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 / MPEG4 part10 codec.
  25  * @author Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
  26  */
  27
  28 #include "libavutil/avassert.h"
  29 #include "libavutil/display.h"
  30 #include "libavutil/imgutils.h"
  31 #include "libavutil/opt.h"
  32 #include "libavutil/stereo3d.h"
  33 #include "libavutil/timer.h"
  34 #include "internal.h"
  35 #include "bytestream.h"
  36 #include "cabac.h"
  37 #include "cabac_functions.h"
  38 #include "error_resilience.h"
  39 #include "avcodec.h"
  40 #include "h264.h"
  41 #include "h2645_parse.h"
  42 #include "h264data.h"
  43 #include "h264chroma.h"
  44 #include "h264_mvpred.h"
  45 #include "golomb.h"
  46 #include "mathops.h"
  47 #include "me_cmp.h"
  48 #include "mpegutils.h"
  49 #include "profiles.h"
  50 #include "rectangle.h"
  51 #include "thread.h"
  52
  53 #include <assert.h>
  54
  55 const uint16_t ff_h264_mb_sizes[4] = { 256, 384, 512, 768 };
  56
  57 static void h264_er_decode_mb(void *opaque, int ref, int mv_dir, int mv_type,
  58                               int (*mv)[2][4][2],
  59                               int mb_x, int mb_y, int mb_intra, int mb_skipped)
  60 {
  61     H264Context *h = opaque;
  62     H264SliceContext *sl = &h->slice_ctx[0];
  63
  64     sl->mb_x = mb_x;
  65     sl->mb_y = mb_y;
  66     sl->mb_xy = mb_x + mb_y * h->mb_stride;
  67     memset(sl->non_zero_count_cache, 0, sizeof(sl->non_zero_count_cache));
  68     assert(ref >= 0);
  69     /* FIXME: It is possible albeit uncommon that slice references
  70      * differ between slices. We take the easy approach and ignore
  71      * it for now. If this turns out to have any relevance in
  72      * practice then correct remapping should be added. */
  73     if (ref >= sl->ref_count[0])
  74         ref = 0;
  75     fill_rectangle(&h->cur_pic.ref_index[0][4 * sl->mb_xy],
  76                    2, 2, 2, ref, 1);
  77     fill_rectangle(&sl->ref_cache[0][scan8[0]], 4, 4, 8, ref, 1);
  78     fill_rectangle(sl->mv_cache[0][scan8[0]], 4, 4, 8,
  79                    pack16to32((*mv)[0][0][0], (*mv)[0][0][1]), 4);
  80     assert(!FRAME_MBAFF(h));
  81     ff_h264_hl_decode_mb(h, &h->slice_ctx[0]);
  82 }
  83
  84 void ff_h264_draw_horiz_band(const H264Context *h, H264SliceContext *sl,
  85                              int y, int height)
  86 {
  87     AVCodecContext *avctx = h->avctx;
  88     const AVFrame   *src  = h->cur_pic.f;
  89     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(avctx->pix_fmt);
  90     int vshift = desc->log2_chroma_h;
  91     const int field_pic = h->picture_structure != PICT_FRAME;
  92     if (field_pic) {
  93         height <<= 1;
  94         y      <<= 1;
  95     }
  96
  97     height = FFMIN(height, avctx->height - y);
  98
  99     if (field_pic && h->first_field && !(avctx->slice_flags & SLICE_FLAG_ALLOW_FIELD))
 100         return;
 101
 102     if (avctx->draw_horiz_band) {
 103         int offset[AV_NUM_DATA_POINTERS];
 104         int i;
 105
 106         offset[0] = y * src->linesize[0];
 107         offset[1] =
 108         offset[2] = (y >> vshift) * src->linesize[1];
 109         for (i = 3; i < AV_NUM_DATA_POINTERS; i++)
 110             offset[i] = 0;
 111
 112         emms_c();
 113
 114         avctx->draw_horiz_band(avctx, src, offset,
 115                                y, h->picture_structure, height);
 116     }
 117 }
 118
 119 void ff_h264_free_tables(H264Context *h)
 120 {
 121     int i;
 122
 123     av_freep(&h->intra4x4_pred_mode);
 124     av_freep(&h->chroma_pred_mode_table);
 125     av_freep(&h->cbp_table);
 126     av_freep(&h->mvd_table[0]);
 127     av_freep(&h->mvd_table[1]);
 128     av_freep(&h->direct_table);
 129     av_freep(&h->non_zero_count);
 130     av_freep(&h->slice_table_base);
 131     h->slice_table = NULL;
 132     av_freep(&h->list_counts);
 133
 134     av_freep(&h->mb2b_xy);
 135     av_freep(&h->mb2br_xy);
 136
 137     av_buffer_pool_uninit(&h->qscale_table_pool);
 138     av_buffer_pool_uninit(&h->mb_type_pool);
 139     av_buffer_pool_uninit(&h->motion_val_pool);
 140     av_buffer_pool_uninit(&h->ref_index_pool);
 141
 142     for (i = 0; i < h->nb_slice_ctx; i++) {
 143         H264SliceContext *sl = &h->slice_ctx[i];
 144
 145         av_freep(&sl->dc_val_base);
 146         av_freep(&sl->er.mb_index2xy);
 147         av_freep(&sl->er.error_status_table);
 148         av_freep(&sl->er.er_temp_buffer);
 149
 150         av_freep(&sl->bipred_scratchpad);
 151         av_freep(&sl->edge_emu_buffer);
 152         av_freep(&sl->top_borders[0]);
 153         av_freep(&sl->top_borders[1]);
 154
 155         sl->bipred_scratchpad_allocated = 0;
 156         sl->edge_emu_buffer_allocated   = 0;
 157         sl->top_borders_allocated[0]    = 0;
 158         sl->top_borders_allocated[1]    = 0;
