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

   1 /*
   2  * H.26L/H.264/AVC/JVT/14496-10/... encoder/decoder
   3  * Copyright (c) 2003 Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
   4  *
   5  * This file is part of Libav.
   6  *
   7  * Libav is free software; you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   9  * License as published by the Free Software Foundation; either
  10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  11  *
  12  * Libav is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  15  * Lesser General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  18  * License along with Libav; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21
  22 /**
  23  * @file
  24  * H.264 / AVC / MPEG4 part10 codec.
  25  * @author Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
  26  */
  27
  28 #ifndef AVCODEC_H264_H
  29 #define AVCODEC_H264_H
  30
  31 #include "libavutil/intreadwrite.h"
  32 #include "libavutil/thread.h"
  33 #include "cabac.h"
  34 #include "error_resilience.h"
  35 #include "get_bits.h"
  36 #include "h264chroma.h"
  37 #include "h264dsp.h"
  38 #include "h264pred.h"
  39 #include "h264qpel.h"
  40 #include "internal.h"
  41 #include "mpegutils.h"
  42 #include "parser.h"
  43 #include "qpeldsp.h"
  44 #include "rectangle.h"
  45 #include "videodsp.h"
  46
  47 #define H264_MAX_PICTURE_COUNT 32
  48 #define H264_MAX_THREADS       16
  49
  50 #define MAX_SPS_COUNT          32
  51 #define MAX_PPS_COUNT         256
  52
  53 #define MAX_MMCO_COUNT         66
  54
  55 #define MAX_DELAYED_PIC_COUNT  16
  56
  57 /* Compiling in interlaced support reduces the speed
  58  * of progressive decoding by about 2%. */
  59 #define ALLOW_INTERLACE
  60
  61 #define FMO 0
  62
  63 /**
  64  * The maximum number of slices supported by the decoder.
  65  * must be a power of 2
  66  */
  67 #define MAX_SLICES 32
  68
  69 #ifdef ALLOW_INTERLACE
  70 #define MB_MBAFF(h)    h->mb_mbaff
  71 #define MB_FIELD(h)    h->mb_field_decoding_flag
  72 #define FRAME_MBAFF(h) h->mb_aff_frame
  73 #define FIELD_PICTURE(h) (h->picture_structure != PICT_FRAME)
  74 #define LEFT_MBS 2
  75 #define LTOP     0
  76 #define LBOT     1
  77 #define LEFT(i)  (i)
  78 #else
  79 #define MB_MBAFF(h)      0
  80 #define MB_FIELD(h)      0
  81 #define FRAME_MBAFF(h)   0
  82 #define FIELD_PICTURE(h) 0
  83 #undef  IS_INTERLACED
  84 #define IS_INTERLACED(mb_type) 0
  85 #define LEFT_MBS 1
  86 #define LTOP     0
  87 #define LBOT     0
  88 #define LEFT(i)  0
  89 #endif
  90 #define FIELD_OR_MBAFF_PICTURE(h) (FRAME_MBAFF(h) || FIELD_PICTURE(h))
  91
  92 #ifndef CABAC
  93 #define CABAC(h) h->pps.cabac
  94 #endif
  95
  96 #define CHROMA422(h) (h->sps.chroma_format_idc == 2)
  97 #define CHROMA444(h) (h->sps.chroma_format_idc == 3)
  98
  99 #define EXTENDED_SAR       255
 100
 101 #define MB_TYPE_REF0       MB_TYPE_ACPRED // dirty but it fits in 16 bit
 102 #define MB_TYPE_8x8DCT     0x01000000
 103 #define IS_REF0(a)         ((a) & MB_TYPE_REF0)
 104 #define IS_8x8DCT(a)       ((a) & MB_TYPE_8x8DCT)
 105
 106 #define QP_MAX_NUM (51 + 2 * 6)           // The maximum supported qp
 107
 108 /* NAL unit types */
 109 enum {
 110     NAL_SLICE           = 1,
 111     NAL_DPA             = 2,
 112     NAL_DPB             = 3,
 113     NAL_DPC             = 4,
 114     NAL_IDR_SLICE       = 5,
 115     NAL_SEI             = 6,
 116     NAL_SPS             = 7,
 117     NAL_PPS             = 8,
 118     NAL_AUD             = 9,
 119     NAL_END_SEQUENCE    = 10,
 120     NAL_END_STREAM      = 11,
 121     NAL_FILLER_DATA     = 12,
 122     NAL_SPS_EXT         = 13,
 123     NAL_AUXILIARY_SLICE = 19,
 124     NAL_FF_IGNORE       = 0xff0f001,
 125 };
 126
 127 /**
 128  * SEI message types
 129  */
 130 typedef enum {
 131     SEI_TYPE_BUFFERING_PERIOD       = 0,   ///< buffering period (H.264, D.1.1)
 132     SEI_TYPE_PIC_TIMING             = 1,   ///< picture timing
 133     SEI_TYPE_USER_DATA_REGISTERED   = 4,   ///< registered user data as specified by Rec. ITU-T T.35
 134     SEI_TYPE_USER_DATA_UNREGISTERED = 5,   ///< unregistered user data
 135     SEI_TYPE_RECOVERY_POINT         = 6,   ///< recovery point (frame # to decoder sync)
 136     SEI_TYPE_FRAME_PACKING          = 45,  ///< frame packing arrangement
 137     SEI_TYPE_DISPLAY_ORIENTATION    = 47,  ///< display orientation
 138 } SEI_Type;
 139
 140 /**
 141  * pic_struct in picture timing SEI message
 142  */
 143 typedef enum {
 144     SEI_PIC_STRUCT_FRAME             = 0, ///<  0: %frame
 145     SEI_PIC_STRUCT_TOP_FIELD         = 1, ///<  1: top field
 146     SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_FIELD      = 2, ///<  2: bottom field
 147     SEI_PIC_STRUCT_TOP_BOTTOM        = 3, ///<  3: top field, bottom field, in that order
 148     SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_TOP        = 4, ///<  4: bottom field, top field, in that order
