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/buffer.h"
  32 #include "libavutil/intreadwrite.h"
  33 #include "libavutil/thread.h"
  34 #include "cabac.h"
  35 #include "error_resilience.h"
  36 #include "get_bits.h"
  37 #include "h264_parse.h"
  38 #include "h264_sei.h"
  39 #include "h2645_parse.h"
  40 #include "h264chroma.h"
  41 #include "h264dsp.h"
  42 #include "h264pred.h"
  43 #include "h264qpel.h"
  44 #include "internal.h"
  45 #include "mpegutils.h"
  46 #include "parser.h"
  47 #include "qpeldsp.h"
  48 #include "rectangle.h"
  49 #include "videodsp.h"
  50
  51 #define H264_MAX_PICTURE_COUNT 32
  52
  53 #define MAX_SPS_COUNT          32
  54 #define MAX_PPS_COUNT         256
  55
  56 #define MAX_MMCO_COUNT         66
  57
  58 #define MAX_DELAYED_PIC_COUNT  16
  59
  60 /* Compiling in interlaced support reduces the speed
  61  * of progressive decoding by about 2%. */
  62 #define ALLOW_INTERLACE
  63
  64 #define FMO 0
  65
  66 /**
  67  * The maximum number of slices supported by the decoder.
  68  * must be a power of 2
  69  */
  70 #define MAX_SLICES 32
  71
  72 #ifdef ALLOW_INTERLACE
  73 #define MB_MBAFF(h)    h->mb_mbaff
  74 #define MB_FIELD(h)    h->mb_field_decoding_flag
  75 #define FRAME_MBAFF(h) h->mb_aff_frame
  76 #define FIELD_PICTURE(h) (h->picture_structure != PICT_FRAME)
  77 #define LEFT_MBS 2
  78 #define LTOP     0
  79 #define LBOT     1
  80 #define LEFT(i)  (i)
  81 #else
  82 #define MB_MBAFF(h)      0
  83 #define MB_FIELD(h)      0
  84 #define FRAME_MBAFF(h)   0
  85 #define FIELD_PICTURE(h) 0
  86 #undef  IS_INTERLACED
  87 #define IS_INTERLACED(mb_type) 0
  88 #define LEFT_MBS 1
  89 #define LTOP     0
  90 #define LBOT     0
  91 #define LEFT(i)  0
  92 #endif
  93 #define FIELD_OR_MBAFF_PICTURE(h) (FRAME_MBAFF(h) || FIELD_PICTURE(h))
  94
  95 #ifndef CABAC
  96 #define CABAC(h) h->ps.pps->cabac
  97 #endif
  98
  99 #define CHROMA422(h) (h->ps.sps->chroma_format_idc == 2)
 100 #define CHROMA444(h) (h->ps.sps->chroma_format_idc == 3)
 101
 102 #define EXTENDED_SAR       255
 103
 104 #define MB_TYPE_REF0       MB_TYPE_ACPRED // dirty but it fits in 16 bit
 105 #define MB_TYPE_8x8DCT     0x01000000
 106 #define IS_REF0(a)         ((a) & MB_TYPE_REF0)
 107 #define IS_8x8DCT(a)       ((a) & MB_TYPE_8x8DCT)
 108
 109 #define QP_MAX_NUM (51 + 2 * 6)           // The maximum supported qp
 110
 111 /* NAL unit types */
 112 enum {
 113     NAL_SLICE           = 1,
 114     NAL_DPA             = 2,
 115     NAL_DPB             = 3,
 116     NAL_DPC             = 4,
 117     NAL_IDR_SLICE       = 5,
 118     NAL_SEI             = 6,
 119     NAL_SPS             = 7,
 120     NAL_PPS             = 8,
 121     NAL_AUD             = 9,
 122     NAL_END_SEQUENCE    = 10,
 123     NAL_END_STREAM      = 11,
 124     NAL_FILLER_DATA     = 12,
 125     NAL_SPS_EXT         = 13,
 126     NAL_AUXILIARY_SLICE = 19,
 127     NAL_FF_IGNORE       = 0xff0f001,
 128 };
 129
 130 /**
 131  * Sequence parameter set
 132  */
 133 typedef struct SPS {
 134     unsigned int sps_id;
 135     int profile_idc;
 136     int level_idc;
 137     int chroma_format_idc;
 138     int transform_bypass;              ///< qpprime_y_zero_transform_bypass_flag
 139     int log2_max_frame_num;            ///< log2_max_frame_num_minus4 + 4
 140     int poc_type;                      ///< pic_order_cnt_type
 141     int log2_max_poc_lsb;              ///< log2_max_pic_order_cnt_lsb_minus4
 142     int delta_pic_order_always_zero_flag;
 143     int offset_for_non_ref_pic;
 144     int offset_for_top_to_bottom_field;
 145     int poc_cycle_length;              ///< num_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycle
 146     int ref_frame_count;               ///< num_ref_frames
 147     int gaps_in_frame_num_allowed_flag;
 148     int mb_width;                      ///< pic_width_in_mbs_minus1 + 1
 149     int mb_height;                     ///< pic_height_in_map_units_minus1 + 1
 150     int frame_mbs_only_flag;
 151     int mb_aff;                        ///< mb_adaptive_frame_field_flag
 152     int direct_8x8_inference_flag;
 153     int crop;                          ///< frame_cropping_flag
 154
 155     /* those 4 are already in luma samples */
 156     unsigned int crop_left;            ///< frame_cropping_rect_left_offset
 157     unsigned int crop_right;           ///< frame_cropping_rect_right_offset
 158     unsigned int crop_top;             ///< frame_cropping_rect_top_offset
 159     unsigned int crop_bottom;          ///< frame_cropping_rect_bottom_offset
 160     int vui_parameters_present_flag;
 161     AVRational sar;
 162     int video_signal_type_present_flag;
 163     int full_range;
 164     int colour_description_present_flag;
 165     enum AVColorPrimaries color_primaries;
 166     enum AVColorTransferCharacteristic color_trc;
 167     enum AVColorSpace colorspace;
 168     int timing_info_present_flag;
 169     uint32_t num_units_in_tick;
 170     uint32_t time_scale;
 171     int fixed_frame_rate_flag;
 172     short offset_for_ref_frame[256]; // FIXME dyn aloc?