 159     }
 160 }
 161
 162 int ff_h264_alloc_tables(H264Context *h)
 163 {
 164     const int big_mb_num = h->mb_stride * (h->mb_height + 1);
 165     const int row_mb_num = h->mb_stride * 2 * h->nb_slice_ctx;
 166     int x, y;
 167
 168     FF_ALLOCZ_OR_GOTO(h->avctx, h->intra4x4_pred_mode,
 169                       row_mb_num * 8 * sizeof(uint8_t), fail)
 170     h->slice_ctx[0].intra4x4_pred_mode = h->intra4x4_pred_mode;
 171
 172     FF_ALLOCZ_OR_GOTO(h->avctx, h->non_zero_count,
 173                       big_mb_num * 48 * sizeof(uint8_t), fail)
 174     FF_ALLOCZ_OR_GOTO(h->avctx, h->slice_table_base,
 175                       (big_mb_num + h->mb_stride) * sizeof(*h->slice_table_base), fail)
 176     FF_ALLOCZ_OR_GOTO(h->avctx, h->cbp_table,
 177                       big_mb_num * sizeof(uint16_t), fail)
 178     FF_ALLOCZ_OR_GOTO(h->avctx, h->chroma_pred_mode_table,
 179                       big_mb_num * sizeof(uint8_t), fail)
 180     FF_ALLOCZ_OR_GOTO(h->avctx, h->mvd_table[0],
 181                       16 * row_mb_num * sizeof(uint8_t), fail);
 182     FF_ALLOCZ_OR_GOTO(h->avctx, h->mvd_table[1],
 183                       16 * row_mb_num * sizeof(uint8_t), fail);
 184     h->slice_ctx[0].mvd_table[0] = h->mvd_table[0];
 185     h->slice_ctx[0].mvd_table[1] = h->mvd_table[1];
 186
 187     FF_ALLOCZ_OR_GOTO(h->avctx, h->direct_table,
 188                       4 * big_mb_num * sizeof(uint8_t), fail);
 189     FF_ALLOCZ_OR_GOTO(h->avctx, h->list_counts,
 190                       big_mb_num * sizeof(uint8_t), fail)
 191
 192     memset(h->slice_table_base, -1,
 193            (big_mb_num + h->mb_stride) * sizeof(*h->slice_table_base));
 194     h->slice_table = h->slice_table_base + h->mb_stride * 2 + 1;
 195
 196     FF_ALLOCZ_OR_GOTO(h->avctx, h->mb2b_xy,
 197                       big_mb_num * sizeof(uint32_t), fail);
 198     FF_ALLOCZ_OR_GOTO(h->avctx, h->mb2br_xy,
 199                       big_mb_num * sizeof(uint32_t), fail);
 200     for (y = 0; y < h->mb_height; y++)
 201         for (x = 0; x < h->mb_width; x++) {
 202             const int mb_xy = x + y * h->mb_stride;
 203             const int b_xy  = 4 * x + 4 * y * h->b_stride;
 204
 205             h->mb2b_xy[mb_xy]  = b_xy;
 206             h->mb2br_xy[mb_xy] = 8 * (FMO ? mb_xy : (mb_xy % (2 * h->mb_stride)));
 207         }
 208
 209     return 0;
 210
 211 fail:
 212     ff_h264_free_tables(h);
 213     return AVERROR(ENOMEM);
 214 }
 215
 216 /**
 217  * Init context
 218  * Allocate buffers which are not shared amongst multiple threads.
 219  */
 220 int ff_h264_slice_context_init(H264Context *h, H264SliceContext *sl)
 221 {
 222     ERContext *er = &sl->er;
 223     int mb_array_size = h->mb_height * h->mb_stride;
 224     int y_size  = (2 * h->mb_width + 1) * (2 * h->mb_height + 1);
 225     int c_size  = h->mb_stride * (h->mb_height + 1);
 226     int yc_size = y_size + 2   * c_size;
 227     int x, y, i;
 228
 229     sl->ref_cache[0][scan8[5]  + 1] =
 230     sl->ref_cache[0][scan8[7]  + 1] =
 231     sl->ref_cache[0][scan8[13] + 1] =
 232     sl->ref_cache[1][scan8[5]  + 1] =
 233     sl->ref_cache[1][scan8[7]  + 1] =
 234     sl->ref_cache[1][scan8[13] + 1] = PART_NOT_AVAILABLE;
 235
 236     if (CONFIG_ERROR_RESILIENCE) {
 237         /* init ER */
 238         er->avctx          = h->avctx;
 239         er->decode_mb      = h264_er_decode_mb;
 240         er->opaque         = h;
 241         er->quarter_sample = 1;
 242
 243         er->mb_num      = h->mb_num;
 244         er->mb_width    = h->mb_width;
 245         er->mb_height   = h->mb_height;
 246         er->mb_stride   = h->mb_stride;
 247         er->b8_stride   = h->mb_width * 2 + 1;
 248
 249         // error resilience code looks cleaner with this
 250         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(h->avctx, er->mb_index2xy,
 251                           (h->mb_num + 1) * sizeof(int), fail);
 252
 253         for (y = 0; y < h->mb_height; y++)
 254             for (x = 0; x < h->mb_width; x++)
 255                 er->mb_index2xy[x + y * h->mb_width] = x + y * h->mb_stride;
 256
 257         er->mb_index2xy[h->mb_height * h->mb_width] = (h->mb_height - 1) *
 258                                                       h->mb_stride + h->mb_width;
 259
 260         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(h->avctx, er->error_status_table,
 261                           mb_array_size * sizeof(uint8_t), fail);
 262
 263         FF_ALLOC_OR_GOTO(h->avctx, er->er_temp_buffer,
 264                          h->mb_height * h->mb_stride, fail);
 265
 266         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(h->avctx, sl->dc_val_base,
 267                           yc_size * sizeof(int16_t), fail);
 268         er->dc_val[0] = sl->dc_val_base + h->mb_width * 2 + 2;
