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 / MPEG-4 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/buffer.h"
  32 #include "libavutil/intreadwrite.h"
  33 #include "libavutil/thread.h"
  34
  35 #include "cabac.h"
  36 #include "error_resilience.h"
  37 #include "h264_parse.h"
  38 #include "h264_sei.h"
  39 #include "h2645_parse.h"
  40 #include "h264chroma.h"
  41 #include "h264dsp.h"
  42 #include "h264pred.h"
  43 #include "h264qpel.h"
  44 #include "internal.h"
  45 #include "mpegutils.h"
  46 #include "parser.h"
  47 #include "qpeldsp.h"
  48 #include "rectangle.h"
  49 #include "videodsp.h"
  50
  51 #define H264_MAX_PICTURE_COUNT 36
  52
  53 #define MAX_SPS_COUNT          32
  54 #define MAX_PPS_COUNT         256
  55
  56 #define MAX_MMCO_COUNT         66
  57
  58 #define MAX_DELAYED_PIC_COUNT  16
  59
  60 #define MAX_MBPAIR_SIZE (256*1024) // a tighter bound could be calculated if someone cares about a few bytes
  61
  62 /* Compiling in interlaced support reduces the speed
  63  * of progressive decoding by about 2%. */
  64 #define ALLOW_INTERLACE
  65
  66 #define FMO 0
  67
  68 /**
  69  * The maximum number of slices supported by the decoder.
  70  * must be a power of 2
  71  */
  72 #define MAX_SLICES 32
  73
  74 #ifdef ALLOW_INTERLACE
  75 #define MB_MBAFF(h)    (h)->mb_mbaff
  76 #define MB_FIELD(sl)  (sl)->mb_field_decoding_flag
  77 #define FRAME_MBAFF(h) (h)->mb_aff_frame
  78 #define FIELD_PICTURE(h) ((h)->picture_structure != PICT_FRAME)
  79 #define LEFT_MBS 2
  80 #define LTOP     0
  81 #define LBOT     1
  82 #define LEFT(i)  (i)
  83 #else
  84 #define MB_MBAFF(h)      0
  85 #define MB_FIELD(sl)     0
  86 #define FRAME_MBAFF(h)   0
  87 #define FIELD_PICTURE(h) 0
  88 #undef  IS_INTERLACED
  89 #define IS_INTERLACED(mb_type) 0
  90 #define LEFT_MBS 1
  91 #define LTOP     0
  92 #define LBOT     0
  93 #define LEFT(i)  0
  94 #endif
  95 #define FIELD_OR_MBAFF_PICTURE(h) (FRAME_MBAFF(h) || FIELD_PICTURE(h))
  96
  97 #ifndef CABAC
  98 #define CABAC(h) (h)->ps.pps->cabac
  99 #endif
 100
 101 #define CHROMA(h)    ((h)->ps.sps->chroma_format_idc)
 102 #define CHROMA422(h) ((h)->ps.sps->chroma_format_idc == 2)
 103 #define CHROMA444(h) ((h)->ps.sps->chroma_format_idc == 3)
 104
 105 #define EXTENDED_SAR       255
 106
 107 #define MB_TYPE_REF0       MB_TYPE_ACPRED // dirty but it fits in 16 bit
 108 #define MB_TYPE_8x8DCT     0x01000000
 109 #define IS_REF0(a)         ((a) & MB_TYPE_REF0)
 110 #define IS_8x8DCT(a)       ((a) & MB_TYPE_8x8DCT)
 111
 112 #define QP_MAX_NUM (51 + 6*6)           // The maximum supported qp
 113
 114 /* NAL unit types */
 115 enum {
 116     NAL_SLICE           = 1,
 117     NAL_DPA             = 2,
 118     NAL_DPB             = 3,
 119     NAL_DPC             = 4,
 120     NAL_IDR_SLICE       = 5,
 121     NAL_SEI             = 6,
 122     NAL_SPS             = 7,
 123     NAL_PPS             = 8,
 124     NAL_AUD             = 9,
 125     NAL_END_SEQUENCE    = 10,
 126     NAL_END_STREAM      = 11,
 127     NAL_FILLER_DATA     = 12,
 128     NAL_SPS_EXT         = 13,
 129     NAL_AUXILIARY_SLICE = 19,
 130     NAL_FF_IGNORE       = 0xff0f001,
 131 };
 132
 133 /**
 134  * Sequence parameter set
 135  */
 136 typedef struct SPS {
 137     unsigned int sps_id;
 138     int profile_idc;
 139     int level_idc;
 140     int chroma_format_idc;
 141     int transform_bypass;              ///< qpprime_y_zero_transform_bypass_flag
 142     int log2_max_frame_num;            ///< log2_max_frame_num_minus4 + 4
 143     int poc_type;                      ///< pic_order_cnt_type
 144     int log2_max_poc_lsb;              ///< log2_max_pic_order_cnt_lsb_minus4
 145     int delta_pic_order_always_zero_flag;
 146     int offset_for_non_ref_pic;
 147     int offset_for_top_to_bottom_field;
 148     int poc_cycle_length;              ///< num_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycle
 149     int ref_frame_count;               ///< num_ref_frames
 150     int gaps_in_frame_num_allowed_flag;
 151     int mb_width;                      ///< pic_width_in_mbs_minus1 + 1
 152     int mb_height;                     ///< pic_height_in_map_units_minus1 + 1
 153     int frame_mbs_only_flag;
 154     int mb_aff;                        ///< mb_adaptive_frame_field_flag
 155     int direct_8x8_inference_flag;
 156     int crop;                          ///< frame_cropping_flag
 157
 158     /* those 4 are already in luma samples */
 159     unsigned int crop_left;            ///< frame_cropping_rect_left_offset
 160     unsigned int crop_right;           ///< frame_cropping_rect_right_offset
 161     unsigned int crop_top;             ///< frame_cropping_rect_top_offset
 162     unsigned int crop_bottom;          ///< frame_cropping_rect_bottom_offset
 163     int vui_parameters_present_flag;
 164     AVRational sar;
 165     int video_signal_type_present_flag;
 166     int full_range;
 167     int colour_description_present_flag;
 168     enum AVColorPrimaries color_primaries;
 169     enum AVColorTransferCharacteristic color_trc;
 170     enum AVColorSpace colorspace;
 171     int timing_info_present_flag;
 172     uint32_t num_units_in_tick;
 173     uint32_t time_scale;
 174     int fixed_frame_rate_flag;
 175     short offset_for_ref_frame[256]; // FIXME dyn aloc?