 149     SEI_PIC_STRUCT_TOP_BOTTOM_TOP    = 5, ///<  5: top field, bottom field, top field repeated, in that order
 150     SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_TOP_BOTTOM = 6, ///<  6: bottom field, top field, bottom field repeated, in that order
 151     SEI_PIC_STRUCT_FRAME_DOUBLING    = 7, ///<  7: %frame doubling
 152     SEI_PIC_STRUCT_FRAME_TRIPLING    = 8  ///<  8: %frame tripling
 153 } SEI_PicStructType;
 154
 155 /**
 156  * Sequence parameter set
 157  */
 158 typedef struct SPS {
 159     unsigned int sps_id;
 160     int profile_idc;
 161     int level_idc;
 162     int chroma_format_idc;
 163     int transform_bypass;              ///< qpprime_y_zero_transform_bypass_flag
 164     int log2_max_frame_num;            ///< log2_max_frame_num_minus4 + 4
 165     int poc_type;                      ///< pic_order_cnt_type
 166     int log2_max_poc_lsb;              ///< log2_max_pic_order_cnt_lsb_minus4
 167     int delta_pic_order_always_zero_flag;
 168     int offset_for_non_ref_pic;
 169     int offset_for_top_to_bottom_field;
 170     int poc_cycle_length;              ///< num_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycle
 171     int ref_frame_count;               ///< num_ref_frames
 172     int gaps_in_frame_num_allowed_flag;
 173     int mb_width;                      ///< pic_width_in_mbs_minus1 + 1
 174     int mb_height;                     ///< pic_height_in_map_units_minus1 + 1
 175     int frame_mbs_only_flag;
 176     int mb_aff;                        ///< mb_adaptive_frame_field_flag
 177     int direct_8x8_inference_flag;
 178     int crop;                          ///< frame_cropping_flag
 179
 180     /* those 4 are already in luma samples */
 181     unsigned int crop_left;            ///< frame_cropping_rect_left_offset
 182     unsigned int crop_right;           ///< frame_cropping_rect_right_offset
 183     unsigned int crop_top;             ///< frame_cropping_rect_top_offset
 184     unsigned int crop_bottom;          ///< frame_cropping_rect_bottom_offset
 185     int vui_parameters_present_flag;
 186     AVRational sar;
 187     int video_signal_type_present_flag;
 188     int full_range;
 189     int colour_description_present_flag;
 190     enum AVColorPrimaries color_primaries;
 191     enum AVColorTransferCharacteristic color_trc;
 192     enum AVColorSpace colorspace;
 193     int timing_info_present_flag;
 194     uint32_t num_units_in_tick;
 195     uint32_t time_scale;
 196     int fixed_frame_rate_flag;
 197     short offset_for_ref_frame[256]; // FIXME dyn aloc?
 198     int bitstream_restriction_flag;
 199     int num_reorder_frames;
 200     int scaling_matrix_present;
 201     uint8_t scaling_matrix4[6][16];
 202     uint8_t scaling_matrix8[6][64];
 203     int nal_hrd_parameters_present_flag;
 204     int vcl_hrd_parameters_present_flag;
 205     int pic_struct_present_flag;
 206     int time_offset_length;
 207     int cpb_cnt;                          ///< See H.264 E.1.2
 208     int initial_cpb_removal_delay_length; ///< initial_cpb_removal_delay_length_minus1 + 1
 209     int cpb_removal_delay_length;         ///< cpb_removal_delay_length_minus1 + 1
 210     int dpb_output_delay_length;          ///< dpb_output_delay_length_minus1 + 1
 211     int bit_depth_luma;                   ///< bit_depth_luma_minus8 + 8
 212     int bit_depth_chroma;                 ///< bit_depth_chroma_minus8 + 8
 213     int residual_color_transform_flag;    ///< residual_colour_transform_flag
 214     int constraint_set_flags;             ///< constraint_set[0-3]_flag
 215     int new;                              ///< flag to keep track if the decoder context needs re-init due to changed SPS
 216 } SPS;
 217
 218 /**
 219  * Picture parameter set
 220  */
 221 typedef struct PPS {
 222     unsigned int sps_id;
 223     int cabac;                  ///< entropy_coding_mode_flag
 224     int pic_order_present;      ///< pic_order_present_flag
 225     int slice_group_count;      ///< num_slice_groups_minus1 + 1
 226     int mb_slice_group_map_type;
 227     unsigned int ref_count[2];  ///< num_ref_idx_l0/1_active_minus1 + 1
 228     int weighted_pred;          ///< weighted_pred_flag
 229     int weighted_bipred_idc;
 230     int init_qp;                ///< pic_init_qp_minus26 + 26
 231     int init_qs;                ///< pic_init_qs_minus26 + 26
 232     int chroma_qp_index_offset[2];
 233     int deblocking_filter_parameters_present; ///< deblocking_filter_parameters_present_flag
 234     int constrained_intra_pred;     ///< constrained_intra_pred_flag
 235     int redundant_pic_cnt_present;  ///< redundant_pic_cnt_present_flag
 236     int transform_8x8_mode;         ///< transform_8x8_mode_flag
 237     uint8_t scaling_matrix4[6][16];
 238     uint8_t scaling_matrix8[6][64];
 239     uint8_t chroma_qp_table[2][64]; ///< pre-scaled (with chroma_qp_index_offset) version of qp_table
 240     int chroma_qp_diff;
 241 } PPS;
 242
 243 /**
 244  * Memory management control operation opcode.