 269         er->dc_val[1] = sl->dc_val_base + y_size + h->mb_stride + 1;
 270         er->dc_val[2] = er->dc_val[1] + c_size;
 271         for (i = 0; i < yc_size; i++)
 272             sl->dc_val_base[i] = 1024;
 273     }
 274
 275     return 0;
 276
 277 fail:
 278     return AVERROR(ENOMEM); // ff_h264_free_tables will clean up for us
 279 }
 280
 281 static int h264_init_context(AVCodecContext *avctx, H264Context *h)
 282 {
 283     int i;
 284
 285     h->avctx                 = avctx;
 286
 287     h->picture_structure     = PICT_FRAME;
 288     h->workaround_bugs       = avctx->workaround_bugs;
 289     h->flags                 = avctx->flags;
 290     h->poc.prev_poc_msb      = 1 << 16;
 291     h->recovery_frame        = -1;
 292     h->frame_recovered       = 0;
 293
 294     h->next_outputed_poc = INT_MIN;
 295     for (i = 0; i < MAX_DELAYED_PIC_COUNT; i++)
 296         h->last_pocs[i] = INT_MIN;
 297
 298     ff_h264_sei_uninit(&h->sei);
 299
 300     avctx->chroma_sample_location = AVCHROMA_LOC_LEFT;
 301
 302     h->nb_slice_ctx = (avctx->active_thread_type & FF_THREAD_SLICE) ? avctx->thread_count : 1;
 303     h->slice_ctx = av_mallocz_array(h->nb_slice_ctx, sizeof(*h->slice_ctx));
 304     if (!h->slice_ctx) {
 305         h->nb_slice_ctx = 0;
 306         return AVERROR(ENOMEM);
 307     }
 308
 309     for (i = 0; i < H264_MAX_PICTURE_COUNT; i++) {
 310         h->DPB[i].f = av_frame_alloc();
 311         if (!h->DPB[i].f)
 312             return AVERROR(ENOMEM);
 313     }
 314
 315     h->cur_pic.f = av_frame_alloc();
 316     if (!h->cur_pic.f)
 317         return AVERROR(ENOMEM);
 318
 319     for (i = 0; i < h->nb_slice_ctx; i++)
 320         h->slice_ctx[i].h264 = h;
 321
 322     return 0;
 323 }
 324
 325 static av_cold int h264_decode_end(AVCodecContext *avctx)
 326 {
 327     H264Context *h = avctx->priv_data;
 328     int i;
 329
 330     ff_h264_free_tables(h);
 331
 332     for (i = 0; i < H264_MAX_PICTURE_COUNT; i++) {
 333         ff_h264_unref_picture(h, &h->DPB[i]);
 334         av_frame_free(&h->DPB[i].f);
 335     }
 336
 337     h->cur_pic_ptr = NULL;
 338
 339     av_freep(&h->slice_ctx);
 340     h->nb_slice_ctx = 0;
 341
 342     for (i = 0; i < MAX_SPS_COUNT; i++)
 343         av_buffer_unref(&h->ps.sps_list[i]);
 344
 345     for (i = 0; i < MAX_PPS_COUNT; i++)
 346         av_buffer_unref(&h->ps.pps_list[i]);
 347
 348     ff_h2645_packet_uninit(&h->pkt);
 349
 350     ff_h264_unref_picture(h, &h->cur_pic);
 351     av_frame_free(&h->cur_pic.f);
 352
 353     return 0;
 354 }
 355
 356 static AVOnce h264_vlc_init = AV_ONCE_INIT;
 357
 358 av_cold int ff_h264_decode_init(AVCodecContext *avctx)
 359 {
 360     H264Context *h = avctx->priv_data;
 361     int ret;
 362
 363     ret = h264_init_context(avctx, h);
 364     if (ret < 0)
 365         return ret;
 366
 367     ret = ff_thread_once(&h264_vlc_init, ff_h264_decode_init_vlc);
 368     if (ret != 0) {
 369         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "pthread_once has failed.");
 370         return AVERROR_UNKNOWN;
 371     }
 372
 373     if (avctx->codec_id == AV_CODEC_ID_H264) {
 374         if (avctx->ticks_per_frame == 1)
 375             h->avctx->framerate.num *= 2;
 376         avctx->ticks_per_frame = 2;
 377     }
 378
 379     if (avctx->extradata_size > 0 && avctx->extradata) {
 380        ret = ff_h264_decode_extradata(avctx->extradata, avctx->extradata_size,
 381                                       &h->ps, &h->is_avc, &h->nal_length_size,
 382                                       avctx->err_recognition, avctx);
 383        if (ret < 0) {
 384            h264_decode_end(avctx);
 385            return ret;
 386        }
 387     }
 388
 389     if (h->ps.sps && h->ps.sps->bitstream_restriction_flag &&
 390         h->avctx->has_b_frames < h->ps.sps->num_reorder_frames) {
 391         h->avctx->has_b_frames = h->ps.sps->num_reorder_frames;
 392     }
 393
 394     avctx->internal->allocate_progress = 1;
 395
 396     if (h->enable_er) {
 397         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
 398                "Error resilience is enabled. It is unsafe and unsupported and may crash. "
 399                "Use it at your own risk\n");
 400     }
 401
 402     return 0;
 403 }
 404
 405 static int decode_init_thread_copy(AVCodecContext *avctx)
 406 {
 407     H264Context *h = avctx->priv_data;
 408     int ret;
 409
 410     if (!avctx->internal->is_copy)
 411         return 0;
 412
 413     memset(h, 0, sizeof(*h));
 414
 415     ret = h264_init_context(avctx, h);
 416     if (ret < 0)
 417         return ret;
 418
 419     h->context_initialized = 0;
 420
 421     return 0;
 422 }
 423
 424 /**
 425  * Run setup operations that must be run after slice header decoding.
 426  * This includes finding the next displayed frame.
