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 Libav.
   6  *
   7  * Libav 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  * Libav 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 Libav; 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 "libavutil/thread.h"
  33 #include "cabac.h"
  34 #include "error_resilience.h"
  35 #include "get_bits.h"
  36 #include "h264_parse.h"
  37 #include "h2645_parse.h"
  38 #include "h264chroma.h"
  39 #include "h264dsp.h"
  40 #include "h264pred.h"
  41 #include "h264qpel.h"
  42 #include "internal.h"
  43 #include "mpegutils.h"
  44 #include "parser.h"
  45 #include "qpeldsp.h"
  46 #include "rectangle.h"
  47 #include "videodsp.h"
  48
  49 #define H264_MAX_PICTURE_COUNT 32
  50 #define H264_MAX_THREADS       16
  51
  52 #define MAX_SPS_COUNT          32
  53 #define MAX_PPS_COUNT         256
  54
  55 #define MAX_MMCO_COUNT         66
  56
  57 #define MAX_DELAYED_PIC_COUNT  16
  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 CHROMA422(h) (h->sps.chroma_format_idc == 2)
  99 #define CHROMA444(h) (h->sps.chroma_format_idc == 3)
 100
 101 #define EXTENDED_SAR       255
 102
 103 #define MB_TYPE_REF0       MB_TYPE_ACPRED // dirty but it fits in 16 bit
 104 #define MB_TYPE_8x8DCT     0x01000000
 105 #define IS_REF0(a)         ((a) & MB_TYPE_REF0)
 106 #define IS_8x8DCT(a)       ((a) & MB_TYPE_8x8DCT)
 107
 108 #define QP_MAX_NUM (51 + 2 * 6)           // The maximum supported qp
 109
 110 /* NAL unit types */
 111 enum {
 112     NAL_SLICE           = 1,
 113     NAL_DPA             = 2,
 114     NAL_DPB             = 3,
 115     NAL_DPC             = 4,
 116     NAL_IDR_SLICE       = 5,
 117     NAL_SEI             = 6,
 118     NAL_SPS             = 7,
 119     NAL_PPS             = 8,
 120     NAL_AUD             = 9,
 121     NAL_END_SEQUENCE    = 10,
 122     NAL_END_STREAM      = 11,
 123     NAL_FILLER_DATA     = 12,
 124     NAL_SPS_EXT         = 13,
 125     NAL_AUXILIARY_SLICE = 19,
 126     NAL_FF_IGNORE       = 0xff0f001,
 127 };
 128
 129 /**
 130  * SEI message types
 131  */
 132 typedef enum {
 133     SEI_TYPE_BUFFERING_PERIOD       = 0,   ///< buffering period (H.264, D.1.1)
 134     SEI_TYPE_PIC_TIMING             = 1,   ///< picture timing
 135     SEI_TYPE_USER_DATA_REGISTERED   = 4,   ///< registered user data as specified by Rec. ITU-T T.35
 136     SEI_TYPE_USER_DATA_UNREGISTERED = 5,   ///< unregistered user data
 137     SEI_TYPE_RECOVERY_POINT         = 6,   ///< recovery point (frame # to decoder sync)
 138     SEI_TYPE_FRAME_PACKING          = 45,  ///< frame packing arrangement
 139     SEI_TYPE_DISPLAY_ORIENTATION    = 47,  ///< display orientation
 140 } SEI_Type;
 141
 142 /**
 143  * pic_struct in picture timing SEI message
 144  */
 145 typedef enum {
 146     SEI_PIC_STRUCT_FRAME             = 0, ///<  0: %frame
 147     SEI_PIC_STRUCT_TOP_FIELD         = 1, ///<  1: top field
 148     SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_FIELD      = 2, ///<  2: bottom field
 149     SEI_PIC_STRUCT_TOP_BOTTOM        = 3, ///<  3: top field, bottom field, in that order
 150     SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_TOP        = 4, ///<  4: bottom field, top field, in that order
 151     SEI_PIC_STRUCT_TOP_BOTTOM_TOP    = 5, ///<  5: top field, bottom field, top field repeated, in that order
 152     SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_TOP_BOTTOM = 6, ///<  6: bottom field, top field, bottom field repeated, in that order
 153     SEI_PIC_STRUCT_FRAME_DOUBLING    = 7, ///<  7: %frame doubling
 154     SEI_PIC_STRUCT_FRAME_TRIPLING    = 8  ///<  8: %frame tripling
 155 } SEI_PicStructType;
 156
 157 /**
 158  * Sequence parameter set
 159  */
 160 typedef struct SPS {
 161     unsigned int sps_id;
 162     int profile_idc;
 163     int level_idc;
 164     int chroma_format_idc;
 165     int transform_bypass;              ///< qpprime_y_zero_transform_bypass_flag
 166     int log2_max_frame_num;            ///< log2_max_frame_num_minus4 + 4
 167     int poc_type;                      ///< pic_order_cnt_type
 168     int log2_max_poc_lsb;              ///< log2_max_pic_order_cnt_lsb_minus4
 169     int delta_pic_order_always_zero_flag;
 170     int offset_for_non_ref_pic;
 171     int offset_for_top_to_bottom_field;
 172     int poc_cycle_length;              ///< num_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycle
 173     int ref_frame_count;               ///< num_ref_frames
 174     int gaps_in_frame_num_allowed_flag;
 175     int mb_width;                      ///< pic_width_in_mbs_minus1 + 1
 176     int mb_height;                     ///< pic_height_in_map_units_minus1 + 1
 177     int frame_mbs_only_flag;
 178     int mb_aff;                        ///< mb_adaptive_frame_field_flag
 179     int direct_8x8_inference_flag;
 180     int crop;                          ///< frame_cropping_flag
 181
 182     /* those 4 are already in luma samples */
 183     unsigned int crop_left;            ///< frame_cropping_rect_left_offset
 184     unsigned int crop_right;           ///< frame_cropping_rect_right_offset
 185     unsigned int crop_top;             ///< frame_cropping_rect_top_offset
 186     unsigned int crop_bottom;          ///< frame_cropping_rect_bottom_offset
 187     int vui_parameters_present_flag;
 188     AVRational sar;
 189     int video_signal_type_present_flag;
 190     int full_range;
 191     int colour_description_present_flag;
 192     enum AVColorPrimaries color_primaries;
 193     enum AVColorTransferCharacteristic color_trc;
 194     enum AVColorSpace colorspace;
 195     int timing_info_present_flag;
 196     uint32_t num_units_in_tick;
 197     uint32_t time_scale;
 198     int fixed_frame_rate_flag;
 199     short offset_for_ref_frame[256]; // FIXME dyn aloc?
