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

   1 /*
   2  * H.26L/H.264/AVC/JVT/14496-10/... encoder/decoder
   3  * Copyright (c) 2003 Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
   4  *
   5  * This file is part of Libav.
   6  *
   7  * Libav is free software; you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   9  * License as published by the Free Software Foundation; either
  10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  11  *
  12  * Libav is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  15  * Lesser General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  18  * License along with Libav; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21
  22 /**
  23  * @file
  24  * H.264 / AVC / MPEG4 part10 codec.
  25  * @author Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
  26  */
  27
  28 #ifndef AVCODEC_H264_H
  29 #define AVCODEC_H264_H
  30
  31 #include "libavutil/intreadwrite.h"
  32 #include "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 32
  46 #define H264_MAX_THREADS       16
  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 /* Compiling in interlaced support reduces the speed
  56  * of progressive decoding by about 2%. */
  57 #define ALLOW_INTERLACE
  58
  59 #define FMO 0
  60
  61 /**
  62  * The maximum number of slices supported by the decoder.
  63  * must be a power of 2
  64  */
  65 #define MAX_SLICES 16
  66
  67 #ifdef ALLOW_INTERLACE
  68 #define MB_MBAFF(h)    h->mb_mbaff
  69 #define MB_FIELD(h)    h->mb_field_decoding_flag
  70 #define FRAME_MBAFF(h) h->mb_aff_frame
  71 #define FIELD_PICTURE(h) (h->picture_structure != PICT_FRAME)
  72 #define LEFT_MBS 2
  73 #define LTOP     0
  74 #define LBOT     1
  75 #define LEFT(i)  (i)
  76 #else
  77 #define MB_MBAFF(h)      0
  78 #define MB_FIELD(h)      0
  79 #define FRAME_MBAFF(h)   0
  80 #define FIELD_PICTURE(h) 0
  81 #undef  IS_INTERLACED
  82 #define IS_INTERLACED(mb_type) 0
  83 #define LEFT_MBS 1
  84 #define LTOP     0
  85 #define LBOT     0
  86 #define LEFT(i)  0
  87 #endif
  88 #define FIELD_OR_MBAFF_PICTURE(h) (FRAME_MBAFF(h) || FIELD_PICTURE(h))
  89
  90 #ifndef CABAC
  91 #define CABAC(h) h->pps.cabac
  92 #endif
  93
  94 #define CHROMA422(h) (h->sps.chroma_format_idc == 2)
  95 #define CHROMA444(h) (h->sps.chroma_format_idc == 3)
  96
  97 #define EXTENDED_SAR       255
  98
  99 #define MB_TYPE_REF0       MB_TYPE_ACPRED // dirty but it fits in 16 bit
 100 #define MB_TYPE_8x8DCT     0x01000000
 101 #define IS_REF0(a)         ((a) & MB_TYPE_REF0)
 102 #define IS_8x8DCT(a)       ((a) & MB_TYPE_8x8DCT)
 103
 104 #define QP_MAX_NUM (51 + 2 * 6)           // The maximum supported qp
 105
 106 /* NAL unit types */
 107 enum {
 108     NAL_SLICE           = 1,
 109     NAL_DPA             = 2,
 110     NAL_DPB             = 3,
 111     NAL_DPC             = 4,
 112     NAL_IDR_SLICE       = 5,
 113     NAL_SEI             = 6,
 114     NAL_SPS             = 7,
 115     NAL_PPS             = 8,
 116     NAL_AUD             = 9,
 117     NAL_END_SEQUENCE    = 10,
 118     NAL_END_STREAM      = 11,
 119     NAL_FILLER_DATA     = 12,
 120     NAL_SPS_EXT         = 13,
 121     NAL_AUXILIARY_SLICE = 19,
 122     NAL_FF_IGNORE       = 0xff0f001,
 123 };
 124
 125 /**
 126  * SEI message types
 127  */
 128 typedef enum {
 129     SEI_TYPE_BUFFERING_PERIOD       = 0,   ///< buffering period (H.264, D.1.1)
 130     SEI_TYPE_PIC_TIMING             = 1,   ///< picture timing
 131     SEI_TYPE_USER_DATA_UNREGISTERED = 5,   ///< unregistered user data
 132     SEI_TYPE_RECOVERY_POINT         = 6,   ///< recovery point (frame # to decoder sync)
 133     SEI_TYPE_FRAME_PACKING          = 45,  ///< frame packing arrangement
 134 } SEI_Type;
 135
 136 /**
 137  * pic_struct in picture timing SEI message
 138  */
 139 typedef enum {
 140     SEI_PIC_STRUCT_FRAME             = 0, ///<  0: %frame
 141     SEI_PIC_STRUCT_TOP_FIELD         = 1, ///<  1: top field
 142     SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_FIELD      = 2, ///<  2: bottom field
 143     SEI_PIC_STRUCT_TOP_BOTTOM        = 3, ///<  3: top field, bottom field, in that order
 144     SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_TOP        = 4, ///<  4: bottom field, top field, in that order
 145     SEI_PIC_STRUCT_TOP_BOTTOM_TOP    = 5, ///<  5: top field, bottom field, top field repeated, in that order
 146     SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_TOP_BOTTOM = 6, ///<  6: bottom field, top field, bottom field repeated, in that order
 147     SEI_PIC_STRUCT_FRAME_DOUBLING    = 7, ///<  7: %frame doubling
