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

   1 /*
   2  * H.26L/H.264/AVC/JVT/14496-10/... encoder/decoder
   3  * Copyright (c) 2003 Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
   4  *
   5  * This file is part of FFmpeg.
   6  *
   7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   9  * License as published by the Free Software Foundation; either
  10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  11  *
  12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  15  * Lesser General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21
  22 /**
  23  * @file
  24  * H.264 / AVC / MPEG4 part10 codec.
  25  * @author Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
  26  */
  27
  28 #ifndef AVCODEC_H264_H
  29 #define AVCODEC_H264_H
  30
  31 #include "libavutil/intreadwrite.h"
  32 #include "cabac.h"
  33 #include "dsputil.h"
  34 #include "error_resilience.h"
  35 #include "get_bits.h"
  36 #include "h264chroma.h"
  37 #include "h264dsp.h"
  38 #include "h264pred.h"
  39 #include "h264qpel.h"
  40 #include "mpegutils.h"
  41 #include "parser.h"
  42 #include "rectangle.h"
  43 #include "videodsp.h"
  44
  45 #define H264_MAX_PICTURE_COUNT 36
  46 #define H264_MAX_THREADS       32
  47
  48 #define MAX_SPS_COUNT          32
  49 #define MAX_PPS_COUNT         256
  50
  51 #define MAX_MMCO_COUNT         66
  52
  53 #define MAX_DELAYED_PIC_COUNT  16
  54
  55 #define MAX_MBPAIR_SIZE (256*1024) // a tighter bound could be calculated if someone cares about a few bytes
  56
  57 /* Compiling in interlaced support reduces the speed
  58  * of progressive decoding by about 2%. */
  59 #define ALLOW_INTERLACE
  60
  61 #define FMO 0
  62
  63 /**
  64  * The maximum number of slices supported by the decoder.
  65  * must be a power of 2
  66  */
  67 #define MAX_SLICES 16
  68
  69 #ifdef ALLOW_INTERLACE
  70 #define MB_MBAFF(h)    (h)->mb_mbaff
  71 #define MB_FIELD(h)    (h)->mb_field_decoding_flag
  72 #define FRAME_MBAFF(h) (h)->mb_aff_frame
  73 #define FIELD_PICTURE(h) ((h)->picture_structure != PICT_FRAME)
  74 #define LEFT_MBS 2
  75 #define LTOP     0
  76 #define LBOT     1
  77 #define LEFT(i)  (i)
  78 #else
  79 #define MB_MBAFF(h)      0
  80 #define MB_FIELD(h)      0
  81 #define FRAME_MBAFF(h)   0
  82 #define FIELD_PICTURE(h) 0
  83 #undef  IS_INTERLACED
  84 #define IS_INTERLACED(mb_type) 0
  85 #define LEFT_MBS 1
  86 #define LTOP     0
  87 #define LBOT     0
  88 #define LEFT(i)  0
  89 #endif
  90 #define FIELD_OR_MBAFF_PICTURE(h) (FRAME_MBAFF(h) || FIELD_PICTURE(h))
  91
  92 #ifndef CABAC
  93 #define CABAC(h) (h)->pps.cabac
  94 #endif
  95
  96 #define CHROMA(h)    ((h)->sps.chroma_format_idc)
  97 #define CHROMA422(h) ((h)->sps.chroma_format_idc == 2)
  98 #define CHROMA444(h) ((h)->sps.chroma_format_idc == 3)
  99
 100 #define EXTENDED_SAR       255
 101
 102 #define MB_TYPE_REF0       MB_TYPE_ACPRED // dirty but it fits in 16 bit
 103 #define MB_TYPE_8x8DCT     0x01000000
 104 #define IS_REF0(a)         ((a) & MB_TYPE_REF0)
 105 #define IS_8x8DCT(a)       ((a) & MB_TYPE_8x8DCT)
 106
 107 #define QP_MAX_NUM (51 + 6*6)           // The maximum supported qp
 108
 109 /* NAL unit types */
 110 enum {
 111     NAL_SLICE           = 1,
 112     NAL_DPA             = 2,
 113     NAL_DPB             = 3,
 114     NAL_DPC             = 4,
 115     NAL_IDR_SLICE       = 5,
 116     NAL_SEI             = 6,
 117     NAL_SPS             = 7,
 118     NAL_PPS             = 8,
 119     NAL_AUD             = 9,
 120     NAL_END_SEQUENCE    = 10,
 121     NAL_END_STREAM      = 11,
 122     NAL_FILLER_DATA     = 12,
 123     NAL_SPS_EXT         = 13,
 124     NAL_AUXILIARY_SLICE = 19,
 125     NAL_FF_IGNORE       = 0xff0f001,
 126 };
 127
 128 /**
 129  * SEI message types
 130  */
 131 typedef enum {
 132     SEI_TYPE_BUFFERING_PERIOD       = 0,   ///< buffering period (H.264, D.1.1)
 133     SEI_TYPE_PIC_TIMING             = 1,   ///< picture timing
 134     SEI_TYPE_USER_DATA_ITU_T_T35    = 4,   ///< user data registered by ITU-T Recommendation T.35
 135     SEI_TYPE_USER_DATA_UNREGISTERED = 5,   ///< unregistered user data
 136     SEI_TYPE_RECOVERY_POINT         = 6,   ///< recovery point (frame # to decoder sync)
 137     SEI_TYPE_FRAME_PACKING          = 45,  ///< frame packing arrangement
 138 } SEI_Type;
 139
 140 /**
 141  * pic_struct in picture timing SEI message
 142  */
 143 typedef enum {
 144     SEI_PIC_STRUCT_FRAME             = 0, ///<  0: %frame
 145     SEI_PIC_STRUCT_TOP_FIELD         = 1, ///<  1: top field
 146     SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_FIELD      = 2, ///<  2: bottom field
 147     SEI_PIC_STRUCT_TOP_BOTTOM        = 3, ///<  3: top field, bottom field, in that order
 148     SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_TOP        = 4, ///<  4: bottom field, top field, in that order
 149     SEI_PIC_STRUCT_TOP_BOTTOM_TOP    = 5, ///<  5: top field, bottom field, top field repeated, in that order
 150     SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_TOP_BOTTOM = 6, ///<  6: bottom field, top field, bottom field repeated, in that order
 151     SEI_PIC_STRUCT_FRAME_DOUBLING    = 7, ///<  7: %frame doubling
 152     SEI_PIC_STRUCT_FRAME_TRIPLING    = 8  ///<  8: %frame tripling
 153 } SEI_PicStructType;
 154
 155 /**
 156  * frame_packing_arrangement types
 157  */
 158 typedef enum {
 159     SEI_FPA_TYPE_CHECKERBOARD        = 0,