 200     int bitstream_restriction_flag;
 201     int num_reorder_frames;
 202     int scaling_matrix_present;
 203     uint8_t scaling_matrix4[6][16];
 204     uint8_t scaling_matrix8[6][64];
 205     int nal_hrd_parameters_present_flag;
 206     int vcl_hrd_parameters_present_flag;
 207     int pic_struct_present_flag;
 208     int time_offset_length;
 209     int cpb_cnt;                          ///< See H.264 E.1.2
 210     int initial_cpb_removal_delay_length; ///< initial_cpb_removal_delay_length_minus1 + 1
 211     int cpb_removal_delay_length;         ///< cpb_removal_delay_length_minus1 + 1
 212     int dpb_output_delay_length;          ///< dpb_output_delay_length_minus1 + 1
 213     int bit_depth_luma;                   ///< bit_depth_luma_minus8 + 8
 214     int bit_depth_chroma;                 ///< bit_depth_chroma_minus8 + 8
 215     int residual_color_transform_flag;    ///< residual_colour_transform_flag
 216     int constraint_set_flags;             ///< constraint_set[0-3]_flag
 217     int new;                              ///< flag to keep track if the decoder context needs re-init due to changed SPS
 218 } SPS;
 219
 220 /**
 221  * Picture parameter set
 222  */
 223 typedef struct PPS {
 224     unsigned int sps_id;
 225     int cabac;                  ///< entropy_coding_mode_flag
 226     int pic_order_present;      ///< pic_order_present_flag
 227     int slice_group_count;      ///< num_slice_groups_minus1 + 1
 228     int mb_slice_group_map_type;
 229     unsigned int ref_count[2];  ///< num_ref_idx_l0/1_active_minus1 + 1
 230     int weighted_pred;          ///< weighted_pred_flag
 231     int weighted_bipred_idc;
 232     int init_qp;                ///< pic_init_qp_minus26 + 26
 233     int init_qs;                ///< pic_init_qs_minus26 + 26
 234     int chroma_qp_index_offset[2];
 235     int deblocking_filter_parameters_present; ///< deblocking_filter_parameters_present_flag
 236     int constrained_intra_pred;     ///< constrained_intra_pred_flag
 237     int redundant_pic_cnt_present;  ///< redundant_pic_cnt_present_flag
 238     int transform_8x8_mode;         ///< transform_8x8_mode_flag
 239     uint8_t scaling_matrix4[6][16];
 240     uint8_t scaling_matrix8[6][64];
 241     uint8_t chroma_qp_table[2][64]; ///< pre-scaled (with chroma_qp_index_offset) version of qp_table
 242     int chroma_qp_diff;
 243 } PPS;
 244
 245 /**
 246  * Memory management control operation opcode.
 247  */
 248 typedef enum MMCOOpcode {
 249     MMCO_END = 0,
 250     MMCO_SHORT2UNUSED,
 251     MMCO_LONG2UNUSED,
 252     MMCO_SHORT2LONG,
 253     MMCO_SET_MAX_LONG,
 254     MMCO_RESET,
 255     MMCO_LONG,
 256 } MMCOOpcode;
 257
 258 /**
 259  * Memory management control operation.
