1007             }
1008             last_lower = FFMIN(qscale, last_lower);
1009             if (last_higher != 0)
1010                 qscale = (qscale + last_higher) >> 1;
1011             else
1012                 qscale -= down_step++;
1013             if (qscale < 1)
1014                 qscale = 1;
1015             up_step = 1;
1016         } else {
1017             if (last_lower == qscale + 1)
1018                 break;
1019             last_higher = FFMAX(qscale, last_higher);
1020             if (last_lower != INT_MAX)
1021                 qscale = (qscale + last_lower) >> 1;
1022             else
1023                 qscale += up_step++;
1024             down_step = 1;
1025             if (qscale >= ctx->m.avctx->qmax)
1026                 return AVERROR(EINVAL);
1027         }
1028     }
1029     //ff_dlog(ctx->m.avctx, "out qscale %d\n", qscale);
1030     ctx->qscale = qscale;
1031     return 0;
1032 }
1033
1034 #define BUCKET_BITS 8
1035 #define RADIX_PASSES 4
1036 #define NBUCKETS (1 << BUCKET_BITS)
1037
1038 static inline int get_bucket(int value, int shift)
1039 {
1040     value >>= shift;
1041     value  &= NBUCKETS - 1;
1042     return NBUCKETS - 1 - value;
1043 }
1044
1045 static void radix_count(const RCCMPEntry *data, int size,
1046                         int buckets[RADIX_PASSES][NBUCKETS])
1047 {
1048     int i, j;
1049     memset(buckets, 0, sizeof(buckets[0][0]) * RADIX_PASSES * NBUCKETS);
1050     for (i = 0; i < size; i++) {
1051         int v = data[i].value;
1052         for (j = 0; j < RADIX_PASSES; j++) {
1053             buckets[j][get_bucket(v, 0)]++;
1054             v >>= BUCKET_BITS;
1055         }
1056         av_assert1(!v);
1057     }
1058     for (j = 0; j < RADIX_PASSES; j++) {
1059         int offset = size;
1060         for (i = NBUCKETS - 1; i >= 0; i--)
1061             buckets[j][i] = offset -= buckets[j][i];
1062         av_assert1(!buckets[j][0]);
1063     }
1064 }
1065
1066 static void radix_sort_pass(RCCMPEntry *dst, const RCCMPEntry *data,
1067                             int size, int buckets[NBUCKETS], int pass)
1068 {
1069     int shift = pass * BUCKET_BITS;
1070     int i;
1071     for (i = 0; i < size; i++) {
1072         int v   = get_bucket(data[i].value, shift);
1073         int pos = buckets[v]++;
1074         dst[pos] = data[i];
1075     }
1076 }
1077
1078 static void radix_sort(RCCMPEntry *data, RCCMPEntry *tmp, int size)
1079 {
1080     int buckets[RADIX_PASSES][NBUCKETS];
1081     radix_count(data, size, buckets);
1082     radix_sort_pass(tmp, data, size, buckets[0], 0);
1083     radix_sort_pass(data, tmp, size, buckets[1], 1);
1084     if (buckets[2][NBUCKETS - 1] || buckets[3][NBUCKETS - 1]) {
1085         radix_sort_pass(tmp, data, size, buckets[2], 2);
1086         radix_sort_pass(data, tmp, size, buckets[3], 3);
1087     }
1088 }
1089
1090 static int dnxhd_encode_fast(AVCodecContext *avctx, DNXHDEncContext *ctx)
1091 {
1092     int max_bits = 0;
1093     int ret, x, y;
1094     if ((ret = dnxhd_find_qscale(ctx)) < 0)
1095         return ret;
1096     for (y = 0; y < ctx->m.mb_height; y++) {
1097         for (x = 0; x < ctx->m.mb_width; x++) {
1098             int mb = y * ctx->m.mb_width + x;
1099             int rc = (ctx->qscale * ctx->m.mb_num ) + mb;
1100             int delta_bits;