 160     SEI_FPA_TYPE_INTERLEAVE_COLUMN   = 1,
 161     SEI_FPA_TYPE_INTERLEAVE_ROW      = 2,
 162     SEI_FPA_TYPE_SIDE_BY_SIDE        = 3,
 163     SEI_FPA_TYPE_TOP_BOTTOM          = 4,
 164     SEI_FPA_TYPE_INTERLEAVE_TEMPORAL = 5,
 165     SEI_FPA_TYPE_2D                  = 6,
 166 } SEI_FpaType;
 167
 168 /**
 169  * Sequence parameter set
 170  */
 171 typedef struct SPS {
 172     unsigned int sps_id;
 173     int profile_idc;
 174     int level_idc;
 175     int chroma_format_idc;
 176     int transform_bypass;              ///< qpprime_y_zero_transform_bypass_flag
 177     int log2_max_frame_num;            ///< log2_max_frame_num_minus4 + 4
 178     int poc_type;                      ///< pic_order_cnt_type
 179     int log2_max_poc_lsb;              ///< log2_max_pic_order_cnt_lsb_minus4
 180     int delta_pic_order_always_zero_flag;
 181     int offset_for_non_ref_pic;
 182     int offset_for_top_to_bottom_field;
 183     int poc_cycle_length;              ///< num_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycle
 184     int ref_frame_count;               ///< num_ref_frames
 185     int gaps_in_frame_num_allowed_flag;
 186     int mb_width;                      ///< pic_width_in_mbs_minus1 + 1
 187     int mb_height;                     ///< pic_height_in_map_units_minus1 + 1
 188     int frame_mbs_only_flag;
 189     int mb_aff;                        ///< mb_adaptive_frame_field_flag
 190     int direct_8x8_inference_flag;
 191     int crop;                          ///< frame_cropping_flag
 192
 193     /* those 4 are already in luma samples */
 194     unsigned int crop_left;            ///< frame_cropping_rect_left_offset
 195     unsigned int crop_right;           ///< frame_cropping_rect_right_offset
 196     unsigned int crop_top;             ///< frame_cropping_rect_top_offset
 197     unsigned int crop_bottom;          ///< frame_cropping_rect_bottom_offset
 198     int vui_parameters_present_flag;
 199     AVRational sar;
 200     int video_signal_type_present_flag;
 201     int full_range;
 202     int colour_description_present_flag;
 203     enum AVColorPrimaries color_primaries;
 204     enum AVColorTransferCharacteristic color_trc;
 205     enum AVColorSpace colorspace;
 206     int timing_info_present_flag;
 207     uint32_t num_units_in_tick;
 208     uint32_t time_scale;
 209     int fixed_frame_rate_flag;
 210     short offset_for_ref_frame[256]; // FIXME dyn aloc?
 211     int bitstream_restriction_flag;
 212     int num_reorder_frames;
 213     int scaling_matrix_present;
 214     uint8_t scaling_matrix4[6][16];
 215     uint8_t scaling_matrix8[6][64];
 216     int nal_hrd_parameters_present_flag;
 217     int vcl_hrd_parameters_present_flag;
 218     int pic_struct_present_flag;
 219     int time_offset_length;
 220     int cpb_cnt;                          ///< See H.264 E.1.2
 221     int initial_cpb_removal_delay_length; ///< initial_cpb_removal_delay_length_minus1 + 1
 222     int cpb_removal_delay_length;         ///< cpb_removal_delay_length_minus1 + 1
 223     int dpb_output_delay_length;          ///< dpb_output_delay_length_minus1 + 1
 224     int bit_depth_luma;                   ///< bit_depth_luma_minus8 + 8
 225     int bit_depth_chroma;                 ///< bit_depth_chroma_minus8 + 8
 226     int residual_color_transform_flag;    ///< residual_colour_transform_flag
 227     int constraint_set_flags;             ///< constraint_set[0-3]_flag
 228     int new;                              ///< flag to keep track if the decoder context needs re-init due to changed SPS
 229 } SPS;
 230
 231 /**
 232  * Picture parameter set
 233  */
 234 typedef struct PPS {
 235     unsigned int sps_id;
 236     int cabac;                  ///< entropy_coding_mode_flag
 237     int pic_order_present;      ///< pic_order_present_flag
 238     int slice_group_count;      ///< num_slice_groups_minus1 + 1
 239     int mb_slice_group_map_type;
 240     unsigned int ref_count[2];  ///< num_ref_idx_l0/1_active_minus1 + 1
 241     int weighted_pred;          ///< weighted_pred_flag
 242     int weighted_bipred_idc;
 243     int init_qp;                ///< pic_init_qp_minus26 + 26
 244     int init_qs;                ///< pic_init_qs_minus26 + 26
 245     int chroma_qp_index_offset[2];
 246     int deblocking_filter_parameters_present; ///< deblocking_filter_parameters_present_flag
 247     int constrained_intra_pred;     ///< constrained_intra_pred_flag
 248     int redundant_pic_cnt_present;  ///< redundant_pic_cnt_present_flag
 249     int transform_8x8_mode;         ///< transform_8x8_mode_flag
 250     uint8_t scaling_matrix4[6][16];
 251     uint8_t scaling_matrix8[6][64];
 252     uint8_t chroma_qp_table[2][QP_MAX_NUM+1];  ///< pre-scaled (with chroma_qp_index_offset) version of qp_table
 253     int chroma_qp_diff;
 254 } PPS;
 255
 256 /**
 257  * Frame Packing Arrangement Type
 258  */
 259 typedef struct FPA {
 260     int         frame_packing_arrangement_id;
 261     int         frame_packing_arrangement_cancel_flag; ///< is previous arrangement canceled, -1 if never received
 262     SEI_FpaType frame_packing_arrangement_type;
 263     int         frame_packing_arrangement_repetition_period;
 264     int         content_interpretation_type;
 265     int         quincunx_sampling_flag;
 266 } FPA;
 267
 268 /**
 269  * Memory management control operation opcode.
