]> git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/h264.h
Merge remote-tracking branch 'qatar/master'
[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 "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     ThreadFrame tf;
293
294     AVBufferRef *qscale_table_buf;
295     int8_t *qscale_table;
296
297     AVBufferRef *motion_val_buf[2];
298     int16_t (*motion_val[2])[2];
299
300     AVBufferRef *mb_type_buf;
301     uint32_t *mb_type;
302
303     AVBufferRef *hwaccel_priv_buf;
304     void *hwaccel_picture_private; ///< hardware accelerator private data
305
306     AVBufferRef *ref_index_buf[2];
307     int8_t *ref_index[2];
308
309     int field_poc[2];       ///< top/bottom POC
310     int poc;                ///< frame POC
311     int frame_num;          ///< frame_num (raw frame_num from slice header)
312     int mmco_reset;         /**< MMCO_RESET set this 1. Reordering code must
313                                  not mix pictures before and after MMCO_RESET. */
314     int pic_id;             /**< pic_num (short -> no wrap version of pic_num,
315                                  pic_num & max_pic_num; long -> long_pic_num) */
316     int long_ref;           ///< 1->long term reference 0->short term reference
317     int ref_poc[2][2][32];  ///< POCs of the frames/fields used as reference (FIXME need per slice)
318     int ref_count[2][2];    ///< number of entries in ref_poc         (FIXME need per slice)
319     int mbaff;              ///< 1 -> MBAFF frame 0-> not MBAFF
320     int field_picture;      ///< whether or not picture was encoded in separate fields
321
322     int needs_realloc;      ///< picture needs to be reallocated (eg due to a frame size change)
323     int reference;
324     int recovered;          ///< picture at IDR or recovery point + recovery count
325     int invalid_gap;
326
327     int crop;
328     int crop_left;
329     int crop_top;
330 } H264Picture;
331
332 /**
333  * H264Context
334  */
335 typedef struct H264Context {
336     AVCodecContext *avctx;
337     VideoDSPContext vdsp;
338     H264DSPContext h264dsp;
339     H264ChromaContext h264chroma;
340     H264QpelContext h264qpel;
341     ParseContext parse_context;
342     GetBitContext gb;
343     DSPContext       dsp;
344     ERContext er;
345
346     H264Picture *DPB;
347     H264Picture *cur_pic_ptr;
348     H264Picture cur_pic;
349
350     int pixel_shift;    ///< 0 for 8-bit H264, 1 for high-bit-depth H264
351     int chroma_qp[2];   // QPc
352
353     int qp_thresh;      ///< QP threshold to skip loopfilter
354
355     /* coded dimensions -- 16 * mb w/h */
356     int width, height;
357     ptrdiff_t linesize, uvlinesize;
358     int chroma_x_shift, chroma_y_shift;
359
360     int qscale;
361     int droppable;
362     int data_partitioning;
363     int coded_picture_number;
364     int low_delay;
365
366     int context_initialized;
367     int flags;
368     int workaround_bugs;
369
370     int prev_mb_skipped;
371     int next_mb_skipped;
372
373     // prediction stuff
374     int chroma_pred_mode;
375     int intra16x16_pred_mode;
376
377     int topleft_mb_xy;
378     int top_mb_xy;
379     int topright_mb_xy;
380     int left_mb_xy[LEFT_MBS];
381
382     int topleft_type;
383     int top_type;
384     int topright_type;
385     int left_type[LEFT_MBS];
386
387     const uint8_t *left_block;
388     int topleft_partition;
389
390     int8_t intra4x4_pred_mode_cache[5 * 8];
391     int8_t(*intra4x4_pred_mode);
392     H264PredContext hpc;
393     unsigned int topleft_samples_available;
394     unsigned int top_samples_available;
395     unsigned int topright_samples_available;
396     unsigned int left_samples_available;
397     uint8_t (*top_borders[2])[(16 * 3) * 2];
398
399     /**
400      * non zero coeff count cache.