 173     int bitstream_restriction_flag;
 174     int num_reorder_frames;
 175     int scaling_matrix_present;
 176     uint8_t scaling_matrix4[6][16];
 177     uint8_t scaling_matrix8[6][64];
 178     int nal_hrd_parameters_present_flag;
 179     int vcl_hrd_parameters_present_flag;
 180     int pic_struct_present_flag;
 181     int time_offset_length;
 182     int cpb_cnt;                          ///< See H.264 E.1.2
 183     int initial_cpb_removal_delay_length; ///< initial_cpb_removal_delay_length_minus1 + 1
 184     int cpb_removal_delay_length;         ///< cpb_removal_delay_length_minus1 + 1
 185     int dpb_output_delay_length;          ///< dpb_output_delay_length_minus1 + 1
 186     int bit_depth_luma;                   ///< bit_depth_luma_minus8 + 8
 187     int bit_depth_chroma;                 ///< bit_depth_chroma_minus8 + 8
 188     int residual_color_transform_flag;    ///< residual_colour_transform_flag
 189     int constraint_set_flags;             ///< constraint_set[0-3]_flag
 190 } SPS;
 191
 192 /**
 193  * Picture parameter set
 194  */
 195 typedef struct PPS {
 196     unsigned int sps_id;
 197     int cabac;                  ///< entropy_coding_mode_flag
 198     int pic_order_present;      ///< pic_order_present_flag
 199     int slice_group_count;      ///< num_slice_groups_minus1 + 1
 200     int mb_slice_group_map_type;
 201     unsigned int ref_count[2];  ///< num_ref_idx_l0/1_active_minus1 + 1
 202     int weighted_pred;          ///< weighted_pred_flag
 203     int weighted_bipred_idc;
 204     int init_qp;                ///< pic_init_qp_minus26 + 26
 205     int init_qs;                ///< pic_init_qs_minus26 + 26
 206     int chroma_qp_index_offset[2];
 207     int deblocking_filter_parameters_present; ///< deblocking_filter_parameters_present_flag
 208     int constrained_intra_pred;     ///< constrained_intra_pred_flag
 209     int redundant_pic_cnt_present;  ///< redundant_pic_cnt_present_flag
 210     int transform_8x8_mode;         ///< transform_8x8_mode_flag
 211     uint8_t scaling_matrix4[6][16];
 212     uint8_t scaling_matrix8[6][64];
 213     uint8_t chroma_qp_table[2][64]; ///< pre-scaled (with chroma_qp_index_offset) version of qp_table
 214     int chroma_qp_diff;
 215
 216     uint32_t dequant4_buffer[6][QP_MAX_NUM + 1][16];
 217     uint32_t dequant8_buffer[6][QP_MAX_NUM + 1][64];
 218     uint32_t(*dequant4_coeff[6])[16];
 219     uint32_t(*dequant8_coeff[6])[64];
 220 } PPS;
 221
 222 typedef struct H264ParamSets {
 223     AVBufferRef *sps_list[MAX_SPS_COUNT];
 224     AVBufferRef *pps_list[MAX_PPS_COUNT];
 225
 226     /* currently active parameters sets */
 227     const PPS *pps;
 228     // FIXME this should properly be const
 229     SPS *sps;
 230 } H264ParamSets;
 231
 232 /**
 233  * Memory management control operation opcode.
 234  */
 235 typedef enum MMCOOpcode {
 236     MMCO_END = 0,
 237     MMCO_SHORT2UNUSED,
 238     MMCO_LONG2UNUSED,
 239     MMCO_SHORT2LONG,
 240     MMCO_SET_MAX_LONG,
 241     MMCO_RESET,
 242     MMCO_LONG,
 243 } MMCOOpcode;
 244
 245 /**
 246  * Memory management control operation.
