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
 328     int crop;
 329     int crop_left;
 330     int crop_top;
 331 } H264Picture;
 332
 333 /**
 334  * H264Context
 335  */
 336 typedef struct H264Context {
 337     AVCodecContext *avctx;
 338     VideoDSPContext vdsp;
 339     H264DSPContext h264dsp;
 340     H264ChromaContext h264chroma;
 341     H264QpelContext h264qpel;
 342     ParseContext parse_context;
 343     GetBitContext gb;
 344     DSPContext       dsp;
 345     ERContext er;
 346
 347     H264Picture *DPB;
 348     H264Picture *cur_pic_ptr;
 349     H264Picture cur_pic;
 350
 351     int pixel_shift;    ///< 0 for 8-bit H264, 1 for high-bit-depth H264
 352     int chroma_qp[2];   // QPc
 353
 354     int qp_thresh;      ///< QP threshold to skip loopfilter
 355
 356     /* coded dimensions -- 16 * mb w/h */
 357     int width, height;
 358     ptrdiff_t linesize, uvlinesize;
 359     int chroma_x_shift, chroma_y_shift;
 360
 361     int qscale;
 362     int droppable;
 363     int data_partitioning;
 364     int coded_picture_number;
 365     int low_delay;
 366
 367     int context_initialized;
 368     int flags;
 369     int workaround_bugs;
 370
 371     int prev_mb_skipped;
 372     int next_mb_skipped;
 373
 374     // prediction stuff
 375     int chroma_pred_mode;
 376     int intra16x16_pred_mode;
 377
 378     int topleft_mb_xy;
 379     int top_mb_xy;
 380     int topright_mb_xy;
 381     int left_mb_xy[LEFT_MBS];
 382
 383     int topleft_type;
 384     int top_type;
 385     int topright_type;
 386     int left_type[LEFT_MBS];
 387
 388     const uint8_t *left_block;
 389     int topleft_partition;
 390
 391     int8_t intra4x4_pred_mode_cache[5 * 8];
 392     int8_t(*intra4x4_pred_mode);
 393     H264PredContext hpc;
 394     unsigned int topleft_samples_available;
 395     unsigned int top_samples_available;
 396     unsigned int topright_samples_available;
 397     unsigned int left_samples_available;
 398     uint8_t (*top_borders[2])[(16 * 3) * 2];
 399
 400     /**
 401      * non zero coeff count cache.
 402      * is 64 if not available.
 403      */
 404     DECLARE_ALIGNED(8, uint8_t, non_zero_count_cache)[15 * 8];
 405
 406     uint8_t (*non_zero_count)[48];
 407
 408     /**
 409      * Motion vector cache.
 410      */
 411     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, mv_cache)[2][5 * 8][2];
 412     DECLARE_ALIGNED(8, int8_t, ref_cache)[2][5 * 8];
 413 #define LIST_NOT_USED -1 // FIXME rename?
 414 #define PART_NOT_AVAILABLE -2
 415
 416     /**
 417      * number of neighbors (top and/or left) that used 8x8 dct
 418      */
 419     int neighbor_transform_size;
 420
 421     /**
 422      * block_offset[ 0..23] for frame macroblocks
 423      * block_offset[24..47] for field macroblocks
 424      */
 425     int block_offset[2 * (16 * 3)];
 426
 427     uint32_t *mb2b_xy;  // FIXME are these 4 a good idea?
 428     uint32_t *mb2br_xy;
 429     int b_stride;       // FIXME use s->b4_stride
 430
 431     ptrdiff_t mb_linesize;  ///< may be equal to s->linesize or s->linesize * 2, for mbaff
 432     ptrdiff_t mb_uvlinesize;
 433
 434     unsigned current_sps_id; ///< id of the current SPS
 435     SPS sps; ///< current sps
 436     PPS pps; ///< current pps
 437
 438     int au_pps_id; ///< pps_id of current access unit
 439
 440     uint32_t dequant4_buffer[6][QP_MAX_NUM + 1][16]; // FIXME should these be moved down?