 270  */
 271 typedef enum MMCOOpcode {
 272     MMCO_END = 0,
 273     MMCO_SHORT2UNUSED,
 274     MMCO_LONG2UNUSED,
 275     MMCO_SHORT2LONG,
 276     MMCO_SET_MAX_LONG,
 277     MMCO_RESET,
 278     MMCO_LONG,
 279 } MMCOOpcode;
 280
 281 /**
 282  * Memory management control operation.
 283  */
 284 typedef struct MMCO {
 285     MMCOOpcode opcode;
 286     int short_pic_num;  ///< pic_num without wrapping (pic_num & max_pic_num)
 287     int long_arg;       ///< index, pic_num, or num long refs depending on opcode
 288 } MMCO;
 289
 290 typedef struct H264Picture {
 291     struct AVFrame f;
 292     uint8_t avframe_padding[1024]; // hack to allow linking to a avutil with larger AVFrame
 293     ThreadFrame tf;
 294
 295     AVBufferRef *qscale_table_buf;
 296     int8_t *qscale_table;
 297
 298     AVBufferRef *motion_val_buf[2];
 299     int16_t (*motion_val[2])[2];
 300
 301     AVBufferRef *mb_type_buf;
 302     uint32_t *mb_type;
 303
 304     AVBufferRef *hwaccel_priv_buf;
 305     void *hwaccel_picture_private; ///< hardware accelerator private data
 306
 307     AVBufferRef *ref_index_buf[2];
 308     int8_t *ref_index[2];
 309
 310     int field_poc[2];       ///< top/bottom POC
 311     int poc;                ///< frame POC
 312     int frame_num;          ///< frame_num (raw frame_num from slice header)
 313     int mmco_reset;         /**< MMCO_RESET set this 1. Reordering code must
 314                                  not mix pictures before and after MMCO_RESET. */
 315     int pic_id;             /**< pic_num (short -> no wrap version of pic_num,
 316                                  pic_num & max_pic_num; long -> long_pic_num) */
 317     int long_ref;           ///< 1->long term reference 0->short term reference
 318     int ref_poc[2][2][32];  ///< POCs of the frames/fields used as reference (FIXME need per slice)
 319     int ref_count[2][2];    ///< number of entries in ref_poc         (FIXME need per slice)
 320     int mbaff;              ///< 1 -> MBAFF frame 0-> not MBAFF
 321     int field_picture;      ///< whether or not picture was encoded in separate fields
 322
 323     int needs_realloc;      ///< picture needs to be reallocated (eg due to a frame size change)
 324     int reference;
 325     int recovered;          ///< picture at IDR or recovery point + recovery count
 326     int invalid_gap;
 327     int sei_recovery_frame_cnt;
 328
 329     int crop;
 330     int crop_left;
 331     int crop_top;
 332 } H264Picture;
 333
 334 /**
 335  * H264Context
 336  */
 337 typedef struct H264Context {
 338     AVCodecContext *avctx;
 339     VideoDSPContext vdsp;
 340     H264DSPContext h264dsp;
 341     H264ChromaContext h264chroma;
 342     H264QpelContext h264qpel;
 343     ParseContext parse_context;
 344     GetBitContext gb;
 345     DSPContext       dsp;
 346     ERContext er;
 347
 348     H264Picture *DPB;
 349     H264Picture *cur_pic_ptr;
 350     H264Picture cur_pic;
 351
 352     int pixel_shift;    ///< 0 for 8-bit H264, 1 for high-bit-depth H264
 353     int chroma_qp[2];   // QPc
 354
 355     int qp_thresh;      ///< QP threshold to skip loopfilter
 356
 357     /* coded dimensions -- 16 * mb w/h */
 358     int width, height;
 359     ptrdiff_t linesize, uvlinesize;
 360     int chroma_x_shift, chroma_y_shift;
 361
 362     int qscale;
 363     int droppable;
 364     int data_partitioning;
 365     int coded_picture_number;
 366     int low_delay;
 367
 368     int context_initialized;
 369     int flags;
 370     int workaround_bugs;
 371
 372     int prev_mb_skipped;
 373     int next_mb_skipped;
 374
 375     // prediction stuff
 376     int chroma_pred_mode;
 377     int intra16x16_pred_mode;
 378
 379     int topleft_mb_xy;
 380     int top_mb_xy;
 381     int topright_mb_xy;
 382     int left_mb_xy[LEFT_MBS];
 383
 384     int topleft_type;
 385     int top_type;
 386     int topright_type;
 387     int left_type[LEFT_MBS];
 388
 389     const uint8_t *left_block;
 390     int topleft_partition;
 391
 392     int8_t intra4x4_pred_mode_cache[5 * 8];
 393     int8_t(*intra4x4_pred_mode);
 394     H264PredContext hpc;
 395     unsigned int topleft_samples_available;
 396     unsigned int top_samples_available;
 397     unsigned int topright_samples_available;
 398     unsigned int left_samples_available;
 399     uint8_t (*top_borders[2])[(16 * 3) * 2];
 400
 401     /**
 402      * non zero coeff count cache.
 403      * is 64 if not available.
 404      */
 405     DECLARE_ALIGNED(8, uint8_t, non_zero_count_cache)[15 * 8];
 406
 407     uint8_t (*non_zero_count)[48];
 408
 409     /**
 410      * Motion vector cache.
 411      */
 412     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, mv_cache)[2][5 * 8][2];
 413     DECLARE_ALIGNED(8, int8_t, ref_cache)[2][5 * 8];
 414 #define LIST_NOT_USED -1 // FIXME rename?