 245  */
 246 typedef enum MMCOOpcode {
 247     MMCO_END = 0,
 248     MMCO_SHORT2UNUSED,
 249     MMCO_LONG2UNUSED,
 250     MMCO_SHORT2LONG,
 251     MMCO_SET_MAX_LONG,
 252     MMCO_RESET,
 253     MMCO_LONG,
 254 } MMCOOpcode;
 255
 256 /**
 257  * Memory management control operation.
 258  */
 259 typedef struct MMCO {
 260     MMCOOpcode opcode;
 261     int short_pic_num;  ///< pic_num without wrapping (pic_num & max_pic_num)
 262     int long_arg;       ///< index, pic_num, or num long refs depending on opcode
 263 } MMCO;
 264
 265 typedef struct H264Picture {
 266     AVFrame *f;
 267     ThreadFrame tf;
 268
 269     AVBufferRef *qscale_table_buf;
 270     int8_t *qscale_table;
 271
 272     AVBufferRef *motion_val_buf[2];
 273     int16_t (*motion_val[2])[2];
 274
 275     AVBufferRef *mb_type_buf;
 276     uint32_t *mb_type;
 277
 278     AVBufferRef *hwaccel_priv_buf;
 279     void *hwaccel_picture_private; ///< hardware accelerator private data
 280
 281     AVBufferRef *ref_index_buf[2];
 282     int8_t *ref_index[2];
 283
 284     int field_poc[2];       ///< top/bottom POC
 285     int poc;                ///< frame POC
 286     int frame_num;          ///< frame_num (raw frame_num from slice header)
 287     int mmco_reset;         /**< MMCO_RESET set this 1. Reordering code must
 288                                  not mix pictures before and after MMCO_RESET. */
 289     int pic_id;             /**< pic_num (short -> no wrap version of pic_num,
 290                                  pic_num & max_pic_num; long -> long_pic_num) */
 291     int long_ref;           ///< 1->long term reference 0->short term reference
 292     int ref_poc[2][2][32];  ///< POCs of the frames used as reference (FIXME need per slice)
 293     int ref_count[2][2];    ///< number of entries in ref_poc         (FIXME need per slice)
 294     int mbaff;              ///< 1 -> MBAFF frame 0-> not MBAFF
 295     int field_picture;      ///< whether or not picture was encoded in separate fields
 296
 297     int reference;
 298     int recovered;          ///< picture at IDR or recovery point + recovery count
 299 } H264Picture;
 300
 301 typedef struct H264Ref {
 302     uint8_t *data[3];
 303     int linesize[3];
 304
 305     int reference;
 306     int poc;
 307     int pic_id;
 308
 309     H264Picture *parent;
 310 } H264Ref;
 311
 312 typedef struct H264SliceContext {
 313     struct H264Context *h264;
 314     GetBitContext gb;
 315     ERContext er;
 316
 317     int slice_num;
 318     int slice_type;
 319     int slice_type_nos;         ///< S free slice type (SI/SP are remapped to I/P)
 320     int slice_type_fixed;
 321
 322     int qscale;
 323     int chroma_qp[2];   // QPc
 324     int qp_thresh;      ///< QP threshold to skip loopfilter
 325     int last_qscale_diff;
 326
 327     // deblock
 328     int deblocking_filter;          ///< disable_deblocking_filter_idc with 1 <-> 0
 329     int slice_alpha_c0_offset;
 330     int slice_beta_offset;
 331
 332     // Weighted pred stuff
 333     int use_weight;
 334     int use_weight_chroma;
 335     int luma_log2_weight_denom;
 336     int chroma_log2_weight_denom;
 337     int luma_weight_flag[2];    ///< 7.4.3.2 luma_weight_lX_flag
 338     int chroma_weight_flag[2];  ///< 7.4.3.2 chroma_weight_lX_flag
 339     // The following 2 can be changed to int8_t but that causes 10cpu cycles speedloss
 340     int luma_weight[48][2][2];
 341     int chroma_weight[48][2][2][2];
 342     int implicit_weight[48][48][2];
 343
 344     int prev_mb_skipped;
 345     int next_mb_skipped;
 346
 347     int chroma_pred_mode;
 348     int intra16x16_pred_mode;
 349
 350     int8_t intra4x4_pred_mode_cache[5 * 8];
 351     int8_t(*intra4x4_pred_mode);
 352
 353     int topleft_mb_xy;
 354     int top_mb_xy;
 355     int topright_mb_xy;
 356     int left_mb_xy[LEFT_MBS];
 357
 358     int topleft_type;
 359     int top_type;
 360     int topright_type;
 361     int left_type[LEFT_MBS];
 362
 363     const uint8_t *left_block;
 364     int topleft_partition;
 365
 366     unsigned int topleft_samples_available;
 367     unsigned int top_samples_available;
 368     unsigned int topright_samples_available;
 369     unsigned int left_samples_available;
 370
 371     ptrdiff_t linesize, uvlinesize;