 441     uint32_t dequant8_buffer[6][QP_MAX_NUM + 1][64];
 442     uint32_t(*dequant4_coeff[6])[16];
 443     uint32_t(*dequant8_coeff[6])[64];
 444
 445     int slice_num;
 446     uint16_t *slice_table;      ///< slice_table_base + 2*mb_stride + 1
 447     int slice_type;
 448     int slice_type_nos;         ///< S free slice type (SI/SP are remapped to I/P)
 449     int slice_type_fixed;
 450
 451     // interlacing specific flags
 452     int mb_aff_frame;
 453     int mb_field_decoding_flag;
 454     int mb_mbaff;               ///< mb_aff_frame && mb_field_decoding_flag
 455     int picture_structure;
 456     int first_field;
 457
 458     DECLARE_ALIGNED(8, uint16_t, sub_mb_type)[4];
 459
 460     // Weighted pred stuff
 461     int use_weight;
 462     int use_weight_chroma;
 463     int luma_log2_weight_denom;
 464     int chroma_log2_weight_denom;
 465     // The following 2 can be changed to int8_t but that causes 10cpu cycles speedloss
 466     int luma_weight[48][2][2];
 467     int chroma_weight[48][2][2][2];
 468     int implicit_weight[48][48][2];
 469
 470     int direct_spatial_mv_pred;
 471     int col_parity;
 472     int col_fieldoff;
 473     int dist_scale_factor[32];
 474     int dist_scale_factor_field[2][32];
 475     int map_col_to_list0[2][16 + 32];
 476     int map_col_to_list0_field[2][2][16 + 32];
 477
 478     /**
 479      * num_ref_idx_l0/1_active_minus1 + 1
 480      */
 481     unsigned int ref_count[2];          ///< counts frames or fields, depending on current mb mode
 482     unsigned int list_count;
 483     uint8_t *list_counts;               ///< Array of list_count per MB specifying the slice type
 484     H264Picture ref_list[2][48];        /**< 0..15: frame refs, 16..47: mbaff field refs.
 485                                          *   Reordered version of default_ref_list
 486                                          *   according to picture reordering in slice header */
 487     int ref2frm[MAX_SLICES][2][64];     ///< reference to frame number lists, used in the loop filter, the first 2 are for -2,-1
 488
 489     // data partitioning
 490     GetBitContext intra_gb;
 491     GetBitContext inter_gb;
 492     GetBitContext *intra_gb_ptr;
 493     GetBitContext *inter_gb_ptr;
 494
 495     const uint8_t *intra_pcm_ptr;
 496     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.
 497     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, mb_luma_dc)[3][16 * 2];
 498     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
 499
 500     /**
 501      * Cabac
 502      */
 503     CABACContext cabac;
 504     uint8_t cabac_state[1024];
 505
 506     /* 0x100 -> non null luma_dc, 0x80/0x40 -> non null chroma_dc (cb/cr), 0x?0 -> chroma_cbp(0, 1, 2), 0x0? luma_cbp */
 507     uint16_t *cbp_table;
 508     int cbp;
 509     int top_cbp;
 510     int left_cbp;
 511     /* chroma_pred_mode for i4x4 or i16x16, else 0 */
 512     uint8_t *chroma_pred_mode_table;
 513     int last_qscale_diff;
 514     uint8_t (*mvd_table[2])[2];
 515     DECLARE_ALIGNED(16, uint8_t, mvd_cache)[2][5 * 8][2];
 516     uint8_t *direct_table;
 517     uint8_t direct_cache[5 * 8];
 518
 519     uint8_t zigzag_scan[16];
 520     uint8_t zigzag_scan8x8[64];
 521     uint8_t zigzag_scan8x8_cavlc[64];
 522     uint8_t field_scan[16];
 523     uint8_t field_scan8x8[64];
 524     uint8_t field_scan8x8_cavlc[64];
 525     uint8_t zigzag_scan_q0[16];
 526     uint8_t zigzag_scan8x8_q0[64];
 527     uint8_t zigzag_scan8x8_cavlc_q0[64];
 528     uint8_t field_scan_q0[16];
 529     uint8_t field_scan8x8_q0[64];
 530     uint8_t field_scan8x8_cavlc_q0[64];
 531
 532     int x264_build;
 533
 534     int mb_x, mb_y;
