git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/h264.h

   1 /*
   2  * H.26L/H.264/AVC/JVT/14496-10/... encoder/decoder
   3  * Copyright (c) 2003 Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
   4  *
   5  * This file is part of FFmpeg.
   6  *
   7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   9  * License as published by the Free Software Foundation; either
  10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  11  *
  12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  15  * Lesser General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21
  22 /**
  23  * @file
  24  * H.264 / AVC / MPEG4 part10 codec.
  25  * @author Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
  26  */
  27
  28 #ifndef AVCODEC_H264_H
  29 #define AVCODEC_H264_H
  30
  31 #include "libavutil/intreadwrite.h"
  32 #include "cabac.h"
  33 #include "error_resilience.h"
  34 #include "get_bits.h"
  35 #include "mpegvideo.h"
  36 #include "h264chroma.h"
  37 #include "h264dsp.h"
  38 #include "h264pred.h"
  39 #include "h264qpel.h"
  40 #include "rectangle.h"
  41
  42 #define MAX_SPS_COUNT          32
  43 #define MAX_PPS_COUNT         256
  44
  45 #define MAX_MMCO_COUNT         66
  46
  47 #define MAX_DELAYED_PIC_COUNT  16
  48
  49 #define MAX_MBPAIR_SIZE (256*1024) // a tighter bound could be calculated if someone cares about a few bytes
  50
  51 /* Compiling in interlaced support reduces the speed
  52  * of progressive decoding by about 2%. */
  53 #define ALLOW_INTERLACE
  54
  55 #define FMO 0
  56
  57 /**
  58  * The maximum number of slices supported by the decoder.
  59  * must be a power of 2
  60  */
  61 #define MAX_SLICES 16
  62
  63 #ifdef ALLOW_INTERLACE
  64 #define MB_MBAFF(h)    h->mb_mbaff
  65 #define MB_FIELD(h)    h->mb_field_decoding_flag
  66 #define FRAME_MBAFF(h) h->mb_aff_frame
  67 #define FIELD_PICTURE(h) (h->picture_structure != PICT_FRAME)
  68 #define LEFT_MBS 2
  69 #define LTOP     0
  70 #define LBOT     1
  71 #define LEFT(i)  (i)
  72 #else
  73 #define MB_MBAFF(h)      0
  74 #define MB_FIELD(h)      0
  75 #define FRAME_MBAFF(h)   0
  76 #define FIELD_PICTURE(h) 0
  77 #undef  IS_INTERLACED
  78 #define IS_INTERLACED(mb_type) 0
  79 #define LEFT_MBS 1
  80 #define LTOP     0
  81 #define LBOT     0
  82 #define LEFT(i)  0
  83 #endif
  84 #define FIELD_OR_MBAFF_PICTURE(h) (FRAME_MBAFF(h) || FIELD_PICTURE(h))
  85
  86 #ifndef CABAC
  87 #define CABAC(h) h->pps.cabac
  88 #endif
  89
  90 #define CHROMA(h)    (h->sps.chroma_format_idc)
  91 #define CHROMA422(h) (h->sps.chroma_format_idc == 2)
  92 #define CHROMA444(h) (h->sps.chroma_format_idc == 3)
  93
  94 #define EXTENDED_SAR       255
  95
  96 #define MB_TYPE_REF0       MB_TYPE_ACPRED // dirty but it fits in 16 bit
  97 #define MB_TYPE_8x8DCT     0x01000000
  98 #define IS_REF0(a)         ((a) & MB_TYPE_REF0)
  99 #define IS_8x8DCT(a)       ((a) & MB_TYPE_8x8DCT)
 100
 101 #define QP_MAX_NUM (51 + 6*6)           // The maximum supported qp
 102
 103 /* NAL unit types */
 104 enum {
 105     NAL_SLICE           = 1,
 106     NAL_DPA             = 2,
 107     NAL_DPB             = 3,
 108     NAL_DPC             = 4,
 109     NAL_IDR_SLICE       = 5,
 110     NAL_SEI             = 6,
 111     NAL_SPS             = 7,
 112     NAL_PPS             = 8,
 113     NAL_AUD             = 9,
 114     NAL_END_SEQUENCE    = 10,
 115     NAL_END_STREAM      = 11,
 116     NAL_FILLER_DATA     = 12,
 117     NAL_SPS_EXT         = 13,
 118     NAL_AUXILIARY_SLICE = 19,
 119     NAL_FF_IGNORE       = 0xff0f001,
 120 };
 121
 122 /**
 123  * SEI message types
 124  */
 125 typedef enum {
 126     SEI_TYPE_BUFFERING_PERIOD       = 0,   ///< buffering period (H.264, D.1.1)
 127     SEI_TYPE_PIC_TIMING             = 1,   ///< picture timing
 128     SEI_TYPE_USER_DATA_ITU_T_T35    = 4,   ///< user data registered by ITU-T Recommendation T.35
 129     SEI_TYPE_USER_DATA_UNREGISTERED = 5,   ///< unregistered user data
 130     SEI_TYPE_RECOVERY_POINT         = 6,   ///< recovery point (frame # to decoder sync)
 131     SEI_TYPE_FRAME_PACKING          = 45,  ///< frame packing arrangement
 132 } SEI_Type;
 133
 134 /**
 135  * pic_struct in picture timing SEI message
 136  */
 137 typedef enum {
 138     SEI_PIC_STRUCT_FRAME             = 0, ///<  0: %frame
 139     SEI_PIC_STRUCT_TOP_FIELD         = 1, ///<  1: top field
 140     SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_FIELD      = 2, ///<  2: bottom field
 141     SEI_PIC_STRUCT_TOP_BOTTOM        = 3, ///<  3: top field, bottom field, in that order
 142     SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_TOP        = 4, ///<  4: bottom field, top field, in that order
 143     SEI_PIC_STRUCT_TOP_BOTTOM_TOP    = 5, ///<  5: top field, bottom field, top field repeated, in that order
 144     SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_TOP_BOTTOM = 6, ///<  6: bottom field, top field, bottom field repeated, in that order
 145     SEI_PIC_STRUCT_FRAME_DOUBLING    = 7, ///<  7: %frame doubling
 146     SEI_PIC_STRUCT_FRAME_TRIPLING    = 8  ///<  8: %frame tripling
 147 } SEI_PicStructType;
 148
 149 /**
 150  * frame_packing_arrangement types
 151  */
 152 typedef enum {
 153     SEI_FPA_TYPE_CHECKERBOARD        = 0,
 154     SEI_FPA_TYPE_INTERLEAVE_COLUMN   = 1,