 247  */
 248 typedef struct MMCO {
 249     MMCOOpcode opcode;
 250     int short_pic_num;  ///< pic_num without wrapping (pic_num & max_pic_num)
 251     int long_arg;       ///< index, pic_num, or num long refs depending on opcode
 252 } MMCO;
 253
 254 typedef struct H264Picture {
 255     AVFrame *f;
 256     ThreadFrame tf;
 257
 258     AVBufferRef *qscale_table_buf;
 259     int8_t *qscale_table;
 260
 261     AVBufferRef *motion_val_buf[2];
 262     int16_t (*motion_val[2])[2];
 263
 264     AVBufferRef *mb_type_buf;
 265     uint32_t *mb_type;
 266
 267     AVBufferRef *hwaccel_priv_buf;
 268     void *hwaccel_picture_private; ///< hardware accelerator private data
 269
 270     AVBufferRef *ref_index_buf[2];
 271     int8_t *ref_index[2];
 272
 273     int field_poc[2];       ///< top/bottom POC
 274     int poc;                ///< frame POC
 275     int frame_num;          ///< frame_num (raw frame_num from slice header)
 276     int mmco_reset;         /**< MMCO_RESET set this 1. Reordering code must
 277                                  not mix pictures before and after MMCO_RESET. */
 278     int pic_id;             /**< pic_num (short -> no wrap version of pic_num,
 279                                  pic_num & max_pic_num; long -> long_pic_num) */
 280     int long_ref;           ///< 1->long term reference 0->short term reference
 281     int ref_poc[2][2][32];  ///< POCs of the frames used as reference (FIXME need per slice)
 282     int ref_count[2][2];    ///< number of entries in ref_poc         (FIXME need per slice)
 283     int mbaff;              ///< 1 -> MBAFF frame 0-> not MBAFF
 284     int field_picture;      ///< whether or not picture was encoded in separate fields
 285
 286     int reference;
 287     int recovered;          ///< picture at IDR or recovery point + recovery count
 288 } H264Picture;
 289
 290 typedef struct H264Ref {
 291     uint8_t *data[3];
 292     int linesize[3];
 293
 294     int reference;
 295     int poc;
 296     int pic_id;
 297
 298     H264Picture *parent;
 299 } H264Ref;
 300
 301 typedef struct H264SliceContext {
 302     struct H264Context *h264;
 303     GetBitContext gb;
 304     ERContext er;
 305
 306     int slice_num;
 307     int slice_type;
 308     int slice_type_nos;         ///< S free slice type (SI/SP are remapped to I/P)
 309     int slice_type_fixed;
 310
 311     int qscale;
 312     int chroma_qp[2];   // QPc
 313     int qp_thresh;      ///< QP threshold to skip loopfilter
 314     int last_qscale_diff;
 315
 316     // deblock
 317     int deblocking_filter;          ///< disable_deblocking_filter_idc with 1 <-> 0
 318     int slice_alpha_c0_offset;
 319     int slice_beta_offset;
 320
 321     H264PredWeightTable pwt;
 322
 323     int prev_mb_skipped;
 324     int next_mb_skipped;
 325
 326     int chroma_pred_mode;
 327     int intra16x16_pred_mode;
 328
 329     int8_t intra4x4_pred_mode_cache[5 * 8];
 330     int8_t(*intra4x4_pred_mode);
 331
 332     int topleft_mb_xy;
 333     int top_mb_xy;
 334     int topright_mb_xy;
 335     int left_mb_xy[LEFT_MBS];
 336
 337     int topleft_type;
 338     int top_type;
 339     int topright_type;
 340     int left_type[LEFT_MBS];
 341
 342     const uint8_t *left_block;
 343     int topleft_partition;
 344
 345     unsigned int topleft_samples_available;
 346     unsigned int top_samples_available;
 347     unsigned int topright_samples_available;
 348     unsigned int left_samples_available;
 349
 350     ptrdiff_t linesize, uvlinesize;
 351     ptrdiff_t mb_linesize;  ///< may be equal to s->linesize or s->linesize * 2, for mbaff
 352     ptrdiff_t mb_uvlinesize;
 353
 354     int mb_x, mb_y;
 355     int mb_xy;
 356     int resync_mb_x;
 357     int resync_mb_y;
 358     // index of the first MB of the next slice
 359     int next_slice_idx;
 360     int mb_skip_run;
 361     int is_complex;
 362
 363     int mb_field_decoding_flag;
 364     int mb_mbaff;               ///< mb_aff_frame && mb_field_decoding_flag
 365
 366     int redundant_pic_count;
 367
 368     /**
 369      * number of neighbors (top and/or left) that used 8x8 dct
 370      */
 371     int neighbor_transform_size;
 372
 373     int direct_spatial_mv_pred;
 374     int col_parity;
 375     int col_fieldoff;
 376
 377     int cbp;
 378     int top_cbp;
 379     int left_cbp;
 380
 381     int dist_scale_factor[32];
 382     int dist_scale_factor_field[2][32];
 383     int map_col_to_list0[2][16 + 32];
 384     int map_col_to_list0_field[2][2][16 + 32];
 385
 386     /**
 387      * num_ref_idx_l0/1_active_minus1 + 1
 388      */
 389     unsigned int ref_count[2];          ///< counts frames or fields, depending on current mb mode
 390     unsigned int list_count;