 535     int resync_mb_x;
 536     int resync_mb_y;
 537     int mb_skip_run;
 538     int mb_height, mb_width;
 539     int mb_stride;
 540     int mb_num;
 541     int mb_xy;
 542
 543     int is_complex;
 544
 545     // deblock
 546     int deblocking_filter;          ///< disable_deblocking_filter_idc with 1 <-> 0
 547     int slice_alpha_c0_offset;
 548     int slice_beta_offset;
 549
 550     // =============================================================
 551     // Things below are not used in the MB or more inner code
 552
 553     int nal_ref_idc;
 554     int nal_unit_type;
 555     uint8_t *rbsp_buffer[2];
 556     unsigned int rbsp_buffer_size[2];
 557
 558     /**
 559      * Used to parse AVC variant of h264
 560      */
 561     int is_avc;           ///< this flag is != 0 if codec is avc1
 562     int nal_length_size;  ///< Number of bytes used for nal length (1, 2 or 4)
 563     int got_first;        ///< this flag is != 0 if we've parsed a frame
 564
 565     int bit_depth_luma;         ///< luma bit depth from sps to detect changes
 566     int chroma_format_idc;      ///< chroma format from sps to detect changes
 567
 568     SPS *sps_buffers[MAX_SPS_COUNT];
 569     PPS *pps_buffers[MAX_PPS_COUNT];
 570
 571     int dequant_coeff_pps;      ///< reinit tables when pps changes
 572
 573     uint16_t *slice_table_base;
 574
 575     // POC stuff
 576     int poc_lsb;
 577     int poc_msb;
 578     int delta_poc_bottom;
 579     int delta_poc[2];
 580     int frame_num;
 581     int prev_poc_msb;           ///< poc_msb of the last reference pic for POC type 0
 582     int prev_poc_lsb;           ///< poc_lsb of the last reference pic for POC type 0
 583     int frame_num_offset;       ///< for POC type 2
 584     int prev_frame_num_offset;  ///< for POC type 2
 585     int prev_frame_num;         ///< frame_num of the last pic for POC type 1/2
 586
 587     /**
 588      * frame_num for frames or 2 * frame_num + 1 for field pics.
 589      */
 590     int curr_pic_num;
 591
 592     /**
 593      * max_frame_num or 2 * max_frame_num for field pics.
 594      */
 595     int max_pic_num;
 596
 597     int redundant_pic_count;
 598
 599     H264Picture default_ref_list[2][32]; ///< base reference list for all slices of a coded picture
 600     H264Picture *short_ref[32];
 601     H264Picture *long_ref[32];
 602     H264Picture *delayed_pic[MAX_DELAYED_PIC_COUNT + 2]; // FIXME size?
 603     int last_pocs[MAX_DELAYED_PIC_COUNT];
 604     H264Picture *next_output_pic;
 605     int outputed_poc;
 606     int next_outputed_poc;
 607
 608     /**
 609      * memory management control operations buffer.
 610      */
 611     MMCO mmco[MAX_MMCO_COUNT];
 612     int mmco_index;
 613     int mmco_reset;
 614
 615     int long_ref_count;     ///< number of actual long term references
 616     int short_ref_count;    ///< number of actual short term references
 617
 618     int cabac_init_idc;
 619
 620     /**
 621      * @name Members for slice based multithreading
 622      * @{
 623      */
 624     struct H264Context *thread_context[H264_MAX_THREADS];
 625
 626     /**
 627      * current slice number, used to initialize slice_num of each thread/context
 628      */
 629     int current_slice;
 630
 631     /**
 632      * Max number of threads / contexts.
 633      * This is equal to AVCodecContext.thread_count unless
 634      * multithreaded decoding is impossible, in which case it is
 635      * reduced to 1.
 636      */
 637     int max_contexts;
 638
 639     int slice_context_count;
 640
 641     /**
 642      *  1 if the single thread fallback warning has already been
 643      *  displayed, 0 otherwise.