 427  *
 428  * @param h h264 master context
 429  * @param setup_finished enough NALs have been read that we can call
 430  * ff_thread_finish_setup()
 431  */
 432 static void decode_postinit(H264Context *h, int setup_finished)
 433 {
 434     const SPS *sps = h->ps.sps;
 435     H264Picture *out = h->cur_pic_ptr;
 436     H264Picture *cur = h->cur_pic_ptr;
 437     int i, pics, out_of_order, out_idx;
 438     int invalid = 0, cnt = 0;
 439
 440     if (h->next_output_pic)
 441         return;
 442
 443     if (cur->field_poc[0] == INT_MAX || cur->field_poc[1] == INT_MAX) {
 444         /* FIXME: if we have two PAFF fields in one packet, we can't start
 445          * the next thread here. If we have one field per packet, we can.
 446          * The check in decode_nal_units() is not good enough to find this
 447          * yet, so we assume the worst for now. */
 448         // if (setup_finished)
 449         //    ff_thread_finish_setup(h->avctx);
 450         return;
 451     }
 452
 453     cur->f->interlaced_frame = 0;
 454     cur->f->repeat_pict      = 0;
 455
 456     /* Signal interlacing information externally. */
 457     /* Prioritize picture timing SEI information over used
 458      * decoding process if it exists. */
 459
 460     if (sps->pic_struct_present_flag) {
 461         H264SEIPictureTiming *pt = &h->sei.picture_timing;
 462         switch (pt->pic_struct) {
 463         case SEI_PIC_STRUCT_FRAME:
 464             break;
 465         case SEI_PIC_STRUCT_TOP_FIELD:
 466         case SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_FIELD:
 467             cur->f->interlaced_frame = 1;
 468             break;
 469         case SEI_PIC_STRUCT_TOP_BOTTOM:
 470         case SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_TOP:
 471             if (FIELD_OR_MBAFF_PICTURE(h))
 472                 cur->f->interlaced_frame = 1;
 473             else
 474                 // try to flag soft telecine progressive
 475                 cur->f->interlaced_frame = h->prev_interlaced_frame;
 476             break;
 477         case SEI_PIC_STRUCT_TOP_BOTTOM_TOP:
 478         case SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_TOP_BOTTOM:
 479             /* Signal the possibility of telecined film externally
 480              * (pic_struct 5,6). From these hints, let the applications
 481              * decide if they apply deinterlacing. */
 482             cur->f->repeat_pict = 1;
 483             break;
 484         case SEI_PIC_STRUCT_FRAME_DOUBLING:
 485             cur->f->repeat_pict = 2;
 486             break;
 487         case SEI_PIC_STRUCT_FRAME_TRIPLING:
 488             cur->f->repeat_pict = 4;
 489             break;
 490         }
 491
 492         if ((pt->ct_type & 3) &&
 493             pt->pic_struct <= SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_TOP)
 494             cur->f->interlaced_frame = (pt->ct_type & (1 << 1)) != 0;
 495     } else {
 496         /* Derive interlacing flag from used decoding process. */
 497         cur->f->interlaced_frame = FIELD_OR_MBAFF_PICTURE(h);
 498     }
 499     h->prev_interlaced_frame = cur->f->interlaced_frame;
 500
 501     if (cur->field_poc[0] != cur->field_poc[1]) {
 502         /* Derive top_field_first from field pocs. */
 503         cur->f->top_field_first = cur->field_poc[0] < cur->field_poc[1];
 504     } else {
 505         if (cur->f->interlaced_frame || sps->pic_struct_present_flag) {
 506             /* Use picture timing SEI information. Even if it is a
 507              * information of a past frame, better than nothing. */
 508             if (h->sei.picture_timing.pic_struct == SEI_PIC_STRUCT_TOP_BOTTOM ||
 509                 h->sei.picture_timing.pic_struct == SEI_PIC_STRUCT_TOP_BOTTOM_TOP)
 510                 cur->f->top_field_first = 1;
 511             else
 512                 cur->f->top_field_first = 0;
 513         } else {
 514             /* Most likely progressive */
 515             cur->f->top_field_first = 0;
 516         }
 517     }
 518
 519     if (h->sei.frame_packing.present &&
 520         h->sei.frame_packing.arrangement_type >= 0 &&
 521         h->sei.frame_packing.arrangement_type <= 6 &&
 522         h->sei.frame_packing.content_interpretation_type > 0 &&
 523         h->sei.frame_packing.content_interpretation_type < 3) {
 524         H264SEIFramePacking *fp = &h->sei.frame_packing;
 525         AVStereo3D *stereo = av_stereo3d_create_side_data(cur->f);
 526         if (!stereo)
 527             return;
 528
 529         switch (fp->arrangement_type) {
 530         case 0:
 531             stereo->type = AV_STEREO3D_CHECKERBOARD;
 532             break;
 533         case 1:
 534             stereo->type = AV_STEREO3D_COLUMNS;
 535             break;
 536         case 2:
 537             stereo->type = AV_STEREO3D_LINES;
 538             break;
 539         case 3:
 540             if (fp->quincunx_subsampling)
 541                 stereo->type = AV_STEREO3D_SIDEBYSIDE_QUINCUNX;
 542             else
 543                 stereo->type = AV_STEREO3D_SIDEBYSIDE;
 544             break;
 545         case 4:
 546             stereo->type = AV_STEREO3D_TOPBOTTOM;
 547             break;
 548         case 5:
 549             stereo->type = AV_STEREO3D_FRAMESEQUENCE;
 550             break;
 551         case 6:
 552             stereo->type = AV_STEREO3D_2D;
 553             break;
 554         }
 555
 556         if (fp->content_interpretation_type == 2)
 557             stereo->flags = AV_STEREO3D_FLAG_INVERT;
 558     }
 559
 560     if (h->sei.display_orientation.present &&
 561         (h->sei.display_orientation.anticlockwise_rotation ||
 562          h->sei.display_orientation.hflip ||
 563          h->sei.display_orientation.vflip)) {
 564         H264SEIDisplayOrientation *o = &h->sei.display_orientation;
 565         double angle = o->anticlockwise_rotation * 360 / (double) (1 << 16);
 566         AVFrameSideData *rotation = av_frame_new_side_data(cur->f,
 567                                                            AV_FRAME_DATA_DISPLAYMATRIX,
 568                                                            sizeof(int32_t) * 9);
 569         if (!rotation)
