git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/h264.c

   1 /*
   2  * H.26L/H.264/AVC/JVT/14496-10/... decoder
   3  * Copyright (c) 2003 Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
   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 /**
  23  * @file
  24  * H.264 / AVC / MPEG-4 part10 codec.
  25  * @author Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
  26  */
  27
  28 #include "libavutil/display.h"
  29 #include "libavutil/imgutils.h"
  30 #include "libavutil/opt.h"
  31 #include "libavutil/stereo3d.h"
  32 #include "libavutil/timer.h"
  33 #include "internal.h"
  34 #include "bytestream.h"
  35 #include "cabac.h"
  36 #include "cabac_functions.h"
  37 #include "error_resilience.h"
  38 #include "avcodec.h"
  39 #include "h264.h"
  40 #include "h2645_parse.h"
  41 #include "h264data.h"
  42 #include "h264chroma.h"
  43 #include "h264_mvpred.h"
  44 #include "golomb.h"
  45 #include "mathops.h"
  46 #include "me_cmp.h"
  47 #include "mpegutils.h"
  48 #include "profiles.h"
  49 #include "rectangle.h"
  50 #include "thread.h"
  51
  52 #include <assert.h>
  53
  54 const uint16_t ff_h264_mb_sizes[4] = { 256, 384, 512, 768 };
  55
  56 static void h264_er_decode_mb(void *opaque, int ref, int mv_dir, int mv_type,
  57                               int (*mv)[2][4][2],
  58                               int mb_x, int mb_y, int mb_intra, int mb_skipped)
  59 {
  60     H264Context *h = opaque;
  61     H264SliceContext *sl = &h->slice_ctx[0];
  62
  63     sl->mb_x = mb_x;
  64     sl->mb_y = mb_y;
  65     sl->mb_xy = mb_x + mb_y * h->mb_stride;
  66     memset(sl->non_zero_count_cache, 0, sizeof(sl->non_zero_count_cache));
  67     assert(ref >= 0);
  68     /* FIXME: It is possible albeit uncommon that slice references
  69      * differ between slices. We take the easy approach and ignore
  70      * it for now. If this turns out to have any relevance in
  71      * practice then correct remapping should be added. */
  72     if (ref >= sl->ref_count[0])
  73         ref = 0;
  74     fill_rectangle(&h->cur_pic.ref_index[0][4 * sl->mb_xy],
  75                    2, 2, 2, ref, 1);
  76     fill_rectangle(&sl->ref_cache[0][scan8[0]], 4, 4, 8, ref, 1);
  77     fill_rectangle(sl->mv_cache[0][scan8[0]], 4, 4, 8,
  78                    pack16to32((*mv)[0][0][0], (*mv)[0][0][1]), 4);
  79     assert(!FRAME_MBAFF(h));
  80     ff_h264_hl_decode_mb(h, &h->slice_ctx[0]);
  81 }
  82
  83 void ff_h264_draw_horiz_band(const H264Context *h, H264SliceContext *sl,
  84                              int y, int height)
  85 {
  86     AVCodecContext *avctx = h->avctx;
  87     const AVFrame   *src  = h->cur_pic.f;
  88     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(avctx->pix_fmt);
  89     int vshift = desc->log2_chroma_h;
  90     const int field_pic = h->picture_structure != PICT_FRAME;
  91     if (field_pic) {
  92         height <<= 1;
  93         y      <<= 1;
  94     }
  95
  96     height = FFMIN(height, avctx->height - y);
  97
  98     if (field_pic && h->first_field && !(avctx->slice_flags & SLICE_FLAG_ALLOW_FIELD))
  99         return;
 100
 101     if (avctx->draw_horiz_band) {
 102         int offset[AV_NUM_DATA_POINTERS];
 103         int i;
 104
 105         offset[0] = y * src->linesize[0];
 106         offset[1] =
 107         offset[2] = (y >> vshift) * src->linesize[1];
 108         for (i = 3; i < AV_NUM_DATA_POINTERS; i++)
 109             offset[i] = 0;
 110
 111         emms_c();
 112
 113         avctx->draw_horiz_band(avctx, src, offset,
 114                                y, h->picture_structure, height);
 115     }
 116 }
 117
 118 void ff_h264_free_tables(H264Context *h)
 119 {
 120     int i;
 121
 122     av_freep(&h->intra4x4_pred_mode);
 123     av_freep(&h->chroma_pred_mode_table);
 124     av_freep(&h->cbp_table);
 125     av_freep(&h->mvd_table[0]);
 126     av_freep(&h->mvd_table[1]);
 127     av_freep(&h->direct_table);
 128     av_freep(&h->non_zero_count);
 129     av_freep(&h->slice_table_base);
 130     h->slice_table = NULL;
 131     av_freep(&h->list_counts);
 132
 133     av_freep(&h->mb2b_xy);
 134     av_freep(&h->mb2br_xy);
 135
 136     av_buffer_pool_uninit(&h->qscale_table_pool);
 137     av_buffer_pool_uninit(&h->mb_type_pool);
 138     av_buffer_pool_uninit(&h->motion_val_pool);
 139     av_buffer_pool_uninit(&h->ref_index_pool);
 140
 141     for (i = 0; i < h->nb_slice_ctx; i++) {
 142         H264SliceContext *sl = &h->slice_ctx[i];
 143
 144         av_freep(&sl->dc_val_base);
 145         av_freep(&sl->er.mb_index2xy);
 146         av_freep(&sl->er.error_status_table);
 147         av_freep(&sl->er.er_temp_buffer);
 148
 149         av_freep(&sl->bipred_scratchpad);
 150         av_freep(&sl->edge_emu_buffer);
 151         av_freep(&sl->top_borders[0]);
 152         av_freep(&sl->top_borders[1]);
 153
 154         sl->bipred_scratchpad_allocated = 0;