 176     int bitstream_restriction_flag;
 177     int num_reorder_frames;
 178     int scaling_matrix_present;
 179     uint8_t scaling_matrix4[6][16];
 180     uint8_t scaling_matrix8[6][64];
 181     int nal_hrd_parameters_present_flag;
 182     int vcl_hrd_parameters_present_flag;
 183     int pic_struct_present_flag;
 184     int time_offset_length;
 185     int cpb_cnt;                          ///< See H.264 E.1.2
 186     int initial_cpb_removal_delay_length; ///< initial_cpb_removal_delay_length_minus1 + 1
 187     int cpb_removal_delay_length;         ///< cpb_removal_delay_length_minus1 + 1
 188     int dpb_output_delay_length;          ///< dpb_output_delay_length_minus1 + 1
 189     int bit_depth_luma;                   ///< bit_depth_luma_minus8 + 8
 190     int bit_depth_chroma;                 ///< bit_depth_chroma_minus8 + 8
 191     int residual_color_transform_flag;    ///< residual_colour_transform_flag
 192     int constraint_set_flags;             ///< constraint_set[0-3]_flag
 193     uint8_t data[4096];
 194     size_t data_size;
 195 } SPS;
 196
 197 /**
 198  * Picture parameter set
 199  */
 200 typedef struct PPS {
 201     unsigned int sps_id;
 202     int cabac;                  ///< entropy_coding_mode_flag
 203     int pic_order_present;      ///< pic_order_present_flag
 204     int slice_group_count;      ///< num_slice_groups_minus1 + 1
 205     int mb_slice_group_map_type;
 206     unsigned int ref_count[2];  ///< num_ref_idx_l0/1_active_minus1 + 1
 207     int weighted_pred;          ///< weighted_pred_flag
 208     int weighted_bipred_idc;
 209     int init_qp;                ///< pic_init_qp_minus26 + 26
 210     int init_qs;                ///< pic_init_qs_minus26 + 26
 211     int chroma_qp_index_offset[2];
 212     int deblocking_filter_parameters_present; ///< deblocking_filter_parameters_present_flag
 213     int constrained_intra_pred;     ///< constrained_intra_pred_flag
 214     int redundant_pic_cnt_present;  ///< redundant_pic_cnt_present_flag
 215     int transform_8x8_mode;         ///< transform_8x8_mode_flag
 216     uint8_t scaling_matrix4[6][16];
 217     uint8_t scaling_matrix8[6][64];
 218     uint8_t chroma_qp_table[2][QP_MAX_NUM+1];  ///< pre-scaled (with chroma_qp_index_offset) version of qp_table
 219     int chroma_qp_diff;
 220     uint8_t data[4096];
 221     size_t data_size;
 222
 223     uint32_t dequant4_buffer[6][QP_MAX_NUM + 1][16];
 224     uint32_t dequant8_buffer[6][QP_MAX_NUM + 1][64];
 225     uint32_t(*dequant4_coeff[6])[16];
 226     uint32_t(*dequant8_coeff[6])[64];
 227 } PPS;
 228
 229 typedef struct H264ParamSets {
 230     AVBufferRef *sps_list[MAX_SPS_COUNT];
 231     AVBufferRef *pps_list[MAX_PPS_COUNT];
 232
 233     AVBufferRef *pps_ref;
 234     AVBufferRef *sps_ref;
 235     /* currently active parameters sets */
 236     const PPS *pps;
 237     const SPS *sps;
 238 } H264ParamSets;
 239
 240 /**
 241  * Memory management control operation opcode.
 242  */
 243 typedef enum MMCOOpcode {
 244     MMCO_END = 0,
 245     MMCO_SHORT2UNUSED,
 246     MMCO_LONG2UNUSED,
 247     MMCO_SHORT2LONG,
 248     MMCO_SET_MAX_LONG,
 249     MMCO_RESET,
 250     MMCO_LONG,
 251 } MMCOOpcode;
 252
 253 /**
 254  * Memory management control operation.