 148     SEI_PIC_STRUCT_FRAME_TRIPLING    = 8  ///<  8: %frame tripling
 149 } SEI_PicStructType;
 150
 151 /**
 152  * Sequence parameter set
 153  */
 154 typedef struct SPS {
 155     unsigned int sps_id;
 156     int profile_idc;
 157     int level_idc;
 158     int chroma_format_idc;
 159     int transform_bypass;              ///< qpprime_y_zero_transform_bypass_flag
 160     int log2_max_frame_num;            ///< log2_max_frame_num_minus4 + 4
 161     int poc_type;                      ///< pic_order_cnt_type
 162     int log2_max_poc_lsb;              ///< log2_max_pic_order_cnt_lsb_minus4
 163     int delta_pic_order_always_zero_flag;
 164     int offset_for_non_ref_pic;
 165     int offset_for_top_to_bottom_field;
 166     int poc_cycle_length;              ///< num_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycle
 167     int ref_frame_count;               ///< num_ref_frames
 168     int gaps_in_frame_num_allowed_flag;
 169     int mb_width;                      ///< pic_width_in_mbs_minus1 + 1
 170     int mb_height;                     ///< pic_height_in_map_units_minus1 + 1
 171     int frame_mbs_only_flag;
 172     int mb_aff;                        ///< mb_adaptive_frame_field_flag
 173     int direct_8x8_inference_flag;
 174     int crop;                          ///< frame_cropping_flag
 175
 176     /* those 4 are already in luma samples */
 177     unsigned int crop_left;            ///< frame_cropping_rect_left_offset
 178     unsigned int crop_right;           ///< frame_cropping_rect_right_offset
 179     unsigned int crop_top;             ///< frame_cropping_rect_top_offset
 180     unsigned int crop_bottom;          ///< frame_cropping_rect_bottom_offset
 181     int vui_parameters_present_flag;
 182     AVRational sar;
 183     int video_signal_type_present_flag;
 184     int full_range;
 185     int colour_description_present_flag;
 186     enum AVColorPrimaries color_primaries;
 187     enum AVColorTransferCharacteristic color_trc;
 188     enum AVColorSpace colorspace;
 189     int timing_info_present_flag;
 190     uint32_t num_units_in_tick;
 191     uint32_t time_scale;
 192     int fixed_frame_rate_flag;
 193     short offset_for_ref_frame[256]; // FIXME dyn aloc?
 194     int bitstream_restriction_flag;
 195     int num_reorder_frames;
 196     int scaling_matrix_present;
 197     uint8_t scaling_matrix4[6][16];
 198     uint8_t scaling_matrix8[6][64];
 199     int nal_hrd_parameters_present_flag;
 200     int vcl_hrd_parameters_present_flag;
 201     int pic_struct_present_flag;
 202     int time_offset_length;
 203     int cpb_cnt;                          ///< See H.264 E.1.2
 204     int initial_cpb_removal_delay_length; ///< initial_cpb_removal_delay_length_minus1 + 1
 205     int cpb_removal_delay_length;         ///< cpb_removal_delay_length_minus1 + 1
 206     int dpb_output_delay_length;          ///< dpb_output_delay_length_minus1 + 1
 207     int bit_depth_luma;                   ///< bit_depth_luma_minus8 + 8
 208     int bit_depth_chroma;                 ///< bit_depth_chroma_minus8 + 8
 209     int residual_color_transform_flag;    ///< residual_colour_transform_flag
 210     int constraint_set_flags;             ///< constraint_set[0-3]_flag
 211     int new;                              ///< flag to keep track if the decoder context needs re-init due to changed SPS
 212 } SPS;
 213
 214 /**
 215  * Picture parameter set
 216  */
 217 typedef struct PPS {
 218     unsigned int sps_id;
 219     int cabac;                  ///< entropy_coding_mode_flag
 220     int pic_order_present;      ///< pic_order_present_flag
 221     int slice_group_count;      ///< num_slice_groups_minus1 + 1
 222     int mb_slice_group_map_type;
 223     unsigned int ref_count[2];  ///< num_ref_idx_l0/1_active_minus1 + 1
 224     int weighted_pred;          ///< weighted_pred_flag
 225     int weighted_bipred_idc;
 226     int init_qp;                ///< pic_init_qp_minus26 + 26
 227     int init_qs;                ///< pic_init_qs_minus26 + 26
 228     int chroma_qp_index_offset[2];
 229     int deblocking_filter_parameters_present; ///< deblocking_filter_parameters_present_flag
 230     int constrained_intra_pred;     ///< constrained_intra_pred_flag
 231     int redundant_pic_cnt_present;  ///< redundant_pic_cnt_present_flag
 232     int transform_8x8_mode;         ///< transform_8x8_mode_flag
 233     uint8_t scaling_matrix4[6][16];
 234     uint8_t scaling_matrix8[6][64];
 235     uint8_t chroma_qp_table[2][64]; ///< pre-scaled (with chroma_qp_index_offset) version of qp_table
 236     int chroma_qp_diff;
 237 } PPS;
 238
 239 /**
 240  * Memory management control operation opcode.