 644      */
 645     int single_decode_warning;
 646
 647     enum AVPictureType pict_type;
 648
 649     int last_slice_type;
 650     unsigned int last_ref_count[2];
 651     /** @} */
 652
 653     /**
 654      * pic_struct in picture timing SEI message
 655      */
 656     SEI_PicStructType sei_pic_struct;
 657
 658     /**
 659      * Complement sei_pic_struct
 660      * SEI_PIC_STRUCT_TOP_BOTTOM and SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_TOP indicate interlaced frames.
 661      * However, soft telecined frames may have these values.
 662      * This is used in an attempt to flag soft telecine progressive.
 663      */
 664     int prev_interlaced_frame;
 665
 666     /**
 667      * frame_packing_arrangment SEI message
 668      */
 669     int sei_frame_packing_present;
 670     int frame_packing_arrangement_type;
 671     int content_interpretation_type;
 672     int quincunx_subsampling;
 673
 674     /**
 675      * Bit set of clock types for fields/frames in picture timing SEI message.
 676      * For each found ct_type, appropriate bit is set (e.g., bit 1 for
 677      * interlaced).
 678      */
 679     int sei_ct_type;
 680
 681     /**
 682      * dpb_output_delay in picture timing SEI message, see H.264 C.2.2
 683      */
 684     int sei_dpb_output_delay;
 685
 686     /**
 687      * cpb_removal_delay in picture timing SEI message, see H.264 C.1.2
 688      */
 689     int sei_cpb_removal_delay;
 690
 691     /**
 692      * recovery_frame_cnt from SEI message
 693      *
 694      * Set to -1 if no recovery point SEI message found or to number of frames
 695      * before playback synchronizes. Frames having recovery point are key
 696      * frames.
 697      */
 698     int sei_recovery_frame_cnt;
 699
 700     /**
 701      * Are the SEI recovery points looking valid.
 702      */
 703     int valid_recovery_point;
 704
 705     FPA sei_fpa;
 706
 707     /**
 708      * recovery_frame is the frame_num at which the next frame should
 709      * be fully constructed.
 710      *
 711      * Set to -1 when not expecting a recovery point.
 712      */
 713     int recovery_frame;
 714
 715 /**
 716  * We have seen an IDR, so all the following frames in coded order are correctly
 717  * decodable.
 718  */
 719 #define FRAME_RECOVERED_IDR  (1 << 0)
 720 /**
 721  * Sufficient number of frames have been decoded since a SEI recovery point,
 722  * so all the following frames in presentation order are correct.
 723  */
 724 #define FRAME_RECOVERED_SEI  (1 << 1)
 725
 726     int frame_recovered;    ///< Initial frame has been completely recovered
 727
 728     int luma_weight_flag[2];    ///< 7.4.3.2 luma_weight_lX_flag
 729     int chroma_weight_flag[2];  ///< 7.4.3.2 chroma_weight_lX_flag
 730
 731     // Timestamp stuff
 732     int sei_buffering_period_present;   ///< Buffering period SEI flag
 733     int initial_cpb_removal_delay[32];  ///< Initial timestamps for CPBs
 734
 735     int cur_chroma_format_idc;
 736     uint8_t *bipred_scratchpad;
 737
 738     int16_t slice_row[MAX_SLICES]; ///< to detect when MAX_SLICES is too low
 739
 740     uint8_t parse_history[4];
 741     int parse_history_count;
 742     int parse_last_mb;
 743     uint8_t *edge_emu_buffer;
 744     int16_t *dc_val_base;
 745
 746     AVBufferPool *qscale_table_pool;
 747     AVBufferPool *mb_type_pool;
 748     AVBufferPool *motion_val_pool;
 749     AVBufferPool *ref_index_pool;
 750
 751     /* Motion Estimation */
 752     qpel_mc_func (*qpel_put)[16];
 753     qpel_mc_func (*qpel_avg)[16];
 754 } H264Context;
 755
 756 extern const uint8_t ff_h264_chroma_qp[7][QP_MAX_NUM + 1]; ///< One chroma qp table for each possible bit depth (8-14).