 155     SEI_FPA_TYPE_INTERLEAVE_ROW      = 2,
 156     SEI_FPA_TYPE_SIDE_BY_SIDE        = 3,
 157     SEI_FPA_TYPE_TOP_BOTTOM          = 4,
 158     SEI_FPA_TYPE_INTERLEAVE_TEMPORAL = 5,
 159     SEI_FPA_TYPE_2D                  = 6,
 160 } SEI_FpaType;
 161
 162 /**
 163  * Sequence parameter set
 164  */
 165 typedef struct SPS {
 166     unsigned int sps_id;
 167     int profile_idc;
 168     int level_idc;
 169     int chroma_format_idc;
 170     int transform_bypass;              ///< qpprime_y_zero_transform_bypass_flag
 171     int log2_max_frame_num;            ///< log2_max_frame_num_minus4 + 4
 172     int poc_type;                      ///< pic_order_cnt_type
 173     int log2_max_poc_lsb;              ///< log2_max_pic_order_cnt_lsb_minus4
 174     int delta_pic_order_always_zero_flag;
 175     int offset_for_non_ref_pic;
 176     int offset_for_top_to_bottom_field;
 177     int poc_cycle_length;              ///< num_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycle
 178     int ref_frame_count;               ///< num_ref_frames
 179     int gaps_in_frame_num_allowed_flag;
 180     int mb_width;                      ///< pic_width_in_mbs_minus1 + 1
 181     int mb_height;                     ///< pic_height_in_map_units_minus1 + 1
 182     int frame_mbs_only_flag;
 183     int mb_aff;                        ///< mb_adaptive_frame_field_flag
 184     int direct_8x8_inference_flag;
 185     int crop;                          ///< frame_cropping_flag
 186
 187     /* those 4 are already in luma samples */
 188     unsigned int crop_left;            ///< frame_cropping_rect_left_offset
 189     unsigned int crop_right;           ///< frame_cropping_rect_right_offset
 190     unsigned int crop_top;             ///< frame_cropping_rect_top_offset
 191     unsigned int crop_bottom;          ///< frame_cropping_rect_bottom_offset
 192     int vui_parameters_present_flag;
 193     AVRational sar;
 194     int video_signal_type_present_flag;
 195     int full_range;
 196     int colour_description_present_flag;
 197     enum AVColorPrimaries color_primaries;
 198     enum AVColorTransferCharacteristic color_trc;
 199     enum AVColorSpace colorspace;
 200     int timing_info_present_flag;
 201     uint32_t num_units_in_tick;
 202     uint32_t time_scale;
 203     int fixed_frame_rate_flag;
 204     short offset_for_ref_frame[256]; // FIXME dyn aloc?
 205     int bitstream_restriction_flag;
 206     int num_reorder_frames;
 207     int scaling_matrix_present;
 208     uint8_t scaling_matrix4[6][16];
 209     uint8_t scaling_matrix8[6][64];
 210     int nal_hrd_parameters_present_flag;
 211     int vcl_hrd_parameters_present_flag;
 212     int pic_struct_present_flag;
 213     int time_offset_length;
 214     int cpb_cnt;                          ///< See H.264 E.1.2
 215     int initial_cpb_removal_delay_length; ///< initial_cpb_removal_delay_length_minus1 + 1
 216     int cpb_removal_delay_length;         ///< cpb_removal_delay_length_minus1 + 1
 217     int dpb_output_delay_length;          ///< dpb_output_delay_length_minus1 + 1
 218     int bit_depth_luma;                   ///< bit_depth_luma_minus8 + 8
 219     int bit_depth_chroma;                 ///< bit_depth_chroma_minus8 + 8
 220     int residual_color_transform_flag;    ///< residual_colour_transform_flag
 221     int constraint_set_flags;             ///< constraint_set[0-3]_flag
 222     int new;                              ///< flag to keep track if the decoder context needs re-init due to changed SPS
 223 } SPS;
 224
 225 /**
 226  * Picture parameter set
 227  */
 228 typedef struct PPS {
 229     unsigned int sps_id;
 230     int cabac;                  ///< entropy_coding_mode_flag
 231     int pic_order_present;      ///< pic_order_present_flag
 232     int slice_group_count;      ///< num_slice_groups_minus1 + 1
 233     int mb_slice_group_map_type;
 234     unsigned int ref_count[2];  ///< num_ref_idx_l0/1_active_minus1 + 1
 235     int weighted_pred;          ///< weighted_pred_flag
 236     int weighted_bipred_idc;
 237     int init_qp;                ///< pic_init_qp_minus26 + 26
 238     int init_qs;                ///< pic_init_qs_minus26 + 26
 239     int chroma_qp_index_offset[2];
 240     int deblocking_filter_parameters_present; ///< deblocking_filter_parameters_present_flag
 241     int constrained_intra_pred;     ///< constrained_intra_pred_flag
 242     int redundant_pic_cnt_present;  ///< redundant_pic_cnt_present_flag
 243     int transform_8x8_mode;         ///< transform_8x8_mode_flag
 244     uint8_t scaling_matrix4[6][16];
 245     uint8_t scaling_matrix8[6][64];
 246     uint8_t chroma_qp_table[2][QP_MAX_NUM+1];  ///< pre-scaled (with chroma_qp_index_offset) version of qp_table
 247     int chroma_qp_diff;
 248 } PPS;
 249
 250 /**
 251  * Frame Packing Arrangement Type
 252  */
 253 typedef struct FPA {
 254     int         frame_packing_arrangement_id;
 255     int         frame_packing_arrangement_cancel_flag; ///< is previous arrangement canceled, -1 if never received
 256     SEI_FpaType frame_packing_arrangement_type;
 257     int         frame_packing_arrangement_repetition_period;
 258     int         content_interpretation_type;
 259     int         quincunx_sampling_flag;
 260 } FPA;
 261
 262 /**
 263  * Memory management control operation opcode.