 391     H264Ref ref_list[2][48];        /**< 0..15: frame refs, 16..47: mbaff field refs.
 392                                          *   Reordered version of default_ref_list
 393                                          *   according to picture reordering in slice header */
 394
 395     const uint8_t *intra_pcm_ptr;
 396     int16_t *dc_val_base;
 397
 398     uint8_t *bipred_scratchpad;
 399     uint8_t *edge_emu_buffer;
 400     uint8_t (*top_borders[2])[(16 * 3) * 2];
 401     int bipred_scratchpad_allocated;
 402     int edge_emu_buffer_allocated;
 403     int top_borders_allocated[2];
 404
 405     /**
 406      * non zero coeff count cache.
 407      * is 64 if not available.
 408      */
 409     DECLARE_ALIGNED(8, uint8_t, non_zero_count_cache)[15 * 8];
 410
 411     /**
 412      * Motion vector cache.
 413      */
 414     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, mv_cache)[2][5 * 8][2];
 415     DECLARE_ALIGNED(8,  int8_t, ref_cache)[2][5 * 8];
 416     DECLARE_ALIGNED(16, uint8_t, mvd_cache)[2][5 * 8][2];
 417     uint8_t direct_cache[5 * 8];
 418
 419     DECLARE_ALIGNED(8, uint16_t, sub_mb_type)[4];
 420
 421     ///< as a dct coeffecient is int32_t in high depth, we need to reserve twice the space.
 422     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, mb)[16 * 48 * 2];
 423     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, mb_luma_dc)[3][16 * 2];
 424     ///< as mb is addressed by scantable[i] and scantable is uint8_t we can either
 425     ///< check that i is not too large or ensure that there is some unused stuff after mb
 426     int16_t mb_padding[256 * 2];
 427
 428     uint8_t (*mvd_table[2])[2];
 429
 430     /**
 431      * Cabac
 432      */
 433     CABACContext cabac;
 434     uint8_t cabac_state[1024];
 435     int cabac_init_idc;
 436 } H264SliceContext;
 437
 438 /**
 439  * H264Context
 440  */
 441 typedef struct H264Context {
 442     const AVClass *class;
 443     AVCodecContext *avctx;
 444     VideoDSPContext vdsp;
 445     H264DSPContext h264dsp;
 446     H264ChromaContext h264chroma;
 447     H264QpelContext h264qpel;
 448     GetBitContext gb;
 449
 450     H264Picture DPB[H264_MAX_PICTURE_COUNT];
 451     H264Picture *cur_pic_ptr;
 452     H264Picture cur_pic;
 453
 454     H264SliceContext *slice_ctx;
 455     int            nb_slice_ctx;
 456
 457     H2645Packet pkt;
 458
 459     int pixel_shift;    ///< 0 for 8-bit H264, 1 for high-bit-depth H264
 460
 461     /* coded dimensions -- 16 * mb w/h */
 462     int width, height;
 463     int chroma_x_shift, chroma_y_shift;
 464
 465     int droppable;
 466     int coded_picture_number;
 467
 468     int context_initialized;
 469     int flags;
 470     int workaround_bugs;
 471     /* Set when slice threading is used and at least one slice uses deblocking
 472      * mode 1 (i.e. across slice boundaries). Then we disable the loop filter
 473      * during normal MB decoding and execute it serially at the end.
 474      */
 475     int postpone_filter;
 476
 477     int8_t(*intra4x4_pred_mode);
 478     H264PredContext hpc;
 479
 480     uint8_t (*non_zero_count)[48];
 481
 482 #define LIST_NOT_USED -1 // FIXME rename?
 483 #define PART_NOT_AVAILABLE -2
 484
 485     /**
 486      * block_offset[ 0..23] for frame macroblocks
 487      * block_offset[24..47] for field macroblocks
 488      */
 489     int block_offset[2 * (16 * 3)];
 490
 491     uint32_t *mb2b_xy;  // FIXME are these 4 a good idea?