 415 #define PART_NOT_AVAILABLE -2
 416
 417     /**
 418      * number of neighbors (top and/or left) that used 8x8 dct
 419      */
 420     int neighbor_transform_size;
 421
 422     /**
 423      * block_offset[ 0..23] for frame macroblocks
 424      * block_offset[24..47] for field macroblocks
 425      */
 426     int block_offset[2 * (16 * 3)];
 427
 428     uint32_t *mb2b_xy;  // FIXME are these 4 a good idea?
 429     uint32_t *mb2br_xy;
 430     int b_stride;       // FIXME use s->b4_stride
 431
 432     ptrdiff_t mb_linesize;  ///< may be equal to s->linesize or s->linesize * 2, for mbaff
 433     ptrdiff_t mb_uvlinesize;
 434
 435     unsigned current_sps_id; ///< id of the current SPS
 436     SPS sps; ///< current sps
 437     PPS pps; ///< current pps
 438
 439     int au_pps_id; ///< pps_id of current access unit
 440
 441     uint32_t dequant4_buffer[6][QP_MAX_NUM + 1][16]; // FIXME should these be moved down?
 442     uint32_t dequant8_buffer[6][QP_MAX_NUM + 1][64];
 443     uint32_t(*dequant4_coeff[6])[16];
 444     uint32_t(*dequant8_coeff[6])[64];
 445
 446     int slice_num;
 447     uint16_t *slice_table;      ///< slice_table_base + 2*mb_stride + 1
 448     int slice_type;
 449     int slice_type_nos;         ///< S free slice type (SI/SP are remapped to I/P)
 450     int slice_type_fixed;
 451
 452     // interlacing specific flags
 453     int mb_aff_frame;
 454     int mb_field_decoding_flag;
 455     int mb_mbaff;               ///< mb_aff_frame && mb_field_decoding_flag
 456     int picture_structure;
 457     int first_field;
 458
 459     DECLARE_ALIGNED(8, uint16_t, sub_mb_type)[4];
 460
 461     // Weighted pred stuff
 462     int use_weight;
 463     int use_weight_chroma;
 464     int luma_log2_weight_denom;
 465     int chroma_log2_weight_denom;
 466     // The following 2 can be changed to int8_t but that causes 10cpu cycles speedloss
 467     int luma_weight[48][2][2];
 468     int chroma_weight[48][2][2][2];
 469     int implicit_weight[48][48][2];
 470
 471     int direct_spatial_mv_pred;
 472     int col_parity;
 473     int col_fieldoff;
 474     int dist_scale_factor[32];
 475     int dist_scale_factor_field[2][32];
 476     int map_col_to_list0[2][16 + 32];
 477     int map_col_to_list0_field[2][2][16 + 32];
 478
 479     /**
 480      * num_ref_idx_l0/1_active_minus1 + 1
 481      */
 482     unsigned int ref_count[2];          ///< counts frames or fields, depending on current mb mode
 483     unsigned int list_count;
 484     uint8_t *list_counts;               ///< Array of list_count per MB specifying the slice type
 485     H264Picture ref_list[2][48];        /**< 0..15: frame refs, 16..47: mbaff field refs.
 486                                          *   Reordered version of default_ref_list
 487                                          *   according to picture reordering in slice header */
 488     int ref2frm[MAX_SLICES][2][64];     ///< reference to frame number lists, used in the loop filter, the first 2 are for -2,-1
 489
 490     // data partitioning
 491     GetBitContext intra_gb;
 492     GetBitContext inter_gb;
 493     GetBitContext *intra_gb_ptr;
 494     GetBitContext *inter_gb_ptr;
 495
 496     const uint8_t *intra_pcm_ptr;
 497     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, mb)[16 * 48 * 2]; ///< as a dct coeffecient is int32_t in high depth, we need to reserve twice the space.
 498     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, mb_luma_dc)[3][16 * 2];
 499     int16_t mb_padding[256 * 2];        ///< as mb is addressed by scantable[i] and scantable is uint8_t we can either check that i is not too large or ensure that there is some unused stuff after mb
 500
 501     /**
 502      * Cabac
 503      */
 504     CABACContext cabac;
 505     uint8_t cabac_state[1024];
 506
 507     /* 0x100 -> non null luma_dc, 0x80/0x40 -> non null chroma_dc (cb/cr), 0x?0 -> chroma_cbp(0, 1, 2), 0x0? luma_cbp */
 508     uint16_t *cbp_table;
 509     int cbp;
 510     int top_cbp;
 511     int left_cbp;
 512     /* chroma_pred_mode for i4x4 or i16x16, else 0 */
 513     uint8_t *chroma_pred_mode_table;
 514     int last_qscale_diff;
 515     uint8_t (*mvd_table[2])[2];
 516     DECLARE_ALIGNED(16, uint8_t, mvd_cache)[2][5 * 8][2];
 517     uint8_t *direct_table;
 518     uint8_t direct_cache[5 * 8];
 519
 520     uint8_t zigzag_scan[16];
 521     uint8_t zigzag_scan8x8[64];
 522     uint8_t zigzag_scan8x8_cavlc[64];
 523     uint8_t field_scan[16];
 524     uint8_t field_scan8x8[64];
 525     uint8_t field_scan8x8_cavlc[64];
 526     uint8_t zigzag_scan_q0[16];
 527     uint8_t zigzag_scan8x8_q0[64];
 528     uint8_t zigzag_scan8x8_cavlc_q0[64];
 529     uint8_t field_scan_q0[16];
 530     uint8_t field_scan8x8_q0[64];
 531     uint8_t field_scan8x8_cavlc_q0[64];
 532
 533     int x264_build;
 534
 535     int mb_x, mb_y;
 536     int resync_mb_x;
 537     int resync_mb_y;
 538     int mb_skip_run;
 539     int mb_height, mb_width;
 540     int mb_stride;
 541     int mb_num;
 542     int mb_xy;
 543
 544     int is_complex;
 545
 546     // deblock
 547     int deblocking_filter;          ///< disable_deblocking_filter_idc with 1 <-> 0
 548     int slice_alpha_c0_offset;
 549     int slice_beta_offset;
 550
 551     // =============================================================
 552     // Things below are not used in the MB or more inner code
 553
 554     int nal_ref_idc;
 555     int nal_unit_type;
 556     uint8_t *rbsp_buffer[2];
 557     unsigned int rbsp_buffer_size[2];
 558
 559     /**
 560      * Used to parse AVC variant of h264
 561      */
 562     int is_avc;           ///< this flag is != 0 if codec is avc1
 563     int nal_length_size;  ///< Number of bytes used for nal length (1, 2 or 4)
 564     int got_first;        ///< this flag is != 0 if we've parsed a frame
 565
 566     int bit_depth_luma;         ///< luma bit depth from sps to detect changes
 567     int chroma_format_idc;      ///< chroma format from sps to detect changes
 568
 569     SPS *sps_buffers[MAX_SPS_COUNT];
 570     PPS *pps_buffers[MAX_PPS_COUNT];
 571
 572     int dequant_coeff_pps;      ///< reinit tables when pps changes
 573
 574     uint16_t *slice_table_base;
 575
 576     // POC stuff
 577     int poc_lsb;
 578     int poc_msb;
 579     int delta_poc_bottom;
 580     int delta_poc[2];
 581     int frame_num;
 582     int prev_poc_msb;           ///< poc_msb of the last reference pic for POC type 0
 583     int prev_poc_lsb;           ///< poc_lsb of the last reference pic for POC type 0
 584     int frame_num_offset;       ///< for POC type 2
 585     int prev_frame_num_offset;  ///< for POC type 2
 586     int prev_frame_num;         ///< frame_num of the last pic for POC type 1/2
 587
 588     /**
 589      * frame_num for frames or 2 * frame_num + 1 for field pics.