 570             return;
 571
 572         av_display_rotation_set((int32_t *)rotation->data, angle);
 573         av_display_matrix_flip((int32_t *)rotation->data,
 574                                o->hflip, o->vflip);
 575     }
 576
 577     if (h->sei.afd.present) {
 578         AVFrameSideData *sd = av_frame_new_side_data(cur->f, AV_FRAME_DATA_AFD,
 579                                                      sizeof(uint8_t));
 580         if (!sd)
 581             return;
 582
 583         *sd->data = h->sei.afd.active_format_description;
 584         h->sei.afd.present = 0;
 585     }
 586
 587     if (h->sei.a53_caption.a53_caption) {
 588         H264SEIA53Caption *a53 = &h->sei.a53_caption;
 589         AVFrameSideData *sd = av_frame_new_side_data(cur->f,
 590                                                      AV_FRAME_DATA_A53_CC,
 591                                                      a53->a53_caption_size);
 592         if (!sd)
 593             return;
 594
 595         memcpy(sd->data, a53->a53_caption, a53->a53_caption_size);
 596         av_freep(&a53->a53_caption);
 597         a53->a53_caption_size = 0;
 598     }
 599
 600     // FIXME do something with unavailable reference frames
 601
 602     /* Sort B-frames into display order */
 603     if (sps->bitstream_restriction_flag ||
 604         h->avctx->strict_std_compliance >= FF_COMPLIANCE_NORMAL) {
 605         h->avctx->has_b_frames = FFMAX(h->avctx->has_b_frames, sps->num_reorder_frames);
 606     }
 607
 608     pics = 0;
 609     while (h->delayed_pic[pics])
 610         pics++;
 611
 612     assert(pics <= MAX_DELAYED_PIC_COUNT);
 613
 614     h->delayed_pic[pics++] = cur;
 615     if (cur->reference == 0)
 616         cur->reference = DELAYED_PIC_REF;
 617
 618     /* Frame reordering. This code takes pictures from coding order and sorts
 619      * them by their incremental POC value into display order. It supports POC
 620      * gaps, MMCO reset codes and random resets.
 621      * A "display group" can start either with a IDR frame (f.key_frame = 1),
 622      * and/or can be closed down with a MMCO reset code. In sequences where
 623      * there is no delay, we can't detect that (since the frame was already
 624      * output to the user), so we also set h->mmco_reset to detect the MMCO
 625      * reset code.
 626      * FIXME: if we detect insufficient delays (as per h->avctx->has_b_frames),
 627      * we increase the delay between input and output. All frames affected by
 628      * the lag (e.g. those that should have been output before another frame
 629      * that we already returned to the user) will be dropped. This is a bug
 630      * that we will fix later. */
 631     for (i = 0; i < MAX_DELAYED_PIC_COUNT; i++) {
 632         cnt     += out->poc < h->last_pocs[i];
 633         invalid += out->poc == INT_MIN;
 634     }
 635     if (!h->mmco_reset && !cur->f->key_frame &&
 636         cnt + invalid == MAX_DELAYED_PIC_COUNT && cnt > 0) {
 637         h->mmco_reset = 2;
 638         if (pics > 1)
 639             h->delayed_pic[pics - 2]->mmco_reset = 2;
 640     }
 641     if (h->mmco_reset || cur->f->key_frame) {
 642         for (i = 0; i < MAX_DELAYED_PIC_COUNT; i++)
 643             h->last_pocs[i] = INT_MIN;
 644         cnt     = 0;
 645         invalid = MAX_DELAYED_PIC_COUNT;
 646     }
 647     out     = h->delayed_pic[0];
 648     out_idx = 0;
 649     for (i = 1; i < MAX_DELAYED_PIC_COUNT &&
 650                 h->delayed_pic[i] &&
 651                 !h->delayed_pic[i - 1]->mmco_reset &&
 652                 !h->delayed_pic[i]->f->key_frame;
 653          i++)
 654         if (h->delayed_pic[i]->poc < out->poc) {
 655             out     = h->delayed_pic[i];
 656             out_idx = i;
 657         }
 658     if (h->avctx->has_b_frames == 0 &&
 659         (h->delayed_pic[0]->f->key_frame || h->mmco_reset))
 660         h->next_outputed_poc = INT_MIN;
 661     out_of_order = !out->f->key_frame && !h->mmco_reset &&
 662                    (out->poc < h->next_outputed_poc);
 663
 664     if (sps->bitstream_restriction_flag &&
 665         h->avctx->has_b_frames >= sps->num_reorder_frames) {
 666     } else if (out_of_order && pics - 1 == h->avctx->has_b_frames &&
 667                h->avctx->has_b_frames < MAX_DELAYED_PIC_COUNT) {
 668         if (invalid + cnt < MAX_DELAYED_PIC_COUNT) {
 669             h->avctx->has_b_frames = FFMAX(h->avctx->has_b_frames, cnt);
 670         }
 671     } else if (!h->avctx->has_b_frames &&
 672                ((h->next_outputed_poc != INT_MIN &&
 673                  out->poc > h->next_outputed_poc + 2) ||
 674                 cur->f->pict_type == AV_PICTURE_TYPE_B)) {
 675         h->avctx->has_b_frames++;
 676     }
 677
 678     if (pics > h->avctx->has_b_frames) {
 679         out->reference &= ~DELAYED_PIC_REF;
 680         for (i = out_idx; h->delayed_pic[i]; i++)
 681             h->delayed_pic[i] = h->delayed_pic[i + 1];
 682     }
 683     memmove(h->last_pocs, &h->last_pocs[1],
 684             sizeof(*h->last_pocs) * (MAX_DELAYED_PIC_COUNT - 1));
 685     h->last_pocs[MAX_DELAYED_PIC_COUNT - 1] = cur->poc;
 686     if (!out_of_order && pics > h->avctx->has_b_frames) {
 687         h->next_output_pic = out;
 688         if (out->mmco_reset) {
 689             if (out_idx > 0) {
 690                 h->next_outputed_poc                    = out->poc;
 691                 h->delayed_pic[out_idx - 1]->mmco_reset = out->mmco_reset;
 692             } else {
 693                 h->next_outputed_poc = INT_MIN;
 694             }
 695         } else {
 696             if (out_idx == 0 && pics > 1 && h->delayed_pic[0]->f->key_frame) {
 697                 h->next_outputed_poc = INT_MIN;
 698             } else {
 699                 h->next_outputed_poc = out->poc;
 700             }
 701         }
 702         h->mmco_reset = 0;
 703     } else {
 704         av_log(h->avctx, AV_LOG_DEBUG, "no picture\n");
 705     }
 706
 707     if (h->next_output_pic) {
 708         if (h->next_output_pic->recovered) {
 709             // We have reached an recovery point and all frames after it in
 710             // display order are "recovered".