 757 extern const uint16_t ff_h264_mb_sizes[4];
 758
 759 /**
 760  * Decode SEI
 761  */
 762 int ff_h264_decode_sei(H264Context *h);
 763
 764 /**
 765  * Decode SPS
 766  */
 767 int ff_h264_decode_seq_parameter_set(H264Context *h);
 768
 769 /**
 770  * compute profile from sps
 771  */
 772 int ff_h264_get_profile(SPS *sps);
 773
 774 /**
 775  * Decode PPS
 776  */
 777 int ff_h264_decode_picture_parameter_set(H264Context *h, int bit_length);
 778
 779 /**
 780  * Decode a network abstraction layer unit.
 781  * @param consumed is the number of bytes used as input
 782  * @param length is the length of the array
 783  * @param dst_length is the number of decoded bytes FIXME here
 784  *                   or a decode rbsp tailing?
 785  * @return decoded bytes, might be src+1 if no escapes
 786  */
 787 const uint8_t *ff_h264_decode_nal(H264Context *h, const uint8_t *src,
 788                                   int *dst_length, int *consumed, int length);
 789
 790 /**
 791  * Free any data that may have been allocated in the H264 context
 792  * like SPS, PPS etc.
 793  */
 794 void ff_h264_free_context(H264Context *h);
 795
 796 /**
 797  * Reconstruct bitstream slice_type.
 798  */
 799 int ff_h264_get_slice_type(const H264Context *h);
 800
 801 /**
 802  * Allocate tables.
 803  * needs width/height
 804  */
 805 int ff_h264_alloc_tables(H264Context *h);
 806
 807 /**
 808  * Fill the default_ref_list.
 809  */
 810 int ff_h264_fill_default_ref_list(H264Context *h);
 811
 812 int ff_h264_decode_ref_pic_list_reordering(H264Context *h);
 813 void ff_h264_fill_mbaff_ref_list(H264Context *h);
 814 void ff_h264_remove_all_refs(H264Context *h);
 815
 816 /**
 817  * Execute the reference picture marking (memory management control operations).
 818  */
 819 int ff_h264_execute_ref_pic_marking(H264Context *h, MMCO *mmco, int mmco_count);
 820
 821 int ff_h264_decode_ref_pic_marking(H264Context *h, GetBitContext *gb,
 822                                    int first_slice);
 823
 824 int ff_generate_sliding_window_mmcos(H264Context *h, int first_slice);
 825
 826 /**
 827  * Check if the top & left blocks are available if needed & change the
 828  * dc mode so it only uses the available blocks.
 829  */
 830 int ff_h264_check_intra4x4_pred_mode(H264Context *h);
 831
 832 /**
 833  * Check if the top & left blocks are available if needed & change the
 834  * dc mode so it only uses the available blocks.
 835  */
 836 int ff_h264_check_intra_pred_mode(H264Context *h, int mode, int is_chroma);
 837
 838 void ff_h264_hl_decode_mb(H264Context *h);
 839 int ff_h264_decode_extradata(H264Context *h, const uint8_t *buf, int size);
 840 int ff_h264_decode_init(AVCodecContext *avctx);
 841 void ff_h264_decode_init_vlc(void);
 842
 843 /**
 844  * Decode a macroblock
 845  * @return 0 if OK, ER_AC_ERROR / ER_DC_ERROR / ER_MV_ERROR on error
 846  */
 847 int ff_h264_decode_mb_cavlc(H264Context *h);
 848
 849 /**
 850  * Decode a CABAC coded macroblock
 851  * @return 0 if OK, ER_AC_ERROR / ER_DC_ERROR / ER_MV_ERROR on error
 852  */
 853 int ff_h264_decode_mb_cabac(H264Context *h);
 854
 855 void ff_h264_init_cabac_states(H264Context *h);
 856
 857 void h264_init_dequant_tables(H264Context *h);
 858
 859 void ff_h264_direct_dist_scale_factor(H264Context *const h);
 860 void ff_h264_direct_ref_list_init(H264Context *const h);
 861 void ff_h264_pred_direct_motion(H264Context *const h, int *mb_type);
 862
 863 void ff_h264_filter_mb_fast(H264Context *h, int mb_x, int mb_y,
 864                             uint8_t *img_y, uint8_t *img_cb, uint8_t *img_cr,
 865                             unsigned int linesize, unsigned int uvlinesize);
 866 void ff_h264_filter_mb(H264Context *h, int mb_x, int mb_y,
 867                        uint8_t *img_y, uint8_t *img_cb, uint8_t *img_cr,
 868                        unsigned int linesize, unsigned int uvlinesize);
 869
 870 /**
 871  * Reset SEI values at the beginning of the frame.