 590      */
 591     int curr_pic_num;
 592
 593     /**
 594      * max_frame_num or 2 * max_frame_num for field pics.
 595      */
 596     int max_pic_num;
 597
 598     int redundant_pic_count;
 599
 600     H264Picture default_ref_list[2][32]; ///< base reference list for all slices of a coded picture
 601     H264Picture *short_ref[32];
 602     H264Picture *long_ref[32];
 603     H264Picture *delayed_pic[MAX_DELAYED_PIC_COUNT + 2]; // FIXME size?
 604     int last_pocs[MAX_DELAYED_PIC_COUNT];
 605     H264Picture *next_output_pic;
 606     int outputed_poc;
 607     int next_outputed_poc;
 608
 609     /**
 610      * memory management control operations buffer.
 611      */
 612     MMCO mmco[MAX_MMCO_COUNT];
 613     int mmco_index;
 614     int mmco_reset;
 615
 616     int long_ref_count;     ///< number of actual long term references
 617     int short_ref_count;    ///< number of actual short term references
 618
 619     int cabac_init_idc;
 620
 621     /**
 622      * @name Members for slice based multithreading
 623      * @{
 624      */
 625     struct H264Context *thread_context[H264_MAX_THREADS];
 626
 627     /**
 628      * current slice number, used to initialize slice_num of each thread/context
 629      */
 630     int current_slice;
 631
 632     /**
 633      * Max number of threads / contexts.
 634      * This is equal to AVCodecContext.thread_count unless
 635      * multithreaded decoding is impossible, in which case it is
 636      * reduced to 1.
 637      */
 638     int max_contexts;
 639
 640     int slice_context_count;
 641
 642     /**
 643      *  1 if the single thread fallback warning has already been
 644      *  displayed, 0 otherwise.
 645      */
 646     int single_decode_warning;
 647
 648     enum AVPictureType pict_type;
 649
 650     int last_slice_type;
 651     unsigned int last_ref_count[2];
 652     /** @} */
 653
 654     /**
 655      * pic_struct in picture timing SEI message
 656      */
 657     SEI_PicStructType sei_pic_struct;
 658
 659     /**
 660      * Complement sei_pic_struct
 661      * SEI_PIC_STRUCT_TOP_BOTTOM and SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_TOP indicate interlaced frames.
 662      * However, soft telecined frames may have these values.
 663      * This is used in an attempt to flag soft telecine progressive.
 664      */
 665     int prev_interlaced_frame;
 666
 667     /**
 668      * frame_packing_arrangment SEI message
 669      */
 670     int sei_frame_packing_present;
 671     int frame_packing_arrangement_type;
 672     int content_interpretation_type;
 673     int quincunx_subsampling;
 674
 675     /**
 676      * Bit set of clock types for fields/frames in picture timing SEI message.
 677      * For each found ct_type, appropriate bit is set (e.g., bit 1 for
 678      * interlaced).
 679      */
 680     int sei_ct_type;
 681
 682     /**
 683      * dpb_output_delay in picture timing SEI message, see H.264 C.2.2
 684      */
 685     int sei_dpb_output_delay;
 686
 687     /**
 688      * cpb_removal_delay in picture timing SEI message, see H.264 C.1.2
 689      */
 690     int sei_cpb_removal_delay;
 691
 692     /**
 693      * recovery_frame_cnt from SEI message
 694      *
 695      * Set to -1 if no recovery point SEI message found or to number of frames
 696      * before playback synchronizes. Frames having recovery point are key
 697      * frames.
 698      */
 699     int sei_recovery_frame_cnt;
 700
 701     /**
 702      * Are the SEI recovery points looking valid.
 703      */
 704     int valid_recovery_point;
 705
 706     FPA sei_fpa;
 707
 708     /**
 709      * recovery_frame is the frame_num at which the next frame should
 710      * be fully constructed.
 711      *
 712      * Set to -1 when not expecting a recovery point.
 713      */
 714     int recovery_frame;
 715
 716 /**
 717  * We have seen an IDR, so all the following frames in coded order are correctly
 718  * decodable.
 719  */
 720 #define FRAME_RECOVERED_IDR  (1 << 0)
 721 /**
 722  * Sufficient number of frames have been decoded since a SEI recovery point,
 723  * so all the following frames in presentation order are correct.