 492     uint32_t *mb2br_xy;
 493     int b_stride;       // FIXME use s->b4_stride
 494
 495     uint16_t *slice_table;      ///< slice_table_base + 2*mb_stride + 1
 496
 497     // interlacing specific flags
 498     int mb_aff_frame;
 499     int picture_structure;
 500     int first_field;
 501
 502     uint8_t *list_counts;               ///< Array of list_count per MB specifying the slice type
 503
 504     /* 0x100 -> non null luma_dc, 0x80/0x40 -> non null chroma_dc (cb/cr), 0x?0 -> chroma_cbp(0, 1, 2), 0x0? luma_cbp */
 505     uint16_t *cbp_table;
 506
 507     /* chroma_pred_mode for i4x4 or i16x16, else 0 */
 508     uint8_t *chroma_pred_mode_table;
 509     uint8_t (*mvd_table[2])[2];
 510     uint8_t *direct_table;
 511
 512     uint8_t zigzag_scan[16];
 513     uint8_t zigzag_scan8x8[64];
 514     uint8_t zigzag_scan8x8_cavlc[64];
 515     uint8_t field_scan[16];
 516     uint8_t field_scan8x8[64];
 517     uint8_t field_scan8x8_cavlc[64];
 518     const uint8_t *zigzag_scan_q0;
 519     const uint8_t *zigzag_scan8x8_q0;
 520     const uint8_t *zigzag_scan8x8_cavlc_q0;
 521     const uint8_t *field_scan_q0;
 522     const uint8_t *field_scan8x8_q0;
 523     const uint8_t *field_scan8x8_cavlc_q0;
 524
 525     int mb_y;
 526     int mb_height, mb_width;
 527     int mb_stride;
 528     int mb_num;
 529
 530     // =============================================================
 531     // Things below are not used in the MB or more inner code
 532
 533     int nal_ref_idc;
 534     int nal_unit_type;
 535
 536     /**
 537      * Used to parse AVC variant of h264
 538      */
 539     int is_avc;           ///< this flag is != 0 if codec is avc1
 540     int nal_length_size;  ///< Number of bytes used for nal length (1, 2 or 4)
 541
 542     int bit_depth_luma;         ///< luma bit depth from sps to detect changes
 543     int chroma_format_idc;      ///< chroma format from sps to detect changes
 544
 545     H264ParamSets ps;
 546
 547     uint16_t *slice_table_base;
 548
 549     H264POCContext poc;
 550
 551     /**
 552      * frame_num for frames or 2 * frame_num + 1 for field pics.
 553      */
 554     int curr_pic_num;
 555
 556     /**
 557      * max_frame_num or 2 * max_frame_num for field pics.
 558      */
 559     int max_pic_num;
 560
 561     H264Picture *short_ref[32];
 562     H264Picture *long_ref[32];
 563     H264Picture *delayed_pic[MAX_DELAYED_PIC_COUNT + 2]; // FIXME size?
 564     int last_pocs[MAX_DELAYED_PIC_COUNT];
 565     H264Picture *next_output_pic;
 566     int next_outputed_poc;
 567
 568     /**
 569      * memory management control operations buffer.
 570      */
 571     MMCO mmco[MAX_MMCO_COUNT];
 572     int mmco_index;
 573     int mmco_reset;
 574
 575     int long_ref_count;     ///< number of actual long term references
 576     int short_ref_count;    ///< number of actual short term references
 577
 578     /**
 579      * @name Members for slice based multithreading
 580      * @{
 581      */
 582     /**
 583      * current slice number, used to initalize slice_num of each thread/context
 584      */
 585     int current_slice;
 586
 587     /**
 588      * Max number of threads / contexts.
 589      * This is equal to AVCodecContext.thread_count unless
 590      * multithreaded decoding is impossible, in which case it is
 591      * reduced to 1.
 592      */
 593     int max_contexts;
 594
 595     /** @} */
 596
 597     /**
 598      * Complement sei_pic_struct
 599      * SEI_PIC_STRUCT_TOP_BOTTOM and SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_TOP indicate interlaced frames.
 600      * However, soft telecined frames may have these values.
 601      * This is used in an attempt to flag soft telecine progressive.
 602      */
 603     int prev_interlaced_frame;
 604
 605     /**
 606      * recovery_frame is the frame_num at which the next frame should
 607      * be fully constructed.
 608      *
 609      * Set to -1 when not expecting a recovery point.
 610      */
 611     int recovery_frame;
 612
 613 /**
 614  * We have seen an IDR, so all the following frames in coded order are correctly
 615  * decodable.
 616  */
 617 #define FRAME_RECOVERED_IDR  (1 << 0)
 618 /**
 619  * Sufficient number of frames have been decoded since a SEI recovery point,
 620  * so all the following frames in presentation order are correct.
 621  */
 622 #define FRAME_RECOVERED_SEI  (1 << 1)
 623
 624     int frame_recovered;    ///< Initial frame has been completely recovered
 625
 626     /* for frame threading, this is set to 1
 627      * after finish_setup() has been called, so we cannot modify
 628      * some context properties (which are supposed to stay constant between
 629      * slices) anymore */
 630     int setup_finished;
 631
 632     int enable_er;
 633
 634     H264SEIContext sei;
 635
 636     AVBufferPool *qscale_table_pool;
 637     AVBufferPool *mb_type_pool;
 638     AVBufferPool *motion_val_pool;
 639     AVBufferPool *ref_index_pool;
 640     int ref2frm[MAX_SLICES][2][64];     ///< reference to frame number lists, used in the loop filter, the first 2 are for -2,-1
 641 } H264Context;
 642
 643 extern const uint16_t ff_h264_mb_sizes[4];
 644
 645 /**
 646  * Decode SPS
 647  */
 648 int ff_h264_decode_seq_parameter_set(GetBitContext *gb, AVCodecContext *avctx,
 649                                      H264ParamSets *ps);
 650
 651 /**
 652  * Decode PPS
 653  */
 654 int ff_h264_decode_picture_parameter_set(GetBitContext *gb, AVCodecContext *avctx,
 655                                          H264ParamSets *ps, int bit_length);
 656
 657 /**
 658  * Reconstruct bitstream slice_type.