 264  */
 265 typedef enum MMCOOpcode {
 266     MMCO_END = 0,
 267     MMCO_SHORT2UNUSED,
 268     MMCO_LONG2UNUSED,
 269     MMCO_SHORT2LONG,
 270     MMCO_SET_MAX_LONG,
 271     MMCO_RESET,
 272     MMCO_LONG,
 273 } MMCOOpcode;
 274
 275 /**
 276  * Memory management control operation.
 277  */
 278 typedef struct MMCO {
 279     MMCOOpcode opcode;
 280     int short_pic_num;  ///< pic_num without wrapping (pic_num & max_pic_num)
 281     int long_arg;       ///< index, pic_num, or num long refs depending on opcode
 282 } MMCO;
 283
 284 /**
 285  * H264Context
 286  */
 287 typedef struct H264Context {
 288     AVCodecContext *avctx;
 289     VideoDSPContext vdsp;
 290     H264DSPContext h264dsp;
 291     H264ChromaContext h264chroma;
 292     H264QpelContext h264qpel;
 293     MotionEstContext me;
 294     ParseContext parse_context;
 295     GetBitContext gb;
 296     DSPContext       dsp;
 297     ERContext er;
 298
 299     Picture *DPB;
 300     Picture *cur_pic_ptr;
 301     Picture cur_pic;
 302
 303     int pixel_shift;    ///< 0 for 8-bit H264, 1 for high-bit-depth H264
 304     int chroma_qp[2];   // QPc
 305
 306     int qp_thresh;      ///< QP threshold to skip loopfilter
 307
 308     /* coded dimensions -- 16 * mb w/h */
 309     int width, height;
 310     ptrdiff_t linesize, uvlinesize;
 311     int chroma_x_shift, chroma_y_shift;
 312
 313     int qscale;
 314     int droppable;
 315     int data_partitioning;
 316     int coded_picture_number;
 317     int low_delay;
 318
 319     int context_initialized;
 320     int flags;
 321     int workaround_bugs;
 322
 323     int prev_mb_skipped;
 324     int next_mb_skipped;
 325
 326     // prediction stuff
 327     int chroma_pred_mode;
 328     int intra16x16_pred_mode;
 329
 330     int topleft_mb_xy;
 331     int top_mb_xy;
 332     int topright_mb_xy;
 333     int left_mb_xy[LEFT_MBS];
 334
 335     int topleft_type;
 336     int top_type;
 337     int topright_type;
 338     int left_type[LEFT_MBS];
 339
 340     const uint8_t *left_block;
 341     int topleft_partition;
 342
 343     int8_t intra4x4_pred_mode_cache[5 * 8];
 344     int8_t(*intra4x4_pred_mode);
 345     H264PredContext hpc;
 346     unsigned int topleft_samples_available;
 347     unsigned int top_samples_available;
 348     unsigned int topright_samples_available;
 349     unsigned int left_samples_available;
 350     uint8_t (*top_borders[2])[(16 * 3) * 2];
 351
 352     /**
 353      * non zero coeff count cache.
 354      * is 64 if not available.
 355      */
 356     DECLARE_ALIGNED(8, uint8_t, non_zero_count_cache)[15 * 8];
 357
 358     uint8_t (*non_zero_count)[48];
 359
 360     /**
 361      * Motion vector cache.
 362      */
 363     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, mv_cache)[2][5 * 8][2];
 364     DECLARE_ALIGNED(8, int8_t, ref_cache)[2][5 * 8];
 365 #define LIST_NOT_USED -1 // FIXME rename?
 366 #define PART_NOT_AVAILABLE -2
 367
 368     /**
 369      * number of neighbors (top and/or left) that used 8x8 dct
 370      */
 371     int neighbor_transform_size;
 372
 373     /**
 374      * block_offset[ 0..23] for frame macroblocks
 375      * block_offset[24..47] for field macroblocks
 376      */
 377     int block_offset[2 * (16 * 3)];
 378
 379     uint32_t *mb2b_xy;  // FIXME are these 4 a good idea?
 380     uint32_t *mb2br_xy;
 381     int b_stride;       // FIXME use s->b4_stride
 382
 383     ptrdiff_t mb_linesize;  ///< may be equal to s->linesize or s->linesize * 2, for mbaff
 384     ptrdiff_t mb_uvlinesize;
 385
 386     unsigned current_sps_id; ///< id of the current SPS
 387     SPS sps; ///< current sps
 388     PPS pps; ///< current pps
 389
 390     int au_pps_id; ///< pps_id of current access unit
 391
 392     uint32_t dequant4_buffer[6][QP_MAX_NUM + 1][16]; // FIXME should these be moved down?