401      * is 64 if not available.
402      */
403     DECLARE_ALIGNED(8, uint8_t, non_zero_count_cache)[15 * 8];
404
405     uint8_t (*non_zero_count)[48];
406
407     /**
408      * Motion vector cache.
409      */
410     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, mv_cache)[2][5 * 8][2];
411     DECLARE_ALIGNED(8, int8_t, ref_cache)[2][5 * 8];
412 #define LIST_NOT_USED -1 // FIXME rename?
413 #define PART_NOT_AVAILABLE -2
414
415     /**
416      * number of neighbors (top and/or left) that used 8x8 dct
417      */
418     int neighbor_transform_size;
419
420     /**
421      * block_offset[ 0..23] for frame macroblocks
422      * block_offset[24..47] for field macroblocks
423      */
424     int block_offset[2 * (16 * 3)];
425
426     uint32_t *mb2b_xy;  // FIXME are these 4 a good idea?
427     uint32_t *mb2br_xy;
428     int b_stride;       // FIXME use s->b4_stride
429
430     ptrdiff_t mb_linesize;  ///< may be equal to s->linesize or s->linesize * 2, for mbaff
431     ptrdiff_t mb_uvlinesize;
432
433     unsigned current_sps_id; ///< id of the current SPS
434     SPS sps; ///< current sps
435     PPS pps; ///< current pps
436
437     int au_pps_id; ///< pps_id of current access unit
438
439     uint32_t dequant4_buffer[6][QP_MAX_NUM + 1][16]; // FIXME should these be moved down?
440     uint32_t dequant8_buffer[6][QP_MAX_NUM + 1][64];
441     uint32_t(*dequant4_coeff[6])[16];
442     uint32_t(*dequant8_coeff[6])[64];
443
444     int slice_num;
445     uint16_t *slice_table;      ///< slice_table_base + 2*mb_stride + 1
446     int slice_type;
447     int slice_type_nos;         ///< S free slice type (SI/SP are remapped to I/P)
448     int slice_type_fixed;
449
450     // interlacing specific flags
451     int mb_aff_frame;
452     int mb_field_decoding_flag;
453     int mb_mbaff;               ///< mb_aff_frame && mb_field_decoding_flag
454     int picture_structure;
455     int first_field;
456
457     DECLARE_ALIGNED(8, uint16_t, sub_mb_type)[4];
458
459     // Weighted pred stuff
460     int use_weight;
461     int use_weight_chroma;
462     int luma_log2_weight_denom;
463     int chroma_log2_weight_denom;
464     // The following 2 can be changed to int8_t but that causes 10cpu cycles speedloss
465     int luma_weight[48][2][2];
466     int chroma_weight[48][2][2][2];
467     int implicit_weight[48][48][2];
468
469     int direct_spatial_mv_pred;
470     int col_parity;
471     int col_fieldoff;
472     int dist_scale_factor[32];
473     int dist_scale_factor_field[2][32];
474     int map_col_to_list0[2][16 + 32];
475     int map_col_to_list0_field[2][2][16 + 32];
476
477     /**
478      * num_ref_idx_l0/1_active_minus1 + 1
479      */
480     unsigned int ref_count[2];          ///< counts frames or fields, depending on current mb mode
481     unsigned int list_count;
482     uint8_t *list_counts;               ///< Array of list_count per MB specifying the slice type
483     H264Picture ref_list[2][48];        /**< 0..15: frame refs, 16..47: mbaff field refs.
484                                          *   Reordered version of default_ref_list
485                                          *   according to picture reordering in slice header */
486     int ref2frm[MAX_SLICES][2][64];     ///< reference to frame number lists, used in the loop filter, the first 2 are for -2,-1
487
488     // data partitioning
489     GetBitContext intra_gb;
490     GetBitContext inter_gb;
491     GetBitContext *intra_gb_ptr;
492     GetBitContext *inter_gb_ptr;
493
494     const uint8_t *intra_pcm_ptr;
495     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.