 260  */
 261 typedef struct MMCO {
 262     MMCOOpcode opcode;
 263     int short_pic_num;  ///< pic_num without wrapping (pic_num & max_pic_num)
 264     int long_arg;       ///< index, pic_num, or num long refs depending on opcode
 265 } MMCO;
 266
 267 typedef struct H264Picture {
 268     AVFrame *f;
 269     ThreadFrame tf;
 270
 271     AVBufferRef *qscale_table_buf;
 272     int8_t *qscale_table;
 273
 274     AVBufferRef *motion_val_buf[2];
 275     int16_t (*motion_val[2])[2];
 276
 277     AVBufferRef *mb_type_buf;
 278     uint32_t *mb_type;
 279
 280     AVBufferRef *hwaccel_priv_buf;
 281     void *hwaccel_picture_private; ///< hardware accelerator private data
 282
 283     AVBufferRef *ref_index_buf[2];
 284     int8_t *ref_index[2];
 285
 286     int field_poc[2];       ///< top/bottom POC
 287     int poc;                ///< frame POC
 288     int frame_num;          ///< frame_num (raw frame_num from slice header)
 289     int mmco_reset;         /**< MMCO_RESET set this 1. Reordering code must
 290                                  not mix pictures before and after MMCO_RESET. */
 291     int pic_id;             /**< pic_num (short -> no wrap version of pic_num,
 292                                  pic_num & max_pic_num; long -> long_pic_num) */
 293     int long_ref;           ///< 1->long term reference 0->short term reference
 294     int ref_poc[2][2][32];  ///< POCs of the frames used as reference (FIXME need per slice)
 295     int ref_count[2][2];    ///< number of entries in ref_poc         (FIXME need per slice)
 296     int mbaff;              ///< 1 -> MBAFF frame 0-> not MBAFF
 297     int field_picture;      ///< whether or not picture was encoded in separate fields
 298
 299     int reference;
 300     int recovered;          ///< picture at IDR or recovery point + recovery count
 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     // index of the first MB of the next slice
 372     int next_slice_idx;
 373     int mb_skip_run;
 374     int is_complex;
 375
 376     int mb_field_decoding_flag;
 377     int mb_mbaff;               ///< mb_aff_frame && mb_field_decoding_flag
 378
 379     int redundant_pic_count;
 380
 381     /**
 382      * number of neighbors (top and/or left) that used 8x8 dct
 383      */
 384     int neighbor_transform_size;
 385
 386     int direct_spatial_mv_pred;
 387     int col_parity;
 388     int col_fieldoff;
 389
 390     int cbp;
 391     int top_cbp;
 392     int left_cbp;
 393
 394     int dist_scale_factor[32];
 395     int dist_scale_factor_field[2][32];
 396     int map_col_to_list0[2][16 + 32];
 397     int map_col_to_list0_field[2][2][16 + 32];
 398
 399     /**
 400      * num_ref_idx_l0/1_active_minus1 + 1
 401      */
 402     unsigned int ref_count[2];          ///< counts frames or fields, depending on current mb mode
 403     unsigned int list_count;
 404     H264Ref ref_list[2][48];        /**< 0..15: frame refs, 16..47: mbaff field refs.
 405                                          *   Reordered version of default_ref_list
 406                                          *   according to picture reordering in slice header */
 407     int ref2frm[MAX_SLICES][2][64];     ///< reference to frame number lists, used in the loop filter, the first 2 are for -2,-1
 408
 409     const uint8_t *intra_pcm_ptr;
 410     int16_t *dc_val_base;
 411
 412     uint8_t *bipred_scratchpad;
 413     uint8_t *edge_emu_buffer;
 414     uint8_t (*top_borders[2])[(16 * 3) * 2];
 415     int bipred_scratchpad_allocated;
 416     int edge_emu_buffer_allocated;
 417     int top_borders_allocated[2];
 418
 419     /**
 420      * non zero coeff count cache.
 421      * is 64 if not available.
 422      */
 423     DECLARE_ALIGNED(8, uint8_t, non_zero_count_cache)[15 * 8];
 424
 425     /**
 426      * Motion vector cache.
 427      */
 428     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, mv_cache)[2][5 * 8][2];
 429     DECLARE_ALIGNED(8,  int8_t, ref_cache)[2][5 * 8];
 430     DECLARE_ALIGNED(16, uint8_t, mvd_cache)[2][5 * 8][2];
 431     uint8_t direct_cache[5 * 8];
 432
 433     DECLARE_ALIGNED(8, uint16_t, sub_mb_type)[4];
 434
 435     ///< as a dct coeffecient is int32_t in high depth, we need to reserve twice the space.
 436     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, mb)[16 * 48 * 2];
 437     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, mb_luma_dc)[3][16 * 2];
 438     ///< as mb is addressed by scantable[i] and scantable is uint8_t we can either
 439     ///< check that i is not too large or ensure that there is some unused stuff after mb
 440     int16_t mb_padding[256 * 2];
 441
 442     uint8_t (*mvd_table[2])[2];
 443
 444     /**
 445      * Cabac
 446      */
 447     CABACContext cabac;
 448     uint8_t cabac_state[1024];
 449     int cabac_init_idc;
 450
 451     // rbsp buffer used for this slice
 452     uint8_t *rbsp_buffer;
 453     unsigned int rbsp_buffer_size;
 454 } H264SliceContext;
 455
 456 /**
 457  * H264Context
 458  */
 459 typedef struct H264Context {
 460     const AVClass *class;
 461     AVCodecContext *avctx;
 462     VideoDSPContext vdsp;
 463     H264DSPContext h264dsp;
 464     H264ChromaContext h264chroma;
 465     H264QpelContext h264qpel;
 466     GetBitContext gb;
 467
 468     H264Picture DPB[H264_MAX_PICTURE_COUNT];
 469     H264Picture *cur_pic_ptr;
 470     H264Picture cur_pic;
 471
 472     H264SliceContext *slice_ctx;
 473     int            nb_slice_ctx;
 474
 475     H2645Packet pkt;
 476
 477     int pixel_shift;    ///< 0 for 8-bit H264, 1 for high-bit-depth H264
 478
 479     /* coded dimensions -- 16 * mb w/h */
 480     int width, height;
 481     int chroma_x_shift, chroma_y_shift;
 482
 483     int droppable;
 484     int coded_picture_number;
 485     int low_delay;
 486
 487     int context_initialized;
 488     int flags;
 489     int workaround_bugs;
 490
 491     int8_t(*intra4x4_pred_mode);
 492     H264PredContext hpc;
 493
 494     uint8_t (*non_zero_count)[48];
 495
 496 #define LIST_NOT_USED -1 // FIXME rename?