 372     ptrdiff_t mb_linesize;  ///< may be equal to s->linesize or s->linesize * 2, for mbaff
 373     ptrdiff_t mb_uvlinesize;
 374
 375     int mb_x, mb_y;
 376     int mb_xy;
 377     int resync_mb_x;
 378     int resync_mb_y;
 379     // index of the first MB of the next slice
 380     int next_slice_idx;
 381     int mb_skip_run;
 382     int is_complex;
 383
 384     int mb_field_decoding_flag;
 385     int mb_mbaff;               ///< mb_aff_frame && mb_field_decoding_flag
 386
 387     int redundant_pic_count;
 388
 389     /**
 390      * number of neighbors (top and/or left) that used 8x8 dct
 391      */
 392     int neighbor_transform_size;
 393
 394     int direct_spatial_mv_pred;
 395     int col_parity;
 396     int col_fieldoff;
 397
 398     int cbp;
 399     int top_cbp;
 400     int left_cbp;
 401
 402     int dist_scale_factor[32];
 403     int dist_scale_factor_field[2][32];
 404     int map_col_to_list0[2][16 + 32];
 405     int map_col_to_list0_field[2][2][16 + 32];
 406
 407     /**
 408      * num_ref_idx_l0/1_active_minus1 + 1
 409      */
 410     unsigned int ref_count[2];          ///< counts frames or fields, depending on current mb mode
 411     unsigned int list_count;
 412     H264Ref ref_list[2][48];        /**< 0..15: frame refs, 16..47: mbaff field refs.
 413                                          *   Reordered version of default_ref_list
 414                                          *   according to picture reordering in slice header */
 415     int ref2frm[MAX_SLICES][2][64];     ///< reference to frame number lists, used in the loop filter, the first 2 are for -2,-1
 416
 417     const uint8_t *intra_pcm_ptr;
 418     int16_t *dc_val_base;
 419
 420     uint8_t *bipred_scratchpad;
 421     uint8_t *edge_emu_buffer;
 422     uint8_t (*top_borders[2])[(16 * 3) * 2];
 423     int bipred_scratchpad_allocated;
 424     int edge_emu_buffer_allocated;
 425     int top_borders_allocated[2];
 426
 427     /**
 428      * non zero coeff count cache.
 429      * is 64 if not available.
 430      */
 431     DECLARE_ALIGNED(8, uint8_t, non_zero_count_cache)[15 * 8];
 432
 433     /**
 434      * Motion vector cache.
 435      */
 436     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, mv_cache)[2][5 * 8][2];
 437     DECLARE_ALIGNED(8,  int8_t, ref_cache)[2][5 * 8];
 438     DECLARE_ALIGNED(16, uint8_t, mvd_cache)[2][5 * 8][2];
 439     uint8_t direct_cache[5 * 8];
 440
 441     DECLARE_ALIGNED(8, uint16_t, sub_mb_type)[4];
 442
 443     ///< as a dct coeffecient is int32_t in high depth, we need to reserve twice the space.
 444     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, mb)[16 * 48 * 2];
 445     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, mb_luma_dc)[3][16 * 2];
 446     ///< as mb is addressed by scantable[i] and scantable is uint8_t we can either
 447     ///< check that i is not too large or ensure that there is some unused stuff after mb
 448     int16_t mb_padding[256 * 2];
 449
 450     uint8_t (*mvd_table[2])[2];
 451
 452     /**
 453      * Cabac
 454      */
 455     CABACContext cabac;
 456     uint8_t cabac_state[1024];
 457     int cabac_init_idc;
 458
 459     // rbsp buffer used for this slice
 460     uint8_t *rbsp_buffer;
 461     unsigned int rbsp_buffer_size;
 462 } H264SliceContext;
 463
 464 /**
 465  * H264Context
 466  */
 467 typedef struct H264Context {
 468     AVCodecContext *avctx;
 469     VideoDSPContext vdsp;
 470     H264DSPContext h264dsp;
 471     H264ChromaContext h264chroma;
 472     H264QpelContext h264qpel;
 473     GetBitContext gb;
 474
 475     H264Picture DPB[H264_MAX_PICTURE_COUNT];
 476     H264Picture *cur_pic_ptr;
 477     H264Picture cur_pic;
 478
 479     H264SliceContext *slice_ctx;
 480     int            nb_slice_ctx;
 481
 482     int pixel_shift;    ///< 0 for 8-bit H264, 1 for high-bit-depth H264
 483
 484     /* coded dimensions -- 16 * mb w/h */
 485     int width, height;
 486     int chroma_x_shift, chroma_y_shift;
 487
 488     int droppable;
 489     int coded_picture_number;
 490     int low_delay;
 491
 492     int context_initialized;
 493     int flags;
 494     int workaround_bugs;
 495
 496     int8_t(*intra4x4_pred_mode);
 497     H264PredContext hpc;
 498
 499     uint8_t (*non_zero_count)[48];
 500
 501 #define LIST_NOT_USED -1 // FIXME rename?