1101             ctx->mb_qscale[mb] = ctx->qscale;
1102             ctx->mb_bits[mb] = ctx->mb_rc[rc].bits;
1103             max_bits += ctx->mb_rc[rc].bits;
1104             if (!RC_VARIANCE) {
1105                 delta_bits = ctx->mb_rc[rc].bits -
1106                              ctx->mb_rc[rc + ctx->m.mb_num].bits;
1107                 ctx->mb_cmp[mb].mb = mb;
1108                 ctx->mb_cmp[mb].value =
1109                     delta_bits ? ((ctx->mb_rc[rc].ssd -
1110                                    ctx->mb_rc[rc + ctx->m.mb_num].ssd) * 100) /
1111                                   delta_bits
1112                                : INT_MIN; // avoid increasing qscale
1113             }
1114         }
1115         max_bits += 31; // worst padding
1116     }
1117     if (!ret) {
1118         if (RC_VARIANCE)
1119             avctx->execute2(avctx, dnxhd_mb_var_thread,
1120                             NULL, NULL, ctx->m.mb_height);
1121         radix_sort(ctx->mb_cmp, ctx->mb_cmp_tmp, ctx->m.mb_num);
1122         for (x = 0; x < ctx->m.mb_num && max_bits > ctx->frame_bits; x++) {
1123             int mb = ctx->mb_cmp[x].mb;
1124             int rc = (ctx->qscale * ctx->m.mb_num ) + mb;
1125             max_bits -= ctx->mb_rc[rc].bits -
1126                         ctx->mb_rc[rc + ctx->m.mb_num].bits;
1127             ctx->mb_qscale[mb] = ctx->qscale + 1;
1128             ctx->mb_bits[mb]   = ctx->mb_rc[rc + ctx->m.mb_num].bits;
1129         }
1130     }
1131     return 0;
1132 }
1133
1134 static void dnxhd_load_picture(DNXHDEncContext *ctx, const AVFrame *frame)
1135 {
1136     int i;
1137
1138     for (i = 0; i < ctx->m.avctx->thread_count; i++) {
1139         ctx->thread[i]->m.linesize    = frame->linesize[0] << ctx->interlaced;
1140         ctx->thread[i]->m.uvlinesize  = frame->linesize[1] << ctx->interlaced;
1141         ctx->thread[i]->dct_y_offset  = ctx->m.linesize  *8;
1142         ctx->thread[i]->dct_uv_offset = ctx->m.uvlinesize*8;
1143     }
1144
1145 #if FF_API_CODED_FRAME
1146 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1147     ctx->m.avctx->coded_frame->interlaced_frame = frame->interlaced_frame;
1148 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1149 #endif
1150     ctx->cur_field = frame->interlaced_frame && !frame->top_field_first;
1151 }
1152
1153 static int dnxhd_encode_picture(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
1154                                 const AVFrame *frame, int *got_packet)
1155 {
1156     DNXHDEncContext *ctx = avctx->priv_data;
1157     int first_field = 1;
1158     int offset, i, ret;
1159     uint8_t *buf;
1160
1161     if ((ret = ff_alloc_packet2(avctx, pkt, ctx->frame_size, 0)) < 0)
1162         return ret;
1163     buf = pkt->data;
1164
1165     dnxhd_load_picture(ctx, frame);
1166
1167 encode_coding_unit:
1168     for (i = 0; i < 3; i++) {
1169         ctx->src[i] = frame->data[i];
1170         if (ctx->interlaced && ctx->cur_field)
1171             ctx->src[i] += frame->linesize[i];
1172     }
1173
1174     dnxhd_write_header(avctx, buf);
1175
1176     if (avctx->mb_decision == FF_MB_DECISION_RD)
1177         ret = dnxhd_encode_rdo(avctx, ctx);
1178     else
1179         ret = dnxhd_encode_fast(avctx, ctx);
1180     if (ret < 0) {
1181         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
