]> git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/h264.h
Merge commit '1c6183233d56fb27a4a154e7e64ecab98bd877f1'
[ffmpeg] / 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 "error_resilience.h"
34 #include "get_bits.h"
35 #include "h264chroma.h"
36 #include "h264dsp.h"
37 #include "h264pred.h"
38 #include "h264qpel.h"
39 #include "internal.h" // for avpriv_find_start_code()
40 #include "me_cmp.h"
41 #include "mpegutils.h"
42 #include "parser.h"
43 #include "qpeldsp.h"
44 #include "rectangle.h"
45 #include "videodsp.h"
46
47 #define H264_MAX_PICTURE_COUNT 36
48 #define H264_MAX_THREADS       32
49
50 #define MAX_SPS_COUNT          32
51 #define MAX_PPS_COUNT         256
52
53 #define MAX_MMCO_COUNT         66
54
55 #define MAX_DELAYED_PIC_COUNT  16
56
57 #define MAX_MBPAIR_SIZE (256*1024) // a tighter bound could be calculated if someone cares about a few bytes
58
59 /* Compiling in interlaced support reduces the speed
60  * of progressive decoding by about 2%. */
61 #define ALLOW_INTERLACE
62
63 #define FMO 0
64
65 /**
66  * The maximum number of slices supported by the decoder.
67  * must be a power of 2
68  */
69 #define MAX_SLICES 32
70
71 #ifdef ALLOW_INTERLACE
72 #define MB_MBAFF(h)    (h)->mb_mbaff
73 #define MB_FIELD(h)    (h)->mb_field_decoding_flag
74 #define FRAME_MBAFF(h) (h)->mb_aff_frame
75 #define FIELD_PICTURE(h) ((h)->picture_structure != PICT_FRAME)
76 #define LEFT_MBS 2
77 #define LTOP     0
78 #define LBOT     1
79 #define LEFT(i)  (i)
80 #else
81 #define MB_MBAFF(h)      0
82 #define MB_FIELD(h)      0
83 #define FRAME_MBAFF(h)   0
84 #define FIELD_PICTURE(h) 0
85 #undef  IS_INTERLACED
86 #define IS_INTERLACED(mb_type) 0
87 #define LEFT_MBS 1
88 #define LTOP     0
89 #define LBOT     0
90 #define LEFT(i)  0
91 #endif
92 #define FIELD_OR_MBAFF_PICTURE(h) (FRAME_MBAFF(h) || FIELD_PICTURE(h))
93
94 #ifndef CABAC
95 #define CABAC(h) (h)->pps.cabac
96 #endif
97
98 #define CHROMA(h)    ((h)->sps.chroma_format_idc)
99 #define CHROMA422(h) ((h)->sps.chroma_format_idc == 2)
100 #define CHROMA444(h) ((h)->sps.chroma_format_idc == 3)
101
102 #define EXTENDED_SAR       255
103
104 #define MB_TYPE_REF0       MB_TYPE_ACPRED // dirty but it fits in 16 bit
105 #define MB_TYPE_8x8DCT     0x01000000
106 #define IS_REF0(a)         ((a) & MB_TYPE_REF0)
107 #define IS_8x8DCT(a)       ((a) & MB_TYPE_8x8DCT)
108
109 #define QP_MAX_NUM (51 + 6*6)           // The maximum supported qp
110
111 /* NAL unit types */
112 enum {
113     NAL_SLICE           = 1,
114     NAL_DPA             = 2,
115     NAL_DPB             = 3,
116     NAL_DPC             = 4,
117     NAL_IDR_SLICE       = 5,
118     NAL_SEI             = 6,
119     NAL_SPS             = 7,
120     NAL_PPS             = 8,
121     NAL_AUD             = 9,
122     NAL_END_SEQUENCE    = 10,
123     NAL_END_STREAM      = 11,
124     NAL_FILLER_DATA     = 12,
125     NAL_SPS_EXT         = 13,
126     NAL_AUXILIARY_SLICE = 19,
127     NAL_FF_IGNORE       = 0xff0f001,
128 };
129
130 /**
131  * SEI message types
132  */
133 typedef enum {
134     SEI_TYPE_BUFFERING_PERIOD       = 0,   ///< buffering period (H.264, D.1.1)
135     SEI_TYPE_PIC_TIMING             = 1,   ///< picture timing
136     SEI_TYPE_USER_DATA_ITU_T_T35    = 4,   ///< user data registered by ITU-T Recommendation T.35
137     SEI_TYPE_USER_DATA_UNREGISTERED = 5,   ///< unregistered user data
138     SEI_TYPE_RECOVERY_POINT         = 6,   ///< recovery point (frame # to decoder sync)
139     SEI_TYPE_FRAME_PACKING          = 45,  ///< frame packing arrangement
140     SEI_TYPE_DISPLAY_ORIENTATION    = 47,  ///< display orientation
141 } SEI_Type;
142
143 /**
144  * pic_struct in picture timing SEI message
145  */
146 typedef enum {
147     SEI_PIC_STRUCT_FRAME             = 0, ///<  0: %frame
148     SEI_PIC_STRUCT_TOP_FIELD         = 1, ///<  1: top field
149     SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_FIELD      = 2, ///<  2: bottom field
150     SEI_PIC_STRUCT_TOP_BOTTOM        = 3, ///<  3: top field, bottom field, in that order
151     SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_TOP        = 4, ///<  4: bottom field, top field, in that order
152     SEI_PIC_STRUCT_TOP_BOTTOM_TOP    = 5, ///<  5: top field, bottom field, top field repeated, in that order
153     SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_TOP_BOTTOM = 6, ///<  6: bottom field, top field, bottom field repeated, in that order
154     SEI_PIC_STRUCT_FRAME_DOUBLING    = 7, ///<  7: %frame doubling
155     SEI_PIC_STRUCT_FRAME_TRIPLING    = 8  ///<  8: %frame tripling
156 } SEI_PicStructType;
157
158 /**
159  * frame_packing_arrangement types
160  */
161 typedef enum {
162     SEI_FPA_TYPE_CHECKERBOARD        = 0,
163     SEI_FPA_TYPE_INTERLEAVE_COLUMN   = 1,
164     SEI_FPA_TYPE_INTERLEAVE_ROW      = 2,
165     SEI_FPA_TYPE_SIDE_BY_SIDE        = 3,
166     SEI_FPA_TYPE_TOP_BOTTOM          = 4,
167     SEI_FPA_TYPE_INTERLEAVE_TEMPORAL = 5,
168     SEI_FPA_TYPE_2D                  = 6,