 724  */
 725 #define FRAME_RECOVERED_SEI  (1 << 1)
 726
 727     int frame_recovered;    ///< Initial frame has been completely recovered
 728
 729     int luma_weight_flag[2];    ///< 7.4.3.2 luma_weight_lX_flag
 730     int chroma_weight_flag[2];  ///< 7.4.3.2 chroma_weight_lX_flag
 731
 732     // Timestamp stuff
 733     int sei_buffering_period_present;   ///< Buffering period SEI flag
 734     int initial_cpb_removal_delay[32];  ///< Initial timestamps for CPBs
 735
 736     int cur_chroma_format_idc;
 737     uint8_t *bipred_scratchpad;
 738
 739     int16_t slice_row[MAX_SLICES]; ///< to detect when MAX_SLICES is too low
 740
 741     uint8_t parse_history[4];
 742     int parse_history_count;
 743     int parse_last_mb;
 744     uint8_t *edge_emu_buffer;
 745     int16_t *dc_val_base;
 746
 747     AVBufferPool *qscale_table_pool;
 748     AVBufferPool *mb_type_pool;
 749     AVBufferPool *motion_val_pool;
 750     AVBufferPool *ref_index_pool;
 751
 752     /* Motion Estimation */
 753     qpel_mc_func (*qpel_put)[16];
 754     qpel_mc_func (*qpel_avg)[16];
 755 } H264Context;
 756
 757 extern const uint8_t ff_h264_chroma_qp[7][QP_MAX_NUM + 1]; ///< One chroma qp table for each possible bit depth (8-14).
 758 extern const uint16_t ff_h264_mb_sizes[4];
 759
 760 /**
 761  * Decode SEI
 762  */
 763 int ff_h264_decode_sei(H264Context *h);
 764
 765 /**
 766  * Decode SPS
 767  */
 768 int ff_h264_decode_seq_parameter_set(H264Context *h);
 769
 770 /**
 771  * compute profile from sps
 772  */
 773 int ff_h264_get_profile(SPS *sps);
 774
 775 /**
 776  * Decode PPS
 777  */
 778 int ff_h264_decode_picture_parameter_set(H264Context *h, int bit_length);
 779
 780 /**
 781  * Decode a network abstraction layer unit.
 782  * @param consumed is the number of bytes used as input
 783  * @param length is the length of the array
 784  * @param dst_length is the number of decoded bytes FIXME here
 785  *                   or a decode rbsp tailing?
 786  * @return decoded bytes, might be src+1 if no escapes
 787  */
 788 const uint8_t *ff_h264_decode_nal(H264Context *h, const uint8_t *src,
 789                                   int *dst_length, int *consumed, int length);
 790
 791 /**
 792  * Free any data that may have been allocated in the H264 context
 793  * like SPS, PPS etc.
 794  */
 795 void ff_h264_free_context(H264Context *h);
 796
 797 /**
 798  * Reconstruct bitstream slice_type.
 799  */
 800 int ff_h264_get_slice_type(const H264Context *h);
 801
 802 /**
 803  * Allocate tables.
 804  * needs width/height
 805  */
 806 int ff_h264_alloc_tables(H264Context *h);
 807
 808 /**
 809  * Fill the default_ref_list.
 810  */
 811 int ff_h264_fill_default_ref_list(H264Context *h);
 812
 813 int ff_h264_decode_ref_pic_list_reordering(H264Context *h);
 814 void ff_h264_fill_mbaff_ref_list(H264Context *h);
 815 void ff_h264_remove_all_refs(H264Context *h);
 816
 817 /**
 818  * Execute the reference picture marking (memory management control operations).
 819  */
 820 int ff_h264_execute_ref_pic_marking(H264Context *h, MMCO *mmco, int mmco_count);
 821
 822 int ff_h264_decode_ref_pic_marking(H264Context *h, GetBitContext *gb,
 823                                    int first_slice);
 824
 825 int ff_generate_sliding_window_mmcos(H264Context *h, int first_slice);
 826
 827 /**
 828  * Check if the top & left blocks are available if needed & change the
 829  * dc mode so it only uses the available blocks.
 830  */
 831 int ff_h264_check_intra4x4_pred_mode(H264Context *h);
 832
 833 /**
 834  * Check if the top & left blocks are available if needed & change the
 835  * dc mode so it only uses the available blocks.
 836  */
 837 int ff_h264_check_intra_pred_mode(H264Context *h, int mode, int is_chroma);
 838
 839 void ff_h264_hl_decode_mb(H264Context *h);
 840 int ff_h264_decode_extradata(H264Context *h, const uint8_t *buf, int size);
 841 int ff_h264_decode_init(AVCodecContext *avctx);
 842 void ff_h264_decode_init_vlc(void);
 843
 844 /**
 845  * Decode a macroblock
 846  * @return 0 if OK, ER_AC_ERROR / ER_DC_ERROR / ER_MV_ERROR on error
 847  */
 848 int ff_h264_decode_mb_cavlc(H264Context *h);
 849
 850 /**
 851  * Decode a CABAC coded macroblock
 852  * @return 0 if OK, ER_AC_ERROR / ER_DC_ERROR / ER_MV_ERROR on error
 853  */
 854 int ff_h264_decode_mb_cabac(H264Context *h);
 855
 856 void ff_h264_init_cabac_states(H264Context *h);
 857
 858 void h264_init_dequant_tables(H264Context *h);
 859
 860 void ff_h264_direct_dist_scale_factor(H264Context *const h);
 861 void ff_h264_direct_ref_list_init(H264Context *const h);
 862 void ff_h264_pred_direct_motion(H264Context *const h, int *mb_type);
 863
 864 void ff_h264_filter_mb_fast(H264Context *h, int mb_x, int mb_y,
 865                             uint8_t *img_y, uint8_t *img_cb, uint8_t *img_cr,
 866                             unsigned int linesize, unsigned int uvlinesize);
 867 void ff_h264_filter_mb(H264Context *h, int mb_x, int mb_y,
 868                        uint8_t *img_y, uint8_t *img_cb, uint8_t *img_cr,
 869                        unsigned int linesize, unsigned int uvlinesize);
 870
 871 /**
 872  * Reset SEI values at the beginning of the frame.