 241  */
 242 typedef enum MMCOOpcode {
 243     MMCO_END = 0,
 244     MMCO_SHORT2UNUSED,
 245     MMCO_LONG2UNUSED,
 246     MMCO_SHORT2LONG,
 247     MMCO_SET_MAX_LONG,
 248     MMCO_RESET,
 249     MMCO_LONG,
 250 } MMCOOpcode;
 251
 252 /**
 253  * Memory management control operation.
 254  */
 255 typedef struct MMCO {
 256     MMCOOpcode opcode;
 257     int short_pic_num;  ///< pic_num without wrapping (pic_num & max_pic_num)
 258     int long_arg;       ///< index, pic_num, or num long refs depending on opcode
 259 } MMCO;
 260
 261 typedef struct H264Picture {
 262     struct AVFrame f;
 263     ThreadFrame tf;
 264
 265     AVBufferRef *qscale_table_buf;
 266     int8_t *qscale_table;
 267
 268     AVBufferRef *motion_val_buf[2];
 269     int16_t (*motion_val[2])[2];
 270
 271     AVBufferRef *mb_type_buf;
 272     uint32_t *mb_type;
 273
 274     AVBufferRef *hwaccel_priv_buf;
 275     void *hwaccel_picture_private; ///< hardware accelerator private data
 276
 277     AVBufferRef *ref_index_buf[2];
 278     int8_t *ref_index[2];
 279
 280     int field_poc[2];       ///< top/bottom POC
 281     int poc;                ///< frame POC
 282     int frame_num;          ///< frame_num (raw frame_num from slice header)
 283     int mmco_reset;         /**< MMCO_RESET set this 1. Reordering code must
 284                                  not mix pictures before and after MMCO_RESET. */
 285     int pic_id;             /**< pic_num (short -> no wrap version of pic_num,
 286                                  pic_num & max_pic_num; long -> long_pic_num) */
 287     int long_ref;           ///< 1->long term reference 0->short term reference
 288     int ref_poc[2][2][32];  ///< POCs of the frames used as reference (FIXME need per slice)
 289     int ref_count[2][2];    ///< number of entries in ref_poc         (FIXME need per slice)
 290     int mbaff;              ///< 1 -> MBAFF frame 0-> not MBAFF
 291     int field_picture;      ///< whether or not picture was encoded in separate fields
 292
 293     int needs_realloc;      ///< picture needs to be reallocated (eg due to a frame size change)
 294     int reference;
 295     int recovered;          ///< picture at IDR or recovery point + recovery count
 296 } H264Picture;
 297
 298 /**
 299  * H264Context
 300  */
 301 typedef struct H264Context {
 302     AVCodecContext *avctx;
 303     DSPContext       dsp;
 304     VideoDSPContext vdsp;
 305     H264DSPContext h264dsp;
 306     H264ChromaContext h264chroma;
 307     H264QpelContext h264qpel;
 308     ParseContext parse_context;
 309     GetBitContext gb;
 310     ERContext er;
 311
 312     H264Picture *DPB;
 313     H264Picture *cur_pic_ptr;
 314     H264Picture cur_pic;
 315
 316     int pixel_shift;    ///< 0 for 8-bit H264, 1 for high-bit-depth H264
 317     int chroma_qp[2];   // QPc
 318
 319     int qp_thresh;      ///< QP threshold to skip loopfilter
 320
 321     /* coded dimensions -- 16 * mb w/h */
 322     int width, height;
 323     ptrdiff_t linesize, uvlinesize;
 324     int chroma_x_shift, chroma_y_shift;
 325
 326     int qscale;
 327     int droppable;
 328     int data_partitioning;
 329     int coded_picture_number;
 330     int low_delay;
 331
 332     int context_initialized;
 333     int flags;
 334     int workaround_bugs;
 335
 336     int prev_mb_skipped;
 337     int next_mb_skipped;
 338
 339     // prediction stuff
 340     int chroma_pred_mode;
 341     int intra16x16_pred_mode;
 342
 343     int topleft_mb_xy;
 344     int top_mb_xy;
 345     int topright_mb_xy;
 346     int left_mb_xy[LEFT_MBS];
 347
 348     int topleft_type;
 349     int top_type;
 350     int topright_type;
 351     int left_type[LEFT_MBS];
 352
 353     const uint8_t *left_block;
 354     int topleft_partition;
 355
 356     int8_t intra4x4_pred_mode_cache[5 * 8];
 357     int8_t(*intra4x4_pred_mode);
 358     H264PredContext hpc;
 359     unsigned int topleft_samples_available;
 360     unsigned int top_samples_available;
 361     unsigned int topright_samples_available;
 362     unsigned int left_samples_available;
 363     uint8_t (*top_borders[2])[(16 * 3) * 2];
 364
 365     /**
 366      * non zero coeff count cache.
 367      * is 64 if not available.
 368      */
 369     DECLARE_ALIGNED(8, uint8_t, non_zero_count_cache)[15 * 8];
 370
 371     uint8_t (*non_zero_count)[48];
 372
 373     /**
 374      * Motion vector cache.