169 } SEI_FpaType;
170
171 /**
172  * Sequence parameter set
173  */
174 typedef struct SPS {
175     unsigned int sps_id;
176     int profile_idc;
177     int level_idc;
178     int chroma_format_idc;
179     int transform_bypass;              ///< qpprime_y_zero_transform_bypass_flag
180     int log2_max_frame_num;            ///< log2_max_frame_num_minus4 + 4
181     int poc_type;                      ///< pic_order_cnt_type
182     int log2_max_poc_lsb;              ///< log2_max_pic_order_cnt_lsb_minus4
183     int delta_pic_order_always_zero_flag;
184     int offset_for_non_ref_pic;
185     int offset_for_top_to_bottom_field;
186     int poc_cycle_length;              ///< num_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycle
187     int ref_frame_count;               ///< num_ref_frames
188     int gaps_in_frame_num_allowed_flag;
189     int mb_width;                      ///< pic_width_in_mbs_minus1 + 1
190     int mb_height;                     ///< pic_height_in_map_units_minus1 + 1
191     int frame_mbs_only_flag;
192     int mb_aff;                        ///< mb_adaptive_frame_field_flag
193     int direct_8x8_inference_flag;
194     int crop;                          ///< frame_cropping_flag
195
196     /* those 4 are already in luma samples */
197     unsigned int crop_left;            ///< frame_cropping_rect_left_offset
198     unsigned int crop_right;           ///< frame_cropping_rect_right_offset
199     unsigned int crop_top;             ///< frame_cropping_rect_top_offset
200     unsigned int crop_bottom;          ///< frame_cropping_rect_bottom_offset
201     int vui_parameters_present_flag;
202     AVRational sar;
203     int video_signal_type_present_flag;
204     int full_range;
205     int colour_description_present_flag;
206     enum AVColorPrimaries color_primaries;
207     enum AVColorTransferCharacteristic color_trc;
208     enum AVColorSpace colorspace;
209     int timing_info_present_flag;
210     uint32_t num_units_in_tick;
211     uint32_t time_scale;
212     int fixed_frame_rate_flag;
213     short offset_for_ref_frame[256]; // FIXME dyn aloc?
214     int bitstream_restriction_flag;
215     int num_reorder_frames;
216     int scaling_matrix_present;
217     uint8_t scaling_matrix4[6][16];
218     uint8_t scaling_matrix8[6][64];
219     int nal_hrd_parameters_present_flag;
220     int vcl_hrd_parameters_present_flag;
221     int pic_struct_present_flag;
222     int time_offset_length;
223     int cpb_cnt;                          ///< See H.264 E.1.2
224     int initial_cpb_removal_delay_length; ///< initial_cpb_removal_delay_length_minus1 + 1
225     int cpb_removal_delay_length;         ///< cpb_removal_delay_length_minus1 + 1
226     int dpb_output_delay_length;          ///< dpb_output_delay_length_minus1 + 1
227     int bit_depth_luma;                   ///< bit_depth_luma_minus8 + 8
228     int bit_depth_chroma;                 ///< bit_depth_chroma_minus8 + 8
229     int residual_color_transform_flag;    ///< residual_colour_transform_flag
230     int constraint_set_flags;             ///< constraint_set[0-3]_flag
231     int new;                              ///< flag to keep track if the decoder context needs re-init due to changed SPS
232 } SPS;
233
234 /**
235  * Picture parameter set
236  */
237 typedef struct PPS {
238     unsigned int sps_id;
239     int cabac;                  ///< entropy_coding_mode_flag
240     int pic_order_present;      ///< pic_order_present_flag
241     int slice_group_count;      ///< num_slice_groups_minus1 + 1
242     int mb_slice_group_map_type;
243     unsigned int ref_count[2];  ///< num_ref_idx_l0/1_active_minus1 + 1
244     int weighted_pred;          ///< weighted_pred_flag
245     int weighted_bipred_idc;
246     int init_qp;                ///< pic_init_qp_minus26 + 26
247     int init_qs;                ///< pic_init_qs_minus26 + 26
248     int chroma_qp_index_offset[2];
249     int deblocking_filter_parameters_present; ///< deblocking_filter_parameters_present_flag
250     int constrained_intra_pred;     ///< constrained_intra_pred_flag
251     int redundant_pic_cnt_present;  ///< redundant_pic_cnt_present_flag
252     int transform_8x8_mode;         ///< transform_8x8_mode_flag
253     uint8_t scaling_matrix4[6][16];
254     uint8_t scaling_matrix8[6][64];
255     uint8_t chroma_qp_table[2][QP_MAX_NUM+1];  ///< pre-scaled (with chroma_qp_index_offset) version of qp_table
256     int chroma_qp_diff;
257 } PPS;
258
259 /**
260  * Frame Packing Arrangement Type
261  */
262 typedef struct FPA {
263     int         frame_packing_arrangement_id;
264     int         frame_packing_arrangement_cancel_flag; ///< is previous arrangement canceled, -1 if never received
265     SEI_FpaType frame_packing_arrangement_type;
266     int         frame_packing_arrangement_repetition_period;
267     int         content_interpretation_type;
268     int         quincunx_sampling_flag;
269 } FPA;
270
271 /**
272  * Memory management control operation opcode.