496     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, mb_luma_dc)[3][16 * 2];
497     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
498
499     /**
500      * Cabac
501      */
502     CABACContext cabac;
503     uint8_t cabac_state[1024];
504
505     /* 0x100 -> non null luma_dc, 0x80/0x40 -> non null chroma_dc (cb/cr), 0x?0 -> chroma_cbp(0, 1, 2), 0x0? luma_cbp */
506     uint16_t *cbp_table;
507     int cbp;
508     int top_cbp;
509     int left_cbp;
510     /* chroma_pred_mode for i4x4 or i16x16, else 0 */
511     uint8_t *chroma_pred_mode_table;
512     int last_qscale_diff;
513     uint8_t (*mvd_table[2])[2];
514     DECLARE_ALIGNED(16, uint8_t, mvd_cache)[2][5 * 8][2];
515     uint8_t *direct_table;
516     uint8_t direct_cache[5 * 8];
517
518     uint8_t zigzag_scan[16];
519     uint8_t zigzag_scan8x8[64];
520     uint8_t zigzag_scan8x8_cavlc[64];
521     uint8_t field_scan[16];
522     uint8_t field_scan8x8[64];
523     uint8_t field_scan8x8_cavlc[64];
524     uint8_t zigzag_scan_q0[16];
525     uint8_t zigzag_scan8x8_q0[64];
526     uint8_t zigzag_scan8x8_cavlc_q0[64];
527     uint8_t field_scan_q0[16];
528     uint8_t field_scan8x8_q0[64];
529     uint8_t field_scan8x8_cavlc_q0[64];
530
531     int x264_build;
532
533     int mb_x, mb_y;
534     int resync_mb_x;
535     int resync_mb_y;
536     int mb_skip_run;
537     int mb_height, mb_width;
538     int mb_stride;
539     int mb_num;
540     int mb_xy;
541
542     int is_complex;
543
544     // deblock
545     int deblocking_filter;          ///< disable_deblocking_filter_idc with 1 <-> 0
546     int slice_alpha_c0_offset;
547     int slice_beta_offset;
548
549     // =============================================================
550     // Things below are not used in the MB or more inner code
551
552     int nal_ref_idc;
553     int nal_unit_type;
554     uint8_t *rbsp_buffer[2];
555     unsigned int rbsp_buffer_size[2];
556
557     /**
558      * Used to parse AVC variant of h264
559      */
560     int is_avc;           ///< this flag is != 0 if codec is avc1
561     int nal_length_size;  ///< Number of bytes used for nal length (1, 2 or 4)
562     int got_first;        ///< this flag is != 0 if we've parsed a frame
563
564     int bit_depth_luma;         ///< luma bit depth from sps to detect changes
565     int chroma_format_idc;      ///< chroma format from sps to detect changes
566
567     SPS *sps_buffers[MAX_SPS_COUNT];
568     PPS *pps_buffers[MAX_PPS_COUNT];
569
570     int dequant_coeff_pps;      ///< reinit tables when pps changes
571
572     uint16_t *slice_table_base;
573
574     // POC stuff
575     int poc_lsb;
576     int poc_msb;
577     int delta_poc_bottom;
578     int delta_poc[2];
579     int frame_num;
580     int prev_poc_msb;           ///< poc_msb of the last reference pic for POC type 0
581     int prev_poc_lsb;           ///< poc_lsb of the last reference pic for POC type 0
582     int frame_num_offset;       ///< for POC type 2
583     int prev_frame_num_offset;  ///< for POC type 2
584     int prev_frame_num;         ///< frame_num of the last pic for POC type 1/2
585
586     /**
587      * frame_num for frames or 2 * frame_num + 1 for field pics.
588      */
589     int curr_pic_num;
590
591     /**
592      * max_frame_num or 2 * max_frame_num for field pics.