 255  */
 256 typedef struct MMCO {
 257     MMCOOpcode opcode;
 258     int short_pic_num;  ///< pic_num without wrapping (pic_num & max_pic_num)
 259     int long_arg;       ///< index, pic_num, or num long refs depending on opcode
 260 } MMCO;
 261
 262 typedef struct H264Picture {
 263     AVFrame *f;
 264     ThreadFrame tf;
 265
 266     AVBufferRef *qscale_table_buf;
 267     int8_t *qscale_table;
 268
 269     AVBufferRef *motion_val_buf[2];
 270     int16_t (*motion_val[2])[2];
 271
 272     AVBufferRef *mb_type_buf;
 273     uint32_t *mb_type;
 274
 275     AVBufferRef *hwaccel_priv_buf;
 276     void *hwaccel_picture_private; ///< hardware accelerator private data
 277
 278     AVBufferRef *ref_index_buf[2];
 279     int8_t *ref_index[2];
 280
 281     int field_poc[2];       ///< top/bottom POC
 282     int poc;                ///< frame POC
 283     int frame_num;          ///< frame_num (raw frame_num from slice header)
 284     int mmco_reset;         /**< MMCO_RESET set this 1. Reordering code must
 285                                  not mix pictures before and after MMCO_RESET. */
 286     int pic_id;             /**< pic_num (short -> no wrap version of pic_num,
 287                                  pic_num & max_pic_num; long -> long_pic_num) */
 288     int long_ref;           ///< 1->long term reference 0->short term reference
 289     int ref_poc[2][2][32];  ///< POCs of the frames/fields used as reference (FIXME need per slice)
 290     int ref_count[2][2];    ///< number of entries in ref_poc         (FIXME need per slice)
 291     int mbaff;              ///< 1 -> MBAFF frame 0-> not MBAFF
 292     int field_picture;      ///< whether or not picture was encoded in separate fields
 293
 294     int reference;
 295     int recovered;          ///< picture at IDR or recovery point + recovery count
 296     int invalid_gap;
 297     int sei_recovery_frame_cnt;
 298
 299     int crop;
 300     int crop_left;
 301     int crop_top;
 302 } H264Picture;
 303
 304 typedef struct H264Ref {
 305     uint8_t *data[3];
 306     int linesize[3];
 307
 308     int reference;
 309     int poc;
 310     int pic_id;
 311
 312     H264Picture *parent;
 313 } H264Ref;
 314
 315 typedef struct H264SliceContext {
 316     struct H264Context *h264;
 317     GetBitContext gb;
 318     ERContext er;
 319
 320     int slice_num;
 321     int slice_type;
 322     int slice_type_nos;         ///< S free slice type (SI/SP are remapped to I/P)
 323     int slice_type_fixed;
 324
 325     int qscale;
 326     int chroma_qp[2];   // QPc
 327     int qp_thresh;      ///< QP threshold to skip loopfilter
 328     int last_qscale_diff;
 329
 330     // deblock
 331     int deblocking_filter;          ///< disable_deblocking_filter_idc with 1 <-> 0
 332     int slice_alpha_c0_offset;
 333     int slice_beta_offset;
 334
 335     H264PredWeightTable pwt;
 336
 337     int prev_mb_skipped;
 338     int next_mb_skipped;
 339
 340     int chroma_pred_mode;
 341     int intra16x16_pred_mode;
 342
 343     int8_t intra4x4_pred_mode_cache[5 * 8];
 344     int8_t(*intra4x4_pred_mode);
 345
 346     int topleft_mb_xy;
 347     int top_mb_xy;
 348     int topright_mb_xy;
 349     int left_mb_xy[LEFT_MBS];
 350
 351     int topleft_type;
 352     int top_type;
 353     int topright_type;
 354     int left_type[LEFT_MBS];
 355
 356     const uint8_t *left_block;
 357     int topleft_partition;
 358
 359     unsigned int topleft_samples_available;
 360     unsigned int top_samples_available;
 361     unsigned int topright_samples_available;
 362     unsigned int left_samples_available;
 363
 364     ptrdiff_t linesize, uvlinesize;
 365     ptrdiff_t mb_linesize;  ///< may be equal to s->linesize or s->linesize * 2, for mbaff
 366     ptrdiff_t mb_uvlinesize;
 367
 368     int mb_x, mb_y;
 369     int mb_xy;
 370     int resync_mb_x;
 371     int resync_mb_y;
 372     unsigned int first_mb_addr;
 373     // index of the first MB of the next slice
 374     int next_slice_idx;
 375     int mb_skip_run;
 376     int is_complex;
 377
 378     int picture_structure;
 379     int mb_field_decoding_flag;
 380     int mb_mbaff;               ///< mb_aff_frame && mb_field_decoding_flag
 381
 382     int redundant_pic_count;
 383
 384     /**
 385      * number of neighbors (top and/or left) that used 8x8 dct
 386      */
 387     int neighbor_transform_size;
 388
 389     int direct_spatial_mv_pred;
 390     int col_parity;
 391     int col_fieldoff;
 392
 393     int cbp;
 394     int top_cbp;
 395     int left_cbp;
 396
 397     int dist_scale_factor[32];
 398     int dist_scale_factor_field[2][32];
 399     int map_col_to_list0[2][16 + 32];
 400     int map_col_to_list0_field[2][2][16 + 32];
 401
 402     /**
 403      * num_ref_idx_l0/1_active_minus1 + 1
 404      */
 405     unsigned int ref_count[2];          ///< counts frames or fields, depending on current mb mode
 406     unsigned int list_count;