273  */
274 typedef enum MMCOOpcode {
275     MMCO_END = 0,
276     MMCO_SHORT2UNUSED,
277     MMCO_LONG2UNUSED,
278     MMCO_SHORT2LONG,
279     MMCO_SET_MAX_LONG,
280     MMCO_RESET,
281     MMCO_LONG,
282 } MMCOOpcode;
283
284 /**
285  * Memory management control operation.
286  */
287 typedef struct MMCO {
288     MMCOOpcode opcode;
289     int short_pic_num;  ///< pic_num without wrapping (pic_num & max_pic_num)
290     int long_arg;       ///< index, pic_num, or num long refs depending on opcode
291 } MMCO;
292
293 typedef struct H264Picture {
294     struct AVFrame f;
295     uint8_t avframe_padding[1024]; // hack to allow linking to a avutil with larger AVFrame
296     ThreadFrame tf;
297
298     AVBufferRef *qscale_table_buf;
299     int8_t *qscale_table;
300
301     AVBufferRef *motion_val_buf[2];
302     int16_t (*motion_val[2])[2];
303
304     AVBufferRef *mb_type_buf;
305     uint32_t *mb_type;
306
307     AVBufferRef *hwaccel_priv_buf;
308     void *hwaccel_picture_private; ///< hardware accelerator private data
309
310     AVBufferRef *ref_index_buf[2];
311     int8_t *ref_index[2];
312
313     int field_poc[2];       ///< top/bottom POC
314     int poc;                ///< frame POC
315     int frame_num;          ///< frame_num (raw frame_num from slice header)
316     int mmco_reset;         /**< MMCO_RESET set this 1. Reordering code must
317                                  not mix pictures before and after MMCO_RESET. */
318     int pic_id;             /**< pic_num (short -> no wrap version of pic_num,
319                                  pic_num & max_pic_num; long -> long_pic_num) */
320     int long_ref;           ///< 1->long term reference 0->short term reference
321     int ref_poc[2][2][32];  ///< POCs of the frames/fields used as reference (FIXME need per slice)
322     int ref_count[2][2];    ///< number of entries in ref_poc         (FIXME need per slice)
323     int mbaff;              ///< 1 -> MBAFF frame 0-> not MBAFF
324     int field_picture;      ///< whether or not picture was encoded in separate fields
325
326     int needs_realloc;      ///< picture needs to be reallocated (eg due to a frame size change)
327     int reference;
328     int recovered;          ///< picture at IDR or recovery point + recovery count
329     int invalid_gap;
330     int sei_recovery_frame_cnt;
331
332     int crop;
333     int crop_left;
334     int crop_top;
335 } H264Picture;
336
337 /**
338  * H264Context
339  */
340 typedef struct H264Context {
341     AVClass *av_class;
342     AVCodecContext *avctx;
343     MECmpContext mecc;
344     VideoDSPContext vdsp;
345     H264DSPContext h264dsp;
346     H264ChromaContext h264chroma;
347     H264QpelContext h264qpel;
348     ParseContext parse_context;
349     GetBitContext gb;
350     ERContext er;
351
352     H264Picture *DPB;
353     H264Picture *cur_pic_ptr;
354     H264Picture cur_pic;
355
356     int pixel_shift;    ///< 0 for 8-bit H264, 1 for high-bit-depth H264
357     int chroma_qp[2];   // QPc
358
359     int qp_thresh;      ///< QP threshold to skip loopfilter
360
361     /* coded dimensions -- 16 * mb w/h */
362     int width, height;
363     ptrdiff_t linesize, uvlinesize;
364     int chroma_x_shift, chroma_y_shift;
365
366     int qscale;
367     int droppable;
368     int data_partitioning;
369     int coded_picture_number;
370     int low_delay;
371
372     int context_initialized;
373     int flags;
374     int workaround_bugs;
375
376     int prev_mb_skipped;
377     int next_mb_skipped;
378
379     // prediction stuff
380     int chroma_pred_mode;
381     int intra16x16_pred_mode;
382
383     int topleft_mb_xy;
384     int top_mb_xy;
385     int topright_mb_xy;
386     int left_mb_xy[LEFT_MBS];
387
388     int topleft_type;
389     int top_type;
390     int topright_type;
391     int left_type[LEFT_MBS];
392
393     const uint8_t *left_block;
394     int topleft_partition;
395
396     int8_t intra4x4_pred_mode_cache[5 * 8];
397     int8_t(*intra4x4_pred_mode);
398     H264PredContext hpc;
399     unsigned int topleft_samples_available;
400     unsigned int top_samples_available;
401     unsigned int topright_samples_available;
402     unsigned int left_samples_available;
403     uint8_t (*top_borders[2])[(16 * 3) * 2];
404
405     /**
406      * non zero coeff count cache.
407      * is 64 if not available.
408      */
409     DECLARE_ALIGNED(8, uint8_t, non_zero_count_cache)[15 * 8];
410
411     uint8_t (*non_zero_count)[48];
412
413     /**
414      * Motion vector cache.
415      */
416     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, mv_cache)[2][5 * 8][2];
417     DECLARE_ALIGNED(8, int8_t, ref_cache)[2][5 * 8];
418 #define LIST_NOT_USED -1 // FIXME rename?
419 #define PART_NOT_AVAILABLE -2
420
421     /**
422      * number of neighbors (top and/or left) that used 8x8 dct
423      */
424     int neighbor_transform_size;
425
426     /**
427      * block_offset[ 0..23] for frame macroblocks
428      * block_offset[24..47] for field macroblocks
429      */
430     int block_offset[2 * (16 * 3)];
431
432     uint32_t *mb2b_xy;  // FIXME are these 4 a good idea?