593      */
594     int max_pic_num;
595
596     int redundant_pic_count;
597
598     H264Picture default_ref_list[2][32]; ///< base reference list for all slices of a coded picture
599     H264Picture *short_ref[32];
600     H264Picture *long_ref[32];
601     H264Picture *delayed_pic[MAX_DELAYED_PIC_COUNT + 2]; // FIXME size?
602     int last_pocs[MAX_DELAYED_PIC_COUNT];
603     H264Picture *next_output_pic;
604     int outputed_poc;
605     int next_outputed_poc;
606
607     /**
608      * memory management control operations buffer.
609      */
610     MMCO mmco[MAX_MMCO_COUNT];
611     int mmco_index;
612     int mmco_reset;
613
614     int long_ref_count;     ///< number of actual long term references
615     int short_ref_count;    ///< number of actual short term references
616
617     int cabac_init_idc;
618
619     /**
620      * @name Members for slice based multithreading
621      * @{
622      */
623     struct H264Context *thread_context[H264_MAX_THREADS];
624
625     /**
626      * current slice number, used to initialize slice_num of each thread/context
627      */
628     int current_slice;
629
630     /**
631      * Max number of threads / contexts.
632      * This is equal to AVCodecContext.thread_count unless
633      * multithreaded decoding is impossible, in which case it is
634      * reduced to 1.
635      */
636     int max_contexts;
637
638     int slice_context_count;
639
640     /**
641      *  1 if the single thread fallback warning has already been
642      *  displayed, 0 otherwise.
643      */
644     int single_decode_warning;
645
646     enum AVPictureType pict_type;
647
648     int last_slice_type;
649     unsigned int last_ref_count[2];
650     /** @} */
651
652     /**
653      * pic_struct in picture timing SEI message
654      */
655     SEI_PicStructType sei_pic_struct;
656
657     /**
658      * Complement sei_pic_struct
659      * SEI_PIC_STRUCT_TOP_BOTTOM and SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_TOP indicate interlaced frames.
660      * However, soft telecined frames may have these values.
661      * This is used in an attempt to flag soft telecine progressive.
662      */
663     int prev_interlaced_frame;
664
665     /**
666      * frame_packing_arrangment SEI message
667      */
668     int sei_frame_packing_present;
669     int frame_packing_arrangement_type;
670     int content_interpretation_type;
671     int quincunx_subsampling;
672
673     /**
674      * Bit set of clock types for fields/frames in picture timing SEI message.
675      * For each found ct_type, appropriate bit is set (e.g., bit 1 for
676      * interlaced).
677      */
678     int sei_ct_type;
679
680     /**
681      * dpb_output_delay in picture timing SEI message, see H.264 C.2.2
682      */
683     int sei_dpb_output_delay;
684
685     /**
686      * cpb_removal_delay in picture timing SEI message, see H.264 C.1.2
687      */
688     int sei_cpb_removal_delay;
689
690     /**
691      * recovery_frame_cnt from SEI message
692      *
693      * Set to -1 if no recovery point SEI message found or to number of frames
694      * before playback synchronizes. Frames having recovery point are key
695      * frames.
696      */
697     int sei_recovery_frame_cnt;
698
699     /**
700      * Are the SEI recovery points looking valid.
701      */
702     int valid_recovery_point;
703
704     FPA sei_fpa;
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     int luma_weight_flag[2];    ///< 7.4.3.2 luma_weight_lX_flag
728     int chroma_weight_flag[2];  ///< 7.4.3.2 chroma_weight_lX_flag
729
730     // Timestamp stuff
731     int sei_buffering_period_present;   ///< Buffering period SEI flag
732     int initial_cpb_removal_delay[32];  ///< Initial timestamps for CPBs
733
734     int cur_chroma_format_idc;
735     uint8_t *bipred_scratchpad;
736
737     int16_t slice_row[MAX_SLICES]; ///< to detect when MAX_SLICES is too low
738
739     uint8_t parse_history[4];
740     int parse_history_count;
741     int parse_last_mb;
742     uint8_t *edge_emu_buffer;
743     int16_t *dc_val_base;
744
745     AVBufferPool *qscale_table_pool;
746     AVBufferPool *mb_type_pool;
747     AVBufferPool *motion_val_pool;
748     AVBufferPool *ref_index_pool;
749
750     /* Motion Estimation */
751     qpel_mc_func (*qpel_put)[16];
752     qpel_mc_func (*qpel_avg)[16];
753 } H264Context;
754
755 extern const uint8_t ff_h264_chroma_qp[7][QP_MAX_NUM + 1]; ///< One chroma qp table for each possible bit depth (8-14).