 393     uint32_t dequant8_buffer[6][QP_MAX_NUM + 1][64];
 394     uint32_t(*dequant4_coeff[6])[16];
 395     uint32_t(*dequant8_coeff[6])[64];
 396
 397     int slice_num;
 398     uint16_t *slice_table;      ///< slice_table_base + 2*mb_stride + 1
 399     int slice_type;
 400     int slice_type_nos;         ///< S free slice type (SI/SP are remapped to I/P)
 401     int slice_type_fixed;
 402
 403     // interlacing specific flags
 404     int mb_aff_frame;
 405     int mb_field_decoding_flag;
 406     int mb_mbaff;               ///< mb_aff_frame && mb_field_decoding_flag
 407     int picture_structure;
 408     int first_field;
 409
 410     DECLARE_ALIGNED(8, uint16_t, sub_mb_type)[4];
 411
 412     // Weighted pred stuff
 413     int use_weight;
 414     int use_weight_chroma;
 415     int luma_log2_weight_denom;
 416     int chroma_log2_weight_denom;
 417     // The following 2 can be changed to int8_t but that causes 10cpu cycles speedloss
 418     int luma_weight[48][2][2];
 419     int chroma_weight[48][2][2][2];
 420     int implicit_weight[48][48][2];
 421
 422     int direct_spatial_mv_pred;
 423     int col_parity;
 424     int col_fieldoff;
 425     int dist_scale_factor[32];
 426     int dist_scale_factor_field[2][32];
 427     int map_col_to_list0[2][16 + 32];
 428     int map_col_to_list0_field[2][2][16 + 32];
 429
 430     /**
 431      * num_ref_idx_l0/1_active_minus1 + 1
 432      */
 433     unsigned int ref_count[2];          ///< counts frames or fields, depending on current mb mode
 434     unsigned int list_count;
 435     uint8_t *list_counts;               ///< Array of list_count per MB specifying the slice type
 436     Picture ref_list[2][48];            /**< 0..15: frame refs, 16..47: mbaff field refs.
 437                                          *   Reordered version of default_ref_list
 438                                          *   according to picture reordering in slice header */
 439     int ref2frm[MAX_SLICES][2][64];     ///< reference to frame number lists, used in the loop filter, the first 2 are for -2,-1
 440
 441     // data partitioning
 442     GetBitContext intra_gb;
 443     GetBitContext inter_gb;
 444     GetBitContext *intra_gb_ptr;
 445     GetBitContext *inter_gb_ptr;
 446
 447     const uint8_t *intra_pcm_ptr;
 448     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.
 449     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, mb_luma_dc)[3][16 * 2];
 450     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
 451
 452     /**
 453      * Cabac
 454      */
 455     CABACContext cabac;
 456     uint8_t cabac_state[1024];
 457
 458     /* 0x100 -> non null luma_dc, 0x80/0x40 -> non null chroma_dc (cb/cr), 0x?0 -> chroma_cbp(0, 1, 2), 0x0? luma_cbp */
 459     uint16_t *cbp_table;
 460     int cbp;
 461     int top_cbp;
 462     int left_cbp;
 463     /* chroma_pred_mode for i4x4 or i16x16, else 0 */
 464     uint8_t *chroma_pred_mode_table;
 465     int last_qscale_diff;
 466     uint8_t (*mvd_table[2])[2];
 467     DECLARE_ALIGNED(16, uint8_t, mvd_cache)[2][5 * 8][2];
 468     uint8_t *direct_table;
 469     uint8_t direct_cache[5 * 8];
 470
 471     uint8_t zigzag_scan[16];
 472     uint8_t zigzag_scan8x8[64];
 473     uint8_t zigzag_scan8x8_cavlc[64];
 474     uint8_t field_scan[16];
 475     uint8_t field_scan8x8[64];
 476     uint8_t field_scan8x8_cavlc[64];
 477     uint8_t zigzag_scan_q0[16];
 478     uint8_t zigzag_scan8x8_q0[64];
 479     uint8_t zigzag_scan8x8_cavlc_q0[64];
 480     uint8_t field_scan_q0[16];
 481     uint8_t field_scan8x8_q0[64];
 482     uint8_t field_scan8x8_cavlc_q0[64];
 483
 484     int x264_build;
 485
 486     int mb_x, mb_y;
 487     int resync_mb_x;
 488     int resync_mb_y;
 489     int mb_skip_run;
 490     int mb_height, mb_width;
 491     int mb_stride;
 492     int mb_num;
 493     int mb_xy;
 494
 495     int is_complex;
 496
 497     // deblock
 498     int deblocking_filter;          ///< disable_deblocking_filter_idc with 1 <-> 0
 499     int slice_alpha_c0_offset;
 500     int slice_beta_offset;
 501
 502     // =============================================================
 503     // Things below are not used in the MB or more inner code
 504
 505     int nal_ref_idc;
 506     int nal_unit_type;
 507     uint8_t *rbsp_buffer[2];
 508     unsigned int rbsp_buffer_size[2];
 509
 510     /**
 511      * Used to parse AVC variant of h264
 512      */
 513     int is_avc;           ///< this flag is != 0 if codec is avc1
 514     int nal_length_size;  ///< Number of bytes used for nal length (1, 2 or 4)
 515     int got_first;        ///< this flag is != 0 if we've parsed a frame
 516
 517     int bit_depth_luma;         ///< luma bit depth from sps to detect changes
 518     int chroma_format_idc;      ///< chroma format from sps to detect changes
 519
 520     SPS *sps_buffers[MAX_SPS_COUNT];
 521     PPS *pps_buffers[MAX_PPS_COUNT];
 522
 523     int dequant_coeff_pps;      ///< reinit tables when pps changes
 524
 525     uint16_t *slice_table_base;
 526
 527     // POC stuff
 528     int poc_lsb;
 529     int poc_msb;
 530     int delta_poc_bottom;
 531     int delta_poc[2];
 532     int frame_num;
 533     int prev_poc_msb;           ///< poc_msb of the last reference pic for POC type 0
 534     int prev_poc_lsb;           ///< poc_lsb of the last reference pic for POC type 0
 535     int frame_num_offset;       ///< for POC type 2
 536     int prev_frame_num_offset;  ///< for POC type 2
 537     int prev_frame_num;         ///< frame_num of the last pic for POC type 1/2
 538
 539     /**
 540      * frame_num for frames or 2 * frame_num + 1 for field pics.