 502 #define PART_NOT_AVAILABLE -2
 503
 504     /**
 505      * block_offset[ 0..23] for frame macroblocks
 506      * block_offset[24..47] for field macroblocks
 507      */
 508     int block_offset[2 * (16 * 3)];
 509
 510     uint32_t *mb2b_xy;  // FIXME are these 4 a good idea?
 511     uint32_t *mb2br_xy;
 512     int b_stride;       // FIXME use s->b4_stride
 513
 514     SPS sps; ///< current sps
 515     PPS pps; ///< current pps
 516
 517     uint32_t dequant4_buffer[6][QP_MAX_NUM + 1][16]; // FIXME should these be moved down?
 518     uint32_t dequant8_buffer[6][QP_MAX_NUM + 1][64];
 519     uint32_t(*dequant4_coeff[6])[16];
 520     uint32_t(*dequant8_coeff[6])[64];
 521
 522     uint16_t *slice_table;      ///< slice_table_base + 2*mb_stride + 1
 523
 524     // interlacing specific flags
 525     int mb_aff_frame;
 526     int picture_structure;
 527     int first_field;
 528
 529     uint8_t *list_counts;               ///< Array of list_count per MB specifying the slice type
 530
 531     /* 0x100 -> non null luma_dc, 0x80/0x40 -> non null chroma_dc (cb/cr), 0x?0 -> chroma_cbp(0, 1, 2), 0x0? luma_cbp */
 532     uint16_t *cbp_table;
 533
 534     /* chroma_pred_mode for i4x4 or i16x16, else 0 */
 535     uint8_t *chroma_pred_mode_table;
 536     uint8_t (*mvd_table[2])[2];
 537     uint8_t *direct_table;
 538
 539     uint8_t zigzag_scan[16];
 540     uint8_t zigzag_scan8x8[64];
 541     uint8_t zigzag_scan8x8_cavlc[64];
 542     uint8_t field_scan[16];
 543     uint8_t field_scan8x8[64];
 544     uint8_t field_scan8x8_cavlc[64];
 545     const uint8_t *zigzag_scan_q0;
 546     const uint8_t *zigzag_scan8x8_q0;
 547     const uint8_t *zigzag_scan8x8_cavlc_q0;
 548     const uint8_t *field_scan_q0;
 549     const uint8_t *field_scan8x8_q0;
 550     const uint8_t *field_scan8x8_cavlc_q0;
 551
 552     int x264_build;
 553
 554     int mb_y;
 555     int mb_height, mb_width;
 556     int mb_stride;
 557     int mb_num;
 558
 559     // =============================================================
 560     // Things below are not used in the MB or more inner code
 561
 562     int nal_ref_idc;
 563     int nal_unit_type;
 564
 565     /**
 566      * Used to parse AVC variant of h264
 567      */
 568     int is_avc;           ///< this flag is != 0 if codec is avc1
 569     int nal_length_size;  ///< Number of bytes used for nal length (1, 2 or 4)
 570
 571     int bit_depth_luma;         ///< luma bit depth from sps to detect changes
 572     int chroma_format_idc;      ///< chroma format from sps to detect changes
 573
 574     SPS *sps_buffers[MAX_SPS_COUNT];
 575     PPS *pps_buffers[MAX_PPS_COUNT];
 576
 577     int dequant_coeff_pps;      ///< reinit tables when pps changes
 578
 579     uint16_t *slice_table_base;
 580
 581     // POC stuff
 582     int poc_lsb;
 583     int poc_msb;
 584     int delta_poc_bottom;
 585     int delta_poc[2];
 586     int frame_num;
 587     int prev_poc_msb;           ///< poc_msb of the last reference pic for POC type 0
 588     int prev_poc_lsb;           ///< poc_lsb of the last reference pic for POC type 0
 589     int frame_num_offset;       ///< for POC type 2
 590     int prev_frame_num_offset;  ///< for POC type 2
 591     int prev_frame_num;         ///< frame_num of the last pic for POC type 1/2
 592
 593     /**
 594      * frame_num for frames or 2 * frame_num + 1 for field pics.
 595      */
 596     int curr_pic_num;
 597
 598     /**
 599      * max_frame_num or 2 * max_frame_num for field pics.
 600      */
 601     int max_pic_num;
 602
 603     H264Ref default_ref_list[2][32]; ///< base reference list for all slices of a coded picture
 604     H264Picture *short_ref[32];
 605     H264Picture *long_ref[32];
 606     H264Picture *delayed_pic[MAX_DELAYED_PIC_COUNT + 2]; // FIXME size?
 607     int last_pocs[MAX_DELAYED_PIC_COUNT];
 608     H264Picture *next_output_pic;
 609     int next_outputed_poc;
 610
 611     /**
 612      * memory management control operations buffer.
 613      */
 614     MMCO mmco[MAX_MMCO_COUNT];
 615     int mmco_index;
 616     int mmco_reset;
 617
 618     int long_ref_count;     ///< number of actual long term references
 619     int short_ref_count;    ///< number of actual short term references
 620
 621     /**
 622      * @name Members for slice based multithreading
 623      * @{
 624      */
 625     /**
 626      * current slice number, used to initalize slice_num of each thread/context
 627      */
 628     int current_slice;
 629
 630     /**
 631      * Max number of threads / contexts.
 632      * This is equal to AVCodecContext.thread_count unless
 633      * multithreaded decoding is impossible, in which case it is
 634      * reduced to 1.