 155         sl->edge_emu_buffer_allocated   = 0;
 156         sl->top_borders_allocated[0]    = 0;
 157         sl->top_borders_allocated[1]    = 0;
 158     }
 159 }
 160
 161 int ff_h264_alloc_tables(H264Context *h)
 162 {
 163     const int big_mb_num = h->mb_stride * (h->mb_height + 1);
 164     const int row_mb_num = h->mb_stride * 2 * h->nb_slice_ctx;
 165     int x, y;
 166
 167     FF_ALLOCZ_OR_GOTO(h->avctx, h->intra4x4_pred_mode,
 168                       row_mb_num * 8 * sizeof(uint8_t), fail)
 169     h->slice_ctx[0].intra4x4_pred_mode = h->intra4x4_pred_mode;
 170
 171     FF_ALLOCZ_OR_GOTO(h->avctx, h->non_zero_count,
 172                       big_mb_num * 48 * sizeof(uint8_t), fail)
 173     FF_ALLOCZ_OR_GOTO(h->avctx, h->slice_table_base,
 174                       (big_mb_num + h->mb_stride) * sizeof(*h->slice_table_base), fail)
 175     FF_ALLOCZ_OR_GOTO(h->avctx, h->cbp_table,
 176                       big_mb_num * sizeof(uint16_t), fail)
 177     FF_ALLOCZ_OR_GOTO(h->avctx, h->chroma_pred_mode_table,
 178                       big_mb_num * sizeof(uint8_t), fail)
 179     FF_ALLOCZ_OR_GOTO(h->avctx, h->mvd_table[0],
 180                       16 * row_mb_num * sizeof(uint8_t), fail);
 181     FF_ALLOCZ_OR_GOTO(h->avctx, h->mvd_table[1],
 182                       16 * row_mb_num * sizeof(uint8_t), fail);
 183     h->slice_ctx[0].mvd_table[0] = h->mvd_table[0];
 184     h->slice_ctx[0].mvd_table[1] = h->mvd_table[1];
 185
 186     FF_ALLOCZ_OR_GOTO(h->avctx, h->direct_table,
 187                       4 * big_mb_num * sizeof(uint8_t), fail);
 188     FF_ALLOCZ_OR_GOTO(h->avctx, h->list_counts,
 189                       big_mb_num * sizeof(uint8_t), fail)
 190
 191     memset(h->slice_table_base, -1,
 192            (big_mb_num + h->mb_stride) * sizeof(*h->slice_table_base));
 193     h->slice_table = h->slice_table_base + h->mb_stride * 2 + 1;
 194
 195     FF_ALLOCZ_OR_GOTO(h->avctx, h->mb2b_xy,
 196                       big_mb_num * sizeof(uint32_t), fail);
 197     FF_ALLOCZ_OR_GOTO(h->avctx, h->mb2br_xy,
 198                       big_mb_num * sizeof(uint32_t), fail);
 199     for (y = 0; y < h->mb_height; y++)
 200         for (x = 0; x < h->mb_width; x++) {
 201             const int mb_xy = x + y * h->mb_stride;
 202             const int b_xy  = 4 * x + 4 * y * h->b_stride;
 203
 204             h->mb2b_xy[mb_xy]  = b_xy;
 205             h->mb2br_xy[mb_xy] = 8 * (FMO ? mb_xy : (mb_xy % (2 * h->mb_stride)));
 206         }
 207
 208     return 0;
 209
 210 fail:
 211     ff_h264_free_tables(h);
 212     return AVERROR(ENOMEM);
 213 }
 214
 215 /**
 216  * Init context
 217  * Allocate buffers which are not shared amongst multiple threads.
 218  */
 219 int ff_h264_slice_context_init(H264Context *h, H264SliceContext *sl)
 220 {
 221     ERContext *er = &sl->er;
 222     int mb_array_size = h->mb_height * h->mb_stride;
 223     int y_size  = (2 * h->mb_width + 1) * (2 * h->mb_height + 1);
 224     int c_size  = h->mb_stride * (h->mb_height + 1);
 225     int yc_size = y_size + 2   * c_size;
 226     int x, y, i;
 227
 228     sl->ref_cache[0][scan8[5]  + 1] =
 229     sl->ref_cache[0][scan8[7]  + 1] =
 230     sl->ref_cache[0][scan8[13] + 1] =
 231     sl->ref_cache[1][scan8[5]  + 1] =
 232     sl->ref_cache[1][scan8[7]  + 1] =
 233     sl->ref_cache[1][scan8[13] + 1] = PART_NOT_AVAILABLE;
 234
 235     if (CONFIG_ERROR_RESILIENCE) {
 236         /* init ER */
 237         er->avctx          = h->avctx;
 238         er->decode_mb      = h264_er_decode_mb;
 239         er->opaque         = h;
 240         er->quarter_sample = 1;
 241
 242         er->mb_num      = h->mb_num;
 243         er->mb_width    = h->mb_width;
 244         er->mb_height   = h->mb_height;
 245         er->mb_stride   = h->mb_stride;
 246         er->b8_stride   = h->mb_width * 2 + 1;
 247
 248         // error resilience code looks cleaner with this
 249         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(h->avctx, er->mb_index2xy,
 250                           (h->mb_num + 1) * sizeof(int), fail);
 251
 252         for (y = 0; y < h->mb_height; y++)
 253             for (x = 0; x < h->mb_width; x++)
 254                 er->mb_index2xy[x + y * h->mb_width] = x + y * h->mb_stride;
 255
 256         er->mb_index2xy[h->mb_height * h->mb_width] = (h->mb_height - 1) *
 257                                                       h->mb_stride + h->mb_width;
 258
 259         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(h->avctx, er->error_status_table,
 260                           mb_array_size * sizeof(uint8_t), fail);
 261
 262         FF_ALLOC_OR_GOTO(h->avctx, er->er_temp_buffer,
 263                          h->mb_height * h->mb_stride, fail);
 264
 265         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(h->avctx, sl->dc_val_base,
 266                           yc_size * sizeof(int16_t), fail);