1182                "picture could not fit ratecontrol constraints, increase qmax\n");
1183         return ret;
1184     }
1185
1186     dnxhd_setup_threads_slices(ctx);
1187
1188     offset = 0;
1189     for (i = 0; i < ctx->m.mb_height; i++) {
1190         AV_WB32(ctx->msip + i * 4, offset);
1191         offset += ctx->slice_size[i];
1192         av_assert1(!(ctx->slice_size[i] & 3));
1193     }
1194
1195     avctx->execute2(avctx, dnxhd_encode_thread, buf, NULL, ctx->m.mb_height);
1196
1197     av_assert1(ctx->data_offset + offset + 4 <= ctx->coding_unit_size);
1198     memset(buf + ctx->data_offset + offset, 0,
1199            ctx->coding_unit_size - 4 - offset - ctx->data_offset);
1200
1201     AV_WB32(buf + ctx->coding_unit_size - 4, 0x600DC0DE); // EOF
1202
1203     if (ctx->interlaced && first_field) {
1204         first_field     = 0;
1205         ctx->cur_field ^= 1;
1206         buf            += ctx->coding_unit_size;
1207         goto encode_coding_unit;
1208     }
1209
1210 #if FF_API_CODED_FRAME
1211 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1212     avctx->coded_frame->quality = ctx->qscale * FF_QP2LAMBDA;
1213 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1214 #endif
1215
1216     ff_side_data_set_encoder_stats(pkt, ctx->qscale * FF_QP2LAMBDA, NULL, 0, AV_PICTURE_TYPE_I);
1217
1218     pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
1219     *got_packet = 1;
1220     return 0;
1221 }
1222
1223 static av_cold int dnxhd_encode_end(AVCodecContext *avctx)
1224 {
1225     DNXHDEncContext *ctx = avctx->priv_data;
1226     int max_level        = 1 << (ctx->cid_table->bit_depth + 2);
1227     int i;
1228
1229     av_free(ctx->vlc_codes - max_level * 2);
1230     av_free(ctx->vlc_bits - max_level * 2);
1231     av_freep(&ctx->run_codes);
1232     av_freep(&ctx->run_bits);
1233
1234     av_freep(&ctx->mb_bits);
1235     av_freep(&ctx->mb_qscale);
1236     av_freep(&ctx->mb_rc);
1237     av_freep(&ctx->mb_cmp);
1238     av_freep(&ctx->mb_cmp_tmp);
1239     av_freep(&ctx->slice_size);
1240     av_freep(&ctx->slice_offs);
1241
1242     av_freep(&ctx->qmatrix_c);
1243     av_freep(&ctx->qmatrix_l);
1244     av_freep(&ctx->qmatrix_c16);
1245     av_freep(&ctx->qmatrix_l16);
1246
1247     for (i = 1; i < avctx->thread_count; i++)
1248         av_freep(&ctx->thread[i]);
1249
1250     return 0;
1251 }
1252
1253 static const AVCodecDefault dnxhd_defaults[] = {
1254     { "qmax", "1024" }, /* Maximum quantization scale factor allowed for VC-3 */
1255     { NULL },
1256 };
1257
1258 AVCodec ff_dnxhd_encoder = {
1259     .name           = "dnxhd",
1260     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("VC3/DNxHD"),
1261     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1262     .id             = AV_CODEC_ID_DNXHD,
1263     .priv_data_size = sizeof(DNXHDEncContext),
1264     .init           = dnxhd_encode_init,
1265     .encode2        = dnxhd_encode_picture,
1266     .close          = dnxhd_encode_end,
1267     .capabilities   = AV_CODEC_CAP_SLICE_THREADS,
1268     .pix_fmts       = (const enum AVPixelFormat[]) {
1269         AV_PIX_FMT_YUV422P,
1270         AV_PIX_FMT_YUV422P10,
1271         AV_PIX_FMT_NONE
1272     },
1273     .priv_class     = &dnxhd_class,
1274     .defaults       = dnxhd_defaults,
1275     .profiles       = NULL_IF_CONFIG_SMALL(ff_dnxhd_profiles),
1276 };