 872  *
 873  * @param h H.264 context.
 874  */
 875 void ff_h264_reset_sei(H264Context *h);
 876
 877 /**
 878  * Get stereo_mode string from the h264 frame_packing_arrangement
 879  * @param h H.264 context.
 880  */
 881 const char* ff_h264_sei_stereo_mode(H264Context *h);
 882
 883 /*
 884  * o-o o-o
 885  *  / / /
 886  * o-o o-o
 887  *  ,---'
 888  * o-o o-o
 889  *  / / /
 890  * o-o o-o
 891  */
 892
 893 /* Scan8 organization:
 894  *    0 1 2 3 4 5 6 7
 895  * 0  DY    y y y y y
 896  * 1        y Y Y Y Y
 897  * 2        y Y Y Y Y
 898  * 3        y Y Y Y Y
 899  * 4        y Y Y Y Y
 900  * 5  DU    u u u u u
 901  * 6        u U U U U
 902  * 7        u U U U U
 903  * 8        u U U U U
 904  * 9        u U U U U
 905  * 10 DV    v v v v v
 906  * 11       v V V V V
 907  * 12       v V V V V
 908  * 13       v V V V V
 909  * 14       v V V V V
 910  * DY/DU/DV are for luma/chroma DC.
 911  */
 912
 913 #define LUMA_DC_BLOCK_INDEX   48
 914 #define CHROMA_DC_BLOCK_INDEX 49
 915
 916 // This table must be here because scan8[constant] must be known at compiletime
 917 static const uint8_t scan8[16 * 3 + 3] = {
 918     4 +  1 * 8, 5 +  1 * 8, 4 +  2 * 8, 5 +  2 * 8,
 919     6 +  1 * 8, 7 +  1 * 8, 6 +  2 * 8, 7 +  2 * 8,
 920     4 +  3 * 8, 5 +  3 * 8, 4 +  4 * 8, 5 +  4 * 8,
 921     6 +  3 * 8, 7 +  3 * 8, 6 +  4 * 8, 7 +  4 * 8,
 922     4 +  6 * 8, 5 +  6 * 8, 4 +  7 * 8, 5 +  7 * 8,
 923     6 +  6 * 8, 7 +  6 * 8, 6 +  7 * 8, 7 +  7 * 8,
 924     4 +  8 * 8, 5 +  8 * 8, 4 +  9 * 8, 5 +  9 * 8,
 925     6 +  8 * 8, 7 +  8 * 8, 6 +  9 * 8, 7 +  9 * 8,
 926     4 + 11 * 8, 5 + 11 * 8, 4 + 12 * 8, 5 + 12 * 8,
 927     6 + 11 * 8, 7 + 11 * 8, 6 + 12 * 8, 7 + 12 * 8,
 928     4 + 13 * 8, 5 + 13 * 8, 4 + 14 * 8, 5 + 14 * 8,
 929     6 + 13 * 8, 7 + 13 * 8, 6 + 14 * 8, 7 + 14 * 8,
 930     0 +  0 * 8, 0 +  5 * 8, 0 + 10 * 8
 931 };
 932
 933 static av_always_inline uint32_t pack16to32(int a, int b)
 934 {
 935 #if HAVE_BIGENDIAN
 936     return (b & 0xFFFF) + (a << 16);
 937 #else
 938     return (a & 0xFFFF) + (b << 16);
 939 #endif
 940 }
 941
 942 static av_always_inline uint16_t pack8to16(int a, int b)
 943 {
 944 #if HAVE_BIGENDIAN
 945     return (b & 0xFF) + (a << 8);
 946 #else
 947     return (a & 0xFF) + (b << 8);
 948 #endif
 949 }
 950
 951 /**
 952  * Get the chroma qp.
 953  */
 954 static av_always_inline int get_chroma_qp(H264Context *h, int t, int qscale)
 955 {
 956     return h->pps.chroma_qp_table[t][qscale];
 957 }
 958
 959 /**
 960  * Get the predicted intra4x4 prediction mode.