 407     H264Ref ref_list[2][48];        /**< 0..15: frame refs, 16..47: mbaff field refs.
 408                                          *   Reordered version of default_ref_list
 409                                          *   according to picture reordering in slice header */
 410     struct {
 411         uint8_t op;
 412         uint32_t val;
 413     } ref_modifications[2][32];
 414     int nb_ref_modifications[2];
 415
 416     unsigned int pps_id;
 417
 418     const uint8_t *intra_pcm_ptr;
 419     int16_t *dc_val_base;
 420
 421     uint8_t *bipred_scratchpad;
 422     uint8_t *edge_emu_buffer;
 423     uint8_t (*top_borders[2])[(16 * 3) * 2];
 424     int bipred_scratchpad_allocated;
 425     int edge_emu_buffer_allocated;
 426     int top_borders_allocated[2];
 427
 428     /**
 429      * non zero coeff count cache.
 430      * is 64 if not available.
 431      */
 432     DECLARE_ALIGNED(8, uint8_t, non_zero_count_cache)[15 * 8];
 433
 434     /**
 435      * Motion vector cache.
 436      */
 437     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, mv_cache)[2][5 * 8][2];
 438     DECLARE_ALIGNED(8,  int8_t, ref_cache)[2][5 * 8];
 439     DECLARE_ALIGNED(16, uint8_t, mvd_cache)[2][5 * 8][2];
 440     uint8_t direct_cache[5 * 8];
 441
 442     DECLARE_ALIGNED(8, uint16_t, sub_mb_type)[4];
 443
 444     ///< as a DCT coefficient is int32_t in high depth, we need to reserve twice the space.
 445     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, mb)[16 * 48 * 2];
 446     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, mb_luma_dc)[3][16 * 2];
 447     ///< as mb is addressed by scantable[i] and scantable is uint8_t we can either
 448     ///< check that i is not too large or ensure that there is some unused stuff after mb
 449     int16_t mb_padding[256 * 2];
 450
 451     uint8_t (*mvd_table[2])[2];
 452
 453     /**
 454      * Cabac
 455      */
 456     CABACContext cabac;
 457     uint8_t cabac_state[1024];
 458     int cabac_init_idc;
 459
 460     MMCO mmco[MAX_MMCO_COUNT];
 461     int  nb_mmco;
 462     int explicit_ref_marking;
 463 } H264SliceContext;
 464
 465 /**
 466  * H264Context
 467  */
 468 typedef struct H264Context {
 469     const AVClass *class;
 470     AVCodecContext *avctx;
 471     VideoDSPContext vdsp;
 472     H264DSPContext h264dsp;
 473     H264ChromaContext h264chroma;
 474     H264QpelContext h264qpel;
 475
 476     H264Picture DPB[H264_MAX_PICTURE_COUNT];
 477     H264Picture *cur_pic_ptr;
 478     H264Picture cur_pic;
 479     H264Picture last_pic_for_ec;
 480
 481     H264SliceContext *slice_ctx;
 482     int            nb_slice_ctx;
 483
 484     H2645Packet pkt;
 485
 486     int pixel_shift;    ///< 0 for 8-bit H.264, 1 for high-bit-depth H.264
 487
 488     /* coded dimensions -- 16 * mb w/h */
 489     int width, height;
 490     int chroma_x_shift, chroma_y_shift;
 491
 492     /**
 493      * Backup frame properties: needed, because they can be different
 494      * between returned frame and last decoded frame.
 495      **/
 496     int backup_width;
 497     int backup_height;
 498     enum AVPixelFormat backup_pix_fmt;
 499
 500     int droppable;
 501     int coded_picture_number;
 502
 503     int context_initialized;
 504     int flags;
 505     int workaround_bugs;
 506     /* Set when slice threading is used and at least one slice uses deblocking
 507      * mode 1 (i.e. across slice boundaries). Then we disable the loop filter
 508      * during normal MB decoding and execute it serially at the end.
 509      */
 510     int postpone_filter;
 511
 512     int8_t(*intra4x4_pred_mode);
 513     H264PredContext hpc;
 514
 515     uint8_t (*non_zero_count)[48];
 516
 517 #define LIST_NOT_USED -1 // FIXME rename?
 518 #define PART_NOT_AVAILABLE -2
 519
 520     /**
 521      * block_offset[ 0..23] for frame macroblocks
 522      * block_offset[24..47] for field macroblocks
 523      */
 524     int block_offset[2 * (16 * 3)];
 525
 526     uint32_t *mb2b_xy;  // FIXME are these 4 a good idea?