 375      */
 376     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, mv_cache)[2][5 * 8][2];
 377     DECLARE_ALIGNED(8, int8_t, ref_cache)[2][5 * 8];
 378 #define LIST_NOT_USED -1 // FIXME rename?
 379 #define PART_NOT_AVAILABLE -2
 380
 381     /**
 382      * number of neighbors (top and/or left) that used 8x8 dct
 383      */
 384     int neighbor_transform_size;
 385
 386     /**
 387      * block_offset[ 0..23] for frame macroblocks
 388      * block_offset[24..47] for field macroblocks
 389      */
 390     int block_offset[2 * (16 * 3)];
 391
 392     uint32_t *mb2b_xy;  // FIXME are these 4 a good idea?
 393     uint32_t *mb2br_xy;
 394     int b_stride;       // FIXME use s->b4_stride
 395
 396     ptrdiff_t mb_linesize;  ///< may be equal to s->linesize or s->linesize * 2, for mbaff
 397     ptrdiff_t mb_uvlinesize;
 398
 399     SPS sps; ///< current sps
 400     PPS pps; ///< current pps
 401
 402     uint32_t dequant4_buffer[6][QP_MAX_NUM + 1][16]; // FIXME should these be moved down?
 403     uint32_t dequant8_buffer[6][QP_MAX_NUM + 1][64];
 404     uint32_t(*dequant4_coeff[6])[16];
 405     uint32_t(*dequant8_coeff[6])[64];
 406
 407     int slice_num;
 408     uint16_t *slice_table;      ///< slice_table_base + 2*mb_stride + 1
 409     int slice_type;
 410     int slice_type_nos;         ///< S free slice type (SI/SP are remapped to I/P)
 411     int slice_type_fixed;
 412
 413     // interlacing specific flags
 414     int mb_aff_frame;
 415     int mb_field_decoding_flag;
 416     int mb_mbaff;               ///< mb_aff_frame && mb_field_decoding_flag
 417     int picture_structure;
 418     int first_field;
 419
 420     DECLARE_ALIGNED(8, uint16_t, sub_mb_type)[4];
 421
 422     // Weighted pred stuff
 423     int use_weight;
 424     int use_weight_chroma;
 425     int luma_log2_weight_denom;
 426     int chroma_log2_weight_denom;
 427     // The following 2 can be changed to int8_t but that causes 10cpu cycles speedloss
 428     int luma_weight[48][2][2];
 429     int chroma_weight[48][2][2][2];
 430     int implicit_weight[48][48][2];
 431
 432     int direct_spatial_mv_pred;
 433     int col_parity;
 434     int col_fieldoff;
 435     int dist_scale_factor[32];
 436     int dist_scale_factor_field[2][32];
 437     int map_col_to_list0[2][16 + 32];
 438     int map_col_to_list0_field[2][2][16 + 32];
 439
 440     /**
 441      * num_ref_idx_l0/1_active_minus1 + 1
 442      */
 443     unsigned int ref_count[2];          ///< counts frames or fields, depending on current mb mode
 444     unsigned int list_count;
 445     uint8_t *list_counts;               ///< Array of list_count per MB specifying the slice type
 446     H264Picture ref_list[2][48];        /**< 0..15: frame refs, 16..47: mbaff field refs.
 447                                          *   Reordered version of default_ref_list
 448                                          *   according to picture reordering in slice header */
 449     int ref2frm[MAX_SLICES][2][64];     ///< reference to frame number lists, used in the loop filter, the first 2 are for -2,-1
 450
 451     // data partitioning
 452     GetBitContext intra_gb;
 453     GetBitContext inter_gb;
 454     GetBitContext *intra_gb_ptr;
 455     GetBitContext *inter_gb_ptr;
 456
 457     const uint8_t *intra_pcm_ptr;
 458     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.