 635      */
 636     int max_contexts;
 637
 638     int slice_context_count;
 639
 640     /**
 641      *  1 if the single thread fallback warning has already been
 642      *  displayed, 0 otherwise.
 643      */
 644     int single_decode_warning;
 645
 646     enum AVPictureType pict_type;
 647
 648     int last_slice_type;
 649     /** @} */
 650
 651     /**
 652      * pic_struct in picture timing SEI message
 653      */
 654     SEI_PicStructType sei_pic_struct;
 655
 656     /**
 657      * Complement sei_pic_struct
 658      * SEI_PIC_STRUCT_TOP_BOTTOM and SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_TOP indicate interlaced frames.
 659      * However, soft telecined frames may have these values.
 660      * This is used in an attempt to flag soft telecine progressive.
 661      */
 662     int prev_interlaced_frame;
 663
 664     /**
 665      * frame_packing_arrangment SEI message
 666      */
 667     int sei_frame_packing_present;
 668     int frame_packing_arrangement_type;
 669     int content_interpretation_type;
 670     int quincunx_subsampling;
 671
 672     /**
 673      * display orientation SEI message
 674      */
 675     int sei_display_orientation_present;
 676     int sei_anticlockwise_rotation;
 677     int sei_hflip, sei_vflip;
 678
 679     /**
 680      * User data registered by Rec. ITU-T T.35 SEI
 681      */
 682     int sei_reguserdata_afd_present;
 683     uint8_t active_format_description;
 684     int a53_caption_size;
 685     uint8_t *a53_caption;
 686
 687     /**
 688      * Bit set of clock types for fields/frames in picture timing SEI message.
 689      * For each found ct_type, appropriate bit is set (e.g., bit 1 for
 690      * interlaced).
 691      */
 692     int sei_ct_type;
 693
 694     /**
 695      * dpb_output_delay in picture timing SEI message, see H.264 C.2.2
 696      */
 697     int sei_dpb_output_delay;
 698
 699     /**
 700      * cpb_removal_delay in picture timing SEI message, see H.264 C.1.2
 701      */
 702     int sei_cpb_removal_delay;
 703
 704     /**
 705      * recovery_frame_cnt from SEI message
 706      *
 707      * Set to -1 if no recovery point SEI message found or to number of frames
 708      * before playback synchronizes. Frames having recovery point are key
 709      * frames.
 710      */
 711     int sei_recovery_frame_cnt;
 712
 713     /**
 714      * recovery_frame is the frame_num at which the next frame should
 715      * be fully constructed.
 716      *
 717      * Set to -1 when not expecting a recovery point.
 718      */
 719     int recovery_frame;
 720
 721 /**
 722  * We have seen an IDR, so all the following frames in coded order are correctly
 723  * decodable.
 724  */
 725 #define FRAME_RECOVERED_IDR  (1 << 0)
 726 /**
 727  * Sufficient number of frames have been decoded since a SEI recovery point,
 728  * so all the following frames in presentation order are correct.
 729  */
 730 #define FRAME_RECOVERED_SEI  (1 << 1)
 731
 732     int frame_recovered;    ///< Initial frame has been completely recovered
 733
 734     /* for frame threading, this is set to 1
 735      * after finish_setup() has been called, so we cannot modify
 736      * some context properties (which are supposed to stay constant between
 737      * slices) anymore */
 738     int setup_finished;
 739
 740     // Timestamp stuff
 741     int sei_buffering_period_present;   ///< Buffering period SEI flag
 742     int initial_cpb_removal_delay[32];  ///< Initial timestamps for CPBs
 743
 744     int enable_er;
 745
 746     AVBufferPool *qscale_table_pool;
 747     AVBufferPool *mb_type_pool;
 748     AVBufferPool *motion_val_pool;
 749     AVBufferPool *ref_index_pool;
 750
 751     /* Motion Estimation */
 752     qpel_mc_func (*qpel_put)[16];
 753     qpel_mc_func (*qpel_avg)[16];
 754 } H264Context;
 755
 756 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).
 757 extern const uint16_t ff_h264_mb_sizes[4];
 758
 759 /**
 760  * Decode SEI
 761  */
 762 int ff_h264_decode_sei(H264Context *h);
 763
 764 /**
 765  * Decode SPS
 766  */
 767 int ff_h264_decode_seq_parameter_set(H264Context *h);
 768
 769 /**
 770  * compute profile from sps
 771  */
 772 int ff_h264_get_profile(SPS *sps);
 773
 774 /**
 775  * Decode PPS
 776  */
 777 int ff_h264_decode_picture_parameter_set(H264Context *h, int bit_length);
 778
 779 /**
 780  * Decode a network abstraction layer unit.
 781  * @param consumed is the number of bytes used as input
 782  * @param length is the length of the array
 783  * @param dst_length is the number of decoded bytes FIXME here
 784  *                   or a decode rbsp tailing?
 785  * @return decoded bytes, might be src+1 if no escapes
 786  */
 787 const uint8_t *ff_h264_decode_nal(H264Context *h, H264SliceContext *sl, const uint8_t *src,
 788                                   int *dst_length, int *consumed, int length);
 789
 790 /**
 791  * Free any data that may have been allocated in the H264 context
 792  * like SPS, PPS etc.
 793  */
 794 void ff_h264_free_context(H264Context *h);
 795
 796 /**
 797  * Reconstruct bitstream slice_type.