 527     uint32_t *mb2br_xy;
 528     int b_stride;       // FIXME use s->b4_stride
 529
 530     uint16_t *slice_table;      ///< slice_table_base + 2*mb_stride + 1
 531
 532     // interlacing specific flags
 533     int mb_aff_frame;
 534     int picture_structure;
 535     int first_field;
 536
 537     uint8_t *list_counts;               ///< Array of list_count per MB specifying the slice type
 538
 539     /* 0x100 -> non null luma_dc, 0x80/0x40 -> non null chroma_dc (cb/cr), 0x?0 -> chroma_cbp(0, 1, 2), 0x0? luma_cbp */
 540     uint16_t *cbp_table;
 541
 542     /* chroma_pred_mode for i4x4 or i16x16, else 0 */
 543     uint8_t *chroma_pred_mode_table;
 544     uint8_t (*mvd_table[2])[2];
 545     uint8_t *direct_table;
 546
 547     uint8_t zigzag_scan[16];
 548     uint8_t zigzag_scan8x8[64];
 549     uint8_t zigzag_scan8x8_cavlc[64];
 550     uint8_t field_scan[16];
 551     uint8_t field_scan8x8[64];
 552     uint8_t field_scan8x8_cavlc[64];
 553     uint8_t zigzag_scan_q0[16];
 554     uint8_t zigzag_scan8x8_q0[64];
 555     uint8_t zigzag_scan8x8_cavlc_q0[64];
 556     uint8_t field_scan_q0[16];
 557     uint8_t field_scan8x8_q0[64];
 558     uint8_t field_scan8x8_cavlc_q0[64];
 559
 560     int mb_y;
 561     int mb_height, mb_width;
 562     int mb_stride;
 563     int mb_num;
 564
 565     // =============================================================
 566     // Things below are not used in the MB or more inner code
 567
 568     int nal_ref_idc;
 569     int nal_unit_type;
 570
 571     /**
 572      * Used to parse AVC variant of H.264
 573      */
 574     int is_avc;           ///< this flag is != 0 if codec is avc1
 575     int nal_length_size;  ///< Number of bytes used for nal length (1, 2 or 4)
 576
 577     int bit_depth_luma;         ///< luma bit depth from sps to detect changes
 578     int chroma_format_idc;      ///< chroma format from sps to detect changes
 579
 580     H264ParamSets ps;
 581
 582     uint16_t *slice_table_base;
 583
 584     H264POCContext poc;
 585
 586     /**
 587      * frame_num for frames or 2 * frame_num + 1 for field pics.
 588      */
 589     int curr_pic_num;
 590
 591     /**
 592      * max_frame_num or 2 * max_frame_num for field pics.
 593      */
 594     int max_pic_num;
 595
 596     H264Ref default_ref[2];
 597     H264Picture *short_ref[32];
 598     H264Picture *long_ref[32];
 599     H264Picture *delayed_pic[MAX_DELAYED_PIC_COUNT + 2]; // FIXME size?
 600     int last_pocs[MAX_DELAYED_PIC_COUNT];
 601     H264Picture *next_output_pic;
 602     int next_outputed_poc;
 603
 604     /**
 605      * memory management control operations buffer.
 606      */
 607     MMCO mmco[MAX_MMCO_COUNT];
 608     int  nb_mmco;
 609     int mmco_reset;
 610     int explicit_ref_marking;
 611
 612     int long_ref_count;     ///< number of actual long term references
 613     int short_ref_count;    ///< number of actual short term references
 614
 615     /**
 616      * @name Members for slice based multithreading
 617      * @{
 618      */
 619     /**
 620      * current slice number, used to initialize slice_num of each thread/context
 621      */
 622     int current_slice;
 623
 624     /**
 625      * Max number of threads / contexts.
 626      * This is equal to AVCodecContext.thread_count unless
 627      * multithreaded decoding is impossible, in which case it is
 628      * reduced to 1.
 629      */
 630     int max_contexts;
 631
 632     /**
 633      *  1 if the single thread fallback warning has already been
 634      *  displayed, 0 otherwise.
 635      */
 636     int single_decode_warning;
 637
 638     /** @} */
 639
 640     /**
 641      * Complement sei_pic_struct
 642      * SEI_PIC_STRUCT_TOP_BOTTOM and SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_TOP indicate interlaced frames.
 643      * However, soft telecined frames may have these values.
 644      * This is used in an attempt to flag soft telecine progressive.
 645      */
 646     int prev_interlaced_frame;
 647
 648     /**
 649      * Are the SEI recovery points looking valid.
 650      */
 651     int valid_recovery_point;
 652
 653     /**
 654      * recovery_frame is the frame_num at which the next frame should
 655      * be fully constructed.
 656      *
 657      * Set to -1 when not expecting a recovery point.
 658      */
 659     int recovery_frame;
 660
 661 /**
 662  * We have seen an IDR, so all the following frames in coded order are correctly
 663  * decodable.
 664  */
 665 #define FRAME_RECOVERED_IDR  (1 << 0)
 666 /**
 667  * Sufficient number of frames have been decoded since a SEI recovery point,
 668  * so all the following frames in presentation order are correct.
 669  */
 670 #define FRAME_RECOVERED_SEI  (1 << 1)
 671
 672     int frame_recovered;    ///< Initial frame has been completely recovered
 673
 674     int has_recovery_point;
 675
 676     int missing_fields;
 677
 678 /* for frame threading, this is set to 1
 679      * after finish_setup() has been called, so we cannot modify
 680      * some context properties (which are supposed to stay constant between
 681      * slices) anymore */
 682     int setup_finished;
 683
 684     int cur_chroma_format_idc;
 685     int cur_bit_depth_luma;
 686     int16_t slice_row[MAX_SLICES]; ///< to detect when MAX_SLICES is too low
 687
 688     int enable_er;
 689
 690     H264SEIContext sei;
 691
 692     AVBufferPool *qscale_table_pool;
 693     AVBufferPool *mb_type_pool;
 694     AVBufferPool *motion_val_pool;
 695     AVBufferPool *ref_index_pool;
 696     int ref2frm[MAX_SLICES][2][64];     ///< reference to frame number lists, used in the loop filter, the first 2 are for -2,-1
 697 } H264Context;
 698
 699 extern const uint16_t ff_h264_mb_sizes[4];
 700
 701 /**
 702  * Uninit H264 param sets structure.