 267         er->dc_val[0] = sl->dc_val_base + h->mb_width * 2 + 2;
 268         er->dc_val[1] = sl->dc_val_base + y_size + h->mb_stride + 1;
 269         er->dc_val[2] = er->dc_val[1] + c_size;
 270         for (i = 0; i < yc_size; i++)
 271             sl->dc_val_base[i] = 1024;
 272     }
 273
 274     return 0;
 275
 276 fail:
 277     return AVERROR(ENOMEM); // ff_h264_free_tables will clean up for us
 278 }
 279
 280 static int h264_init_context(AVCodecContext *avctx, H264Context *h)
 281 {
 282     int i;
 283
 284     h->avctx                 = avctx;
 285
 286     h->picture_structure     = PICT_FRAME;
 287     h->workaround_bugs       = avctx->workaround_bugs;
 288     h->flags                 = avctx->flags;
 289     h->poc.prev_poc_msb      = 1 << 16;
 290     h->recovery_frame        = -1;
 291     h->frame_recovered       = 0;
 292
 293     h->next_outputed_poc = INT_MIN;
 294     for (i = 0; i < MAX_DELAYED_PIC_COUNT; i++)
 295         h->last_pocs[i] = INT_MIN;
 296
 297     ff_h264_sei_uninit(&h->sei);
 298
 299     avctx->chroma_sample_location = AVCHROMA_LOC_LEFT;
 300
 301     h->nb_slice_ctx = (avctx->active_thread_type & FF_THREAD_SLICE) ? avctx->thread_count : 1;
 302     h->slice_ctx = av_mallocz_array(h->nb_slice_ctx, sizeof(*h->slice_ctx));
 303     if (!h->slice_ctx) {
 304         h->nb_slice_ctx = 0;
 305         return AVERROR(ENOMEM);
 306     }
 307
 308     for (i = 0; i < H264_MAX_PICTURE_COUNT; i++) {
 309         h->DPB[i].f = av_frame_alloc();
 310         if (!h->DPB[i].f)
 311             return AVERROR(ENOMEM);
 312     }
 313
 314     h->cur_pic.f = av_frame_alloc();
 315     if (!h->cur_pic.f)
 316         return AVERROR(ENOMEM);
 317
 318     for (i = 0; i < h->nb_slice_ctx; i++)
 319         h->slice_ctx[i].h264 = h;
 320
 321     return 0;
 322 }
 323
 324 static av_cold int h264_decode_end(AVCodecContext *avctx)
 325 {
 326     H264Context *h = avctx->priv_data;
 327     int i;
 328
 329     ff_h264_free_tables(h);
 330
 331     for (i = 0; i < H264_MAX_PICTURE_COUNT; i++) {
 332         ff_h264_unref_picture(h, &h->DPB[i]);
 333         av_frame_free(&h->DPB[i].f);
 334     }
 335
 336     h->cur_pic_ptr = NULL;
 337
 338     av_freep(&h->slice_ctx);
 339     h->nb_slice_ctx = 0;
 340
 341     for (i = 0; i < MAX_SPS_COUNT; i++)
 342         av_buffer_unref(&h->ps.sps_list[i]);
 343
 344     for (i = 0; i < MAX_PPS_COUNT; i++)
 345         av_buffer_unref(&h->ps.pps_list[i]);
 346
 347     ff_h2645_packet_uninit(&h->pkt);
 348
 349     ff_h264_unref_picture(h, &h->cur_pic);
 350     av_frame_free(&h->cur_pic.f);
 351
 352     return 0;
 353 }
 354
 355 static AVOnce h264_vlc_init = AV_ONCE_INIT;
 356
 357 av_cold int ff_h264_decode_init(AVCodecContext *avctx)
 358 {
 359     H264Context *h = avctx->priv_data;
 360     int ret;
 361
 362     ret = h264_init_context(avctx, h);
 363     if (ret < 0)
 364         return ret;
 365
 366     ret = ff_thread_once(&h264_vlc_init, ff_h264_decode_init_vlc);
 367     if (ret != 0) {
 368         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "pthread_once has failed.");
 369         return AVERROR_UNKNOWN;
 370     }
 371
 372     if (avctx->codec_id == AV_CODEC_ID_H264) {
 373         if (avctx->ticks_per_frame == 1)
 374             h->avctx->framerate.num *= 2;
 375         avctx->ticks_per_frame = 2;
 376     }
 377
 378     if (avctx->extradata_size > 0 && avctx->extradata) {
 379        ret = ff_h264_decode_extradata(avctx->extradata, avctx->extradata_size,
 380                                       &h->ps, &h->is_avc, &h->nal_length_size,
 381                                       avctx->err_recognition, avctx);
 382        if (ret < 0) {
 383            h264_decode_end(avctx);
 384            return ret;
 385        }
 386     }
 387
 388     if (h->ps.sps && h->ps.sps->bitstream_restriction_flag &&
 389         h->avctx->has_b_frames < h->ps.sps->num_reorder_frames) {
 390         h->avctx->has_b_frames = h->ps.sps->num_reorder_frames;
 391     }
 392
 393     avctx->internal->allocate_progress = 1;
 394
 395     if (h->enable_er) {
 396         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
 397                "Error resilience is enabled. It is unsafe and unsupported and may crash. "
 398                "Use it at your own risk\n");
 399     }
 400
 401     return 0;
 402 }
 403
 404 static int decode_init_thread_copy(AVCodecContext *avctx)
 405 {
 406     H264Context *h = avctx->priv_data;
 407     int ret;
 408
 409     if (!avctx->internal->is_copy)
 410         return 0;
 411
 412     memset(h, 0, sizeof(*h));
 413
 414     ret = h264_init_context(avctx, h);
 415     if (ret < 0)
 416         return ret;
 417
 418     h->context_initialized = 0;
 419
 420     return 0;
 421 }
 422
 423 /**
 424  * Run setup operations that must be run after slice header decoding.
 425  * This includes finding the next displayed frame.