 497 #define PART_NOT_AVAILABLE -2
 498
 499     /**
 500      * block_offset[ 0..23] for frame macroblocks
 501      * block_offset[24..47] for field macroblocks
 502      */
 503     int block_offset[2 * (16 * 3)];
 504
 505     uint32_t *mb2b_xy;  // FIXME are these 4 a good idea?
 506     uint32_t *mb2br_xy;
 507     int b_stride;       // FIXME use s->b4_stride
 508
 509     SPS sps; ///< current sps
 510     PPS pps; ///< current pps
 511
 512     uint32_t dequant4_buffer[6][QP_MAX_NUM + 1][16]; // FIXME should these be moved down?
 513     uint32_t dequant8_buffer[6][QP_MAX_NUM + 1][64];
 514     uint32_t(*dequant4_coeff[6])[16];
 515     uint32_t(*dequant8_coeff[6])[64];
 516
 517     uint16_t *slice_table;      ///< slice_table_base + 2*mb_stride + 1
 518
 519     // interlacing specific flags
 520     int mb_aff_frame;
 521     int picture_structure;
 522     int first_field;
 523
 524     uint8_t *list_counts;               ///< Array of list_count per MB specifying the slice type
 525
 526     /* 0x100 -> non null luma_dc, 0x80/0x40 -> non null chroma_dc (cb/cr), 0x?0 -> chroma_cbp(0, 1, 2), 0x0? luma_cbp */
 527     uint16_t *cbp_table;
 528
 529     /* chroma_pred_mode for i4x4 or i16x16, else 0 */
 530     uint8_t *chroma_pred_mode_table;
 531     uint8_t (*mvd_table[2])[2];
 532     uint8_t *direct_table;
 533
 534     uint8_t zigzag_scan[16];
 535     uint8_t zigzag_scan8x8[64];
 536     uint8_t zigzag_scan8x8_cavlc[64];
 537     uint8_t field_scan[16];
 538     uint8_t field_scan8x8[64];
 539     uint8_t field_scan8x8_cavlc[64];
 540     const uint8_t *zigzag_scan_q0;
 541     const uint8_t *zigzag_scan8x8_q0;
 542     const uint8_t *zigzag_scan8x8_cavlc_q0;
 543     const uint8_t *field_scan_q0;
 544     const uint8_t *field_scan8x8_q0;
 545     const uint8_t *field_scan8x8_cavlc_q0;
 546
 547     int x264_build;
 548
 549     int mb_y;
 550     int mb_height, mb_width;
 551     int mb_stride;
 552     int mb_num;
 553
 554     // =============================================================
 555     // Things below are not used in the MB or more inner code
 556
 557     int nal_ref_idc;
 558     int nal_unit_type;
 559
 560     /**
 561      * Used to parse AVC variant of h264
 562      */
 563     int is_avc;           ///< this flag is != 0 if codec is avc1
 564     int nal_length_size;  ///< Number of bytes used for nal length (1, 2 or 4)
 565
 566     int bit_depth_luma;         ///< luma bit depth from sps to detect changes
 567     int chroma_format_idc;      ///< chroma format from sps to detect changes
 568
 569     SPS *sps_buffers[MAX_SPS_COUNT];
 570     PPS *pps_buffers[MAX_PPS_COUNT];
 571
 572     int dequant_coeff_pps;      ///< reinit tables when pps changes
 573
 574     uint16_t *slice_table_base;
 575
 576     // POC stuff
 577     int poc_lsb;
 578     int poc_msb;
 579     int delta_poc_bottom;
 580     int delta_poc[2];
 581     int frame_num;
 582     int prev_poc_msb;           ///< poc_msb of the last reference pic for POC type 0
 583     int prev_poc_lsb;           ///< poc_lsb of the last reference pic for POC type 0
 584     int frame_num_offset;       ///< for POC type 2
 585     int prev_frame_num_offset;  ///< for POC type 2
 586     int prev_frame_num;         ///< frame_num of the last pic for POC type 1/2
 587
 588     /**
 589      * frame_num for frames or 2 * frame_num + 1 for field pics.
 590      */
 591     int curr_pic_num;
 592
 593     /**
 594      * max_frame_num or 2 * max_frame_num for field pics.
 595      */
 596     int max_pic_num;
 597
 598     H264Picture *short_ref[32];
 599     H264Picture *long_ref[32];
 600     H264Picture *delayed_pic[MAX_DELAYED_PIC_COUNT + 2]; // FIXME size?
 601     int last_pocs[MAX_DELAYED_PIC_COUNT];
 602     H264Picture *next_output_pic;
 603     int next_outputed_poc;
 604
 605     /**
 606      * memory management control operations buffer.