 703  */
 704
 705 void ff_h264_ps_uninit(H264ParamSets *ps);
 706
 707 /**
 708  * Decode SPS
 709  */
 710 int ff_h264_decode_seq_parameter_set(GetBitContext *gb, AVCodecContext *avctx,
 711                                      H264ParamSets *ps, int ignore_truncation);
 712
 713 /**
 714  * Decode PPS
 715  */
 716 int ff_h264_decode_picture_parameter_set(GetBitContext *gb, AVCodecContext *avctx,
 717                                          H264ParamSets *ps, int bit_length);
 718
 719 /**
 720  * Reconstruct bitstream slice_type.
 721  */
 722 int ff_h264_get_slice_type(const H264SliceContext *sl);
 723
 724 /**
 725  * Allocate tables.
 726  * needs width/height
 727  */
 728 int ff_h264_alloc_tables(H264Context *h);
 729
 730 int ff_h264_decode_ref_pic_list_reordering(const H264Context *h, H264SliceContext *sl);
 731 int ff_h264_build_ref_list(H264Context *h, H264SliceContext *sl);
 732 void ff_h264_remove_all_refs(H264Context *h);
 733
 734 /**
 735  * Execute the reference picture marking (memory management control operations).
 736  */
 737 int ff_h264_execute_ref_pic_marking(H264Context *h);
 738
 739 int ff_h264_decode_ref_pic_marking(const H264Context *h, H264SliceContext *sl,
 740                                    GetBitContext *gb);
 741
 742 void ff_h264_hl_decode_mb(const H264Context *h, H264SliceContext *sl);
 743 int ff_h264_decode_init(AVCodecContext *avctx);
 744 void ff_h264_decode_init_vlc(void);
 745
 746 /**
 747  * Decode a macroblock
 748  * @return 0 if OK, ER_AC_ERROR / ER_DC_ERROR / ER_MV_ERROR on error
 749  */
 750 int ff_h264_decode_mb_cavlc(const H264Context *h, H264SliceContext *sl);
 751
 752 /**
 753  * Decode a CABAC coded macroblock
 754  * @return 0 if OK, ER_AC_ERROR / ER_DC_ERROR / ER_MV_ERROR on error
 755  */
 756 int ff_h264_decode_mb_cabac(const H264Context *h, H264SliceContext *sl);
 757
 758 void ff_h264_init_cabac_states(const H264Context *h, H264SliceContext *sl);
 759
 760 void ff_h264_direct_dist_scale_factor(const H264Context *const h, H264SliceContext *sl);
 761 void ff_h264_direct_ref_list_init(const H264Context *const h, H264SliceContext *sl);
 762 void ff_h264_pred_direct_motion(const H264Context *const h, H264SliceContext *sl,
 763                                 int *mb_type);
 764
 765 void ff_h264_filter_mb_fast(const H264Context *h, H264SliceContext *sl, int mb_x, int mb_y,
 766                             uint8_t *img_y, uint8_t *img_cb, uint8_t *img_cr,
 767                             unsigned int linesize, unsigned int uvlinesize);
 768 void ff_h264_filter_mb(const H264Context *h, H264SliceContext *sl, int mb_x, int mb_y,
 769                        uint8_t *img_y, uint8_t *img_cb, uint8_t *img_cr,
 770                        unsigned int linesize, unsigned int uvlinesize);
 771
 772 /*
 773  * o-o o-o
 774  *  / / /
 775  * o-o o-o
 776  *  ,---'
 777  * o-o o-o
 778  *  / / /
 779  * o-o o-o
 780  */
 781
 782 /* Scan8 organization:
 783  *    0 1 2 3 4 5 6 7
 784  * 0  DY    y y y y y
 785  * 1        y Y Y Y Y
 786  * 2        y Y Y Y Y
 787  * 3        y Y Y Y Y
 788  * 4        y Y Y Y Y
 789  * 5  DU    u u u u u
 790  * 6        u U U U U
 791  * 7        u U U U U
 792  * 8        u U U U U
 793  * 9        u U U U U
 794  * 10 DV    v v v v v
 795  * 11       v V V V V
 796  * 12       v V V V V
 797  * 13       v V V V V
 798  * 14       v V V V V
 799  * DY/DU/DV are for luma/chroma DC.