433     uint32_t *mb2br_xy;
434     int b_stride;       // FIXME use s->b4_stride
435
436     ptrdiff_t mb_linesize;  ///< may be equal to s->linesize or s->linesize * 2, for mbaff
437     ptrdiff_t mb_uvlinesize;
438
439     unsigned current_sps_id; ///< id of the current SPS
440     SPS sps; ///< current sps
441     PPS pps; ///< current pps
442
443     int au_pps_id; ///< pps_id of current access unit
444
445     uint32_t dequant4_buffer[6][QP_MAX_NUM + 1][16]; // FIXME should these be moved down?
446     uint32_t dequant8_buffer[6][QP_MAX_NUM + 1][64];
447     uint32_t(*dequant4_coeff[6])[16];
448     uint32_t(*dequant8_coeff[6])[64];
449
450     int slice_num;
451     uint16_t *slice_table;      ///< slice_table_base + 2*mb_stride + 1
452     int slice_type;
453     int slice_type_nos;         ///< S free slice type (SI/SP are remapped to I/P)
454     int slice_type_fixed;
455
456     // interlacing specific flags
457     int mb_aff_frame;
458     int mb_field_decoding_flag;
459     int mb_mbaff;               ///< mb_aff_frame && mb_field_decoding_flag
460     int picture_structure;
461     int first_field;
462
463     DECLARE_ALIGNED(8, uint16_t, sub_mb_type)[4];
464
465     // Weighted pred stuff
466     int use_weight;
467     int use_weight_chroma;
468     int luma_log2_weight_denom;
469     int chroma_log2_weight_denom;
470     // The following 2 can be changed to int8_t but that causes 10cpu cycles speedloss
471     int luma_weight[48][2][2];
472     int chroma_weight[48][2][2][2];
473     int implicit_weight[48][48][2];
474
475     int direct_spatial_mv_pred;
476     int col_parity;
477     int col_fieldoff;
478     int dist_scale_factor[32];
479     int dist_scale_factor_field[2][32];
480     int map_col_to_list0[2][16 + 32];
481     int map_col_to_list0_field[2][2][16 + 32];
482
483     /**
484      * num_ref_idx_l0/1_active_minus1 + 1
485      */
486     unsigned int ref_count[2];          ///< counts frames or fields, depending on current mb mode
487     unsigned int list_count;
488     uint8_t *list_counts;               ///< Array of list_count per MB specifying the slice type
489     H264Picture ref_list[2][48];        /**< 0..15: frame refs, 16..47: mbaff field refs.
490                                          *   Reordered version of default_ref_list
491                                          *   according to picture reordering in slice header */
492     int ref2frm[MAX_SLICES][2][64];     ///< reference to frame number lists, used in the loop filter, the first 2 are for -2,-1
493
494     // data partitioning
495     GetBitContext intra_gb;
496     GetBitContext inter_gb;
497     GetBitContext *intra_gb_ptr;
498     GetBitContext *inter_gb_ptr;
499
500     const uint8_t *intra_pcm_ptr;
501     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, mb)[16 * 48 * 2]; ///< as a dct coefficient is int32_t in high depth, we need to reserve twice the space.
502     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, mb_luma_dc)[3][16 * 2];
503     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
504
505     /**
506      * Cabac
507      */
508     CABACContext cabac;
509     uint8_t cabac_state[1024];
510
511     /* 0x100 -> non null luma_dc, 0x80/0x40 -> non null chroma_dc (cb/cr), 0x?0 -> chroma_cbp(0, 1, 2), 0x0? luma_cbp */
512     uint16_t *cbp_table;
513     int cbp;
514     int top_cbp;
515     int left_cbp;
516     /* chroma_pred_mode for i4x4 or i16x16, else 0 */
517     uint8_t *chroma_pred_mode_table;
518     int last_qscale_diff;
519     uint8_t (*mvd_table[2])[2];
520     DECLARE_ALIGNED(16, uint8_t, mvd_cache)[2][5 * 8][2];
521     uint8_t *direct_table;
522     uint8_t direct_cache[5 * 8];
523
524     uint8_t zigzag_scan[16];
525     uint8_t zigzag_scan8x8[64];
526     uint8_t zigzag_scan8x8_cavlc[64];
527     uint8_t field_scan[16];
528     uint8_t field_scan8x8[64];
529     uint8_t field_scan8x8_cavlc[64];
530     uint8_t zigzag_scan_q0[16];
531     uint8_t zigzag_scan8x8_q0[64];
532     uint8_t zigzag_scan8x8_cavlc_q0[64];
533     uint8_t field_scan_q0[16];
534     uint8_t field_scan8x8_q0[64];
535     uint8_t field_scan8x8_cavlc_q0[64];
536
537     int x264_build;
538
539     int mb_x, mb_y;
540     int resync_mb_x;
541     int resync_mb_y;
542     int mb_skip_run;
543     int mb_height, mb_width;
544     int mb_stride;
545     int mb_num;
546     int mb_xy;
547
548     int is_complex;
549
550     // deblock
551     int deblocking_filter;          ///< disable_deblocking_filter_idc with 1 <-> 0
552     int slice_alpha_c0_offset;
553     int slice_beta_offset;
554
555     // =============================================================
556     // Things below are not used in the MB or more inner code
557
558     int nal_ref_idc;
559     int nal_unit_type;
560     uint8_t *rbsp_buffer[2];
561     unsigned int rbsp_buffer_size[2];
562
563     /**
564      * Used to parse AVC variant of h264
565      */
566     int is_avc;           ///< this flag is != 0 if codec is avc1
567     int nal_length_size;  ///< Number of bytes used for nal length (1, 2 or 4)
568     int got_first;        ///< this flag is != 0 if we've parsed a frame
569
570     int bit_depth_luma;         ///< luma bit depth from sps to detect changes
571     int chroma_format_idc;      ///< chroma format from sps to detect changes
572
573     SPS *sps_buffers[MAX_SPS_COUNT];
574     PPS *pps_buffers[MAX_PPS_COUNT];
575
576     int dequant_coeff_pps;      ///< reinit tables when pps changes
577
578     uint16_t *slice_table_base;
579
580     // POC stuff
581     int poc_lsb;
582     int poc_msb;
583     int delta_poc_bottom;
584     int delta_poc[2];
585     int frame_num;
586     int prev_poc_msb;           ///< poc_msb of the last reference pic for POC type 0
587     int prev_poc_lsb;           ///< poc_lsb of the last reference pic for POC type 0
588     int frame_num_offset;       ///< for POC type 2
589     int prev_frame_num_offset;  ///< for POC type 2
590     int prev_frame_num;         ///< frame_num of the last pic for POC type 1/2
591
592     /**
593      * frame_num for frames or 2 * frame_num + 1 for field pics.