 459     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, mb_luma_dc)[3][16 * 2];
 460     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
 461
 462     /**
 463      * Cabac
 464      */
 465     CABACContext cabac;
 466     uint8_t cabac_state[1024];
 467
 468     /* 0x100 -> non null luma_dc, 0x80/0x40 -> non null chroma_dc (cb/cr), 0x?0 -> chroma_cbp(0, 1, 2), 0x0? luma_cbp */
 469     uint16_t *cbp_table;
 470     int cbp;
 471     int top_cbp;
 472     int left_cbp;
 473     /* chroma_pred_mode for i4x4 or i16x16, else 0 */
 474     uint8_t *chroma_pred_mode_table;
 475     int last_qscale_diff;
 476     uint8_t (*mvd_table[2])[2];
 477     DECLARE_ALIGNED(16, uint8_t, mvd_cache)[2][5 * 8][2];
 478     uint8_t *direct_table;
 479     uint8_t direct_cache[5 * 8];
 480
 481     uint8_t zigzag_scan[16];
 482     uint8_t zigzag_scan8x8[64];
 483     uint8_t zigzag_scan8x8_cavlc[64];
 484     uint8_t field_scan[16];
 485     uint8_t field_scan8x8[64];
 486     uint8_t field_scan8x8_cavlc[64];
 487     const uint8_t *zigzag_scan_q0;
 488     const uint8_t *zigzag_scan8x8_q0;
 489     const uint8_t *zigzag_scan8x8_cavlc_q0;
 490     const uint8_t *field_scan_q0;
 491     const uint8_t *field_scan8x8_q0;
 492     const uint8_t *field_scan8x8_cavlc_q0;
 493
 494     int x264_build;
 495
 496     int mb_x, mb_y;
 497     int resync_mb_x;
 498     int resync_mb_y;
 499     int mb_skip_run;
 500     int mb_height, mb_width;
 501     int mb_stride;
 502     int mb_num;
 503     int mb_xy;
 504
 505     int is_complex;
 506
 507     // deblock
 508     int deblocking_filter;          ///< disable_deblocking_filter_idc with 1 <-> 0
 509     int slice_alpha_c0_offset;
 510     int slice_beta_offset;
 511
 512     // =============================================================
 513     // Things below are not used in the MB or more inner code
 514
 515     int nal_ref_idc;
 516     int nal_unit_type;
 517     uint8_t *rbsp_buffer[2];
 518     unsigned int rbsp_buffer_size[2];
 519
 520     /**
 521      * Used to parse AVC variant of h264
 522      */
 523     int is_avc;           ///< this flag is != 0 if codec is avc1
 524     int nal_length_size;  ///< Number of bytes used for nal length (1, 2 or 4)
 525     int got_first;        ///< this flag is != 0 if we've parsed a frame
 526
 527     int bit_depth_luma;         ///< luma bit depth from sps to detect changes
 528     int chroma_format_idc;      ///< chroma format from sps to detect changes
 529
 530     SPS *sps_buffers[MAX_SPS_COUNT];
 531     PPS *pps_buffers[MAX_PPS_COUNT];
 532
 533     int dequant_coeff_pps;      ///< reinit tables when pps changes
 534
 535     uint16_t *slice_table_base;
 536
 537     // POC stuff
 538     int poc_lsb;
 539     int poc_msb;
 540     int delta_poc_bottom;
 541     int delta_poc[2];
 542     int frame_num;
 543     int prev_poc_msb;           ///< poc_msb of the last reference pic for POC type 0
 544     int prev_poc_lsb;           ///< poc_lsb of the last reference pic for POC type 0
 545     int frame_num_offset;       ///< for POC type 2
 546     int prev_frame_num_offset;  ///< for POC type 2
 547     int prev_frame_num;         ///< frame_num of the last pic for POC type 1/2
 548
 549     /**
 550      * frame_num for frames or 2 * frame_num + 1 for field pics.
 551      */
 552     int curr_pic_num;
 553
 554     /**
 555      * max_frame_num or 2 * max_frame_num for field pics.
 556      */
 557     int max_pic_num;
 558
 559     int redundant_pic_count;
 560
 561     H264Picture default_ref_list[2][32]; ///< base reference list for all slices of a coded picture
 562     H264Picture *short_ref[32];
 563     H264Picture *long_ref[32];
 564     H264Picture *delayed_pic[MAX_DELAYED_PIC_COUNT + 2]; // FIXME size?
 565     int last_pocs[MAX_DELAYED_PIC_COUNT];
 566     H264Picture *next_output_pic;
 567     int outputed_poc;
 568     int next_outputed_poc;
 569
 570     /**
 571      * memory management control operations buffer.
 572      */
 573     MMCO mmco[MAX_MMCO_COUNT];
 574     int mmco_index;
 575     int mmco_reset;
 576
 577     int long_ref_count;     ///< number of actual long term references
 578     int short_ref_count;    ///< number of actual short term references
 579
 580     int cabac_init_idc;
 581
 582     /**
 583      * @name Members for slice based multithreading
 584      * @{
 585      */
 586     struct H264Context *thread_context[H264_MAX_THREADS];
 587
 588     /**
 589      * current slice number, used to initalize slice_num of each thread/context
 590      */
 591     int current_slice;
 592
 593     /**
 594      * Max number of threads / contexts.
 595      * This is equal to AVCodecContext.thread_count unless
 596      * multithreaded decoding is impossible, in which case it is
 597      * reduced to 1.
 598      */
 599     int max_contexts;
 600
 601     int slice_context_count;
 602
 603     /**
 604      *  1 if the single thread fallback warning has already been
 605      *  displayed, 0 otherwise.
 606      */
 607     int single_decode_warning;
 608
 609     enum AVPictureType pict_type;
 610
 611     int last_slice_type;
 612     /** @} */
 613
 614     /**
 615      * pic_struct in picture timing SEI message
 616      */
 617     SEI_PicStructType sei_pic_struct;
 618
 619     /**
 620      * Complement sei_pic_struct
 621      * SEI_PIC_STRUCT_TOP_BOTTOM and SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_TOP indicate interlaced frames.
 622      * However, soft telecined frames may have these values.
 623      * This is used in an attempt to flag soft telecine progressive.
 624      */
 625     int prev_interlaced_frame;
 626
 627     /**
 628      * frame_packing_arrangment SEI message
 629      */
 630     int sei_frame_packing_present;
 631     int frame_packing_arrangement_type;
 632     int content_interpretation_type;
 633     int quincunx_subsampling;
 634
 635     /**
 636      * Bit set of clock types for fields/frames in picture timing SEI message.