 426  *
 427  * @param h h264 master context
 428  * @param setup_finished enough NALs have been read that we can call
 429  * ff_thread_finish_setup()
 430  */
 431 static void decode_postinit(H264Context *h, int setup_finished)
 432 {
 433     const SPS *sps = h->ps.sps;
 434     H264Picture *out = h->cur_pic_ptr;
 435     H264Picture *cur = h->cur_pic_ptr;
 436     int i, pics, out_of_order, out_idx;
 437     int invalid = 0, cnt = 0;
 438
 439     if (h->next_output_pic)
 440         return;
 441
 442     if (cur->field_poc[0] == INT_MAX || cur->field_poc[1] == INT_MAX) {
 443         /* FIXME: if we have two PAFF fields in one packet, we can't start
 444          * the next thread here. If we have one field per packet, we can.
 445          * The check in decode_nal_units() is not good enough to find this
 446          * yet, so we assume the worst for now. */
 447         // if (setup_finished)
 448         //    ff_thread_finish_setup(h->avctx);
 449         return;
 450     }
 451
 452     cur->f->interlaced_frame = 0;
 453     cur->f->repeat_pict      = 0;
 454
 455     /* Signal interlacing information externally. */
 456     /* Prioritize picture timing SEI information over used
 457      * decoding process if it exists. */
 458
 459     if (sps->pic_struct_present_flag) {
 460         H264SEIPictureTiming *pt = &h->sei.picture_timing;
 461         switch (pt->pic_struct) {
 462         case SEI_PIC_STRUCT_FRAME:
 463             break;
 464         case SEI_PIC_STRUCT_TOP_FIELD:
 465         case SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_FIELD:
 466             cur->f->interlaced_frame = 1;
 467             break;
 468         case SEI_PIC_STRUCT_TOP_BOTTOM:
 469         case SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_TOP:
 470             if (FIELD_OR_MBAFF_PICTURE(h))
 471                 cur->f->interlaced_frame = 1;
 472             else
 473                 // try to flag soft telecine progressive
 474                 cur->f->interlaced_frame = h->prev_interlaced_frame;
 475             break;
 476         case SEI_PIC_STRUCT_TOP_BOTTOM_TOP:
 477         case SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_TOP_BOTTOM:
 478             /* Signal the possibility of telecined film externally
 479              * (pic_struct 5,6). From these hints, let the applications
 480              * decide if they apply deinterlacing. */
 481             cur->f->repeat_pict = 1;
 482             break;
 483         case SEI_PIC_STRUCT_FRAME_DOUBLING:
 484             cur->f->repeat_pict = 2;
 485             break;
 486         case SEI_PIC_STRUCT_FRAME_TRIPLING:
 487             cur->f->repeat_pict = 4;
 488             break;
 489         }
 490
 491         if ((pt->ct_type & 3) &&
 492             pt->pic_struct <= SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_TOP)
 493             cur->f->interlaced_frame = (pt->ct_type & (1 << 1)) != 0;
 494     } else {
 495         /* Derive interlacing flag from used decoding process. */
 496         cur->f->interlaced_frame = FIELD_OR_MBAFF_PICTURE(h);
 497     }
 498     h->prev_interlaced_frame = cur->f->interlaced_frame;
 499
 500     if (cur->field_poc[0] != cur->field_poc[1]) {
 501         /* Derive top_field_first from field pocs. */
 502         cur->f->top_field_first = cur->field_poc[0] < cur->field_poc[1];
 503     } else {
 504         if (cur->f->interlaced_frame || sps->pic_struct_present_flag) {
 505             /* Use picture timing SEI information. Even if it is a
 506              * information of a past frame, better than nothing. */
 507             if (h->sei.picture_timing.pic_struct == SEI_PIC_STRUCT_TOP_BOTTOM ||
 508                 h->sei.picture_timing.pic_struct == SEI_PIC_STRUCT_TOP_BOTTOM_TOP)
 509                 cur->f->top_field_first = 1;
 510             else
 511                 cur->f->top_field_first = 0;
 512         } else {
 513             /* Most likely progressive */
 514             cur->f->top_field_first = 0;
 515         }
 516     }
 517
 518     if (h->sei.frame_packing.present &&
 519         h->sei.frame_packing.arrangement_type >= 0 &&
 520         h->sei.frame_packing.arrangement_type <= 6 &&
 521         h->sei.frame_packing.content_interpretation_type > 0 &&
 522         h->sei.frame_packing.content_interpretation_type < 3) {
 523         H264SEIFramePacking *fp = &h->sei.frame_packing;
 524         AVStereo3D *stereo = av_stereo3d_create_side_data(cur->f);
 525         if (!stereo)
 526             return;
 527
 528         switch (fp->arrangement_type) {
 529         case 0:
 530             stereo->type = AV_STEREO3D_CHECKERBOARD;
 531             break;
 532         case 1:
 533             stereo->type = AV_STEREO3D_COLUMNS;
 534             break;
 535         case 2:
 536             stereo->type = AV_STEREO3D_LINES;
 537             break;
 538         case 3:
 539             if (fp->quincunx_subsampling)
 540                 stereo->type = AV_STEREO3D_SIDEBYSIDE_QUINCUNX;
 541             else
 542                 stereo->type = AV_STEREO3D_SIDEBYSIDE;
 543             break;
 544         case 4:
 545             stereo->type = AV_STEREO3D_TOPBOTTOM;
 546             break;
 547         case 5:
 548             stereo->type = AV_STEREO3D_FRAMESEQUENCE;
 549             break;
 550         case 6:
 551             stereo->type = AV_STEREO3D_2D;
 552             break;
 553         }
 554
 555         if (fp->content_interpretation_type == 2)
 556             stereo->flags = AV_STEREO3D_FLAG_INVERT;
 557     }
 558
 559     if (h->sei.display_orientation.present &&
 560         (h->sei.display_orientation.anticlockwise_rotation ||
 561          h->sei.display_orientation.hflip ||
 562          h->sei.display_orientation.vflip)) {
 563         H264SEIDisplayOrientation *o = &h->sei.display_orientation;
 564         double angle = o->anticlockwise_rotation * 360 / (double) (1 << 16);
 565         AVFrameSideData *rotation = av_frame_new_side_data(cur->f,
 566                                                            AV_FRAME_DATA_DISPLAYMATRIX,
 567                                                            sizeof(int32_t) * 9);
 568         if (!rotation)