 659  */
 660 int ff_h264_get_slice_type(const H264SliceContext *sl);
 661
 662 /**
 663  * Allocate tables.
 664  * needs width/height
 665  */
 666 int ff_h264_alloc_tables(H264Context *h);
 667
 668 int ff_h264_decode_ref_pic_list_reordering(const H264Context *h, H264SliceContext *sl);
 669 void ff_h264_fill_mbaff_ref_list(H264SliceContext *sl);
 670 void ff_h264_remove_all_refs(H264Context *h);
 671
 672 /**
 673  * Execute the reference picture marking (memory management control operations).
 674  */
 675 int ff_h264_execute_ref_pic_marking(H264Context *h, MMCO *mmco, int mmco_count);
 676
 677 int ff_h264_decode_ref_pic_marking(H264Context *h, GetBitContext *gb,
 678                                    int first_slice);
 679
 680 int ff_generate_sliding_window_mmcos(H264Context *h, int first_slice);
 681
 682 void ff_h264_hl_decode_mb(const H264Context *h, H264SliceContext *sl);
 683 int ff_h264_decode_init(AVCodecContext *avctx);
 684 void ff_h264_decode_init_vlc(void);
 685
 686 /**
 687  * Decode a macroblock
 688  * @return 0 if OK, ER_AC_ERROR / ER_DC_ERROR / ER_MV_ERROR on error
 689  */
 690 int ff_h264_decode_mb_cavlc(const H264Context *h, H264SliceContext *sl);
 691
 692 /**
 693  * Decode a CABAC coded macroblock
 694  * @return 0 if OK, ER_AC_ERROR / ER_DC_ERROR / ER_MV_ERROR on error
 695  */
 696 int ff_h264_decode_mb_cabac(const H264Context *h, H264SliceContext *sl);
 697
 698 void ff_h264_init_cabac_states(const H264Context *h, H264SliceContext *sl);
 699
 700 void ff_h264_init_dequant_tables(H264Context *h);
 701
 702 void ff_h264_direct_dist_scale_factor(const H264Context *const h, H264SliceContext *sl);
 703 void ff_h264_direct_ref_list_init(const H264Context *const h, H264SliceContext *sl);
 704 void ff_h264_pred_direct_motion(const H264Context *const h, H264SliceContext *sl,
 705                                 int *mb_type);
 706
 707 void ff_h264_filter_mb_fast(const H264Context *h, H264SliceContext *sl, int mb_x, int mb_y,
 708                             uint8_t *img_y, uint8_t *img_cb, uint8_t *img_cr,
 709                             unsigned int linesize, unsigned int uvlinesize);
 710 void ff_h264_filter_mb(const H264Context *h, H264SliceContext *sl, int mb_x, int mb_y,
 711                        uint8_t *img_y, uint8_t *img_cb, uint8_t *img_cr,
 712                        unsigned int linesize, unsigned int uvlinesize);
 713
 714 /*
 715  * o-o o-o
 716  *  / / /
 717  * o-o o-o
 718  *  ,---'
 719  * o-o o-o
 720  *  / / /
 721  * o-o o-o
 722  */
 723
 724 /* Scan8 organization:
 725  *    0 1 2 3 4 5 6 7
 726  * 0  DY    y y y y y
 727  * 1        y Y Y Y Y
 728  * 2        y Y Y Y Y
 729  * 3        y Y Y Y Y
 730  * 4        y Y Y Y Y
 731  * 5  DU    u u u u u
 732  * 6        u U U U U
 733  * 7        u U U U U
 734  * 8        u U U U U
 735  * 9        u U U U U
 736  * 10 DV    v v v v v
 737  * 11       v V V V V
 738  * 12       v V V V V
 739  * 13       v V V V V
 740  * 14       v V V V V
 741  * DY/DU/DV are for luma/chroma DC.