 541      */
 542     int curr_pic_num;
 543
 544     /**
 545      * max_frame_num or 2 * max_frame_num for field pics.
 546      */
 547     int max_pic_num;
 548
 549     int redundant_pic_count;
 550
 551     Picture default_ref_list[2][32]; ///< base reference list for all slices of a coded picture
 552     Picture *short_ref[32];
 553     Picture *long_ref[32];
 554     Picture *delayed_pic[MAX_DELAYED_PIC_COUNT + 2]; // FIXME size?
 555     int last_pocs[MAX_DELAYED_PIC_COUNT];
 556     Picture *next_output_pic;
 557     int outputed_poc;
 558     int next_outputed_poc;
 559
 560     /**
 561      * memory management control operations buffer.
 562      */
 563     MMCO mmco[MAX_MMCO_COUNT];
 564     int mmco_index;
 565     int mmco_reset;
 566
 567     int long_ref_count;     ///< number of actual long term references
 568     int short_ref_count;    ///< number of actual short term references
 569
 570     int cabac_init_idc;
 571
 572     /**
 573      * @name Members for slice based multithreading
 574      * @{
 575      */
 576     struct H264Context *thread_context[MAX_THREADS];
 577
 578     /**
 579      * current slice number, used to initialize slice_num of each thread/context
 580      */
 581     int current_slice;
 582
 583     /**
 584      * Max number of threads / contexts.
 585      * This is equal to AVCodecContext.thread_count unless
 586      * multithreaded decoding is impossible, in which case it is
 587      * reduced to 1.
 588      */
 589     int max_contexts;
 590
 591     int slice_context_count;
 592
 593     /**
 594      *  1 if the single thread fallback warning has already been
 595      *  displayed, 0 otherwise.
 596      */
 597     int single_decode_warning;
 598
 599     enum AVPictureType pict_type;
 600
 601     int last_slice_type;
 602     unsigned int last_ref_count[2];
 603     /** @} */
 604
 605     /**
 606      * pic_struct in picture timing SEI message
 607      */
 608     SEI_PicStructType sei_pic_struct;
 609
 610     /**
 611      * Complement sei_pic_struct
 612      * SEI_PIC_STRUCT_TOP_BOTTOM and SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_TOP indicate interlaced frames.
 613      * However, soft telecined frames may have these values.
 614      * This is used in an attempt to flag soft telecine progressive.
 615      */
 616     int prev_interlaced_frame;
 617
 618     /**
 619      * frame_packing_arrangment SEI message
 620      */
 621     int sei_frame_packing_present;
 622     int frame_packing_arrangement_type;
 623     int content_interpretation_type;
 624     int quincunx_subsampling;
 625
 626     /**
 627      * Bit set of clock types for fields/frames in picture timing SEI message.
 628      * For each found ct_type, appropriate bit is set (e.g., bit 1 for
 629      * interlaced).
 630      */
 631     int sei_ct_type;
 632
 633     /**
 634      * dpb_output_delay in picture timing SEI message, see H.264 C.2.2
 635      */
 636     int sei_dpb_output_delay;
 637
 638     /**
 639      * cpb_removal_delay in picture timing SEI message, see H.264 C.1.2
 640      */
 641     int sei_cpb_removal_delay;
 642
 643     /**
 644      * recovery_frame_cnt from SEI message
 645      *
 646      * Set to -1 if no recovery point SEI message found or to number of frames
 647      * before playback synchronizes. Frames having recovery point are key
 648      * frames.
 649      */
 650     int sei_recovery_frame_cnt;
 651
 652     /**
 653      * Are the SEI recovery points looking valid.
 654      */
 655     int valid_recovery_point;
 656
 657     FPA sei_fpa;
 658
 659     /**
 660      * recovery_frame is the frame_num at which the next frame should
 661      * be fully constructed.
 662      *
 663      * Set to -1 when not expecting a recovery point.
 664      */
 665     int recovery_frame;
 666
 667 /**
 668  * We have seen an IDR, so all the following frames in coded order are correctly
 669  * decodable.
 670  */
 671 #define FRAME_RECOVERED_IDR  (1 << 0)
 672 /**
 673  * Sufficient number of frames have been decoded since a SEI recovery point,
 674  * so all the following frames in presentation order are correct.