756 extern const uint16_t ff_h264_mb_sizes[4];
757
758 /**
759  * Decode SEI
760  */
761 int ff_h264_decode_sei(H264Context *h);
762
763 /**
764  * Decode SPS
765  */
766 int ff_h264_decode_seq_parameter_set(H264Context *h);
767
768 /**
769  * compute profile from sps
770  */
771 int ff_h264_get_profile(SPS *sps);
772
773 /**
774  * Decode PPS
775  */
776 int ff_h264_decode_picture_parameter_set(H264Context *h, int bit_length);
777
778 /**
779  * Decode a network abstraction layer unit.
780  * @param consumed is the number of bytes used as input
781  * @param length is the length of the array
782  * @param dst_length is the number of decoded bytes FIXME here
783  *                   or a decode rbsp tailing?
784  * @return decoded bytes, might be src+1 if no escapes
785  */
786 const uint8_t *ff_h264_decode_nal(H264Context *h, const uint8_t *src,
787                                   int *dst_length, int *consumed, int length);
788
789 /**
790  * Free any data that may have been allocated in the H264 context
791  * like SPS, PPS etc.
792  */
793 void ff_h264_free_context(H264Context *h);
794
795 /**
796  * Reconstruct bitstream slice_type.
797  */
798 int ff_h264_get_slice_type(const H264Context *h);
799
800 /**
801  * Allocate tables.
802  * needs width/height
803  */
804 int ff_h264_alloc_tables(H264Context *h);
805
806 /**
807  * Fill the default_ref_list.
808  */
809 int ff_h264_fill_default_ref_list(H264Context *h);
810
811 int ff_h264_decode_ref_pic_list_reordering(H264Context *h);
812 void ff_h264_fill_mbaff_ref_list(H264Context *h);
813 void ff_h264_remove_all_refs(H264Context *h);
814
815 /**
816  * Execute the reference picture marking (memory management control operations).
817  */
818 int ff_h264_execute_ref_pic_marking(H264Context *h, MMCO *mmco, int mmco_count);
819
820 int ff_h264_decode_ref_pic_marking(H264Context *h, GetBitContext *gb,
821                                    int first_slice);
822
823 int ff_generate_sliding_window_mmcos(H264Context *h, int first_slice);
824
825 /**
826  * Check if the top & left blocks are available if needed & change the
827  * dc mode so it only uses the available blocks.
828  */
829 int ff_h264_check_intra4x4_pred_mode(H264Context *h);
830
831 /**
832  * Check if the top & left blocks are available if needed & change the
833  * dc mode so it only uses the available blocks.