 742  */
 743
 744 #define LUMA_DC_BLOCK_INDEX   48
 745 #define CHROMA_DC_BLOCK_INDEX 49
 746
 747 // This table must be here because scan8[constant] must be known at compiletime
 748 static const uint8_t scan8[16 * 3 + 3] = {
 749     4 +  1 * 8, 5 +  1 * 8, 4 +  2 * 8, 5 +  2 * 8,
 750     6 +  1 * 8, 7 +  1 * 8, 6 +  2 * 8, 7 +  2 * 8,
 751     4 +  3 * 8, 5 +  3 * 8, 4 +  4 * 8, 5 +  4 * 8,
 752     6 +  3 * 8, 7 +  3 * 8, 6 +  4 * 8, 7 +  4 * 8,
 753     4 +  6 * 8, 5 +  6 * 8, 4 +  7 * 8, 5 +  7 * 8,
 754     6 +  6 * 8, 7 +  6 * 8, 6 +  7 * 8, 7 +  7 * 8,
 755     4 +  8 * 8, 5 +  8 * 8, 4 +  9 * 8, 5 +  9 * 8,
 756     6 +  8 * 8, 7 +  8 * 8, 6 +  9 * 8, 7 +  9 * 8,
 757     4 + 11 * 8, 5 + 11 * 8, 4 + 12 * 8, 5 + 12 * 8,
 758     6 + 11 * 8, 7 + 11 * 8, 6 + 12 * 8, 7 + 12 * 8,
 759     4 + 13 * 8, 5 + 13 * 8, 4 + 14 * 8, 5 + 14 * 8,
 760     6 + 13 * 8, 7 + 13 * 8, 6 + 14 * 8, 7 + 14 * 8,
 761     0 +  0 * 8, 0 +  5 * 8, 0 + 10 * 8
 762 };
 763
 764 static av_always_inline uint32_t pack16to32(int a, int b)
 765 {
 766 #if HAVE_BIGENDIAN
 767     return (b & 0xFFFF) + (a << 16);
 768 #else
 769     return (a & 0xFFFF) + (b << 16);
 770 #endif
 771 }
 772
 773 static av_always_inline uint16_t pack8to16(int a, int b)
 774 {
 775 #if HAVE_BIGENDIAN
 776     return (b & 0xFF) + (a << 8);
 777 #else
 778     return (a & 0xFF) + (b << 8);
 779 #endif
 780 }
 781
 782 /**
 783  * Get the chroma qp.
 784  */
 785 static av_always_inline int get_chroma_qp(const H264Context *h, int t, int qscale)
 786 {
 787     return h->ps.pps->chroma_qp_table[t][qscale];
 788 }
 789
 790 /**
 791  * Get the predicted intra4x4 prediction mode.
 792  */
 793 static av_always_inline int pred_intra_mode(const H264Context *h,
 794                                             H264SliceContext *sl, int n)
 795 {
 796     const int index8 = scan8[n];
 797     const int left   = sl->intra4x4_pred_mode_cache[index8 - 1];
 798     const int top    = sl->intra4x4_pred_mode_cache[index8 - 8];
 799     const int min    = FFMIN(left, top);
 800
 801     ff_tlog(h->avctx, "mode:%d %d min:%d\n", left, top, min);
 802
 803     if (min < 0)
 804         return DC_PRED;
 805     else
 806         return min;
 807 }
 808
 809 static av_always_inline void write_back_intra_pred_mode(const H264Context *h,
 810                                                         H264SliceContext *sl)
 811 {
 812     int8_t *i4x4       = sl->intra4x4_pred_mode + h->mb2br_xy[sl->mb_xy];
 813     int8_t *i4x4_cache = sl->intra4x4_pred_mode_cache;
 814
 815     AV_COPY32(i4x4, i4x4_cache + 4 + 8 * 4);
 816     i4x4[4] = i4x4_cache[7 + 8 * 3];
 817     i4x4[5] = i4x4_cache[7 + 8 * 2];
 818     i4x4[6] = i4x4_cache[7 + 8 * 1];
 819 }
 820
 821 static av_always_inline void write_back_non_zero_count(const H264Context *h,
 822                                                        H264SliceContext *sl)
 823 {
 824     const int mb_xy    = sl->mb_xy;
 825     uint8_t *nnz       = h->non_zero_count[mb_xy];
 826     uint8_t *nnz_cache = sl->non_zero_count_cache;
 827
 828     AV_COPY32(&nnz[ 0], &nnz_cache[4 + 8 * 1]);
 829     AV_COPY32(&nnz[ 4], &nnz_cache[4 + 8 * 2]);
 830     AV_COPY32(&nnz[ 8], &nnz_cache[4 + 8 * 3]);
 831     AV_COPY32(&nnz[12], &nnz_cache[4 + 8 * 4]);
 832     AV_COPY32(&nnz[16], &nnz_cache[4 + 8 * 6]);
 833     AV_COPY32(&nnz[20], &nnz_cache[4 + 8 * 7]);
 834     AV_COPY32(&nnz[32], &nnz_cache[4 + 8 * 11]);
 835     AV_COPY32(&nnz[36], &nnz_cache[4 + 8 * 12]);
 836
 837     if (!h->chroma_y_shift) {
 838         AV_COPY32(&nnz[24], &nnz_cache[4 + 8 * 8]);
 839         AV_COPY32(&nnz[28], &nnz_cache[4 + 8 * 9]);
 840         AV_COPY32(&nnz[40], &nnz_cache[4 + 8 * 13]);
 841         AV_COPY32(&nnz[44], &nnz_cache[4 + 8 * 14]);
 842     }
 843 }
 844
 845 static av_always_inline void write_back_motion_list(const H264Context *h,
 846                                                     H264SliceContext *sl,
 847                                                     int b_stride,
 848                                                     int b_xy, int b8_xy,