 569             return;
 570
 571         av_display_rotation_set((int32_t *)rotation->data, angle);
 572         av_display_matrix_flip((int32_t *)rotation->data,
 573                                o->hflip, o->vflip);
 574     }
 575
 576     if (h->sei.afd.present) {
 577         AVFrameSideData *sd = av_frame_new_side_data(cur->f, AV_FRAME_DATA_AFD,
 578                                                      sizeof(uint8_t));
 579         if (!sd)
 580             return;
 581
 582         *sd->data = h->sei.afd.active_format_description;
 583         h->sei.afd.present = 0;
 584     }
 585
 586     if (h->sei.a53_caption.a53_caption) {
 587         H264SEIA53Caption *a53 = &h->sei.a53_caption;
 588         AVFrameSideData *sd = av_frame_new_side_data(cur->f,
 589                                                      AV_FRAME_DATA_A53_CC,
 590                                                      a53->a53_caption_size);
 591         if (!sd)
 592             return;
 593
 594         memcpy(sd->data, a53->a53_caption, a53->a53_caption_size);
 595         av_freep(&a53->a53_caption);
 596         a53->a53_caption_size = 0;
 597     }
 598
 599     // FIXME do something with unavailable reference frames
 600
 601     /* Sort B-frames into display order */
 602     if (sps->bitstream_restriction_flag ||
 603         h->avctx->strict_std_compliance >= FF_COMPLIANCE_NORMAL) {
 604         h->avctx->has_b_frames = FFMAX(h->avctx->has_b_frames, sps->num_reorder_frames);
 605     }
 606
 607     pics = 0;
 608     while (h->delayed_pic[pics])
 609         pics++;
 610
 611     assert(pics <= MAX_DELAYED_PIC_COUNT);
 612
 613     h->delayed_pic[pics++] = cur;
 614     if (cur->reference == 0)
 615         cur->reference = DELAYED_PIC_REF;
 616
 617     /* Frame reordering. This code takes pictures from coding order and sorts
 618      * them by their incremental POC value into display order. It supports POC
 619      * gaps, MMCO reset codes and random resets.
 620      * A "display group" can start either with a IDR frame (f.key_frame = 1),
 621      * and/or can be closed down with a MMCO reset code. In sequences where
 622      * there is no delay, we can't detect that (since the frame was already
 623      * output to the user), so we also set h->mmco_reset to detect the MMCO
 624      * reset code.
 625      * FIXME: if we detect insufficient delays (as per h->avctx->has_b_frames),
 626      * we increase the delay between input and output. All frames affected by
 627      * the lag (e.g. those that should have been output before another frame
 628      * that we already returned to the user) will be dropped. This is a bug
 629      * that we will fix later. */
 630     for (i = 0; i < MAX_DELAYED_PIC_COUNT; i++) {
 631         cnt     += out->poc < h->last_pocs[i];
 632         invalid += out->poc == INT_MIN;
 633     }
 634     if (!h->mmco_reset && !cur->f->key_frame &&
 635         cnt + invalid == MAX_DELAYED_PIC_COUNT && cnt > 0) {
 636         h->mmco_reset = 2;
 637         if (pics > 1)
 638             h->delayed_pic[pics - 2]->mmco_reset = 2;
 639     }
 640     if (h->mmco_reset || cur->f->key_frame) {
 641         for (i = 0; i < MAX_DELAYED_PIC_COUNT; i++)
 642             h->last_pocs[i] = INT_MIN;
 643         cnt     = 0;
 644         invalid = MAX_DELAYED_PIC_COUNT;
 645     }
 646     out     = h->delayed_pic[0];
 647     out_idx = 0;
 648     for (i = 1; i < MAX_DELAYED_PIC_COUNT &&
 649                 h->delayed_pic[i] &&
 650                 !h->delayed_pic[i - 1]->mmco_reset &&
 651                 !h->delayed_pic[i]->f->key_frame;
 652          i++)
 653         if (h->delayed_pic[i]->poc < out->poc) {
 654             out     = h->delayed_pic[i];
 655             out_idx = i;
 656         }
 657     if (h->avctx->has_b_frames == 0 &&
 658         (h->delayed_pic[0]->f->key_frame || h->mmco_reset))
 659         h->next_outputed_poc = INT_MIN;
 660     out_of_order = !out->f->key_frame && !h->mmco_reset &&
 661                    (out->poc < h->next_outputed_poc);
 662
 663     if (sps->bitstream_restriction_flag &&
 664         h->avctx->has_b_frames >= sps->num_reorder_frames) {
 665     } else if (out_of_order && pics - 1 == h->avctx->has_b_frames &&
 666                h->avctx->has_b_frames < MAX_DELAYED_PIC_COUNT) {
 667         if (invalid + cnt < MAX_DELAYED_PIC_COUNT) {
 668             h->avctx->has_b_frames = FFMAX(h->avctx->has_b_frames, cnt);
 669         }
 670     } else if (!h->avctx->has_b_frames &&
 671                ((h->next_outputed_poc != INT_MIN &&
 672                  out->poc > h->next_outputed_poc + 2) ||
 673                 cur->f->pict_type == AV_PICTURE_TYPE_B)) {
 674         h->avctx->has_b_frames++;
 675     }
 676
 677     if (pics > h->avctx->has_b_frames) {
 678         out->reference &= ~DELAYED_PIC_REF;
 679         for (i = out_idx; h->delayed_pic[i]; i++)
 680             h->delayed_pic[i] = h->delayed_pic[i + 1];
 681     }
 682     memmove(h->last_pocs, &h->last_pocs[1],
 683             sizeof(*h->last_pocs) * (MAX_DELAYED_PIC_COUNT - 1));
 684     h->last_pocs[MAX_DELAYED_PIC_COUNT - 1] = cur->poc;
 685     if (!out_of_order && pics > h->avctx->has_b_frames) {
 686         h->next_output_pic = out;
 687         if (out->mmco_reset) {
 688             if (out_idx > 0) {
 689                 h->next_outputed_poc                    = out->poc;
 690                 h->delayed_pic[out_idx - 1]->mmco_reset = out->mmco_reset;
 691             } else {
 692                 h->next_outputed_poc = INT_MIN;
 693             }
 694         } else {
 695             if (out_idx == 0 && pics > 1 && h->delayed_pic[0]->f->key_frame) {
 696                 h->next_outputed_poc = INT_MIN;
 697             } else {
 698                 h->next_outputed_poc = out->poc;
 699             }
 700         }
 701         h->mmco_reset = 0;
 702     } else {
 703         av_log(h->avctx, AV_LOG_DEBUG, "no picture\n");
 704     }
 705
 706     if (h->next_output_pic) {
 707         if (h->next_output_pic->recovered) {
 708             // We have reached an recovery point and all frames after it in
 709             // display order are "recovered".