594      */
595     int curr_pic_num;
596
597     /**
598      * max_frame_num or 2 * max_frame_num for field pics.
599      */
600     int max_pic_num;
601
602     int redundant_pic_count;
603
604     H264Picture default_ref_list[2][32]; ///< base reference list for all slices of a coded picture
605     H264Picture *short_ref[32];
606     H264Picture *long_ref[32];
607     H264Picture *delayed_pic[MAX_DELAYED_PIC_COUNT + 2]; // FIXME size?
608     int last_pocs[MAX_DELAYED_PIC_COUNT];
609     H264Picture *next_output_pic;
610     int outputed_poc;
611     int next_outputed_poc;
612
613     /**
614      * memory management control operations buffer.
615      */
616     MMCO mmco[MAX_MMCO_COUNT];
617     int mmco_index;
618     int mmco_reset;
619
620     int long_ref_count;     ///< number of actual long term references
621     int short_ref_count;    ///< number of actual short term references
622
623     int cabac_init_idc;
624
625     /**
626      * @name Members for slice based multithreading
627      * @{
628      */
629     struct H264Context *thread_context[H264_MAX_THREADS];
630
631     /**
632      * current slice number, used to initialize slice_num of each thread/context
633      */
634     int current_slice;
635
636     /**
637      * Max number of threads / contexts.
638      * This is equal to AVCodecContext.thread_count unless
639      * multithreaded decoding is impossible, in which case it is
640      * reduced to 1.
641      */
642     int max_contexts;
643
644     int slice_context_count;
645
646     /**
647      *  1 if the single thread fallback warning has already been
648      *  displayed, 0 otherwise.
649      */
650     int single_decode_warning;
651
652     enum AVPictureType pict_type;
653
654     int last_slice_type;
655     unsigned int last_ref_count[2];
656     /** @} */
657
658     /**
659      * pic_struct in picture timing SEI message
660      */
661     SEI_PicStructType sei_pic_struct;
662
663     /**
664      * Complement sei_pic_struct
665      * SEI_PIC_STRUCT_TOP_BOTTOM and SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_TOP indicate interlaced frames.
666      * However, soft telecined frames may have these values.
667      * This is used in an attempt to flag soft telecine progressive.
668      */
669     int prev_interlaced_frame;
670
671     /**
672      * frame_packing_arrangment SEI message
673      */
674     int sei_frame_packing_present;
675     int frame_packing_arrangement_type;
676     int content_interpretation_type;
677     int quincunx_subsampling;
678
679     /**
680      * display orientation SEI message
681      */
682     int sei_display_orientation_present;
683     int sei_anticlockwise_rotation;
684     int sei_hflip, sei_vflip;
685
686     /**
687      * Bit set of clock types for fields/frames in picture timing SEI message.
688      * For each found ct_type, appropriate bit is set (e.g., bit 1 for
689      * interlaced).
690      */
691     int sei_ct_type;
692
693     /**
694      * dpb_output_delay in picture timing SEI message, see H.264 C.2.2
695      */
696     int sei_dpb_output_delay;
697
698     /**
699      * cpb_removal_delay in picture timing SEI message, see H.264 C.1.2
700      */
701     int sei_cpb_removal_delay;
702
703     /**
704      * recovery_frame_cnt from SEI message
705      *
706      * Set to -1 if no recovery point SEI message found or to number of frames
707      * before playback synchronizes. Frames having recovery point are key
708      * frames.
709      */
710     int sei_recovery_frame_cnt;
711
712     /**
713      * Are the SEI recovery points looking valid.
714      */
715     int valid_recovery_point;
716
717     FPA sei_fpa;
718
719     /**
720      * recovery_frame is the frame_num at which the next frame should
721      * be fully constructed.
722      *
723      * Set to -1 when not expecting a recovery point.
724      */
725     int recovery_frame;
726
727 /**
728  * We have seen an IDR, so all the following frames in coded order are correctly
729  * decodable.
730  */
731 #define FRAME_RECOVERED_IDR  (1 << 0)
732 /**
733  * Sufficient number of frames have been decoded since a SEI recovery point,
734  * so all the following frames in presentation order are correct.
735  */
736 #define FRAME_RECOVERED_SEI  (1 << 1)
737
738     int frame_recovered;    ///< Initial frame has been completely recovered
739
740     int has_recovery_point;
741
742     int luma_weight_flag[2];    ///< 7.4.3.2 luma_weight_lX_flag
743     int chroma_weight_flag[2];  ///< 7.4.3.2 chroma_weight_lX_flag
744
745     // Timestamp stuff
746     int sei_buffering_period_present;   ///< Buffering period SEI flag
747     int initial_cpb_removal_delay[32];  ///< Initial timestamps for CPBs
748
749     int cur_chroma_format_idc;
750     uint8_t *bipred_scratchpad;
751
752     int16_t slice_row[MAX_SLICES]; ///< to detect when MAX_SLICES is too low
753
754     uint8_t parse_history[6];
755     int parse_history_count;
756     int parse_last_mb;
757     uint8_t *edge_emu_buffer;
758     int16_t *dc_val_base;
759
760     AVBufferPool *qscale_table_pool;
761     AVBufferPool *mb_type_pool;
762     AVBufferPool *motion_val_pool;
763     AVBufferPool *ref_index_pool;
764
765     /* Motion Estimation */
766     qpel_mc_func (*qpel_put)[16];
767     qpel_mc_func (*qpel_avg)[16];
768 } H264Context;
769
770 extern const uint8_t ff_h264_chroma_qp[7][QP_MAX_NUM + 1]; ///< One chroma qp table for each possible bit depth (8-14).