 849                                                     int mb_type, int list)
 850 {
 851     int16_t(*mv_dst)[2] = &h->cur_pic.motion_val[list][b_xy];
 852     int16_t(*mv_src)[2] = &sl->mv_cache[list][scan8[0]];
 853     AV_COPY128(mv_dst + 0 * b_stride, mv_src + 8 * 0);
 854     AV_COPY128(mv_dst + 1 * b_stride, mv_src + 8 * 1);
 855     AV_COPY128(mv_dst + 2 * b_stride, mv_src + 8 * 2);
 856     AV_COPY128(mv_dst + 3 * b_stride, mv_src + 8 * 3);
 857     if (CABAC(h)) {
 858         uint8_t (*mvd_dst)[2] = &sl->mvd_table[list][FMO ? 8 * sl->mb_xy
 859                                                         : h->mb2br_xy[sl->mb_xy]];
 860         uint8_t(*mvd_src)[2]  = &sl->mvd_cache[list][scan8[0]];
 861         if (IS_SKIP(mb_type)) {
 862             AV_ZERO128(mvd_dst);
 863         } else {
 864             AV_COPY64(mvd_dst, mvd_src + 8 * 3);
 865             AV_COPY16(mvd_dst + 3 + 3, mvd_src + 3 + 8 * 0);
 866             AV_COPY16(mvd_dst + 3 + 2, mvd_src + 3 + 8 * 1);
 867             AV_COPY16(mvd_dst + 3 + 1, mvd_src + 3 + 8 * 2);
 868         }
 869     }
 870
 871     {
 872         int8_t *ref_index = &h->cur_pic.ref_index[list][b8_xy];
 873         int8_t *ref_cache = sl->ref_cache[list];
 874         ref_index[0 + 0 * 2] = ref_cache[scan8[0]];
 875         ref_index[1 + 0 * 2] = ref_cache[scan8[4]];
 876         ref_index[0 + 1 * 2] = ref_cache[scan8[8]];
 877         ref_index[1 + 1 * 2] = ref_cache[scan8[12]];
 878     }
 879 }
 880
 881 static av_always_inline void write_back_motion(const H264Context *h,
 882                                                H264SliceContext *sl,
 883                                                int mb_type)
 884 {
 885     const int b_stride      = h->b_stride;
 886     const int b_xy  = 4 * sl->mb_x + 4 * sl->mb_y * h->b_stride; // try mb2b(8)_xy
 887     const int b8_xy = 4 * sl->mb_xy;
 888
 889     if (USES_LIST(mb_type, 0)) {
 890         write_back_motion_list(h, sl, b_stride, b_xy, b8_xy, mb_type, 0);
 891     } else {
 892         fill_rectangle(&h->cur_pic.ref_index[0][b8_xy],
 893                        2, 2, 2, (uint8_t)LIST_NOT_USED, 1);
 894     }
 895     if (USES_LIST(mb_type, 1))
 896         write_back_motion_list(h, sl, b_stride, b_xy, b8_xy, mb_type, 1);
 897
 898     if (sl->slice_type_nos == AV_PICTURE_TYPE_B && CABAC(h)) {
 899         if (IS_8X8(mb_type)) {
 900             uint8_t *direct_table = &h->direct_table[4 * sl->mb_xy];
 901             direct_table[1] = sl->sub_mb_type[1] >> 1;
 902             direct_table[2] = sl->sub_mb_type[2] >> 1;
 903             direct_table[3] = sl->sub_mb_type[3] >> 1;
 904         }
 905     }
 906 }
 907
 908 static av_always_inline int get_dct8x8_allowed(const H264Context *h, H264SliceContext *sl)
 909 {
 910     if (h->ps.sps->direct_8x8_inference_flag)
 911         return !(AV_RN64A(sl->sub_mb_type) &
 912                  ((MB_TYPE_16x8 | MB_TYPE_8x16 | MB_TYPE_8x8) *
 913                   0x0001000100010001ULL));
 914     else
 915         return !(AV_RN64A(sl->sub_mb_type) &
 916                  ((MB_TYPE_16x8 | MB_TYPE_8x16 | MB_TYPE_8x8 | MB_TYPE_DIRECT2) *
 917                   0x0001000100010001ULL));
 918 }
 919
 920 int ff_h264_field_end(H264Context *h, H264SliceContext *sl, int in_setup);
 921
 922 int ff_h264_ref_picture(H264Context *h, H264Picture *dst, H264Picture *src);
 923 void ff_h264_unref_picture(H264Context *h, H264Picture *pic);
 924
 925 int ff_h264_slice_context_init(H264Context *h, H264SliceContext *sl);
 926
 927 void ff_h264_draw_horiz_band(const H264Context *h, H264SliceContext *sl, int y, int height);
 928
 929 int ff_h264_decode_slice_header(H264Context *h, H264SliceContext *sl);
 930 int ff_h264_execute_decode_slices(H264Context *h, unsigned context_count);
 931 int ff_h264_update_thread_context(AVCodecContext *dst,
 932                                   const AVCodecContext *src);
 933
 934 void ff_h264_flush_change(H264Context *h);
 935
 936 void ff_h264_free_tables(H264Context *h);
 937
 938 #endif /* AVCODEC_H264_H */