 961  */
 962 static av_always_inline int pred_intra_mode(H264Context *h, int n)
 963 {
 964     const int index8 = scan8[n];
 965     const int left   = h->intra4x4_pred_mode_cache[index8 - 1];
 966     const int top    = h->intra4x4_pred_mode_cache[index8 - 8];
 967     const int min    = FFMIN(left, top);
 968
 969     tprintf(h->avctx, "mode:%d %d min:%d\n", left, top, min);
 970
 971     if (min < 0)
 972         return DC_PRED;
 973     else
 974         return min;
 975 }
 976
 977 static av_always_inline void write_back_intra_pred_mode(H264Context *h)
 978 {
 979     int8_t *i4x4       = h->intra4x4_pred_mode + h->mb2br_xy[h->mb_xy];
 980     int8_t *i4x4_cache = h->intra4x4_pred_mode_cache;
 981
 982     AV_COPY32(i4x4, i4x4_cache + 4 + 8 * 4);
 983     i4x4[4] = i4x4_cache[7 + 8 * 3];
 984     i4x4[5] = i4x4_cache[7 + 8 * 2];
 985     i4x4[6] = i4x4_cache[7 + 8 * 1];
 986 }
 987
 988 static av_always_inline void write_back_non_zero_count(H264Context *h)
 989 {
 990     const int mb_xy    = h->mb_xy;
 991     uint8_t *nnz       = h->non_zero_count[mb_xy];
 992     uint8_t *nnz_cache = h->non_zero_count_cache;
 993
 994     AV_COPY32(&nnz[ 0], &nnz_cache[4 + 8 * 1]);
 995     AV_COPY32(&nnz[ 4], &nnz_cache[4 + 8 * 2]);
 996     AV_COPY32(&nnz[ 8], &nnz_cache[4 + 8 * 3]);
 997     AV_COPY32(&nnz[12], &nnz_cache[4 + 8 * 4]);
 998     AV_COPY32(&nnz[16], &nnz_cache[4 + 8 * 6]);
 999     AV_COPY32(&nnz[20], &nnz_cache[4 + 8 * 7]);
1000     AV_COPY32(&nnz[32], &nnz_cache[4 + 8 * 11]);
1001     AV_COPY32(&nnz[36], &nnz_cache[4 + 8 * 12]);
1002
1003     if (!h->chroma_y_shift) {
1004         AV_COPY32(&nnz[24], &nnz_cache[4 + 8 * 8]);
1005         AV_COPY32(&nnz[28], &nnz_cache[4 + 8 * 9]);
1006         AV_COPY32(&nnz[40], &nnz_cache[4 + 8 * 13]);
1007         AV_COPY32(&nnz[44], &nnz_cache[4 + 8 * 14]);
1008     }
1009 }
1010
1011 static av_always_inline void write_back_motion_list(H264Context *h,
1012                                                     int b_stride,
1013                                                     int b_xy, int b8_xy,
1014                                                     int mb_type, int list)
1015 {
1016     int16_t(*mv_dst)[2] = &h->cur_pic.motion_val[list][b_xy];
1017     int16_t(*mv_src)[2] = &h->mv_cache[list][scan8[0]];
1018     AV_COPY128(mv_dst + 0 * b_stride, mv_src + 8 * 0);
1019     AV_COPY128(mv_dst + 1 * b_stride, mv_src + 8 * 1);
1020     AV_COPY128(mv_dst + 2 * b_stride, mv_src + 8 * 2);
1021     AV_COPY128(mv_dst + 3 * b_stride, mv_src + 8 * 3);
1022     if (CABAC(h)) {
1023         uint8_t (*mvd_dst)[2] = &h->mvd_table[list][FMO ? 8 * h->mb_xy
1024                                                         : h->mb2br_xy[h->mb_xy]];
1025         uint8_t(*mvd_src)[2]  = &h->mvd_cache[list][scan8[0]];
1026         if (IS_SKIP(mb_type)) {
1027             AV_ZERO128(mvd_dst);
1028         } else {
1029             AV_COPY64(mvd_dst, mvd_src + 8 * 3);
1030             AV_COPY16(mvd_dst + 3 + 3, mvd_src + 3 + 8 * 0);
1031             AV_COPY16(mvd_dst + 3 + 2, mvd_src + 3 + 8 * 1);