834  */
835 int ff_h264_check_intra_pred_mode(H264Context *h, int mode, int is_chroma);
836
837 void ff_h264_hl_decode_mb(H264Context *h);
838 int ff_h264_decode_extradata(H264Context *h, const uint8_t *buf, int size);
839 int ff_h264_decode_init(AVCodecContext *avctx);
840 void ff_h264_decode_init_vlc(void);
841
842 /**
843  * Decode a macroblock
844  * @return 0 if OK, ER_AC_ERROR / ER_DC_ERROR / ER_MV_ERROR on error
845  */
846 int ff_h264_decode_mb_cavlc(H264Context *h);
847
848 /**
849  * Decode a CABAC coded macroblock
850  * @return 0 if OK, ER_AC_ERROR / ER_DC_ERROR / ER_MV_ERROR on error
851  */
852 int ff_h264_decode_mb_cabac(H264Context *h);
853
854 void ff_h264_init_cabac_states(H264Context *h);
855
856 void ff_h264_direct_dist_scale_factor(H264Context *const h);
857 void ff_h264_direct_ref_list_init(H264Context *const h);
858 void ff_h264_pred_direct_motion(H264Context *const h, int *mb_type);
859
860 void ff_h264_filter_mb_fast(H264Context *h, int mb_x, int mb_y,
861                             uint8_t *img_y, uint8_t *img_cb, uint8_t *img_cr,
862                             unsigned int linesize, unsigned int uvlinesize);
863 void ff_h264_filter_mb(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
867 /**
868  * Reset SEI values at the beginning of the frame.
869  *
870  * @param h H.264 context.
871  */
872 void ff_h264_reset_sei(H264Context *h);
873
874 /**
875  * Get stereo_mode string from the h264 frame_packing_arrangement
876  * @param h H.264 context.
877  */
878 const char* ff_h264_sei_stereo_mode(H264Context *h);
879
880 /*
881  * o-o o-o
882  *  / / /
883  * o-o o-o
884  *  ,---'
885  * o-o o-o
886  *  / / /
887  * o-o o-o
888  */
889
890 /* Scan8 organization:
891  *    0 1 2 3 4 5 6 7
892  * 0  DY    y y y y y
893  * 1        y Y Y Y Y
894  * 2        y Y Y Y Y
895  * 3        y Y Y Y Y
896  * 4        y Y Y Y Y
897  * 5  DU    u u u u u
898  * 6        u U U U U
899  * 7        u U U U U
900  * 8        u U U U U
901  * 9        u U U U U
902  * 10 DV    v v v v v
903  * 11       v V V V V
904  * 12       v V V V V
905  * 13       v V V V V
906  * 14       v V V V V
907  * DY/DU/DV are for luma/chroma DC.
908  */
909
910 #define LUMA_DC_BLOCK_INDEX   48
911 #define CHROMA_DC_BLOCK_INDEX 49
912
913 // This table must be here because scan8[constant] must be known at compiletime
914 static const uint8_t scan8[16 * 3 + 3] = {
915     4 +  1 * 8, 5 +  1 * 8, 4 +  2 * 8, 5 +  2 * 8,
916     6 +  1 * 8, 7 +  1 * 8, 6 +  2 * 8, 7 +  2 * 8,
917     4 +  3 * 8, 5 +  3 * 8, 4 +  4 * 8, 5 +  4 * 8,
918     6 +  3 * 8, 7 +  3 * 8, 6 +  4 * 8, 7 +  4 * 8,
919     4 +  6 * 8, 5 +  6 * 8, 4 +  7 * 8, 5 +  7 * 8,
920     6 +  6 * 8, 7 +  6 * 8, 6 +  7 * 8, 7 +  7 * 8,
921     4 +  8 * 8, 5 +  8 * 8, 4 +  9 * 8, 5 +  9 * 8,
922     6 +  8 * 8, 7 +  8 * 8, 6 +  9 * 8, 7 +  9 * 8,
923     4 + 11 * 8, 5 + 11 * 8, 4 + 12 * 8, 5 + 12 * 8,
924     6 + 11 * 8, 7 + 11 * 8, 6 + 12 * 8, 7 + 12 * 8,
925     4 + 13 * 8, 5 + 13 * 8, 4 + 14 * 8, 5 + 14 * 8,
926     6 + 13 * 8, 7 + 13 * 8, 6 + 14 * 8, 7 + 14 * 8,
927     0 +  0 * 8, 0 +  5 * 8, 0 + 10 * 8
928 };
929
930 static av_always_inline uint32_t pack16to32(int a, int b)
931 {
932 #if HAVE_BIGENDIAN
933     return (b & 0xFFFF) + (a << 16);
934 #else
935     return (a & 0xFFFF) + (b << 16);
936 #endif
937 }
938
939 static av_always_inline uint16_t pack8to16(int a, int b)
940 {
941 #if HAVE_BIGENDIAN
942     return (b & 0xFF) + (a << 8);
943 #else
944     return (a & 0xFF) + (b << 8);
945 #endif
946 }
947
948 /**
949  * Get the chroma qp.