 607      */
 608     MMCO mmco[MAX_MMCO_COUNT];
 609     int mmco_index;
 610     int mmco_reset;
 611
 612     int long_ref_count;     ///< number of actual long term references
 613     int short_ref_count;    ///< number of actual short term references
 614
 615     /**
 616      * @name Members for slice based multithreading
 617      * @{
 618      */
 619     /**
 620      * current slice number, used to initalize slice_num of each thread/context
 621      */
 622     int current_slice;
 623
 624     /**
 625      * Max number of threads / contexts.
 626      * This is equal to AVCodecContext.thread_count unless
 627      * multithreaded decoding is impossible, in which case it is
 628      * reduced to 1.
 629      */
 630     int max_contexts;
 631
 632     int slice_context_count;
 633
 634     /**
 635      *  1 if the single thread fallback warning has already been
 636      *  displayed, 0 otherwise.
 637      */
 638     int single_decode_warning;
 639
 640     enum AVPictureType pict_type;
 641
 642     /** @} */
 643
 644     /**
 645      * pic_struct in picture timing SEI message
 646      */
 647     SEI_PicStructType sei_pic_struct;
 648
 649     /**
 650      * Complement sei_pic_struct
 651      * SEI_PIC_STRUCT_TOP_BOTTOM and SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_TOP indicate interlaced frames.
 652      * However, soft telecined frames may have these values.
 653      * This is used in an attempt to flag soft telecine progressive.
 654      */
 655     int prev_interlaced_frame;
 656
 657     /**
 658      * frame_packing_arrangment SEI message
 659      */
 660     int sei_frame_packing_present;
 661     int frame_packing_arrangement_type;
 662     int content_interpretation_type;
 663     int quincunx_subsampling;
 664
 665     /**
 666      * display orientation SEI message
 667      */
 668     int sei_display_orientation_present;
 669     int sei_anticlockwise_rotation;
 670     int sei_hflip, sei_vflip;
 671
 672     /**
 673      * User data registered by Rec. ITU-T T.35 SEI
 674      */
 675     int sei_reguserdata_afd_present;
 676     uint8_t active_format_description;
 677     int a53_caption_size;
 678     uint8_t *a53_caption;
 679
 680     /**
 681      * Bit set of clock types for fields/frames in picture timing SEI message.
 682      * For each found ct_type, appropriate bit is set (e.g., bit 1 for
 683      * interlaced).
 684      */
 685     int sei_ct_type;
 686
 687     /**
 688      * dpb_output_delay in picture timing SEI message, see H.264 C.2.2
 689      */
 690     int sei_dpb_output_delay;
 691
 692     /**
 693      * cpb_removal_delay in picture timing SEI message, see H.264 C.1.2
 694      */
 695     int sei_cpb_removal_delay;
 696
 697     /**
 698      * recovery_frame_cnt from SEI message
 699      *
 700      * Set to -1 if no recovery point SEI message found or to number of frames
 701      * before playback synchronizes. Frames having recovery point are key
 702      * frames.
 703      */
 704     int sei_recovery_frame_cnt;
 705
 706     /**
 707      * recovery_frame is the frame_num at which the next frame should
 708      * be fully constructed.
 709      *
 710      * Set to -1 when not expecting a recovery point.
 711      */
 712     int recovery_frame;
 713
 714 /**
 715  * We have seen an IDR, so all the following frames in coded order are correctly
 716  * decodable.
 717  */
 718 #define FRAME_RECOVERED_IDR  (1 << 0)
 719 /**
 720  * Sufficient number of frames have been decoded since a SEI recovery point,
 721  * so all the following frames in presentation order are correct.
 722  */
 723 #define FRAME_RECOVERED_SEI  (1 << 1)
 724
 725     int frame_recovered;    ///< Initial frame has been completely recovered
 726
 727     /* for frame threading, this is set to 1
 728      * after finish_setup() has been called, so we cannot modify
 729      * some context properties (which are supposed to stay constant between
 730      * slices) anymore */
 731     int setup_finished;
 732
 733     // Timestamp stuff
 734     int sei_buffering_period_present;   ///< Buffering period SEI flag
 735     int initial_cpb_removal_delay[32];  ///< Initial timestamps for CPBs
 736
 737     int enable_er;
 738
 739     AVBufferPool *qscale_table_pool;
 740     AVBufferPool *mb_type_pool;
 741     AVBufferPool *motion_val_pool;
 742     AVBufferPool *ref_index_pool;
 743
 744     /* Motion Estimation */
 745     qpel_mc_func (*qpel_put)[16];
 746     qpel_mc_func (*qpel_avg)[16];
 747 } H264Context;
 748
 749 extern const uint16_t ff_h264_mb_sizes[4];
 750
 751 /**
 752  * Decode SEI
 753  */
 754 int ff_h264_decode_sei(H264Context *h);
 755
 756 /**
 757  * Decode SPS
 758  */
 759 int ff_h264_decode_seq_parameter_set(H264Context *h);
 760
 761 /**
 762  * compute profile from sps
 763  */
 764 int ff_h264_get_profile(SPS *sps);
 765
 766 /**
 767  * Decode PPS
 768  */
 769 int ff_h264_decode_picture_parameter_set(H264Context *h, int bit_length);
 770
 771 /**
 772  * Decode a network abstraction layer unit.