 637      * For each found ct_type, appropriate bit is set (e.g., bit 1 for
 638      * interlaced).
 639      */
 640     int sei_ct_type;
 641
 642     /**
 643      * dpb_output_delay in picture timing SEI message, see H.264 C.2.2
 644      */
 645     int sei_dpb_output_delay;
 646
 647     /**
 648      * cpb_removal_delay in picture timing SEI message, see H.264 C.1.2
 649      */
 650     int sei_cpb_removal_delay;
 651
 652     /**
 653      * recovery_frame_cnt from SEI message
 654      *
 655      * Set to -1 if no recovery point SEI message found or to number of frames
 656      * before playback synchronizes. Frames having recovery point are key
 657      * frames.
 658      */
 659     int sei_recovery_frame_cnt;
 660
 661     /**
 662      * recovery_frame is the frame_num at which the next frame should
 663      * be fully constructed.
 664      *
 665      * Set to -1 when not expecting a recovery point.
 666      */
 667     int recovery_frame;
 668
 669 /**
 670  * We have seen an IDR, so all the following frames in coded order are correctly
 671  * decodable.
 672  */
 673 #define FRAME_RECOVERED_IDR  (1 << 0)
 674 /**
 675  * Sufficient number of frames have been decoded since a SEI recovery point,
 676  * so all the following frames in presentation order are correct.
 677  */
 678 #define FRAME_RECOVERED_SEI  (1 << 1)
 679
 680     int frame_recovered;    ///< Initial frame has been completely recovered
 681
 682     int luma_weight_flag[2];    ///< 7.4.3.2 luma_weight_lX_flag
 683     int chroma_weight_flag[2];  ///< 7.4.3.2 chroma_weight_lX_flag
 684
 685     // Timestamp stuff
 686     int sei_buffering_period_present;   ///< Buffering period SEI flag
 687     int initial_cpb_removal_delay[32];  ///< Initial timestamps for CPBs
 688
 689     int cur_chroma_format_idc;
 690     uint8_t *bipred_scratchpad;
 691     uint8_t *edge_emu_buffer;
 692     int16_t *dc_val_base;
 693
 694     AVBufferPool *qscale_table_pool;
 695     AVBufferPool *mb_type_pool;
 696     AVBufferPool *motion_val_pool;
 697     AVBufferPool *ref_index_pool;
 698
 699     /* Motion Estimation */
 700     qpel_mc_func (*qpel_put)[16];
 701     qpel_mc_func (*qpel_avg)[16];
 702 } H264Context;
 703
 704 extern const uint8_t ff_h264_chroma_qp[3][QP_MAX_NUM + 1]; ///< One chroma qp table for each supported bit depth (8, 9, 10).
 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);
 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 h264_init_dequant_tables(H264Context *h);
 806
 807 void ff_h264_direct_dist_scale_factor(H264Context *const h);
 808 void ff_h264_direct_ref_list_init(H264Context *const h);
 809 void ff_h264_pred_direct_motion(H264Context *const h, int *mb_type);
 810
 811 void ff_h264_filter_mb_fast(H264Context *h, int mb_x, int mb_y,
 812                             uint8_t *img_y, uint8_t *img_cb, uint8_t *img_cr,
 813                             unsigned int linesize, unsigned int uvlinesize);
 814 void ff_h264_filter_mb(H264Context *h, int mb_x, int mb_y,
 815                        uint8_t *img_y, uint8_t *img_cb, uint8_t *img_cr,
 816                        unsigned int linesize, unsigned int uvlinesize);
 817
 818 /**
 819  * Reset SEI values at the beginning of the frame.
 820  *
 821  * @param h H.264 context.
 822  */
 823 void ff_h264_reset_sei(H264Context *h);
 824
 825 /*
 826  * o-o o-o
 827  *  / / /
 828  * o-o o-o
 829  *  ,---'
 830  * o-o o-o
 831  *  / / /
 832  * o-o o-o
 833  */
 834
 835 /* Scan8 organization:
 836  *    0 1 2 3 4 5 6 7
 837  * 0  DY    y y y y y
 838  * 1        y Y Y Y Y
 839  * 2        y Y Y Y Y
 840  * 3        y Y Y Y Y
 841  * 4        y Y Y Y Y
 842  * 5  DU    u u u u u
 843  * 6        u U U U U
 844  * 7        u U U U U
 845  * 8        u U U U U
 846  * 9        u U U U U
 847  * 10 DV    v v v v v
 848  * 11       v V V V V
 849  * 12       v V V V V
 850  * 13       v V V V V
 851  * 14       v V V V V
 852  * DY/DU/DV are for luma/chroma DC.