1032             AV_COPY16(mvd_dst + 3 + 1, mvd_src + 3 + 8 * 2);
1033         }
1034     }
1035
1036     {
1037         int8_t *ref_index = &h->cur_pic.ref_index[list][b8_xy];
1038         int8_t *ref_cache = h->ref_cache[list];
1039         ref_index[0 + 0 * 2] = ref_cache[scan8[0]];
1040         ref_index[1 + 0 * 2] = ref_cache[scan8[4]];
1041         ref_index[0 + 1 * 2] = ref_cache[scan8[8]];
1042         ref_index[1 + 1 * 2] = ref_cache[scan8[12]];
1043     }
1044 }
1045
1046 static av_always_inline void write_back_motion(H264Context *h, int mb_type)
1047 {
1048     const int b_stride      = h->b_stride;
1049     const int b_xy  = 4 * h->mb_x + 4 * h->mb_y * h->b_stride; // try mb2b(8)_xy
1050     const int b8_xy = 4 * h->mb_xy;
1051
1052     if (USES_LIST(mb_type, 0)) {
1053         write_back_motion_list(h, b_stride, b_xy, b8_xy, mb_type, 0);
1054     } else {
1055         fill_rectangle(&h->cur_pic.ref_index[0][b8_xy],
1056                        2, 2, 2, (uint8_t)LIST_NOT_USED, 1);
1057     }
1058     if (USES_LIST(mb_type, 1))
1059         write_back_motion_list(h, b_stride, b_xy, b8_xy, mb_type, 1);
1060
1061     if (h->slice_type_nos == AV_PICTURE_TYPE_B && CABAC(h)) {
1062         if (IS_8X8(mb_type)) {
1063             uint8_t *direct_table = &h->direct_table[4 * h->mb_xy];
1064             direct_table[1] = h->sub_mb_type[1] >> 1;
1065             direct_table[2] = h->sub_mb_type[2] >> 1;
1066             direct_table[3] = h->sub_mb_type[3] >> 1;
1067         }
1068     }
1069 }
1070
1071 static av_always_inline int get_dct8x8_allowed(H264Context *h)
1072 {
1073     if (h->sps.direct_8x8_inference_flag)
1074         return !(AV_RN64A(h->sub_mb_type) &
1075                  ((MB_TYPE_16x8 | MB_TYPE_8x16 | MB_TYPE_8x8) *
1076                   0x0001000100010001ULL));
1077     else
1078         return !(AV_RN64A(h->sub_mb_type) &
1079                  ((MB_TYPE_16x8 | MB_TYPE_8x16 | MB_TYPE_8x8 | MB_TYPE_DIRECT2) *
1080                   0x0001000100010001ULL));
1081 }
1082
1083 int ff_h264_field_end(H264Context *h, int in_setup);
1084
1085 int ff_h264_ref_picture(H264Context *h, H264Picture *dst, H264Picture *src);
1086 void ff_h264_unref_picture(H264Context *h, H264Picture *pic);
1087
1088 int ff_h264_context_init(H264Context *h);
1089 int ff_h264_set_parameter_from_sps(H264Context *h);
1090
1091 void ff_h264_draw_horiz_band(H264Context *h, int y, int height);
1092 int ff_init_poc(H264Context *h, int pic_field_poc[2], int *pic_poc);
1093 int ff_pred_weight_table(H264Context *h);
1094 int ff_set_ref_count(H264Context *h);
1095
1096 int ff_h264_decode_slice_header(H264Context *h, H264Context *h0);
1097 int ff_h264_execute_decode_slices(H264Context *h, unsigned context_count);
1098 int ff_h264_update_thread_context(AVCodecContext *dst,
1099                                   const AVCodecContext *src);
1100
1101 void ff_h264_flush_change(H264Context *h);
1102
1103 void ff_h264_free_tables(H264Context *h, int free_rbsp);
1104
1105 void ff_h264_set_erpic(ERPicture *dst, H264Picture *src);
1106
1107 #endif /* AVCODEC_H264_H */