 873  *
 874  * @param h H.264 context.
 875  */
 876 void ff_h264_reset_sei(H264Context *h);
 877
 878 /**
 879  * Get stereo_mode string from the h264 frame_packing_arrangement
 880  * @param h H.264 context.
 881  */
 882 const char* ff_h264_sei_stereo_mode(H264Context *h);
 883
 884 /*
 885  * o-o o-o
 886  *  / / /
 887  * o-o o-o
 888  *  ,---'
 889  * o-o o-o
 890  *  / / /
 891  * o-o o-o
 892  */
 893
 894 /* Scan8 organization:
 895  *    0 1 2 3 4 5 6 7
 896  * 0  DY    y y y y y
 897  * 1        y Y Y Y Y
 898  * 2        y Y Y Y Y
 899  * 3        y Y Y Y Y
 900  * 4        y Y Y Y Y
 901  * 5  DU    u u u u u
 902  * 6        u U U U U
 903  * 7        u U U U U
 904  * 8        u U U U U
 905  * 9        u U U U U
 906  * 10 DV    v v v v v
 907  * 11       v V V V V
 908  * 12       v V V V V
 909  * 13       v V V V V
 910  * 14       v V V V V
 911  * DY/DU/DV are for luma/chroma DC.
 912  */
 913
 914 #define LUMA_DC_BLOCK_INDEX   48
 915 #define CHROMA_DC_BLOCK_INDEX 49
 916
 917 // This table must be here because scan8[constant] must be known at compiletime
 918 static const uint8_t scan8[16 * 3 + 3] = {
 919     4 +  1 * 8, 5 +  1 * 8, 4 +  2 * 8, 5 +  2 * 8,
 920     6 +  1 * 8, 7 +  1 * 8, 6 +  2 * 8, 7 +  2 * 8,
 921     4 +  3 * 8, 5 +  3 * 8, 4 +  4 * 8, 5 +  4 * 8,
 922     6 +  3 * 8, 7 +  3 * 8, 6 +  4 * 8, 7 +  4 * 8,
 923     4 +  6 * 8, 5 +  6 * 8, 4 +  7 * 8, 5 +  7 * 8,
 924     6 +  6 * 8, 7 +  6 * 8, 6 +  7 * 8, 7 +  7 * 8,
 925     4 +  8 * 8, 5 +  8 * 8, 4 +  9 * 8, 5 +  9 * 8,
 926     6 +  8 * 8, 7 +  8 * 8, 6 +  9 * 8, 7 +  9 * 8,
 927     4 + 11 * 8, 5 + 11 * 8, 4 + 12 * 8, 5 + 12 * 8,
 928     6 + 11 * 8, 7 + 11 * 8, 6 + 12 * 8, 7 + 12 * 8,
 929     4 + 13 * 8, 5 + 13 * 8, 4 + 14 * 8, 5 + 14 * 8,
 930     6 + 13 * 8, 7 + 13 * 8, 6 + 14 * 8, 7 + 14 * 8,
 931     0 +  0 * 8, 0 +  5 * 8, 0 + 10 * 8
 932 };
 933
 934 static av_always_inline uint32_t pack16to32(int a, int b)
 935 {
 936 #if HAVE_BIGENDIAN
 937     return (b & 0xFFFF) + (a << 16);
 938 #else
 939     return (a & 0xFFFF) + (b << 16);
 940 #endif
 941 }
 942
 943 static av_always_inline uint16_t pack8to16(int a, int b)
 944 {
 945 #if HAVE_BIGENDIAN
 946     return (b & 0xFF) + (a << 8);
 947 #else
 948     return (a & 0xFF) + (b << 8);
 949 #endif
 950 }
 951
 952 /**
 953  * Get the chroma qp.
 954  */
 955 static av_always_inline int get_chroma_qp(H264Context *h, int t, int qscale)
 956 {
 957     return h->pps.chroma_qp_table[t][qscale];
 958 }
 959
 960 /**
 961  * Get the predicted intra4x4 prediction mode.
 962  */
 963 static av_always_inline int pred_intra_mode(H264Context *h, int n)
 964 {
 965     const int index8 = scan8[n];
 966     const int left   = h->intra4x4_pred_mode_cache[index8 - 1];
 967     const int top    = h->intra4x4_pred_mode_cache[index8 - 8];
 968     const int min    = FFMIN(left, top);
 969
 970     tprintf(h->avctx, "mode:%d %d min:%d\n", left, top, min);
 971
 972     if (min < 0)
 973         return DC_PRED;
 974     else
 975         return min;
 976 }
 977
 978 static av_always_inline void write_back_intra_pred_mode(H264Context *h)
 979 {
 980     int8_t *i4x4       = h->intra4x4_pred_mode + h->mb2br_xy[h->mb_xy];
 981     int8_t *i4x4_cache = h->intra4x4_pred_mode_cache;
 982
 983     AV_COPY32(i4x4, i4x4_cache + 4 + 8 * 4);
 984     i4x4[4] = i4x4_cache[7 + 8 * 3];
 985     i4x4[5] = i4x4_cache[7 + 8 * 2];
 986     i4x4[6] = i4x4_cache[7 + 8 * 1];
 987 }
 988
 989 static av_always_inline void write_back_non_zero_count(H264Context *h)
 990 {
 991     const int mb_xy    = h->mb_xy;
 992     uint8_t *nnz       = h->non_zero_count[mb_xy];
 993     uint8_t *nnz_cache = h->non_zero_count_cache;
 994
 995     AV_COPY32(&nnz[ 0], &nnz_cache[4 + 8 * 1]);
 996     AV_COPY32(&nnz[ 4], &nnz_cache[4 + 8 * 2]);
 997     AV_COPY32(&nnz[ 8], &nnz_cache[4 + 8 * 3]);
 998     AV_COPY32(&nnz[12], &nnz_cache[4 + 8 * 4]);
 999     AV_COPY32(&nnz[16], &nnz_cache[4 + 8 * 6]);
1000     AV_COPY32(&nnz[20], &nnz_cache[4 + 8 * 7]);
1001     AV_COPY32(&nnz[32], &nnz_cache[4 + 8 * 11]);
1002     AV_COPY32(&nnz[36], &nnz_cache[4 + 8 * 12]);
1003
1004     if (!h->chroma_y_shift) {
1005         AV_COPY32(&nnz[24], &nnz_cache[4 + 8 * 8]);
1006         AV_COPY32(&nnz[28], &nnz_cache[4 + 8 * 9]);
1007         AV_COPY32(&nnz[40], &nnz_cache[4 + 8 * 13]);