771 extern const uint16_t ff_h264_mb_sizes[4];
772
773 /**
774  * Decode SEI
775  */
776 int ff_h264_decode_sei(H264Context *h);
777
778 /**
779  * Decode SPS
780  */
781 int ff_h264_decode_seq_parameter_set(H264Context *h);
782
783 /**
784  * compute profile from sps
785  */
786 int ff_h264_get_profile(SPS *sps);
787
788 /**
789  * Decode PPS
790  */
791 int ff_h264_decode_picture_parameter_set(H264Context *h, int bit_length);
792
793 /**
794  * Decode a network abstraction layer unit.
795  * @param consumed is the number of bytes used as input
796  * @param length is the length of the array
797  * @param dst_length is the number of decoded bytes FIXME here
798  *                   or a decode rbsp tailing?
799  * @return decoded bytes, might be src+1 if no escapes
800  */
801 const uint8_t *ff_h264_decode_nal(H264Context *h, const uint8_t *src,
802                                   int *dst_length, int *consumed, int length);
803
804 /**
805  * Free any data that may have been allocated in the H264 context
806  * like SPS, PPS etc.
807  */
808 void ff_h264_free_context(H264Context *h);
809
810 /**
811  * Reconstruct bitstream slice_type.
812  */
813 int ff_h264_get_slice_type(const H264Context *h);
814
815 /**
816  * Allocate tables.
817  * needs width/height
818  */
819 int ff_h264_alloc_tables(H264Context *h);
820
821 /**
822  * Fill the default_ref_list.
823  */
824 int ff_h264_fill_default_ref_list(H264Context *h);
825
826 int ff_h264_decode_ref_pic_list_reordering(H264Context *h);
827 void ff_h264_fill_mbaff_ref_list(H264Context *h);
828 void ff_h264_remove_all_refs(H264Context *h);
829
830 /**
831  * Execute the reference picture marking (memory management control operations).
832  */
833 int ff_h264_execute_ref_pic_marking(H264Context *h, MMCO *mmco, int mmco_count);
834
835 int ff_h264_decode_ref_pic_marking(H264Context *h, GetBitContext *gb,
836                                    int first_slice);
837
838 int ff_generate_sliding_window_mmcos(H264Context *h, int first_slice);
839
840 /**
841  * Check if the top & left blocks are available if needed & change the
842  * dc mode so it only uses the available blocks.
843  */
844 int ff_h264_check_intra4x4_pred_mode(H264Context *h);
845
846 /**
847  * Check if the top & left blocks are available if needed & change the
848  * dc mode so it only uses the available blocks.
849  */
850 int ff_h264_check_intra_pred_mode(H264Context *h, int mode, int is_chroma);
851
852 void ff_h264_hl_decode_mb(H264Context *h);
853 int ff_h264_decode_extradata(H264Context *h, const uint8_t *buf, int size);
854 int ff_h264_decode_init(AVCodecContext *avctx);
855 void ff_h264_decode_init_vlc(void);
856
857 /**
858  * Decode a macroblock
859  * @return 0 if OK, ER_AC_ERROR / ER_DC_ERROR / ER_MV_ERROR on error
860  */
861 int ff_h264_decode_mb_cavlc(H264Context *h);
862
863 /**
864  * Decode a CABAC coded macroblock
865  * @return 0 if OK, ER_AC_ERROR / ER_DC_ERROR / ER_MV_ERROR on error
866  */
867 int ff_h264_decode_mb_cabac(H264Context *h);
868
869 void ff_h264_init_cabac_states(H264Context *h);
870
871 void h264_init_dequant_tables(H264Context *h);
872
873 void ff_h264_direct_dist_scale_factor(H264Context *const h);
874 void ff_h264_direct_ref_list_init(H264Context *const h);
875 void ff_h264_pred_direct_motion(H264Context *const h, int *mb_type);
876
877 void ff_h264_filter_mb_fast(H264Context *h, int mb_x, int mb_y,
878                             uint8_t *img_y, uint8_t *img_cb, uint8_t *img_cr,
879                             unsigned int linesize, unsigned int uvlinesize);
880 void ff_h264_filter_mb(H264Context *h, int mb_x, int mb_y,
881                        uint8_t *img_y, uint8_t *img_cb, uint8_t *img_cr,
882                        unsigned int linesize, unsigned int uvlinesize);
883
884 /**
885  * Reset SEI values at the beginning of the frame.
886  *
887  * @param h H.264 context.
888  */
889 void ff_h264_reset_sei(H264Context *h);
890
891 /**
892  * Get stereo_mode string from the h264 frame_packing_arrangement
893  * @param h H.264 context.
894  */
895 const char* ff_h264_sei_stereo_mode(H264Context *h);
896
897 /*
898  * o-o o-o
899  *  / / /
900  * o-o o-o
901  *  ,---'
902  * o-o o-o
903  *  / / /
904  * o-o o-o
905  */
906
907 /* Scan8 organization:
908  *    0 1 2 3 4 5 6 7
909  * 0  DY    y y y y y
910  * 1        y Y Y Y Y
911  * 2        y Y Y Y Y
912  * 3        y Y Y Y Y
913  * 4        y Y Y Y Y
914  * 5  DU    u u u u u
915  * 6        u U U U U
916  * 7        u U U U U
917  * 8        u U U U U
918  * 9        u U U U U
919  * 10 DV    v v v v v
920  * 11       v V V V V
921  * 12       v V V V V
922  * 13       v V V V V
923  * 14       v V V V V
924  * DY/DU/DV are for luma/chroma DC.
