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