 853  */
 854
 855 #define LUMA_DC_BLOCK_INDEX   48
 856 #define CHROMA_DC_BLOCK_INDEX 49
 857
 858 // This table must be here because scan8[constant] must be known at compiletime
 859 static const uint8_t scan8[16 * 3 + 3] = {
 860     4 +  1 * 8, 5 +  1 * 8, 4 +  2 * 8, 5 +  2 * 8,
 861     6 +  1 * 8, 7 +  1 * 8, 6 +  2 * 8, 7 +  2 * 8,
 862     4 +  3 * 8, 5 +  3 * 8, 4 +  4 * 8, 5 +  4 * 8,
 863     6 +  3 * 8, 7 +  3 * 8, 6 +  4 * 8, 7 +  4 * 8,
 864     4 +  6 * 8, 5 +  6 * 8, 4 +  7 * 8, 5 +  7 * 8,
 865     6 +  6 * 8, 7 +  6 * 8, 6 +  7 * 8, 7 +  7 * 8,
 866     4 +  8 * 8, 5 +  8 * 8, 4 +  9 * 8, 5 +  9 * 8,
 867     6 +  8 * 8, 7 +  8 * 8, 6 +  9 * 8, 7 +  9 * 8,
 868     4 + 11 * 8, 5 + 11 * 8, 4 + 12 * 8, 5 + 12 * 8,
 869     6 + 11 * 8, 7 + 11 * 8, 6 + 12 * 8, 7 + 12 * 8,
 870     4 + 13 * 8, 5 + 13 * 8, 4 + 14 * 8, 5 + 14 * 8,
 871     6 + 13 * 8, 7 + 13 * 8, 6 + 14 * 8, 7 + 14 * 8,
 872     0 +  0 * 8, 0 +  5 * 8, 0 + 10 * 8
 873 };
 874
 875 static av_always_inline uint32_t pack16to32(int a, int b)
 876 {
 877 #if HAVE_BIGENDIAN
 878     return (b & 0xFFFF) + (a << 16);
 879 #else
 880     return (a & 0xFFFF) + (b << 16);
 881 #endif
 882 }
 883
 884 static av_always_inline uint16_t pack8to16(int a, int b)
 885 {
 886 #if HAVE_BIGENDIAN
 887     return (b & 0xFF) + (a << 8);
 888 #else
 889     return (a & 0xFF) + (b << 8);
 890 #endif
 891 }
 892
 893 /**
 894  * Get the chroma qp.
 895  */
 896 static av_always_inline int get_chroma_qp(H264Context *h, int t, int qscale)
 897 {
 898     return h->pps.chroma_qp_table[t][qscale];
 899 }
 900
 901 /**
 902  * Get the predicted intra4x4 prediction mode.
 903  */
 904 static av_always_inline int pred_intra_mode(H264Context *h, int n)
 905 {
 906     const int index8 = scan8[n];
 907     const int left   = h->intra4x4_pred_mode_cache[index8 - 1];
 908     const int top    = h->intra4x4_pred_mode_cache[index8 - 8];
 909     const int min    = FFMIN(left, top);
 910
 911     tprintf(h->avctx, "mode:%d %d min:%d\n", left, top, min);
 912
 913     if (min < 0)
 914         return DC_PRED;
 915     else
 916         return min;
 917 }
 918
 919 static av_always_inline void write_back_intra_pred_mode(H264Context *h)
 920 {
 921     int8_t *i4x4       = h->intra4x4_pred_mode + h->mb2br_xy[h->mb_xy];
 922     int8_t *i4x4_cache = h->intra4x4_pred_mode_cache;
 923
 924     AV_COPY32(i4x4, i4x4_cache + 4 + 8 * 4);
 925     i4x4[4] = i4x4_cache[7 + 8 * 3];
 926     i4x4[5] = i4x4_cache[7 + 8 * 2];
 927     i4x4[6] = i4x4_cache[7 + 8 * 1];
 928 }
 929
 930 static av_always_inline void write_back_non_zero_count(H264Context *h)
 931 {
 932     const int mb_xy    = h->mb_xy;
 933     uint8_t *nnz       = h->non_zero_count[mb_xy];
 934     uint8_t *nnz_cache = h->non_zero_count_cache;
 935
 936     AV_COPY32(&nnz[ 0], &nnz_cache[4 + 8 * 1]);
 937     AV_COPY32(&nnz[ 4], &nnz_cache[4 + 8 * 2]);
 938     AV_COPY32(&nnz[ 8], &nnz_cache[4 + 8 * 3]);
 939     AV_COPY32(&nnz[12], &nnz_cache[4 + 8 * 4]);
 940     AV_COPY32(&nnz[16], &nnz_cache[4 + 8 * 6]);
 941     AV_COPY32(&nnz[20], &nnz_cache[4 + 8 * 7]);
 942     AV_COPY32(&nnz[32], &nnz_cache[4 + 8 * 11]);
 943     AV_COPY32(&nnz[36], &nnz_cache[4 + 8 * 12]);
 944
 945     if (!h->chroma_y_shift) {
 946         AV_COPY32(&nnz[24], &nnz_cache[4 + 8 * 8]);
 947         AV_COPY32(&nnz[28], &nnz_cache[4 + 8 * 9]);
 948         AV_COPY32(&nnz[40], &nnz_cache[4 + 8 * 13]);
 949         AV_COPY32(&nnz[44], &nnz_cache[4 + 8 * 14]);
 950     }
 951 }
 952
 953 static av_always_inline void write_back_motion_list(H264Context *h,
 954                                                     int b_stride,
 955                                                     int b_xy, int b8_xy,
 956                                                     int mb_type, int list)
 957 {
 958     int16_t(*mv_dst)[2] = &h->cur_pic.motion_val[list][b_xy];