 800  */
 801
 802 #define LUMA_DC_BLOCK_INDEX   48
 803 #define CHROMA_DC_BLOCK_INDEX 49
 804
 805 // This table must be here because scan8[constant] must be known at compiletime
 806 static const uint8_t scan8[16 * 3 + 3] = {
 807     4 +  1 * 8, 5 +  1 * 8, 4 +  2 * 8, 5 +  2 * 8,
 808     6 +  1 * 8, 7 +  1 * 8, 6 +  2 * 8, 7 +  2 * 8,
 809     4 +  3 * 8, 5 +  3 * 8, 4 +  4 * 8, 5 +  4 * 8,
 810     6 +  3 * 8, 7 +  3 * 8, 6 +  4 * 8, 7 +  4 * 8,
 811     4 +  6 * 8, 5 +  6 * 8, 4 +  7 * 8, 5 +  7 * 8,
 812     6 +  6 * 8, 7 +  6 * 8, 6 +  7 * 8, 7 +  7 * 8,
 813     4 +  8 * 8, 5 +  8 * 8, 4 +  9 * 8, 5 +  9 * 8,
 814     6 +  8 * 8, 7 +  8 * 8, 6 +  9 * 8, 7 +  9 * 8,
 815     4 + 11 * 8, 5 + 11 * 8, 4 + 12 * 8, 5 + 12 * 8,
 816     6 + 11 * 8, 7 + 11 * 8, 6 + 12 * 8, 7 + 12 * 8,
 817     4 + 13 * 8, 5 + 13 * 8, 4 + 14 * 8, 5 + 14 * 8,
 818     6 + 13 * 8, 7 + 13 * 8, 6 + 14 * 8, 7 + 14 * 8,
 819     0 +  0 * 8, 0 +  5 * 8, 0 + 10 * 8
 820 };
 821
 822 static av_always_inline uint32_t pack16to32(unsigned a, unsigned b)
 823 {
 824 #if HAVE_BIGENDIAN
 825     return (b & 0xFFFF) + (a << 16);
 826 #else
 827     return (a & 0xFFFF) + (b << 16);
 828 #endif
 829 }
 830
 831 static av_always_inline uint16_t pack8to16(unsigned a, unsigned b)
 832 {
 833 #if HAVE_BIGENDIAN
 834     return (b & 0xFF) + (a << 8);
 835 #else
 836     return (a & 0xFF) + (b << 8);
 837 #endif
 838 }
 839
 840 /**
 841  * Get the chroma qp.
 842  */
 843 static av_always_inline int get_chroma_qp(const PPS *pps, int t, int qscale)
 844 {
 845     return pps->chroma_qp_table[t][qscale];
 846 }
 847
 848 /**
 849  * Get the predicted intra4x4 prediction mode.
 850  */
 851 static av_always_inline int pred_intra_mode(const H264Context *h,
 852                                             H264SliceContext *sl, int n)
 853 {
 854     const int index8 = scan8[n];
 855     const int left   = sl->intra4x4_pred_mode_cache[index8 - 1];
 856     const int top    = sl->intra4x4_pred_mode_cache[index8 - 8];
 857     const int min    = FFMIN(left, top);
 858
 859     ff_tlog(h->avctx, "mode:%d %d min:%d\n", left, top, min);
 860
 861     if (min < 0)
 862         return DC_PRED;
 863     else
 864         return min;
 865 }
 866
 867 static av_always_inline void write_back_intra_pred_mode(const H264Context *h,
 868                                                         H264SliceContext *sl)
 869 {
 870     int8_t *i4x4       = sl->intra4x4_pred_mode + h->mb2br_xy[sl->mb_xy];
 871     int8_t *i4x4_cache = sl->intra4x4_pred_mode_cache;
 872
 873     AV_COPY32(i4x4, i4x4_cache + 4 + 8 * 4);
 874     i4x4[4] = i4x4_cache[7 + 8 * 3];
 875     i4x4[5] = i4x4_cache[7 + 8 * 2];
 876     i4x4[6] = i4x4_cache[7 + 8 * 1];
 877 }
 878
 879 static av_always_inline void write_back_non_zero_count(const H264Context *h,
 880                                                        H264SliceContext *sl)
 881 {
 882     const int mb_xy    = sl->mb_xy;
 883     uint8_t *nnz       = h->non_zero_count[mb_xy];
 884     uint8_t *nnz_cache = sl->non_zero_count_cache;
 885
 886     AV_COPY32(&nnz[ 0], &nnz_cache[4 + 8 * 1]);
 887     AV_COPY32(&nnz[ 4], &nnz_cache[4 + 8 * 2]);
 888     AV_COPY32(&nnz[ 8], &nnz_cache[4 + 8 * 3]);
 889     AV_COPY32(&nnz[12], &nnz_cache[4 + 8 * 4]);
 890     AV_COPY32(&nnz[16], &nnz_cache[4 + 8 * 6]);
 891     AV_COPY32(&nnz[20], &nnz_cache[4 + 8 * 7]);
 892     AV_COPY32(&nnz[32], &nnz_cache[4 + 8 * 11]);
 893     AV_COPY32(&nnz[36], &nnz_cache[4 + 8 * 12]);
 894
 895     if (!h->chroma_y_shift) {
 896         AV_COPY32(&nnz[24], &nnz_cache[4 + 8 * 8]);
 897         AV_COPY32(&nnz[28], &nnz_cache[4 + 8 * 9]);
 898         AV_COPY32(&nnz[40], &nnz_cache[4 + 8 * 13]);
 899         AV_COPY32(&nnz[44], &nnz_cache[4 + 8 * 14]);
 900     }
 901 }
 902
 903 static av_always_inline void write_back_motion_list(const H264Context *h,
 904                                                     H264SliceContext *sl,
 905                                                     int b_stride,
 906                                                     int b_xy, int b8_xy,
 907                                                     int mb_type, int list)
 908 {
 909     int16_t(*mv_dst)[2] = &h->cur_pic.motion_val[list][b_xy];
 910     int16_t(*mv_src)[2] = &sl->mv_cache[list][scan8[0]];