 710             h->frame_recovered |= FRAME_RECOVERED_SEI;
 711         }
 712         h->next_output_pic->recovered |= !!(h->frame_recovered & FRAME_RECOVERED_SEI);
 713     }
 714
 715     if (setup_finished && !h->avctx->hwaccel) {
 716         ff_thread_finish_setup(h->avctx);
 717
 718         if (h->avctx->active_thread_type & FF_THREAD_FRAME)
 719             h->setup_finished = 1;
 720     }
 721 }
 722
 723 /**
 724  * instantaneous decoder refresh.
 725  */
 726 static void idr(H264Context *h)
 727 {
 728     ff_h264_remove_all_refs(h);
 729     h->poc.prev_frame_num        =
 730     h->poc.prev_frame_num_offset =
 731     h->poc.prev_poc_msb          =
 732     h->poc.prev_poc_lsb          = 0;
 733 }
 734
 735 /* forget old pics after a seek */
 736 void ff_h264_flush_change(H264Context *h)
 737 {
 738     int i;
 739     for (i = 0; i < MAX_DELAYED_PIC_COUNT; i++)
 740         h->last_pocs[i] = INT_MIN;
 741     h->next_outputed_poc = INT_MIN;
 742     h->prev_interlaced_frame = 1;
 743     idr(h);
 744     if (h->cur_pic_ptr)
 745         h->cur_pic_ptr->reference = 0;
 746     h->first_field = 0;
 747     ff_h264_sei_uninit(&h->sei);
 748     h->recovery_frame = -1;
 749     h->frame_recovered = 0;
 750 }
 751
 752 /* forget old pics after a seek */
 753 static void flush_dpb(AVCodecContext *avctx)
 754 {
 755     H264Context *h = avctx->priv_data;
 756     int i;
 757
 758     memset(h->delayed_pic, 0, sizeof(h->delayed_pic));
 759
 760     ff_h264_flush_change(h);
 761
 762     for (i = 0; i < H264_MAX_PICTURE_COUNT; i++)
 763         ff_h264_unref_picture(h, &h->DPB[i]);
 764     h->cur_pic_ptr = NULL;
 765     ff_h264_unref_picture(h, &h->cur_pic);
 766
 767     h->mb_y = 0;
 768
 769     ff_h264_free_tables(h);
 770     h->context_initialized = 0;
 771 }
 772
 773 static int get_last_needed_nal(H264Context *h)
 774 {
 775     int nals_needed = 0;
 776     int i;
 777
 778     for (i = 0; i < h->pkt.nb_nals; i++) {
 779         H2645NAL *nal = &h->pkt.nals[i];
 780         GetBitContext gb;
 781
 782         /* packets can sometimes contain multiple PPS/SPS,
 783          * e.g. two PAFF field pictures in one packet, or a demuxer
 784          * which splits NALs strangely if so, when frame threading we
 785          * can't start the next thread until we've read all of them */
 786         switch (nal->type) {
 787         case NAL_SPS:
 788         case NAL_PPS:
 789             nals_needed = i;
 790             break;
 791         case NAL_DPA:
 792         case NAL_IDR_SLICE:
 793         case NAL_SLICE:
 794             init_get_bits(&gb, nal->data + 1, (nal->size - 1) * 8);
 795             if (!get_ue_golomb(&gb))
 796                 nals_needed = i;
 797         }
 798     }
 799
 800     return nals_needed;
 801 }
 802
 803 static int decode_nal_units(H264Context *h, const uint8_t *buf, int buf_size)
 804 {
 805     AVCodecContext *const avctx = h->avctx;
 806     unsigned context_count = 0;
 807     int nals_needed = 0; ///< number of NALs that need decoding before the next frame thread starts
 808     int i, ret = 0;
 809
 810     if (!(avctx->flags2 & AV_CODEC_FLAG2_CHUNKS)) {
 811         h->current_slice = 0;
 812         if (!h->first_field)
 813             h->cur_pic_ptr = NULL;
 814         ff_h264_sei_uninit(&h->sei);
 815     }
 816
 817     ret = ff_h2645_packet_split(&h->pkt, buf, buf_size, avctx, h->is_avc,
 818                                 h->nal_length_size, avctx->codec_id);
 819     if (ret < 0) {
 820         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 821                "Error splitting the input into NAL units.\n");
 822         return ret;
 823     }
 824
 825     if (avctx->active_thread_type & FF_THREAD_FRAME)
 826         nals_needed = get_last_needed_nal(h);
 827
 828     for (i = 0; i < h->pkt.nb_nals; i++) {
 829         H2645NAL *nal = &h->pkt.nals[i];
 830         H264SliceContext *sl = &h->slice_ctx[context_count];
 831         int err;
 832
 833         if (avctx->skip_frame >= AVDISCARD_NONREF &&
 834             nal->ref_idc == 0 && nal->type != NAL_SEI)
 835             continue;
 836
 837         // FIXME these should stop being context-global variables
 838         h->nal_ref_idc   = nal->ref_idc;
 839         h->nal_unit_type = nal->type;
 840
 841         err = 0;
 842         switch (nal->type) {
 843         case NAL_IDR_SLICE:
 844             if (nal->type != NAL_IDR_SLICE) {
 845                 av_log(h->avctx, AV_LOG_ERROR,
 846                        "Invalid mix of idr and non-idr slices\n");
 847                 ret = -1;
 848                 goto end;
 849             }
 850             idr(h); // FIXME ensure we don't lose some frames if there is reordering
 851         case NAL_SLICE:
 852             sl->gb = nal->gb;
 853
 854             if ((err = ff_h264_decode_slice_header(h, sl)))
 855                 break;
 856
 857             if (h->sei.recovery_point.recovery_frame_cnt >= 0 && h->recovery_frame < 0) {
 858                 h->recovery_frame = (h->poc.frame_num + h->sei.recovery_point.recovery_frame_cnt) &
 859                                     ((1 << h->ps.sps->log2_max_frame_num) - 1);
 860             }
 861
 862             h->cur_pic_ptr->f->key_frame |=
 863                 (nal->type == NAL_IDR_SLICE) || (h->sei.recovery_point.recovery_frame_cnt >= 0);
 864
 865             if (nal->type == NAL_IDR_SLICE || h->recovery_frame == h->poc.frame_num) {
 866                 h->recovery_frame         = -1;
 867                 h->cur_pic_ptr->recovered = 1;
 868             }
 869             // If we have an IDR, all frames after it in decoded order are
 870             // "recovered".