 711             h->frame_recovered |= FRAME_RECOVERED_SEI;
 712         }
 713         h->next_output_pic->recovered |= !!(h->frame_recovered & FRAME_RECOVERED_SEI);
 714     }
 715
 716     if (setup_finished && !h->avctx->hwaccel) {
 717         ff_thread_finish_setup(h->avctx);
 718
 719         if (h->avctx->active_thread_type & FF_THREAD_FRAME)
 720             h->setup_finished = 1;
 721     }
 722 }
 723
 724 /**
 725  * instantaneous decoder refresh.
 726  */
 727 static void idr(H264Context *h)
 728 {
 729     ff_h264_remove_all_refs(h);
 730     h->poc.prev_frame_num        =
 731     h->poc.prev_frame_num_offset =
 732     h->poc.prev_poc_msb          =
 733     h->poc.prev_poc_lsb          = 0;
 734 }
 735
 736 /* forget old pics after a seek */
 737 void ff_h264_flush_change(H264Context *h)
 738 {
 739     int i;
 740     for (i = 0; i < MAX_DELAYED_PIC_COUNT; i++)
 741         h->last_pocs[i] = INT_MIN;
 742     h->next_outputed_poc = INT_MIN;
 743     h->prev_interlaced_frame = 1;
 744     idr(h);
 745     if (h->cur_pic_ptr)
 746         h->cur_pic_ptr->reference = 0;
 747     h->first_field = 0;
 748     ff_h264_sei_uninit(&h->sei);
 749     h->recovery_frame = -1;
 750     h->frame_recovered = 0;
 751 }
 752
 753 /* forget old pics after a seek */
 754 static void flush_dpb(AVCodecContext *avctx)
 755 {
 756     H264Context *h = avctx->priv_data;
 757     int i;
 758
 759     memset(h->delayed_pic, 0, sizeof(h->delayed_pic));
 760
 761     ff_h264_flush_change(h);
 762
 763     for (i = 0; i < H264_MAX_PICTURE_COUNT; i++)
 764         ff_h264_unref_picture(h, &h->DPB[i]);
 765     h->cur_pic_ptr = NULL;
 766     ff_h264_unref_picture(h, &h->cur_pic);
 767
 768     h->mb_y = 0;
 769
 770     ff_h264_free_tables(h);
 771     h->context_initialized = 0;
 772 }
 773
 774 static int get_last_needed_nal(H264Context *h)
 775 {
 776     int nals_needed = 0;
 777     int i;
 778
 779     for (i = 0; i < h->pkt.nb_nals; i++) {
 780         H2645NAL *nal = &h->pkt.nals[i];
 781         GetBitContext gb;
 782
 783         /* packets can sometimes contain multiple PPS/SPS,
 784          * e.g. two PAFF field pictures in one packet, or a demuxer
 785          * which splits NALs strangely if so, when frame threading we
 786          * can't start the next thread until we've read all of them */
 787         switch (nal->type) {
 788         case NAL_SPS:
 789         case NAL_PPS:
 790             nals_needed = i;
 791             break;
 792         case NAL_DPA:
 793         case NAL_IDR_SLICE:
 794         case NAL_SLICE:
 795             init_get_bits(&gb, nal->data + 1, (nal->size - 1) * 8);
 796             if (!get_ue_golomb(&gb))
 797                 nals_needed = i;
 798         }
 799     }
 800
 801     return nals_needed;
 802 }
 803
 804 static int decode_nal_units(H264Context *h, const uint8_t *buf, int buf_size)
 805 {
 806     AVCodecContext *const avctx = h->avctx;
 807     unsigned context_count = 0;
 808     int nals_needed = 0; ///< number of NALs that need decoding before the next frame thread starts
 809     int i, ret = 0;
 810
 811     if (!(avctx->flags2 & AV_CODEC_FLAG2_CHUNKS)) {
 812         h->current_slice = 0;
 813         if (!h->first_field)
 814             h->cur_pic_ptr = NULL;
 815         ff_h264_sei_uninit(&h->sei);
 816     }
 817
 818     ret = ff_h2645_packet_split(&h->pkt, buf, buf_size, avctx, h->is_avc,
 819                                 h->nal_length_size, avctx->codec_id);
 820     if (ret < 0) {
 821         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 822                "Error splitting the input into NAL units.\n");
 823         return ret;
 824     }
 825
 826     if (avctx->active_thread_type & FF_THREAD_FRAME)
 827         nals_needed = get_last_needed_nal(h);
 828
 829     for (i = 0; i < h->pkt.nb_nals; i++) {
 830         H2645NAL *nal = &h->pkt.nals[i];
 831         H264SliceContext *sl = &h->slice_ctx[context_count];
 832         int err;
 833
 834         if (avctx->skip_frame >= AVDISCARD_NONREF &&
 835             nal->ref_idc == 0 && nal->type != NAL_SEI)
 836             continue;
 837
 838         // FIXME these should stop being context-global variables
 839         h->nal_ref_idc   = nal->ref_idc;
 840         h->nal_unit_type = nal->type;
 841
 842         err = 0;
 843         switch (nal->type) {
 844         case NAL_IDR_SLICE:
 845             if (nal->type != NAL_IDR_SLICE) {
 846                 av_log(h->avctx, AV_LOG_ERROR,
 847                        "Invalid mix of idr and non-idr slices\n");
 848                 ret = -1;
 849                 goto end;
 850             }
 851             idr(h); // FIXME ensure we don't lose some frames if there is reordering
 852         case NAL_SLICE:
 853             sl->gb = nal->gb;
 854
 855             if ((err = ff_h264_decode_slice_header(h, sl)))
 856                 break;
 857
 858             if (h->sei.recovery_point.recovery_frame_cnt >= 0 && h->recovery_frame < 0) {
 859                 h->recovery_frame = (h->poc.frame_num + h->sei.recovery_point.recovery_frame_cnt) &
 860                                     ((1 << h->ps.sps->log2_max_frame_num) - 1);
 861             }
 862
 863             h->cur_pic_ptr->f->key_frame |=
 864                 (nal->type == NAL_IDR_SLICE) || (h->sei.recovery_point.recovery_frame_cnt >= 0);
 865
 866             if (nal->type == NAL_IDR_SLICE || h->recovery_frame == h->poc.frame_num) {
 867                 h->recovery_frame         = -1;
 868                 h->cur_pic_ptr->recovered = 1;
 869             }
 870             // If we have an IDR, all frames after it in decoded order are
 871             // "recovered".