 911     AV_COPY128(mv_dst + 0 * b_stride, mv_src + 8 * 0);
 912     AV_COPY128(mv_dst + 1 * b_stride, mv_src + 8 * 1);
 913     AV_COPY128(mv_dst + 2 * b_stride, mv_src + 8 * 2);
 914     AV_COPY128(mv_dst + 3 * b_stride, mv_src + 8 * 3);
 915     if (CABAC(h)) {
 916         uint8_t (*mvd_dst)[2] = &sl->mvd_table[list][FMO ? 8 * sl->mb_xy
 917                                                         : h->mb2br_xy[sl->mb_xy]];
 918         uint8_t(*mvd_src)[2]  = &sl->mvd_cache[list][scan8[0]];
 919         if (IS_SKIP(mb_type)) {
 920             AV_ZERO128(mvd_dst);
 921         } else {
 922             AV_COPY64(mvd_dst, mvd_src + 8 * 3);
 923             AV_COPY16(mvd_dst + 3 + 3, mvd_src + 3 + 8 * 0);
 924             AV_COPY16(mvd_dst + 3 + 2, mvd_src + 3 + 8 * 1);
 925             AV_COPY16(mvd_dst + 3 + 1, mvd_src + 3 + 8 * 2);
 926         }
 927     }
 928
 929     {
 930         int8_t *ref_index = &h->cur_pic.ref_index[list][b8_xy];
 931         int8_t *ref_cache = sl->ref_cache[list];
 932         ref_index[0 + 0 * 2] = ref_cache[scan8[0]];
 933         ref_index[1 + 0 * 2] = ref_cache[scan8[4]];
 934         ref_index[0 + 1 * 2] = ref_cache[scan8[8]];
 935         ref_index[1 + 1 * 2] = ref_cache[scan8[12]];
 936     }
 937 }
 938
 939 static av_always_inline void write_back_motion(const H264Context *h,
 940                                                H264SliceContext *sl,
 941                                                int mb_type)
 942 {
 943     const int b_stride      = h->b_stride;
 944     const int b_xy  = 4 * sl->mb_x + 4 * sl->mb_y * h->b_stride; // try mb2b(8)_xy
 945     const int b8_xy = 4 * sl->mb_xy;
 946
 947     if (USES_LIST(mb_type, 0)) {
 948         write_back_motion_list(h, sl, b_stride, b_xy, b8_xy, mb_type, 0);
 949     } else {
 950         fill_rectangle(&h->cur_pic.ref_index[0][b8_xy],
 951                        2, 2, 2, (uint8_t)LIST_NOT_USED, 1);
 952     }
 953     if (USES_LIST(mb_type, 1))
 954         write_back_motion_list(h, sl, b_stride, b_xy, b8_xy, mb_type, 1);
 955
 956     if (sl->slice_type_nos == AV_PICTURE_TYPE_B && CABAC(h)) {
 957         if (IS_8X8(mb_type)) {
 958             uint8_t *direct_table = &h->direct_table[4 * sl->mb_xy];
 959             direct_table[1] = sl->sub_mb_type[1] >> 1;
 960             direct_table[2] = sl->sub_mb_type[2] >> 1;
 961             direct_table[3] = sl->sub_mb_type[3] >> 1;
 962         }
 963     }
 964 }
 965
 966 static av_always_inline int get_dct8x8_allowed(const H264Context *h, H264SliceContext *sl)
 967 {
 968     if (h->ps.sps->direct_8x8_inference_flag)
 969         return !(AV_RN64A(sl->sub_mb_type) &
 970                  ((MB_TYPE_16x8 | MB_TYPE_8x16 | MB_TYPE_8x8) *
 971                   0x0001000100010001ULL));
 972     else
 973         return !(AV_RN64A(sl->sub_mb_type) &
 974                  ((MB_TYPE_16x8 | MB_TYPE_8x16 | MB_TYPE_8x8 | MB_TYPE_DIRECT2) *
 975                   0x0001000100010001ULL));
 976 }
 977
 978 static inline int find_start_code(const uint8_t *buf, int buf_size,
 979                            int buf_index, int next_avc)
 980 {
 981     uint32_t state = -1;
 982
 983     buf_index = avpriv_find_start_code(buf + buf_index, buf + next_avc + 1, &state) - buf - 1;
 984
 985     return FFMIN(buf_index, buf_size);
 986 }
 987
 988 int ff_h264_field_end(H264Context *h, H264SliceContext *sl, int in_setup);
 989
 990 int ff_h264_ref_picture(H264Context *h, H264Picture *dst, H264Picture *src);
 991 void ff_h264_unref_picture(H264Context *h, H264Picture *pic);
 992
 993 int ff_h264_slice_context_init(H264Context *h, H264SliceContext *sl);
 994
 995 void ff_h264_draw_horiz_band(const H264Context *h, H264SliceContext *sl, int y, int height);
 996
 997 int ff_h264_decode_slice_header(H264Context *h, H264SliceContext *sl,
 998                                 const H2645NAL *nal);
 999 #define SLICE_SINGLETHREAD 1
1000 #define SLICE_SKIPED 2
1001
1002 int ff_h264_execute_decode_slices(H264Context *h, unsigned context_count);
1003 int ff_h264_update_thread_context(AVCodecContext *dst,
1004                                   const AVCodecContext *src);
1005
1006 void ff_h264_flush_change(H264Context *h);
1007
1008 void ff_h264_free_tables(H264Context *h);
1009
1010 void ff_h264_set_erpic(ERPicture *dst, H264Picture *src);
1011
1012 #endif /* AVCODEC_H264_H */