 871             if (nal->type == NAL_IDR_SLICE)
 872                 h->frame_recovered |= FRAME_RECOVERED_IDR;
 873             h->cur_pic_ptr->recovered |= !!(h->frame_recovered & FRAME_RECOVERED_IDR);
 874
 875             if (h->current_slice == 1) {
 876                 if (!(avctx->flags2 & AV_CODEC_FLAG2_CHUNKS))
 877                     decode_postinit(h, i >= nals_needed);
 878
 879                 if (h->avctx->hwaccel &&
 880                     (ret = h->avctx->hwaccel->start_frame(h->avctx, NULL, 0)) < 0)
 881                     return ret;
 882             }
 883
 884             if (sl->redundant_pic_count == 0 &&
 885                 (avctx->skip_frame < AVDISCARD_NONREF || nal->ref_idc) &&
 886                 (avctx->skip_frame < AVDISCARD_BIDIR  ||
 887                  sl->slice_type_nos != AV_PICTURE_TYPE_B) &&
 888                 (avctx->skip_frame < AVDISCARD_NONKEY ||
 889                  h->cur_pic_ptr->f->key_frame) &&
 890                 avctx->skip_frame < AVDISCARD_ALL) {
 891                 if (avctx->hwaccel) {
 892                     ret = avctx->hwaccel->decode_slice(avctx, nal->raw_data, nal->raw_size);
 893                     if (ret < 0)
 894                         return ret;
 895                 } else
 896                     context_count++;
 897             }
 898             break;
 899         case NAL_DPA:
 900         case NAL_DPB:
 901         case NAL_DPC:
 902             avpriv_request_sample(avctx, "data partitioning");
 903             ret = AVERROR(ENOSYS);
 904             goto end;
 905             break;
 906         case NAL_SEI:
 907             ret = ff_h264_sei_decode(&h->sei, &nal->gb, &h->ps, avctx);
 908             if (ret < 0 && (h->avctx->err_recognition & AV_EF_EXPLODE))
 909                 goto end;
 910             break;
 911         case NAL_SPS:
 912             ret = ff_h264_decode_seq_parameter_set(&nal->gb, avctx, &h->ps);
 913             if (ret < 0 && (h->avctx->err_recognition & AV_EF_EXPLODE))
 914                 goto end;
 915             break;
 916         case NAL_PPS:
 917             ret = ff_h264_decode_picture_parameter_set(&nal->gb, avctx, &h->ps,
 918                                                        nal->size_bits);
 919             if (ret < 0 && (h->avctx->err_recognition & AV_EF_EXPLODE))
 920                 goto end;
 921             break;
 922         case NAL_AUD:
 923         case NAL_END_SEQUENCE:
 924         case NAL_END_STREAM:
 925         case NAL_FILLER_DATA:
 926         case NAL_SPS_EXT:
 927         case NAL_AUXILIARY_SLICE:
 928             break;
 929         case NAL_FF_IGNORE:
 930             break;
 931         default:
 932             av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "Unknown NAL code: %d (%d bits)\n",
 933                    nal->type, nal->size_bits);
 934         }
 935
 936         if (context_count == h->nb_slice_ctx) {
 937             ret = ff_h264_execute_decode_slices(h, context_count);
 938             if (ret < 0 && (h->avctx->err_recognition & AV_EF_EXPLODE))
 939                 goto end;
 940             context_count = 0;
 941         }
 942
 943         if (err < 0) {
 944             av_log(h->avctx, AV_LOG_ERROR, "decode_slice_header error\n");
 945             sl->ref_count[0] = sl->ref_count[1] = sl->list_count = 0;
 946         }
 947     }
 948     if (context_count) {
 949         ret = ff_h264_execute_decode_slices(h, context_count);
 950         if (ret < 0 && (h->avctx->err_recognition & AV_EF_EXPLODE))
 951             goto end;
 952     }
 953
 954     ret = 0;
 955 end:
 956     /* clean up */
 957     if (h->cur_pic_ptr && !h->droppable) {
 958         ff_thread_report_progress(&h->cur_pic_ptr->tf, INT_MAX,
 959                                   h->picture_structure == PICT_BOTTOM_FIELD);
 960     }
 961
 962     return (ret < 0) ? ret : buf_size;
 963 }
 964
 965 /**
 966  * Return the number of bytes consumed for building the current frame.
 967  */
 968 static int get_consumed_bytes(int pos, int buf_size)
 969 {
 970     if (pos == 0)
 971         pos = 1;        // avoid infinite loops (I doubt that is needed but...)