 798  */
 799 int ff_h264_get_slice_type(const H264SliceContext *sl);
 800
 801 /**
 802  * Allocate tables.
 803  * needs width/height
 804  */
 805 int ff_h264_alloc_tables(H264Context *h);
 806
 807 /**
 808  * Fill the default_ref_list.
 809  */
 810 int ff_h264_fill_default_ref_list(H264Context *h, H264SliceContext *sl);
 811
 812 int ff_h264_decode_ref_pic_list_reordering(H264Context *h, H264SliceContext *sl);
 813 void ff_h264_fill_mbaff_ref_list(H264Context *h, H264SliceContext *sl);
 814 void ff_h264_remove_all_refs(H264Context *h);
 815
 816 /**
 817  * Execute the reference picture marking (memory management control operations).
 818  */
 819 int ff_h264_execute_ref_pic_marking(H264Context *h, MMCO *mmco, int mmco_count);
 820
 821 int ff_h264_decode_ref_pic_marking(H264Context *h, GetBitContext *gb,
 822                                    int first_slice);
 823
 824 int ff_generate_sliding_window_mmcos(H264Context *h, int first_slice);
 825
 826 /**
 827  * Check if the top & left blocks are available if needed & change the
 828  * dc mode so it only uses the available blocks.
 829  */
 830 int ff_h264_check_intra4x4_pred_mode(const H264Context *h, H264SliceContext *sl);
 831
 832 /**
 833  * Check if the top & left blocks are available if needed & change the
 834  * dc mode so it only uses the available blocks.
 835  */
 836 int ff_h264_check_intra_pred_mode(const H264Context *h, H264SliceContext *sl,
 837                                   int mode, int is_chroma);
 838
 839 void ff_h264_hl_decode_mb(const H264Context *h, H264SliceContext *sl);
 840 int ff_h264_decode_extradata(H264Context *h);
 841 int ff_h264_decode_init(AVCodecContext *avctx);
 842 void ff_h264_decode_init_vlc(void);
 843
 844 /**
 845  * Decode a macroblock
 846  * @return 0 if OK, ER_AC_ERROR / ER_DC_ERROR / ER_MV_ERROR on error
 847  */
 848 int ff_h264_decode_mb_cavlc(const H264Context *h, H264SliceContext *sl);
 849
 850 /**
 851  * Decode a CABAC coded macroblock
 852  * @return 0 if OK, ER_AC_ERROR / ER_DC_ERROR / ER_MV_ERROR on error
 853  */
 854 int ff_h264_decode_mb_cabac(const H264Context *h, H264SliceContext *sl);
 855
 856 void ff_h264_init_cabac_states(const H264Context *h, H264SliceContext *sl);
 857
 858 void h264_init_dequant_tables(H264Context *h);
 859
 860 void ff_h264_direct_dist_scale_factor(const H264Context *const h, H264SliceContext *sl);
 861 void ff_h264_direct_ref_list_init(const H264Context *const h, H264SliceContext *sl);
 862 void ff_h264_pred_direct_motion(const H264Context *const h, H264SliceContext *sl,
 863                                 int *mb_type);
 864
 865 void ff_h264_filter_mb_fast(const H264Context *h, H264SliceContext *sl, int mb_x, int mb_y,
 866                             uint8_t *img_y, uint8_t *img_cb, uint8_t *img_cr,
 867                             unsigned int linesize, unsigned int uvlinesize);
 868 void ff_h264_filter_mb(const H264Context *h, H264SliceContext *sl, int mb_x, int mb_y,
 869                        uint8_t *img_y, uint8_t *img_cb, uint8_t *img_cr,
 870                        unsigned int linesize, unsigned int uvlinesize);
 871
 872 /**
 873  * Reset SEI values at the beginning of the frame.
 874  *
 875  * @param h H.264 context.
 876  */
 877 void ff_h264_reset_sei(H264Context *h);
 878
 879 /*
 880  * o-o o-o
 881  *  / / /
 882  * o-o o-o
 883  *  ,---'
 884  * o-o o-o
 885  *  / / /
 886  * o-o o-o
 887  */
 888
 889 /* Scan8 organization:
 890  *    0 1 2 3 4 5 6 7
 891  * 0  DY    y y y y y
 892  * 1        y Y Y Y Y
 893  * 2        y Y Y Y Y
 894  * 3        y Y Y Y Y
 895  * 4        y Y Y Y Y
 896  * 5  DU    u u u u u
 897  * 6        u U U U U
 898  * 7        u U U U U
 899  * 8        u U U U U
 900  * 9        u U U U U
 901  * 10 DV    v v v v v
 902  * 11       v V V V V
 903  * 12       v V V V V
 904  * 13       v V V V V
 905  * 14       v V V V V
 906  * DY/DU/DV are for luma/chroma DC.