 773  * @param consumed is the number of bytes used as input
 774  * @param length is the length of the array
 775  * @param dst_length is the number of decoded bytes FIXME here
 776  *                   or a decode rbsp tailing?
 777  * @return decoded bytes, might be src+1 if no escapes
 778  */
 779 const uint8_t *ff_h264_decode_nal(H264Context *h, H264SliceContext *sl, const uint8_t *src,
 780                                   int *dst_length, int *consumed, int length);
 781
 782 /**
 783  * Free any data that may have been allocated in the H264 context
 784  * like SPS, PPS etc.
 785  */
 786 void ff_h264_free_context(H264Context *h);
 787
 788 /**
 789  * Reconstruct bitstream slice_type.
 790  */
 791 int ff_h264_get_slice_type(const H264SliceContext *sl);
 792
 793 /**
 794  * Allocate tables.
 795  * needs width/height
 796  */
 797 int ff_h264_alloc_tables(H264Context *h);
 798
 799 int ff_h264_decode_ref_pic_list_reordering(H264Context *h, H264SliceContext *sl);
 800 void ff_h264_fill_mbaff_ref_list(H264Context *h, H264SliceContext *sl);
 801 void ff_h264_remove_all_refs(H264Context *h);
 802
 803 /**
 804  * Execute the reference picture marking (memory management control operations).
 805  */
 806 int ff_h264_execute_ref_pic_marking(H264Context *h, MMCO *mmco, int mmco_count);
 807
 808 int ff_h264_decode_ref_pic_marking(H264Context *h, GetBitContext *gb,
 809                                    int first_slice);
 810
 811 int ff_generate_sliding_window_mmcos(H264Context *h, int first_slice);
 812
 813 void ff_h264_hl_decode_mb(const H264Context *h, H264SliceContext *sl);
 814 int ff_h264_decode_extradata(H264Context *h);
 815 int ff_h264_decode_init(AVCodecContext *avctx);
 816 void ff_h264_decode_init_vlc(void);
 817
 818 /**
 819  * Decode a macroblock
 820  * @return 0 if OK, ER_AC_ERROR / ER_DC_ERROR / ER_MV_ERROR on error
 821  */
 822 int ff_h264_decode_mb_cavlc(const H264Context *h, H264SliceContext *sl);
 823
 824 /**
 825  * Decode a CABAC coded macroblock
 826  * @return 0 if OK, ER_AC_ERROR / ER_DC_ERROR / ER_MV_ERROR on error
 827  */
 828 int ff_h264_decode_mb_cabac(const H264Context *h, H264SliceContext *sl);
 829
 830 void ff_h264_init_cabac_states(const H264Context *h, H264SliceContext *sl);
 831
 832 void ff_h264_init_dequant_tables(H264Context *h);
 833
 834 void ff_h264_direct_dist_scale_factor(const H264Context *const h, H264SliceContext *sl);
 835 void ff_h264_direct_ref_list_init(const H264Context *const h, H264SliceContext *sl);
 836 void ff_h264_pred_direct_motion(const H264Context *const h, H264SliceContext *sl,
 837                                 int *mb_type);
 838
 839 void ff_h264_filter_mb_fast(const H264Context *h, H264SliceContext *sl, int mb_x, int mb_y,
 840                             uint8_t *img_y, uint8_t *img_cb, uint8_t *img_cr,
 841                             unsigned int linesize, unsigned int uvlinesize);
 842 void ff_h264_filter_mb(const H264Context *h, H264SliceContext *sl, int mb_x, int mb_y,
 843                        uint8_t *img_y, uint8_t *img_cb, uint8_t *img_cr,
 844                        unsigned int linesize, unsigned int uvlinesize);
 845
 846 /**
 847  * Reset SEI values at the beginning of the frame.
 848  *
 849  * @param h H.264 context.
 850  */
 851 void ff_h264_reset_sei(H264Context *h);
 852
 853 /*
 854  * o-o o-o
 855  *  / / /
 856  * o-o o-o
 857  *  ,---'
 858  * o-o o-o
 859  *  / / /
 860  * o-o o-o
 861  */
 862
 863 /* Scan8 organization:
 864  *    0 1 2 3 4 5 6 7
 865  * 0  DY    y y y y y
 866  * 1        y Y Y Y Y
 867  * 2        y Y Y Y Y
 868  * 3        y Y Y Y Y
 869  * 4        y Y Y Y Y
 870  * 5  DU    u u u u u
 871  * 6        u U U U U
 872  * 7        u U U U U
 873  * 8        u U U U U
 874  * 9        u U U U U
 875  * 10 DV    v v v v v
 876  * 11       v V V V V
 877  * 12       v V V V V
 878  * 13       v V V V V
 879  * 14       v V V V V
 880  * DY/DU/DV are for luma/chroma DC.