 959     int16_t(*mv_src)[2] = &h->mv_cache[list][scan8[0]];
 960     AV_COPY128(mv_dst + 0 * b_stride, mv_src + 8 * 0);
 961     AV_COPY128(mv_dst + 1 * b_stride, mv_src + 8 * 1);
 962     AV_COPY128(mv_dst + 2 * b_stride, mv_src + 8 * 2);
 963     AV_COPY128(mv_dst + 3 * b_stride, mv_src + 8 * 3);
 964     if (CABAC(h)) {
 965         uint8_t (*mvd_dst)[2] = &h->mvd_table[list][FMO ? 8 * h->mb_xy
 966                                                         : h->mb2br_xy[h->mb_xy]];
 967         uint8_t(*mvd_src)[2]  = &h->mvd_cache[list][scan8[0]];
 968         if (IS_SKIP(mb_type)) {
 969             AV_ZERO128(mvd_dst);
 970         } else {
 971             AV_COPY64(mvd_dst, mvd_src + 8 * 3);
 972             AV_COPY16(mvd_dst + 3 + 3, mvd_src + 3 + 8 * 0);
 973             AV_COPY16(mvd_dst + 3 + 2, mvd_src + 3 + 8 * 1);
 974             AV_COPY16(mvd_dst + 3 + 1, mvd_src + 3 + 8 * 2);
 975         }
 976     }
 977
 978     {
 979         int8_t *ref_index = &h->cur_pic.ref_index[list][b8_xy];
 980         int8_t *ref_cache = h->ref_cache[list];
 981         ref_index[0 + 0 * 2] = ref_cache[scan8[0]];
 982         ref_index[1 + 0 * 2] = ref_cache[scan8[4]];
 983         ref_index[0 + 1 * 2] = ref_cache[scan8[8]];
 984         ref_index[1 + 1 * 2] = ref_cache[scan8[12]];
 985     }
 986 }
 987
 988 static av_always_inline void write_back_motion(H264Context *h, int mb_type)
 989 {
 990     const int b_stride      = h->b_stride;
 991     const int b_xy  = 4 * h->mb_x + 4 * h->mb_y * h->b_stride; // try mb2b(8)_xy
 992     const int b8_xy = 4 * h->mb_xy;
 993
 994     if (USES_LIST(mb_type, 0)) {
 995         write_back_motion_list(h, b_stride, b_xy, b8_xy, mb_type, 0);
 996     } else {
 997         fill_rectangle(&h->cur_pic.ref_index[0][b8_xy],
 998                        2, 2, 2, (uint8_t)LIST_NOT_USED, 1);
 999     }
1000     if (USES_LIST(mb_type, 1))
1001         write_back_motion_list(h, b_stride, b_xy, b8_xy, mb_type, 1);
1002
1003     if (h->slice_type_nos == AV_PICTURE_TYPE_B && CABAC(h)) {
1004         if (IS_8X8(mb_type)) {
1005             uint8_t *direct_table = &h->direct_table[4 * h->mb_xy];
1006             direct_table[1] = h->sub_mb_type[1] >> 1;
1007             direct_table[2] = h->sub_mb_type[2] >> 1;
1008             direct_table[3] = h->sub_mb_type[3] >> 1;
1009         }
1010     }
1011 }
1012
1013 static av_always_inline int get_dct8x8_allowed(H264Context *h)
1014 {
1015     if (h->sps.direct_8x8_inference_flag)
1016         return !(AV_RN64A(h->sub_mb_type) &
1017                  ((MB_TYPE_16x8 | MB_TYPE_8x16 | MB_TYPE_8x8) *
1018                   0x0001000100010001ULL));
1019     else
1020         return !(AV_RN64A(h->sub_mb_type) &
1021                  ((MB_TYPE_16x8 | MB_TYPE_8x16 | MB_TYPE_8x8 | MB_TYPE_DIRECT2) *
1022                   0x0001000100010001ULL));
1023 }
1024
1025 int ff_h264_field_end(H264Context *h, int in_setup);
1026
1027 int ff_h264_ref_picture(H264Context *h, H264Picture *dst, H264Picture *src);
1028 void ff_h264_unref_picture(H264Context *h, H264Picture *pic);
1029
1030 int ff_h264_context_init(H264Context *h);
1031 int ff_h264_set_parameter_from_sps(H264Context *h);
1032
1033 void ff_h264_draw_horiz_band(H264Context *h, int y, int height);
1034 int ff_init_poc(H264Context *h, int pic_field_poc[2], int *pic_poc);
1035 int ff_pred_weight_table(H264Context *h);
1036 int ff_set_ref_count(H264Context *h);
1037
1038 int ff_h264_decode_slice_header(H264Context *h, H264Context *h0);
1039 int ff_h264_execute_decode_slices(H264Context *h, unsigned context_count);
1040 int ff_h264_update_thread_context(AVCodecContext *dst,
1041                                   const AVCodecContext *src);
1042
1043 void ff_h264_flush_change(H264Context *h);
1044
1045 void ff_h264_free_tables(H264Context *h, int free_rbsp);
1046
1047 #endif /* AVCODEC_H264_H */