 675  */
 676 #define FRAME_RECOVERED_SEI  (1 << 1)
 677
 678     int frame_recovered;    ///< Initial frame has been completely recovered
 679
 680     int luma_weight_flag[2];    ///< 7.4.3.2 luma_weight_lX_flag
 681     int chroma_weight_flag[2];  ///< 7.4.3.2 chroma_weight_lX_flag
 682
 683     // Timestamp stuff
 684     int sei_buffering_period_present;   ///< Buffering period SEI flag
 685     int initial_cpb_removal_delay[32];  ///< Initial timestamps for CPBs
 686
 687     int cur_chroma_format_idc;
 688     uint8_t *bipred_scratchpad;
 689
 690     int16_t slice_row[MAX_SLICES]; ///< to detect when MAX_SLICES is too low
 691
 692     uint8_t parse_history[4];
 693     int parse_history_count;
 694     int parse_last_mb;
 695     uint8_t *edge_emu_buffer;
 696     int16_t *dc_val_base;
 697
 698     AVBufferPool *qscale_table_pool;
 699     AVBufferPool *mb_type_pool;
 700     AVBufferPool *motion_val_pool;
 701     AVBufferPool *ref_index_pool;
 702 } H264Context;
 703
 704 extern const uint8_t ff_h264_chroma_qp[7][QP_MAX_NUM + 1]; ///< One chroma qp table for each possible bit depth (8-14).
 705 extern const uint16_t ff_h264_mb_sizes[4];
 706
 707 /**
 708  * Decode SEI
 709  */
 710 int ff_h264_decode_sei(H264Context *h);
 711
 712 /**
 713  * Decode SPS
 714  */
 715 int ff_h264_decode_seq_parameter_set(H264Context *h);
 716
 717 /**
 718  * compute profile from sps
 719  */
 720 int ff_h264_get_profile(SPS *sps);
 721
 722 /**
 723  * Decode PPS
 724  */
 725 int ff_h264_decode_picture_parameter_set(H264Context *h, int bit_length);
 726
 727 /**
 728  * Decode a network abstraction layer unit.
 729  * @param consumed is the number of bytes used as input
 730  * @param length is the length of the array
 731  * @param dst_length is the number of decoded bytes FIXME here
 732  *                   or a decode rbsp tailing?
 733  * @return decoded bytes, might be src+1 if no escapes
 734  */
 735 const uint8_t *ff_h264_decode_nal(H264Context *h, const uint8_t *src,
 736                                   int *dst_length, int *consumed, int length);
 737
 738 /**
 739  * Free any data that may have been allocated in the H264 context
 740  * like SPS, PPS etc.
 741  */
 742 void ff_h264_free_context(H264Context *h);
 743
 744 /**
 745  * Reconstruct bitstream slice_type.
 746  */
 747 int ff_h264_get_slice_type(const H264Context *h);
 748
 749 /**
 750  * Allocate tables.
 751  * needs width/height
 752  */
 753 int ff_h264_alloc_tables(H264Context *h);
 754
 755 /**
 756  * Fill the default_ref_list.
 757  */
 758 int ff_h264_fill_default_ref_list(H264Context *h);
 759
 760 int ff_h264_decode_ref_pic_list_reordering(H264Context *h);
 761 void ff_h264_fill_mbaff_ref_list(H264Context *h);
 762 void ff_h264_remove_all_refs(H264Context *h);
 763
 764 /**
 765  * Execute the reference picture marking (memory management control operations).
 766  */
 767 int ff_h264_execute_ref_pic_marking(H264Context *h, MMCO *mmco, int mmco_count);
 768
 769 int ff_h264_decode_ref_pic_marking(H264Context *h, GetBitContext *gb,
 770                                    int first_slice);
 771
 772 int ff_generate_sliding_window_mmcos(H264Context *h, int first_slice);
 773
 774 /**
 775  * Check if the top & left blocks are available if needed & change the
 776  * dc mode so it only uses the available blocks.
 777  */
 778 int ff_h264_check_intra4x4_pred_mode(H264Context *h);
 779
 780 /**
 781  * Check if the top & left blocks are available if needed & change the
 782  * dc mode so it only uses the available blocks.
 783  */
 784 int ff_h264_check_intra_pred_mode(H264Context *h, int mode, int is_chroma);
 785
 786 void ff_h264_hl_decode_mb(H264Context *h);
 787 int ff_h264_decode_extradata(H264Context *h, const uint8_t *buf, int size);
 788 int ff_h264_decode_init(AVCodecContext *avctx);
 789 void ff_h264_decode_init_vlc(void);
 790
 791 /**
 792  * Decode a macroblock
 793  * @return 0 if OK, ER_AC_ERROR / ER_DC_ERROR / ER_MV_ERROR on error
 794  */
 795 int ff_h264_decode_mb_cavlc(H264Context *h);
 796
 797 /**
 798  * Decode a CABAC coded macroblock
 799  * @return 0 if OK, ER_AC_ERROR / ER_DC_ERROR / ER_MV_ERROR on error
 800  */
 801 int ff_h264_decode_mb_cabac(H264Context *h);
 802
 803 void ff_h264_init_cabac_states(H264Context *h);
 804
 805 void ff_h264_direct_dist_scale_factor(H264Context *const h);
 806 void ff_h264_direct_ref_list_init(H264Context *const h);
 807 void ff_h264_pred_direct_motion(H264Context *const h, int *mb_type);
 808
 809 void ff_h264_filter_mb_fast(H264Context *h, int mb_x, int mb_y,
 810                             uint8_t *img_y, uint8_t *img_cb, uint8_t *img_cr,
 811                             unsigned int linesize, unsigned int uvlinesize);
 812 void ff_h264_filter_mb(H264Context *h, int mb_x, int mb_y,
 813                        uint8_t *img_y, uint8_t *img_cb, uint8_t *img_cr,
 814                        unsigned int linesize, unsigned int uvlinesize);
 815
 816 /**
 817  * Reset SEI values at the beginning of the frame.