 881  */
 882
 883 #define LUMA_DC_BLOCK_INDEX   48
 884 #define CHROMA_DC_BLOCK_INDEX 49
 885
 886 // This table must be here because scan8[constant] must be known at compiletime
 887 static const uint8_t scan8[16 * 3 + 3] = {
 888     4 +  1 * 8, 5 +  1 * 8, 4 +  2 * 8, 5 +  2 * 8,
 889     6 +  1 * 8, 7 +  1 * 8, 6 +  2 * 8, 7 +  2 * 8,
 890     4 +  3 * 8, 5 +  3 * 8, 4 +  4 * 8, 5 +  4 * 8,
 891     6 +  3 * 8, 7 +  3 * 8, 6 +  4 * 8, 7 +  4 * 8,
 892     4 +  6 * 8, 5 +  6 * 8, 4 +  7 * 8, 5 +  7 * 8,
 893     6 +  6 * 8, 7 +  6 * 8, 6 +  7 * 8, 7 +  7 * 8,
 894     4 +  8 * 8, 5 +  8 * 8, 4 +  9 * 8, 5 +  9 * 8,
 895     6 +  8 * 8, 7 +  8 * 8, 6 +  9 * 8, 7 +  9 * 8,
 896     4 + 11 * 8, 5 + 11 * 8, 4 + 12 * 8, 5 + 12 * 8,
 897     6 + 11 * 8, 7 + 11 * 8, 6 + 12 * 8, 7 + 12 * 8,
 898     4 + 13 * 8, 5 + 13 * 8, 4 + 14 * 8, 5 + 14 * 8,
 899     6 + 13 * 8, 7 + 13 * 8, 6 + 14 * 8, 7 + 14 * 8,
 900     0 +  0 * 8, 0 +  5 * 8, 0 + 10 * 8
 901 };
 902
 903 static av_always_inline uint32_t pack16to32(int a, int b)
 904 {
 905 #if HAVE_BIGENDIAN
 906     return (b & 0xFFFF) + (a << 16);
 907 #else
 908     return (a & 0xFFFF) + (b << 16);
 909 #endif
 910 }
 911
 912 static av_always_inline uint16_t pack8to16(int a, int b)
 913 {
 914 #if HAVE_BIGENDIAN
 915     return (b & 0xFF) + (a << 8);
 916 #else
 917     return (a & 0xFF) + (b << 8);
 918 #endif
 919 }
 920
 921 /**
 922  * Get the chroma qp.
 923  */
 924 static av_always_inline int get_chroma_qp(const H264Context *h, int t, int qscale)
 925 {
 926     return h->pps.chroma_qp_table[t][qscale];
 927 }
 928
 929 /**
 930  * Get the predicted intra4x4 prediction mode.
 931  */
 932 static av_always_inline int pred_intra_mode(const H264Context *h,
 933                                             H264SliceContext *sl, int n)
 934 {
 935     const int index8 = scan8[n];
 936     const int left   = sl->intra4x4_pred_mode_cache[index8 - 1];
 937     const int top    = sl->intra4x4_pred_mode_cache[index8 - 8];
 938     const int min    = FFMIN(left, top);
 939
 940     ff_tlog(h->avctx, "mode:%d %d min:%d\n", left, top, min);
 941
 942     if (min < 0)
 943         return DC_PRED;
 944     else
 945         return min;
 946 }
 947
 948 static av_always_inline void write_back_intra_pred_mode(const H264Context *h,
 949                                                         H264SliceContext *sl)
 950 {
 951     int8_t *i4x4       = sl->intra4x4_pred_mode + h->mb2br_xy[sl->mb_xy];
 952     int8_t *i4x4_cache = sl->intra4x4_pred_mode_cache;
 953
 954     AV_COPY32(i4x4, i4x4_cache + 4 + 8 * 4);
 955     i4x4[4] = i4x4_cache[7 + 8 * 3];
 956     i4x4[5] = i4x4_cache[7 + 8 * 2];
 957     i4x4[6] = i4x4_cache[7 + 8 * 1];
 958 }
 959
 960 static av_always_inline void write_back_non_zero_count(const H264Context *h,
 961                                                        H264SliceContext *sl)
 962 {
 963     const int mb_xy    = sl->mb_xy;
 964     uint8_t *nnz       = h->non_zero_count[mb_xy];
 965     uint8_t *nnz_cache = sl->non_zero_count_cache;
 966
 967     AV_COPY32(&nnz[ 0], &nnz_cache[4 + 8 * 1]);
 968     AV_COPY32(&nnz[ 4], &nnz_cache[4 + 8 * 2]);
 969     AV_COPY32(&nnz[ 8], &nnz_cache[4 + 8 * 3]);
 970     AV_COPY32(&nnz[12], &nnz_cache[4 + 8 * 4]);
 971     AV_COPY32(&nnz[16], &nnz_cache[4 + 8 * 6]);
 972     AV_COPY32(&nnz[20], &nnz_cache[4 + 8 * 7]);
 973     AV_COPY32(&nnz[32], &nnz_cache[4 + 8 * 11]);
 974     AV_COPY32(&nnz[36], &nnz_cache[4 + 8 * 12]);
 975
 976     if (!h->chroma_y_shift) {
 977         AV_COPY32(&nnz[24], &nnz_cache[4 + 8 * 8]);
 978         AV_COPY32(&nnz[28], &nnz_cache[4 + 8 * 9]);
 979         AV_COPY32(&nnz[40], &nnz_cache[4 + 8 * 13]);
 980         AV_COPY32(&nnz[44], &nnz_cache[4 + 8 * 14]);
 981     }
 982 }
 983
 984 static av_always_inline void write_back_motion_list(const H264Context *h,
 985                                                     H264SliceContext *sl,
 986                                                     int b_stride,
 987                                                     int b_xy, int b8_xy,
 988                                                     int mb_type, int list)