 872             if (nal->type == NAL_IDR_SLICE)
 873                 h->frame_recovered |= FRAME_RECOVERED_IDR;
 874             h->cur_pic_ptr->recovered |= !!(h->frame_recovered & FRAME_RECOVERED_IDR);
 875
 876             if (h->current_slice == 1) {
 877                 if (!(avctx->flags2 & AV_CODEC_FLAG2_CHUNKS))
 878                     decode_postinit(h, i >= nals_needed);
 879
 880                 if (h->avctx->hwaccel &&
 881                     (ret = h->avctx->hwaccel->start_frame(h->avctx, NULL, 0)) < 0)
 882                     return ret;
 883             }
 884
 885             if (sl->redundant_pic_count == 0 &&
 886                 (avctx->skip_frame < AVDISCARD_NONREF || nal->ref_idc) &&
 887                 (avctx->skip_frame < AVDISCARD_BIDIR  ||
 888                  sl->slice_type_nos != AV_PICTURE_TYPE_B) &&
 889                 (avctx->skip_frame < AVDISCARD_NONKEY ||
 890                  h->cur_pic_ptr->f->key_frame) &&
 891                 avctx->skip_frame < AVDISCARD_ALL) {
 892                 if (avctx->hwaccel) {
 893                     ret = avctx->hwaccel->decode_slice(avctx, nal->raw_data, nal->raw_size);
 894                     if (ret < 0)
 895                         return ret;
 896                 } else
 897                     context_count++;
 898             }
 899             break;
 900         case NAL_DPA:
 901         case NAL_DPB:
 902         case NAL_DPC:
 903             avpriv_request_sample(avctx, "data partitioning");
 904             ret = AVERROR(ENOSYS);
 905             goto end;
 906             break;
 907         case NAL_SEI:
 908             ret = ff_h264_sei_decode(&h->sei, &nal->gb, &h->ps, avctx);
 909             if (ret < 0 && (h->avctx->err_recognition & AV_EF_EXPLODE))
 910                 goto end;
 911             break;
 912         case NAL_SPS:
 913             ret = ff_h264_decode_seq_parameter_set(&nal->gb, avctx, &h->ps);
 914             if (ret < 0 && (h->avctx->err_recognition & AV_EF_EXPLODE))
 915                 goto end;
 916             break;
 917         case NAL_PPS:
 918             ret = ff_h264_decode_picture_parameter_set(&nal->gb, avctx, &h->ps,
 919                                                        nal->size_bits);
 920             if (ret < 0 && (h->avctx->err_recognition & AV_EF_EXPLODE))
 921                 goto end;
 922             break;
 923         case NAL_AUD:
 924         case NAL_END_SEQUENCE:
 925         case NAL_END_STREAM:
 926         case NAL_FILLER_DATA:
 927         case NAL_SPS_EXT:
 928         case NAL_AUXILIARY_SLICE:
 929             break;
 930         case NAL_FF_IGNORE:
 931             break;
 932         default:
 933             av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "Unknown NAL code: %d (%d bits)\n",
 934                    nal->type, nal->size_bits);
 935         }
 936
 937         if (context_count == h->nb_slice_ctx) {
 938             ret = ff_h264_execute_decode_slices(h, context_count);
 939             if (ret < 0 && (h->avctx->err_recognition & AV_EF_EXPLODE))
 940                 goto end;
 941             context_count = 0;
 942         }
 943
 944         if (err < 0) {
 945             av_log(h->avctx, AV_LOG_ERROR, "decode_slice_header error\n");
 946             sl->ref_count[0] = sl->ref_count[1] = sl->list_count = 0;
 947         }
 948     }
 949     if (context_count) {
 950         ret = ff_h264_execute_decode_slices(h, context_count);
 951         if (ret < 0 && (h->avctx->err_recognition & AV_EF_EXPLODE))
 952             goto end;
 953     }
 954
 955     ret = 0;
 956 end:
 957     /* clean up */
 958     if (h->cur_pic_ptr && !h->droppable) {
 959         ff_thread_report_progress(&h->cur_pic_ptr->tf, INT_MAX,
 960                                   h->picture_structure == PICT_BOTTOM_FIELD);
 961     }
 962
 963     return (ret < 0) ? ret : buf_size;
 964 }
 965
 966 /**
 967  * Return the number of bytes consumed for building the current frame.
 968  */
 969 static int get_consumed_bytes(int pos, int buf_size)
 970 {
 971     if (pos == 0)
 972         pos = 1;        // avoid infinite loops (I doubt that is needed but...)