 818  *
 819  * @param h H.264 context.
 820  */
 821 void ff_h264_reset_sei(H264Context *h);
 822
 823 /**
 824  * Get stereo_mode string from the h264 frame_packing_arrangement
 825  * @param h H.264 context.
 826  */
 827 const char* ff_h264_sei_stereo_mode(H264Context *h);
 828
 829 /*
 830  * o-o o-o
 831  *  / / /
 832  * o-o o-o
 833  *  ,---'
 834  * o-o o-o
 835  *  / / /
 836  * o-o o-o
 837  */
 838
 839 /* Scan8 organization:
 840  *    0 1 2 3 4 5 6 7
 841  * 0  DY    y y y y y
 842  * 1        y Y Y Y Y
 843  * 2        y Y Y Y Y
 844  * 3        y Y Y Y Y
 845  * 4        y Y Y Y Y
 846  * 5  DU    u u u u u
 847  * 6        u U U U U
 848  * 7        u U U U U
 849  * 8        u U U U U
 850  * 9        u U U U U
 851  * 10 DV    v v v v v
 852  * 11       v V V V V
 853  * 12       v V V V V
 854  * 13       v V V V V
 855  * 14       v V V V V
 856  * DY/DU/DV are for luma/chroma DC.
 857  */
 858
 859 #define LUMA_DC_BLOCK_INDEX   48
 860 #define CHROMA_DC_BLOCK_INDEX 49
 861
 862 // This table must be here because scan8[constant] must be known at compiletime
 863 static const uint8_t scan8[16 * 3 + 3] = {
 864     4 +  1 * 8, 5 +  1 * 8, 4 +  2 * 8, 5 +  2 * 8,
 865     6 +  1 * 8, 7 +  1 * 8, 6 +  2 * 8, 7 +  2 * 8,
 866     4 +  3 * 8, 5 +  3 * 8, 4 +  4 * 8, 5 +  4 * 8,
 867     6 +  3 * 8, 7 +  3 * 8, 6 +  4 * 8, 7 +  4 * 8,
 868     4 +  6 * 8, 5 +  6 * 8, 4 +  7 * 8, 5 +  7 * 8,
 869     6 +  6 * 8, 7 +  6 * 8, 6 +  7 * 8, 7 +  7 * 8,
 870     4 +  8 * 8, 5 +  8 * 8, 4 +  9 * 8, 5 +  9 * 8,
 871     6 +  8 * 8, 7 +  8 * 8, 6 +  9 * 8, 7 +  9 * 8,
 872     4 + 11 * 8, 5 + 11 * 8, 4 + 12 * 8, 5 + 12 * 8,
 873     6 + 11 * 8, 7 + 11 * 8, 6 + 12 * 8, 7 + 12 * 8,
 874     4 + 13 * 8, 5 + 13 * 8, 4 + 14 * 8, 5 + 14 * 8,
 875     6 + 13 * 8, 7 + 13 * 8, 6 + 14 * 8, 7 + 14 * 8,
 876     0 +  0 * 8, 0 +  5 * 8, 0 + 10 * 8
 877 };
 878
 879 static av_always_inline uint32_t pack16to32(int a, int b)
 880 {
 881 #if HAVE_BIGENDIAN
 882     return (b & 0xFFFF) + (a << 16);
 883 #else
 884     return (a & 0xFFFF) + (b << 16);
 885 #endif
 886 }
 887
 888 static av_always_inline uint16_t pack8to16(int a, int b)
 889 {
 890 #if HAVE_BIGENDIAN
 891     return (b & 0xFF) + (a << 8);
 892 #else
 893     return (a & 0xFF) + (b << 8);
 894 #endif
 895 }
 896
 897 /**
 898  * Get the chroma qp.
 899  */
 900 static av_always_inline int get_chroma_qp(H264Context *h, int t, int qscale)
 901 {
 902     return h->pps.chroma_qp_table[t][qscale];
 903 }
 904
 905 /**
 906  * Get the predicted intra4x4 prediction mode.