925  */
926
927 #define LUMA_DC_BLOCK_INDEX   48
928 #define CHROMA_DC_BLOCK_INDEX 49
929
930 // This table must be here because scan8[constant] must be known at compiletime
931 static const uint8_t scan8[16 * 3 + 3] = {
932     4 +  1 * 8, 5 +  1 * 8, 4 +  2 * 8, 5 +  2 * 8,
933     6 +  1 * 8, 7 +  1 * 8, 6 +  2 * 8, 7 +  2 * 8,
934     4 +  3 * 8, 5 +  3 * 8, 4 +  4 * 8, 5 +  4 * 8,
935     6 +  3 * 8, 7 +  3 * 8, 6 +  4 * 8, 7 +  4 * 8,
936     4 +  6 * 8, 5 +  6 * 8, 4 +  7 * 8, 5 +  7 * 8,
937     6 +  6 * 8, 7 +  6 * 8, 6 +  7 * 8, 7 +  7 * 8,
938     4 +  8 * 8, 5 +  8 * 8, 4 +  9 * 8, 5 +  9 * 8,
939     6 +  8 * 8, 7 +  8 * 8, 6 +  9 * 8, 7 +  9 * 8,
940     4 + 11 * 8, 5 + 11 * 8, 4 + 12 * 8, 5 + 12 * 8,
941     6 + 11 * 8, 7 + 11 * 8, 6 + 12 * 8, 7 + 12 * 8,
942     4 + 13 * 8, 5 + 13 * 8, 4 + 14 * 8, 5 + 14 * 8,
943     6 + 13 * 8, 7 + 13 * 8, 6 + 14 * 8, 7 + 14 * 8,
944     0 +  0 * 8, 0 +  5 * 8, 0 + 10 * 8
945 };
946
947 static av_always_inline uint32_t pack16to32(int a, int b)
948 {
949 #if HAVE_BIGENDIAN
950     return (b & 0xFFFF) + (a << 16);
951 #else
952     return (a & 0xFFFF) + (b << 16);
953 #endif
954 }
955
956 static av_always_inline uint16_t pack8to16(int a, int b)
957 {
958 #if HAVE_BIGENDIAN
959     return (b & 0xFF) + (a << 8);
960 #else
961     return (a & 0xFF) + (b << 8);
962 #endif
963 }
964
965 /**
966  * Get the chroma qp.
967  */
968 static av_always_inline int get_chroma_qp(H264Context *h, int t, int qscale)
969 {
970     return h->pps.chroma_qp_table[t][qscale];
971 }
972
973 /**
974  * Get the predicted intra4x4 prediction mode.
975  */
976 static av_always_inline int pred_intra_mode(H264Context *h, int n)
977 {
978     const int index8 = scan8[n];
979     const int left   = h->intra4x4_pred_mode_cache[index8 - 1];
980     const int top    = h->intra4x4_pred_mode_cache[index8 - 8];
981     const int min    = FFMIN(left, top);
982
983     tprintf(h->avctx, "mode:%d %d min:%d\n", left, top, min);
984
985     if (min < 0)
986         return DC_PRED;
987     else
988         return min;
989 }
990
991 static av_always_inline void write_back_intra_pred_mode(H264Context *h)
992 {
993     int8_t *i4x4       = h->intra4x4_pred_mode + h->mb2br_xy[h->mb_xy];
994     int8_t *i4x4_cache = h->intra4x4_pred_mode_cache;
995
996     AV_COPY32(i4x4, i4x4_cache + 4 + 8 * 4);
997     i4x4[4] = i4x4_cache[7 + 8 * 3];
998     i4x4[5] = i4x4_cache[7 + 8 * 2];
999     i4x4[6] = i4x4_cache[7 + 8 * 1];
1000 }
1001
1002 static av_always_inline void write_back_non_zero_count(H264Context *h)
1003 {
1004     const int mb_xy    = h->mb_xy;
1005     uint8_t *nnz       = h->non_zero_count[mb_xy];
1006     uint8_t *nnz_cache = h->non_zero_count_cache;
1007
1008     AV_COPY32(&nnz[ 0], &nnz_cache[4 + 8 * 1]);
1009     AV_COPY32(&nnz[ 4], &nnz_cache[4 + 8 * 2]);
1010     AV_COPY32(&nnz[ 8], &nnz_cache[4 + 8 * 3]);
1011     AV_COPY32(&nnz[12], &nnz_cache[4 + 8 * 4]);
1012     AV_COPY32(&nnz[16], &nnz_cache[4 + 8 * 6]);
1013     AV_COPY32(&nnz[20], &nnz_cache[4 + 8 * 7]);
1014     AV_COPY32(&nnz[32], &nnz_cache[4 + 8 * 11]);
1015     AV_COPY32(&nnz[36], &nnz_cache[4 + 8 * 12]);
1016
1017     if (!h->chroma_y_shift) {
1018         AV_COPY32(&nnz[24], &nnz_cache[4 + 8 * 8]);
1019         AV_COPY32(&nnz[28], &nnz_cache[4 + 8 * 9]);
1020         AV_COPY32(&nnz[40], &nnz_cache[4 + 8 * 13]);
1021         AV_COPY32(&nnz[44], &nnz_cache[4 + 8 * 14]);
1022     }
1023 }
1024
1025 static av_always_inline void write_back_motion_list(H264Context *h,
1026                                                     int b_stride,
1027                                                     int b_xy, int b8_xy,
1028                                                     int mb_type, int list)
1029 {
1030     int16_t(*mv_dst)[2] = &h->cur_pic.motion_val[list][b_xy];
1031     int16_t(*mv_src)[2] = &h->mv_cache[list][scan8[0]];
1032     AV_COPY128(mv_dst + 0 * b_stride, mv_src + 8 * 0);
1033     AV_COPY128(mv_dst + 1 * b_stride, mv_src + 8 * 1);
1034     AV_COPY128(mv_dst + 2 * b_stride, mv_src + 8 * 2);
1035     AV_COPY128(mv_dst + 3 * b_stride, mv_src + 8 * 3);
1036     if (CABAC(h)) {
1037         uint8_t (*mvd_dst)[2] = &h->mvd_table[list][FMO ? 8 * h->mb_xy
1038                                                         : h->mb2br_xy[h->mb_xy]];
1039         uint8_t(*mvd_src)[2]  = &h->mvd_cache[list][scan8[0]];