 972     if (pos + 10 > buf_size)
 973         pos = buf_size; // oops ;)
 974
 975     return pos;
 976 }
 977
 978 static int output_frame(H264Context *h, AVFrame *dst, AVFrame *src)
 979 {
 980     int i;
 981     int ret = av_frame_ref(dst, src);
 982     if (ret < 0)
 983         return ret;
 984
 985     if (!h->ps.sps || !h->ps.sps->crop)
 986         return 0;
 987
 988     for (i = 0; i < 3; i++) {
 989         int hshift = (i > 0) ? h->chroma_x_shift : 0;
 990         int vshift = (i > 0) ? h->chroma_y_shift : 0;
 991         int off    = ((h->ps.sps->crop_left >> hshift) << h->pixel_shift) +
 992                      (h->ps.sps->crop_top >> vshift) * dst->linesize[i];
 993         dst->data[i] += off;
 994     }
 995     return 0;
 996 }
 997
 998 static int h264_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
 999                              int *got_frame, AVPacket *avpkt)
1000 {
1001     const uint8_t *buf = avpkt->data;
1002     int buf_size       = avpkt->size;
1003     H264Context *h     = avctx->priv_data;
1004     AVFrame *pict      = data;
1005     int buf_index      = 0;
1006     int ret;
1007
1008     h->flags = avctx->flags;
1009     h->setup_finished = 0;
1010
1011     /* end of stream, output what is still in the buffers */
1012 out:
1013     if (buf_size == 0) {
1014         H264Picture *out;
1015         int i, out_idx;
1016
1017         h->cur_pic_ptr = NULL;
1018
1019         // FIXME factorize this with the output code below
1020         out     = h->delayed_pic[0];
1021         out_idx = 0;
1022         for (i = 1;
1023              h->delayed_pic[i] &&
1024              !h->delayed_pic[i]->f->key_frame &&
1025              !h->delayed_pic[i]->mmco_reset;
1026              i++)
1027             if (h->delayed_pic[i]->poc < out->poc) {
1028                 out     = h->delayed_pic[i];
1029                 out_idx = i;
1030             }
1031
1032         for (i = out_idx; h->delayed_pic[i]; i++)
1033             h->delayed_pic[i] = h->delayed_pic[i + 1];
1034
1035         if (out) {
1036             ret = output_frame(h, pict, out->f);
1037             if (ret < 0)
1038                 return ret;
1039             *got_frame = 1;
1040         }
1041
1042         return buf_index;
1043     }
1044
1045     buf_index = decode_nal_units(h, buf, buf_size);
1046     if (buf_index < 0)
1047         return AVERROR_INVALIDDATA;
1048
1049     if (!h->cur_pic_ptr && h->nal_unit_type == NAL_END_SEQUENCE) {
1050         buf_size = 0;
1051         goto out;
1052     }
1053
1054     if (!(avctx->flags2 & AV_CODEC_FLAG2_CHUNKS) && !h->cur_pic_ptr) {
1055         if (avctx->skip_frame >= AVDISCARD_NONREF)
1056             return 0;
1057         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "no frame!\n");
1058         return AVERROR_INVALIDDATA;
1059     }
1060
1061     if (!(avctx->flags2 & AV_CODEC_FLAG2_CHUNKS) ||
1062         (h->mb_y >= h->mb_height && h->mb_height)) {
1063         if (avctx->flags2 & AV_CODEC_FLAG2_CHUNKS)
1064             decode_postinit(h, 1);
1065
1066         ff_h264_field_end(h, &h->slice_ctx[0], 0);
1067
1068         *got_frame = 0;
1069         if (h->next_output_pic && ((avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_OUTPUT_CORRUPT) ||
1070                                    h->next_output_pic->recovered)) {
1071             if (!h->next_output_pic->recovered)
1072                 h->next_output_pic->f->flags |= AV_FRAME_FLAG_CORRUPT;
1073
1074             ret = output_frame(h, pict, h->next_output_pic->f);
1075             if (ret < 0)
1076                 return ret;
1077             *got_frame = 1;
1078         }
1079     }
1080
1081     assert(pict->buf[0] || !*got_frame);
1082
1083     return get_consumed_bytes(buf_index, buf_size);
1084 }
1085
1086 #define OFFSET(x) offsetof(H264Context, x)
1087 #define VD AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_DECODING_PARAM
1088 static const AVOption h264_options[] = {
1089     { "enable_er", "Enable error resilience on damaged frames (unsafe)", OFFSET(enable_er), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 0 }, 0, 1, VD },
1090     { NULL },
1091 };
1092
1093 static const AVClass h264_class = {
1094     .class_name = "h264",
1095     .item_name  = av_default_item_name,
1096     .option     = h264_options,
1097     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
1098 };
1099
1100 AVCodec ff_h264_decoder = {
1101     .name                  = "h264",
1102     .long_name             = NULL_IF_CONFIG_SMALL("H.264 / AVC / MPEG-4 AVC / MPEG-4 part 10"),
1103     .type                  = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1104     .id                    = AV_CODEC_ID_H264,
1105     .priv_data_size        = sizeof(H264Context),
1106     .init                  = ff_h264_decode_init,
1107     .close                 = h264_decode_end,
1108     .decode                = h264_decode_frame,
1109     .capabilities          = /*AV_CODEC_CAP_DRAW_HORIZ_BAND |*/ AV_CODEC_CAP_DR1 |
1110                              AV_CODEC_CAP_DELAY | AV_CODEC_CAP_SLICE_THREADS |
1111                              AV_CODEC_CAP_FRAME_THREADS,
1112     .caps_internal         = FF_CODEC_CAP_INIT_THREADSAFE,
1113     .flush                 = flush_dpb,
1114     .init_thread_copy      = ONLY_IF_THREADS_ENABLED(decode_init_thread_copy),
1115     .update_thread_context = ONLY_IF_THREADS_ENABLED(ff_h264_update_thread_context),
1116     .profiles              = NULL_IF_CONFIG_SMALL(ff_h264_profiles),
1117     .priv_class            = &h264_class,
1118 };