 989 {
 990     int16_t(*mv_dst)[2] = &h->cur_pic.motion_val[list][b_xy];
 991     int16_t(*mv_src)[2] = &sl->mv_cache[list][scan8[0]];
 992     AV_COPY128(mv_dst + 0 * b_stride, mv_src + 8 * 0);
 993     AV_COPY128(mv_dst + 1 * b_stride, mv_src + 8 * 1);
 994     AV_COPY128(mv_dst + 2 * b_stride, mv_src + 8 * 2);
 995     AV_COPY128(mv_dst + 3 * b_stride, mv_src + 8 * 3);
 996     if (CABAC(h)) {
 997         uint8_t (*mvd_dst)[2] = &sl->mvd_table[list][FMO ? 8 * sl->mb_xy
 998                                                         : h->mb2br_xy[sl->mb_xy]];
 999         uint8_t(*mvd_src)[2]  = &sl->mvd_cache[list][scan8[0]];
1000         if (IS_SKIP(mb_type)) {
1001             AV_ZERO128(mvd_dst);
1002         } else {
1003             AV_COPY64(mvd_dst, mvd_src + 8 * 3);
1004             AV_COPY16(mvd_dst + 3 + 3, mvd_src + 3 + 8 * 0);
1005             AV_COPY16(mvd_dst + 3 + 2, mvd_src + 3 + 8 * 1);
1006             AV_COPY16(mvd_dst + 3 + 1, mvd_src + 3 + 8 * 2);
1007         }
1008     }
1009
1010     {
1011         int8_t *ref_index = &h->cur_pic.ref_index[list][b8_xy];
1012         int8_t *ref_cache = sl->ref_cache[list];
1013         ref_index[0 + 0 * 2] = ref_cache[scan8[0]];
1014         ref_index[1 + 0 * 2] = ref_cache[scan8[4]];
1015         ref_index[0 + 1 * 2] = ref_cache[scan8[8]];
1016         ref_index[1 + 1 * 2] = ref_cache[scan8[12]];
1017     }
1018 }
1019
1020 static av_always_inline void write_back_motion(const H264Context *h,
1021                                                H264SliceContext *sl,
1022                                                int mb_type)
1023 {
1024     const int b_stride      = h->b_stride;
1025     const int b_xy  = 4 * sl->mb_x + 4 * sl->mb_y * h->b_stride; // try mb2b(8)_xy
1026     const int b8_xy = 4 * sl->mb_xy;
1027
1028     if (USES_LIST(mb_type, 0)) {
1029         write_back_motion_list(h, sl, b_stride, b_xy, b8_xy, mb_type, 0);
1030     } else {
1031         fill_rectangle(&h->cur_pic.ref_index[0][b8_xy],
1032                        2, 2, 2, (uint8_t)LIST_NOT_USED, 1);
1033     }
1034     if (USES_LIST(mb_type, 1))
1035         write_back_motion_list(h, sl, b_stride, b_xy, b8_xy, mb_type, 1);
1036
1037     if (sl->slice_type_nos == AV_PICTURE_TYPE_B && CABAC(h)) {
1038         if (IS_8X8(mb_type)) {
1039             uint8_t *direct_table = &h->direct_table[4 * sl->mb_xy];
1040             direct_table[1] = sl->sub_mb_type[1] >> 1;
1041             direct_table[2] = sl->sub_mb_type[2] >> 1;
1042             direct_table[3] = sl->sub_mb_type[3] >> 1;
1043         }
1044     }
1045 }
1046
1047 static av_always_inline int get_dct8x8_allowed(const H264Context *h, H264SliceContext *sl)
1048 {
1049     if (h->sps.direct_8x8_inference_flag)
1050         return !(AV_RN64A(sl->sub_mb_type) &
1051                  ((MB_TYPE_16x8 | MB_TYPE_8x16 | MB_TYPE_8x8) *
1052                   0x0001000100010001ULL));
1053     else
1054         return !(AV_RN64A(sl->sub_mb_type) &
1055                  ((MB_TYPE_16x8 | MB_TYPE_8x16 | MB_TYPE_8x8 | MB_TYPE_DIRECT2) *
1056                   0x0001000100010001ULL));
1057 }
1058
1059 int ff_h264_field_end(H264Context *h, H264SliceContext *sl, int in_setup);
1060
1061 int ff_h264_ref_picture(H264Context *h, H264Picture *dst, H264Picture *src);
1062 void ff_h264_unref_picture(H264Context *h, H264Picture *pic);
1063
1064 int ff_h264_slice_context_init(H264Context *h, H264SliceContext *sl);
1065
1066 void ff_h264_draw_horiz_band(const H264Context *h, H264SliceContext *sl, int y, int height);
1067 int ff_init_poc(H264Context *h, int pic_field_poc[2], int *pic_poc);
1068 int ff_set_ref_count(H264Context *h, H264SliceContext *sl);
1069
1070 int ff_h264_decode_slice_header(H264Context *h, H264SliceContext *sl);
1071 int ff_h264_execute_decode_slices(H264Context *h, unsigned context_count);
1072 int ff_h264_update_thread_context(AVCodecContext *dst,
1073                                   const AVCodecContext *src);
1074
1075 void ff_h264_flush_change(H264Context *h);
1076
1077 void ff_h264_free_tables(H264Context *h);
1078
1079 #endif /* AVCODEC_H264_H */