950  */
951 static av_always_inline int get_chroma_qp(H264Context *h, int t, int qscale)
952 {
953     return h->pps.chroma_qp_table[t][qscale];
954 }
955
956 /**
957  * Get the predicted intra4x4 prediction mode.
958  */
959 static av_always_inline int pred_intra_mode(H264Context *h, int n)
960 {
961     const int index8 = scan8[n];
962     const int left   = h->intra4x4_pred_mode_cache[index8 - 1];
963     const int top    = h->intra4x4_pred_mode_cache[index8 - 8];
964     const int min    = FFMIN(left, top);
965
966     tprintf(h->avctx, "mode:%d %d min:%d\n", left, top, min);
967
968     if (min < 0)
969         return DC_PRED;
970     else
971         return min;
972 }
973
974 static av_always_inline void write_back_intra_pred_mode(H264Context *h)
975 {
976     int8_t *i4x4       = h->intra4x4_pred_mode + h->mb2br_xy[h->mb_xy];
977     int8_t *i4x4_cache = h->intra4x4_pred_mode_cache;
978
979     AV_COPY32(i4x4, i4x4_cache + 4 + 8 * 4);
980     i4x4[4] = i4x4_cache[7 + 8 * 3];
981     i4x4[5] = i4x4_cache[7 + 8 * 2];
982     i4x4[6] = i4x4_cache[7 + 8 * 1];
983 }
984
985 static av_always_inline void write_back_non_zero_count(H264Context *h)
986 {
987     const int mb_xy    = h->mb_xy;
988     uint8_t *nnz       = h->non_zero_count[mb_xy];
989     uint8_t *nnz_cache = h->non_zero_count_cache;
990
991     AV_COPY32(&nnz[ 0], &nnz_cache[4 + 8 * 1]);
992     AV_COPY32(&nnz[ 4], &nnz_cache[4 + 8 * 2]);
993     AV_COPY32(&nnz[ 8], &nnz_cache[4 + 8 * 3]);
994     AV_COPY32(&nnz[12], &nnz_cache[4 + 8 * 4]);
995     AV_COPY32(&nnz[16], &nnz_cache[4 + 8 * 6]);
996     AV_COPY32(&nnz[20], &nnz_cache[4 + 8 * 7]);
997     AV_COPY32(&nnz[32], &nnz_cache[4 + 8 * 11]);
998     AV_COPY32(&nnz[36], &nnz_cache[4 + 8 * 12]);
999
1000     if (!h->chroma_y_shift) {
1001         AV_COPY32(&nnz[24], &nnz_cache[4 + 8 * 8]);
1002         AV_COPY32(&nnz[28], &nnz_cache[4 + 8 * 9]);
1003         AV_COPY32(&nnz[40], &nnz_cache[4 + 8 * 13]);
1004         AV_COPY32(&nnz[44], &nnz_cache[4 + 8 * 14]);
1005     }
1006 }
1007
1008 static av_always_inline void write_back_motion_list(H264Context *h,
1009                                                     int b_stride,
1010                                                     int b_xy, int b8_xy,
1011                                                     int mb_type, int list)
1012 {
1013     int16_t(*mv_dst)[2] = &h->cur_pic.motion_val[list][b_xy];
1014     int16_t(*mv_src)[2] = &h->mv_cache[list][scan8[0]];
1015     AV_COPY128(mv_dst + 0 * b_stride, mv_src + 8 * 0);
1016     AV_COPY128(mv_dst + 1 * b_stride, mv_src + 8 * 1);
1017     AV_COPY128(mv_dst + 2 * b_stride, mv_src + 8 * 2);
1018     AV_COPY128(mv_dst + 3 * b_stride, mv_src + 8 * 3);
1019     if (CABAC(h)) {