1008         AV_COPY32(&nnz[44], &nnz_cache[4 + 8 * 14]);
1009     }
1010 }
1011
1012 static av_always_inline void write_back_motion_list(H264Context *h,
1013                                                     int b_stride,
1014                                                     int b_xy, int b8_xy,
1015                                                     int mb_type, int list)
1016 {
1017     int16_t(*mv_dst)[2] = &h->cur_pic.motion_val[list][b_xy];
1018     int16_t(*mv_src)[2] = &h->mv_cache[list][scan8[0]];
1019     AV_COPY128(mv_dst + 0 * b_stride, mv_src + 8 * 0);
1020     AV_COPY128(mv_dst + 1 * b_stride, mv_src + 8 * 1);
1021     AV_COPY128(mv_dst + 2 * b_stride, mv_src + 8 * 2);
1022     AV_COPY128(mv_dst + 3 * b_stride, mv_src + 8 * 3);
1023     if (CABAC(h)) {
1024         uint8_t (*mvd_dst)[2] = &h->mvd_table[list][FMO ? 8 * h->mb_xy
1025                                                         : h->mb2br_xy[h->mb_xy]];
1026         uint8_t(*mvd_src)[2]  = &h->mvd_cache[list][scan8[0]];
1027         if (IS_SKIP(mb_type)) {
1028             AV_ZERO128(mvd_dst);
1029         } else {
1030             AV_COPY64(mvd_dst, mvd_src + 8 * 3);
1031             AV_COPY16(mvd_dst + 3 + 3, mvd_src + 3 + 8 * 0);
1032             AV_COPY16(mvd_dst + 3 + 2, mvd_src + 3 + 8 * 1);
1033             AV_COPY16(mvd_dst + 3 + 1, mvd_src + 3 + 8 * 2);
1034         }
1035     }
1036
1037     {
1038         int8_t *ref_index = &h->cur_pic.ref_index[list][b8_xy];
1039         int8_t *ref_cache = h->ref_cache[list];
1040         ref_index[0 + 0 * 2] = ref_cache[scan8[0]];
1041         ref_index[1 + 0 * 2] = ref_cache[scan8[4]];
1042         ref_index[0 + 1 * 2] = ref_cache[scan8[8]];
1043         ref_index[1 + 1 * 2] = ref_cache[scan8[12]];
1044     }
1045 }
1046
1047 static av_always_inline void write_back_motion(H264Context *h, int mb_type)
1048 {
1049     const int b_stride      = h->b_stride;
1050     const int b_xy  = 4 * h->mb_x + 4 * h->mb_y * h->b_stride; // try mb2b(8)_xy
1051     const int b8_xy = 4 * h->mb_xy;
1052
1053     if (USES_LIST(mb_type, 0)) {
1054         write_back_motion_list(h, b_stride, b_xy, b8_xy, mb_type, 0);
1055     } else {
1056         fill_rectangle(&h->cur_pic.ref_index[0][b8_xy],
1057                        2, 2, 2, (uint8_t)LIST_NOT_USED, 1);
1058     }
1059     if (USES_LIST(mb_type, 1))
1060         write_back_motion_list(h, b_stride, b_xy, b8_xy, mb_type, 1);
1061
1062     if (h->slice_type_nos == AV_PICTURE_TYPE_B && CABAC(h)) {
1063         if (IS_8X8(mb_type)) {
1064             uint8_t *direct_table = &h->direct_table[4 * h->mb_xy];
1065             direct_table[1] = h->sub_mb_type[1] >> 1;
1066             direct_table[2] = h->sub_mb_type[2] >> 1;
1067             direct_table[3] = h->sub_mb_type[3] >> 1;
1068         }
1069     }
1070 }
1071
1072 static av_always_inline int get_dct8x8_allowed(H264Context *h)
1073 {
1074     if (h->sps.direct_8x8_inference_flag)
1075         return !(AV_RN64A(h->sub_mb_type) &
1076                  ((MB_TYPE_16x8 | MB_TYPE_8x16 | MB_TYPE_8x8) *
1077                   0x0001000100010001ULL));
1078     else
1079         return !(AV_RN64A(h->sub_mb_type) &
1080                  ((MB_TYPE_16x8 | MB_TYPE_8x16 | MB_TYPE_8x8 | MB_TYPE_DIRECT2) *
1081                   0x0001000100010001ULL));
1082 }
1083
1084 int ff_h264_field_end(H264Context *h, int in_setup);
1085
1086 int ff_h264_ref_picture(H264Context *h, H264Picture *dst, H264Picture *src);
1087 void ff_h264_unref_picture(H264Context *h, H264Picture *pic);
1088
1089 int ff_h264_context_init(H264Context *h);
1090 int ff_h264_set_parameter_from_sps(H264Context *h);
1091
1092 void ff_h264_draw_horiz_band(H264Context *h, int y, int height);
1093 int ff_init_poc(H264Context *h, int pic_field_poc[2], int *pic_poc);
1094 int ff_pred_weight_table(H264Context *h);
1095 int ff_set_ref_count(H264Context *h);
1096
1097 int ff_h264_decode_slice_header(H264Context *h, H264Context *h0);
1098 int ff_h264_execute_decode_slices(H264Context *h, unsigned context_count);
1099 int ff_h264_update_thread_context(AVCodecContext *dst,
1100                                   const AVCodecContext *src);
1101
1102 void ff_h264_flush_change(H264Context *h);
1103
1104 void ff_h264_free_tables(H264Context *h, int free_rbsp);
1105
1106 void ff_h264_set_erpic(ERPicture *dst, H264Picture *src);
1107
1108 #endif /* AVCODEC_H264_H */