 973     if (pos + 10 > buf_size)
 974         pos = buf_size; // oops ;)
 975
 976     return pos;
 977 }
 978
 979 static int output_frame(H264Context *h, AVFrame *dst, AVFrame *src)
 980 {
 981     int i;
 982     int ret = av_frame_ref(dst, src);
 983     if (ret < 0)
 984         return ret;
 985
 986     if (!h->ps.sps || !h->ps.sps->crop)
 987         return 0;
 988
 989     for (i = 0; i < 3; i++) {
 990         int hshift = (i > 0) ? h->chroma_x_shift : 0;
 991         int vshift = (i > 0) ? h->chroma_y_shift : 0;
 992         int off    = ((h->ps.sps->crop_left >> hshift) << h->pixel_shift) +
 993                      (h->ps.sps->crop_top >> vshift) * dst->linesize[i];
 994         dst->data[i] += off;
 995     }
 996     return 0;
 997 }
 998
 999 static int h264_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
1000                              int *got_frame, AVPacket *avpkt)
1001 {
1002     const uint8_t *buf = avpkt->data;
1003     int buf_size       = avpkt->size;
1004     H264Context *h     = avctx->priv_data;
1005     AVFrame *pict      = data;
1006     int buf_index      = 0;
1007     int ret;
1008
1009     h->flags = avctx->flags;
1010     h->setup_finished = 0;
1011
1012     /* end of stream, output what is still in the buffers */
1013 out:
1014     if (buf_size == 0) {
1015         H264Picture *out;
1016         int i, out_idx;
1017
1018         h->cur_pic_ptr = NULL;
1019
1020         // FIXME factorize this with the output code below
1021         out     = h->delayed_pic[0];
1022         out_idx = 0;
1023         for (i = 1;
1024              h->delayed_pic[i] &&
1025              !h->delayed_pic[i]->f->key_frame &&
1026              !h->delayed_pic[i]->mmco_reset;
1027              i++)
1028             if (h->delayed_pic[i]->poc < out->poc) {
1029                 out     = h->delayed_pic[i];
1030                 out_idx = i;
1031             }
1032
1033         for (i = out_idx; h->delayed_pic[i]; i++)
1034             h->delayed_pic[i] = h->delayed_pic[i + 1];
1035
1036         if (out) {
1037             ret = output_frame(h, pict, out->f);
1038             if (ret < 0)
1039                 return ret;
1040             *got_frame = 1;
1041         }
1042
1043         return buf_index;
1044     }
1045
1046     buf_index = decode_nal_units(h, buf, buf_size);
1047     if (buf_index < 0)
1048         return AVERROR_INVALIDDATA;
1049
1050     if (!h->cur_pic_ptr && h->nal_unit_type == NAL_END_SEQUENCE) {
1051         buf_size = 0;
1052         goto out;
1053     }
1054
1055     if (!(avctx->flags2 & AV_CODEC_FLAG2_CHUNKS) && !h->cur_pic_ptr) {
1056         if (avctx->skip_frame >= AVDISCARD_NONREF)
1057             return 0;
1058         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "no frame!\n");
1059         return AVERROR_INVALIDDATA;
1060     }
1061
1062     if (!(avctx->flags2 & AV_CODEC_FLAG2_CHUNKS) ||
1063         (h->mb_y >= h->mb_height && h->mb_height)) {
1064         if (avctx->flags2 & AV_CODEC_FLAG2_CHUNKS)
1065             decode_postinit(h, 1);
1066
1067         ff_h264_field_end(h, &h->slice_ctx[0], 0);
1068
1069         *got_frame = 0;
1070         if (h->next_output_pic && ((avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_OUTPUT_CORRUPT) ||
1071                                    h->next_output_pic->recovered)) {
1072             if (!h->next_output_pic->recovered)
1073                 h->next_output_pic->f->flags |= AV_FRAME_FLAG_CORRUPT;
1074
1075             ret = output_frame(h, pict, h->next_output_pic->f);
1076             if (ret < 0)
1077                 return ret;
1078             *got_frame = 1;
1079         }
1080     }
1081
1082     assert(pict->buf[0] || !*got_frame);
1083
1084     return get_consumed_bytes(buf_index, buf_size);
1085 }
1086
1087 #define OFFSET(x) offsetof(H264Context, x)
1088 #define VD AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_DECODING_PARAM
1089 static const AVOption h264_options[] = {
1090     { "enable_er", "Enable error resilience on damaged frames (unsafe)", OFFSET(enable_er), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 0 }, 0, 1, VD },
1091     { NULL },
1092 };
1093
1094 static const AVClass h264_class = {
1095     .class_name = "h264",
1096     .item_name  = av_default_item_name,
1097     .option     = h264_options,
1098     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
1099 };
1100
1101 AVCodec ff_h264_decoder = {
1102     .name                  = "h264",
1103     .long_name             = NULL_IF_CONFIG_SMALL("H.264 / AVC / MPEG-4 AVC / MPEG-4 part 10"),
1104     .type                  = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1105     .id                    = AV_CODEC_ID_H264,
1106     .priv_data_size        = sizeof(H264Context),
1107     .init                  = ff_h264_decode_init,
1108     .close                 = h264_decode_end,
1109     .decode                = h264_decode_frame,
1110     .capabilities          = /*AV_CODEC_CAP_DRAW_HORIZ_BAND |*/ AV_CODEC_CAP_DR1 |
1111                              AV_CODEC_CAP_DELAY | AV_CODEC_CAP_SLICE_THREADS |
1112                              AV_CODEC_CAP_FRAME_THREADS,
1113     .caps_internal         = FF_CODEC_CAP_INIT_THREADSAFE,
1114     .flush                 = flush_dpb,
1115     .init_thread_copy      = ONLY_IF_THREADS_ENABLED(decode_init_thread_copy),
1116     .update_thread_context = ONLY_IF_THREADS_ENABLED(ff_h264_update_thread_context),
1117     .profiles              = NULL_IF_CONFIG_SMALL(ff_h264_profiles),
1118     .priv_class            = &h264_class,
1119 };