1020         uint8_t (*mvd_dst)[2] = &h->mvd_table[list][FMO ? 8 * h->mb_xy
1021                                                         : h->mb2br_xy[h->mb_xy]];
1022         uint8_t(*mvd_src)[2]  = &h->mvd_cache[list][scan8[0]];
1023         if (IS_SKIP(mb_type)) {
1024             AV_ZERO128(mvd_dst);
1025         } else {
1026             AV_COPY64(mvd_dst, mvd_src + 8 * 3);
1027             AV_COPY16(mvd_dst + 3 + 3, mvd_src + 3 + 8 * 0);
1028             AV_COPY16(mvd_dst + 3 + 2, mvd_src + 3 + 8 * 1);
1029             AV_COPY16(mvd_dst + 3 + 1, mvd_src + 3 + 8 * 2);
1030         }
1031     }
1032
1033     {
1034         int8_t *ref_index = &h->cur_pic.ref_index[list][b8_xy];
1035         int8_t *ref_cache = h->ref_cache[list];
1036         ref_index[0 + 0 * 2] = ref_cache[scan8[0]];
1037         ref_index[1 + 0 * 2] = ref_cache[scan8[4]];
1038         ref_index[0 + 1 * 2] = ref_cache[scan8[8]];
1039         ref_index[1 + 1 * 2] = ref_cache[scan8[12]];
1040     }
1041 }
1042
1043 static av_always_inline void write_back_motion(H264Context *h, int mb_type)
1044 {
1045     const int b_stride      = h->b_stride;
1046     const int b_xy  = 4 * h->mb_x + 4 * h->mb_y * h->b_stride; // try mb2b(8)_xy
1047     const int b8_xy = 4 * h->mb_xy;
1048
1049     if (USES_LIST(mb_type, 0)) {
1050         write_back_motion_list(h, b_stride, b_xy, b8_xy, mb_type, 0);
1051     } else {
1052         fill_rectangle(&h->cur_pic.ref_index[0][b8_xy],
1053                        2, 2, 2, (uint8_t)LIST_NOT_USED, 1);
1054     }
1055     if (USES_LIST(mb_type, 1))
1056         write_back_motion_list(h, b_stride, b_xy, b8_xy, mb_type, 1);
1057
1058     if (h->slice_type_nos == AV_PICTURE_TYPE_B && CABAC(h)) {
1059         if (IS_8X8(mb_type)) {
1060             uint8_t *direct_table = &h->direct_table[4 * h->mb_xy];
1061             direct_table[1] = h->sub_mb_type[1] >> 1;
1062             direct_table[2] = h->sub_mb_type[2] >> 1;
1063             direct_table[3] = h->sub_mb_type[3] >> 1;
1064         }
1065     }
1066 }
1067
1068 static av_always_inline int get_dct8x8_allowed(H264Context *h)
1069 {
1070     if (h->sps.direct_8x8_inference_flag)
1071         return !(AV_RN64A(h->sub_mb_type) &
1072                  ((MB_TYPE_16x8 | MB_TYPE_8x16 | MB_TYPE_8x8) *
1073                   0x0001000100010001ULL));
1074     else
1075         return !(AV_RN64A(h->sub_mb_type) &
1076                  ((MB_TYPE_16x8 | MB_TYPE_8x16 | MB_TYPE_8x8 | MB_TYPE_DIRECT2) *
1077                   0x0001000100010001ULL));
1078 }
1079
1080 void ff_h264_draw_horiz_band(H264Context *h, int y, int height);
1081 int ff_init_poc(H264Context *h, int pic_field_poc[2], int *pic_poc);
1082 int ff_pred_weight_table(H264Context *h);
1083 int ff_set_ref_count(H264Context *h);
1084
1085 #endif /* AVCODEC_H264_H */