 907  */
 908 static av_always_inline int pred_intra_mode(H264Context *h, int n)
 909 {
 910     const int index8 = scan8[n];
 911     const int left   = h->intra4x4_pred_mode_cache[index8 - 1];
 912     const int top    = h->intra4x4_pred_mode_cache[index8 - 8];
 913     const int min    = FFMIN(left, top);
 914
 915     tprintf(h->avctx, "mode:%d %d min:%d\n", left, top, min);
 916
 917     if (min < 0)
 918         return DC_PRED;
 919     else
 920         return min;
 921 }
 922
 923 static av_always_inline void write_back_intra_pred_mode(H264Context *h)
 924 {
 925     int8_t *i4x4       = h->intra4x4_pred_mode + h->mb2br_xy[h->mb_xy];
 926     int8_t *i4x4_cache = h->intra4x4_pred_mode_cache;
 927
 928     AV_COPY32(i4x4, i4x4_cache + 4 + 8 * 4);
 929     i4x4[4] = i4x4_cache[7 + 8 * 3];
 930     i4x4[5] = i4x4_cache[7 + 8 * 2];
 931     i4x4[6] = i4x4_cache[7 + 8 * 1];
 932 }
 933
 934 static av_always_inline void write_back_non_zero_count(H264Context *h)
 935 {
 936     const int mb_xy    = h->mb_xy;
 937     uint8_t *nnz       = h->non_zero_count[mb_xy];
 938     uint8_t *nnz_cache = h->non_zero_count_cache;
 939
 940     AV_COPY32(&nnz[ 0], &nnz_cache[4 + 8 * 1]);
 941     AV_COPY32(&nnz[ 4], &nnz_cache[4 + 8 * 2]);
 942     AV_COPY32(&nnz[ 8], &nnz_cache[4 + 8 * 3]);
 943     AV_COPY32(&nnz[12], &nnz_cache[4 + 8 * 4]);
 944     AV_COPY32(&nnz[16], &nnz_cache[4 + 8 * 6]);
 945     AV_COPY32(&nnz[20], &nnz_cache[4 + 8 * 7]);
 946     AV_COPY32(&nnz[32], &nnz_cache[4 + 8 * 11]);
 947     AV_COPY32(&nnz[36], &nnz_cache[4 + 8 * 12]);
 948
 949     if (!h->chroma_y_shift) {
 950         AV_COPY32(&nnz[24], &nnz_cache[4 + 8 * 8]);
 951         AV_COPY32(&nnz[28], &nnz_cache[4 + 8 * 9]);
 952         AV_COPY32(&nnz[40], &nnz_cache[4 + 8 * 13]);
 953         AV_COPY32(&nnz[44], &nnz_cache[4 + 8 * 14]);
 954     }
 955 }
 956
 957 static av_always_inline void write_back_motion_list(H264Context *h,
 958                                                     int b_stride,
 959                                                     int b_xy, int b8_xy,
 960                                                     int mb_type, int list)
 961 {
 962     int16_t(*mv_dst)[2] = &h->cur_pic.motion_val[list][b_xy];
 963     int16_t(*mv_src)[2] = &h->mv_cache[list][scan8[0]];
 964     AV_COPY128(mv_dst + 0 * b_stride, mv_src + 8 * 0);
 965     AV_COPY128(mv_dst + 1 * b_stride, mv_src + 8 * 1);
 966     AV_COPY128(mv_dst + 2 * b_stride, mv_src + 8 * 2);
 967     AV_COPY128(mv_dst + 3 * b_stride, mv_src + 8 * 3);
 968     if (CABAC(h)) {
 969         uint8_t (*mvd_dst)[2] = &h->mvd_table[list][FMO ? 8 * h->mb_xy
 970                                                         : h->mb2br_xy[h->mb_xy]];
 971         uint8_t(*mvd_src)[2]  = &h->mvd_cache[list][scan8[0]];
 972         if (IS_SKIP(mb_type)) {
 973             AV_ZERO128(mvd_dst);
 974         } else {
 975             AV_COPY64(mvd_dst, mvd_src + 8 * 3);
 976             AV_COPY16(mvd_dst + 3 + 3, mvd_src + 3 + 8 * 0);
 977             AV_COPY16(mvd_dst + 3 + 2, mvd_src + 3 + 8 * 1);
 978             AV_COPY16(mvd_dst + 3 + 1, mvd_src + 3 + 8 * 2);
 979         }
 980     }
 981
 982     {
 983         int8_t *ref_index = &h->cur_pic.ref_index[list][b8_xy];
 984         int8_t *ref_cache = h->ref_cache[list];
 985         ref_index[0 + 0 * 2] = ref_cache[scan8[0]];
 986         ref_index[1 + 0 * 2] = ref_cache[scan8[4]];
 987         ref_index[0 + 1 * 2] = ref_cache[scan8[8]];
 988         ref_index[1 + 1 * 2] = ref_cache[scan8[12]];
 989     }
 990 }
 991
 992 static av_always_inline void write_back_motion(H264Context *h, int mb_type)
 993 {
 994     const int b_stride      = h->b_stride;
 995     const int b_xy  = 4 * h->mb_x + 4 * h->mb_y * h->b_stride; // try mb2b(8)_xy
 996     const int b8_xy = 4 * h->mb_xy;
 997
 998     if (USES_LIST(mb_type, 0)) {
 999         write_back_motion_list(h, b_stride, b_xy, b8_xy, mb_type, 0);
1000     } else {
1001         fill_rectangle(&h->cur_pic.ref_index[0][b8_xy],
1002                        2, 2, 2, (uint8_t)LIST_NOT_USED, 1);
1003     }
1004     if (USES_LIST(mb_type, 1))
1005         write_back_motion_list(h, b_stride, b_xy, b8_xy, mb_type, 1);
1006
1007     if (h->slice_type_nos == AV_PICTURE_TYPE_B && CABAC(h)) {
1008         if (IS_8X8(mb_type)) {
1009             uint8_t *direct_table = &h->direct_table[4 * h->mb_xy];
1010             direct_table[1] = h->sub_mb_type[1] >> 1;
1011             direct_table[2] = h->sub_mb_type[2] >> 1;
1012             direct_table[3] = h->sub_mb_type[3] >> 1;
1013         }
1014     }
1015 }
1016
1017 static av_always_inline int get_dct8x8_allowed(H264Context *h)
1018 {
1019     if (h->sps.direct_8x8_inference_flag)
1020         return !(AV_RN64A(h->sub_mb_type) &
1021                  ((MB_TYPE_16x8 | MB_TYPE_8x16 | MB_TYPE_8x8) *
1022                   0x0001000100010001ULL));
1023     else
1024         return !(AV_RN64A(h->sub_mb_type) &
1025                  ((MB_TYPE_16x8 | MB_TYPE_8x16 | MB_TYPE_8x8 | MB_TYPE_DIRECT2) *
1026                   0x0001000100010001ULL));
1027 }
1028
1029 void ff_h264_draw_horiz_band(H264Context *h, int y, int height);
1030 int ff_init_poc(H264Context *h, int pic_field_poc[2], int *pic_poc);
1031 int ff_pred_weight_table(H264Context *h);
1032 int ff_set_ref_count(H264Context *h);
1033
1034 #endif /* AVCODEC_H264_H */