1040         if (IS_SKIP(mb_type)) {
1041             AV_ZERO128(mvd_dst);
1042         } else {
1043             AV_COPY64(mvd_dst, mvd_src + 8 * 3);
1044             AV_COPY16(mvd_dst + 3 + 3, mvd_src + 3 + 8 * 0);
1045             AV_COPY16(mvd_dst + 3 + 2, mvd_src + 3 + 8 * 1);
1046             AV_COPY16(mvd_dst + 3 + 1, mvd_src + 3 + 8 * 2);
1047         }
1048     }
1049
1050     {
1051         int8_t *ref_index = &h->cur_pic.ref_index[list][b8_xy];
1052         int8_t *ref_cache = h->ref_cache[list];
1053         ref_index[0 + 0 * 2] = ref_cache[scan8[0]];
1054         ref_index[1 + 0 * 2] = ref_cache[scan8[4]];
1055         ref_index[0 + 1 * 2] = ref_cache[scan8[8]];
1056         ref_index[1 + 1 * 2] = ref_cache[scan8[12]];
1057     }
1058 }
1059
1060 static av_always_inline void write_back_motion(H264Context *h, int mb_type)
1061 {
1062     const int b_stride      = h->b_stride;
1063     const int b_xy  = 4 * h->mb_x + 4 * h->mb_y * h->b_stride; // try mb2b(8)_xy
1064     const int b8_xy = 4 * h->mb_xy;
1065
1066     if (USES_LIST(mb_type, 0)) {
1067         write_back_motion_list(h, b_stride, b_xy, b8_xy, mb_type, 0);
1068     } else {
1069         fill_rectangle(&h->cur_pic.ref_index[0][b8_xy],
1070                        2, 2, 2, (uint8_t)LIST_NOT_USED, 1);
1071     }
1072     if (USES_LIST(mb_type, 1))
1073         write_back_motion_list(h, b_stride, b_xy, b8_xy, mb_type, 1);
1074
1075     if (h->slice_type_nos == AV_PICTURE_TYPE_B && CABAC(h)) {
1076         if (IS_8X8(mb_type)) {
1077             uint8_t *direct_table = &h->direct_table[4 * h->mb_xy];
1078             direct_table[1] = h->sub_mb_type[1] >> 1;
1079             direct_table[2] = h->sub_mb_type[2] >> 1;
1080             direct_table[3] = h->sub_mb_type[3] >> 1;
1081         }
1082     }
1083 }
1084
1085 static av_always_inline int get_dct8x8_allowed(H264Context *h)
1086 {
1087     if (h->sps.direct_8x8_inference_flag)
1088         return !(AV_RN64A(h->sub_mb_type) &
1089                  ((MB_TYPE_16x8 | MB_TYPE_8x16 | MB_TYPE_8x8) *
1090                   0x0001000100010001ULL));
1091     else
1092         return !(AV_RN64A(h->sub_mb_type) &
1093                  ((MB_TYPE_16x8 | MB_TYPE_8x16 | MB_TYPE_8x8 | MB_TYPE_DIRECT2) *
1094                   0x0001000100010001ULL));
1095 }
1096
1097 static inline int find_start_code(const uint8_t *buf, int buf_size,
1098                            int buf_index, int next_avc)
1099 {
1100     uint32_t state = -1;
1101
1102     buf_index = avpriv_find_start_code(buf + buf_index, buf + next_avc + 1, &state) - buf - 1;
1103
1104     return FFMIN(buf_index, buf_size);
1105 }
1106
1107 static inline int get_avc_nalsize(H264Context *h, const uint8_t *buf,
1108                            int buf_size, int *buf_index)
1109 {
1110     int i, nalsize = 0;
1111
1112     if (*buf_index >= buf_size - h->nal_length_size)
1113         return -1;
1114
1115     for (i = 0; i < h->nal_length_size; i++)
1116         nalsize = ((unsigned)nalsize << 8) | buf[(*buf_index)++];
1117     if (nalsize <= 0 || nalsize > buf_size - *buf_index) {
1118         av_log(h->avctx, AV_LOG_ERROR,
1119                "AVC: nal size %d\n", nalsize);
1120         return -1;
1121     }
1122     return nalsize;
1123 }
1124
1125 int ff_h264_field_end(H264Context *h, int in_setup);
1126
1127 int ff_h264_ref_picture(H264Context *h, H264Picture *dst, H264Picture *src);
1128 void ff_h264_unref_picture(H264Context *h, H264Picture *pic);
1129
1130 int ff_h264_context_init(H264Context *h);
1131 int ff_h264_set_parameter_from_sps(H264Context *h);
1132
1133 void ff_h264_draw_horiz_band(H264Context *h, int y, int height);
1134 int ff_init_poc(H264Context *h, int pic_field_poc[2], int *pic_poc);
1135 int ff_pred_weight_table(H264Context *h);
1136 int ff_set_ref_count(H264Context *h);
1137
1138 int ff_h264_decode_slice_header(H264Context *h, H264Context *h0);
1139 #define SLICE_SINGLETHREAD 1
1140 #define SLICE_SKIPED 2
1141
1142 int ff_h264_execute_decode_slices(H264Context *h, unsigned context_count);
1143 int ff_h264_update_thread_context(AVCodecContext *dst,
1144                                   const AVCodecContext *src);
1145
1146 void ff_h264_flush_change(H264Context *h);
1147
1148 void ff_h264_free_tables(H264Context *h, int free_rbsp);
1149
1150 void ff_h264_set_erpic(ERPicture *dst, H264Picture *src);
1151
1152 #endif /* AVCODEC_H264_H */