 907  */
 908
 909 #define LUMA_DC_BLOCK_INDEX   48
 910 #define CHROMA_DC_BLOCK_INDEX 49
 911
 912 // This table must be here because scan8[constant] must be known at compiletime
 913 static const uint8_t scan8[16 * 3 + 3] = {
 914     4 +  1 * 8, 5 +  1 * 8, 4 +  2 * 8, 5 +  2 * 8,
 915     6 +  1 * 8, 7 +  1 * 8, 6 +  2 * 8, 7 +  2 * 8,
 916     4 +  3 * 8, 5 +  3 * 8, 4 +  4 * 8, 5 +  4 * 8,
 917     6 +  3 * 8, 7 +  3 * 8, 6 +  4 * 8, 7 +  4 * 8,
 918     4 +  6 * 8, 5 +  6 * 8, 4 +  7 * 8, 5 +  7 * 8,
 919     6 +  6 * 8, 7 +  6 * 8, 6 +  7 * 8, 7 +  7 * 8,
 920     4 +  8 * 8, 5 +  8 * 8, 4 +  9 * 8, 5 +  9 * 8,
 921     6 +  8 * 8, 7 +  8 * 8, 6 +  9 * 8, 7 +  9 * 8,
 922     4 + 11 * 8, 5 + 11 * 8, 4 + 12 * 8, 5 + 12 * 8,
 923     6 + 11 * 8, 7 + 11 * 8, 6 + 12 * 8, 7 + 12 * 8,
 924     4 + 13 * 8, 5 + 13 * 8, 4 + 14 * 8, 5 + 14 * 8,
 925     6 + 13 * 8, 7 + 13 * 8, 6 + 14 * 8, 7 + 14 * 8,
 926     0 +  0 * 8, 0 +  5 * 8, 0 + 10 * 8
 927 };
 928
 929 static av_always_inline uint32_t pack16to32(int a, int b)
 930 {
 931 #if HAVE_BIGENDIAN
 932     return (b & 0xFFFF) + (a << 16);
 933 #else
 934     return (a & 0xFFFF) + (b << 16);
 935 #endif
 936 }
 937
 938 static av_always_inline uint16_t pack8to16(int a, int b)
 939 {
 940 #if HAVE_BIGENDIAN
 941     return (b & 0xFF) + (a << 8);
 942 #else
 943     return (a & 0xFF) + (b << 8);
 944 #endif
 945 }
 946
 947 /**
 948  * Get the chroma qp.
 949  */
 950 static av_always_inline int get_chroma_qp(const H264Context *h, int t, int qscale)
 951 {
 952     return h->pps.chroma_qp_table[t][qscale];
 953 }
 954
 955 /**
 956  * Get the predicted intra4x4 prediction mode.
 957  */
 958 static av_always_inline int pred_intra_mode(const H264Context *h,
 959                                             H264SliceContext *sl, int n)
 960 {
 961     const int index8 = scan8[n];
 962     const int left   = sl->intra4x4_pred_mode_cache[index8 - 1];
 963     const int top    = sl->intra4x4_pred_mode_cache[index8 - 8];
 964     const int min    = FFMIN(left, top);
 965
 966     ff_tlog(h->avctx, "mode:%d %d min:%d\n", left, top, min);
 967
 968     if (min < 0)
 969         return DC_PRED;
 970     else
 971         return min;
 972 }
 973
 974 static av_always_inline void write_back_intra_pred_mode(const H264Context *h,
 975                                                         H264SliceContext *sl)
 976 {
 977     int8_t *i4x4       = sl->intra4x4_pred_mode + h->mb2br_xy[sl->mb_xy];
 978     int8_t *i4x4_cache = sl->intra4x4_pred_mode_cache;
 979
 980     AV_COPY32(i4x4, i4x4_cache + 4 + 8 * 4);
 981     i4x4[4] = i4x4_cache[7 + 8 * 3];
 982     i4x4[5] = i4x4_cache[7 + 8 * 2];
 983     i4x4[6] = i4x4_cache[7 + 8 * 1];
 984 }
 985
 986 static av_always_inline void write_back_non_zero_count(const H264Context *h,
 987                                                        H264SliceContext *sl)
 988 {
 989     const int mb_xy    = sl->mb_xy;
 990     uint8_t *nnz       = h->non_zero_count[mb_xy];
 991     uint8_t *nnz_cache = sl->non_zero_count_cache;
 992
 993     AV_COPY32(&nnz[ 0], &nnz_cache[4 + 8 * 1]);
 994     AV_COPY32(&nnz[ 4], &nnz_cache[4 + 8 * 2]);
 995     AV_COPY32(&nnz[ 8], &nnz_cache[4 + 8 * 3]);
 996     AV_COPY32(&nnz[12], &nnz_cache[4 + 8 * 4]);
 997     AV_COPY32(&nnz[16], &nnz_cache[4 + 8 * 6]);
 998     AV_COPY32(&nnz[20], &nnz_cache[4 + 8 * 7]);
 999     AV_COPY32(&nnz[32], &nnz_cache[4 + 8 * 11]);
1000     AV_COPY32(&nnz[36], &nnz_cache[4 + 8 * 12]);
1001
1002     if (!h->chroma_y_shift) {
1003         AV_COPY32(&nnz[24], &nnz_cache[4 + 8 * 8]);
1004         AV_COPY32(&nnz[28], &nnz_cache[4 + 8 * 9]);
1005         AV_COPY32(&nnz[40], &nnz_cache[4 + 8 * 13]);
1006         AV_COPY32(&nnz[44], &nnz_cache[4 + 8 * 14]);
1007     }
1008 }
1009
1010 static av_always_inline void write_back_motion_list(const H264Context *h,
1011                                                     H264SliceContext *sl,
1012                                                     int b_stride,
1013                                                     int b_xy, int b8_xy,
1014                                                     int mb_type, int list)
1015 {
1016     int16_t(*mv_dst)[2] = &h->cur_pic.motion_val[list][b_xy];
1017     int16_t(*mv_src)[2] = &sl->mv_cache[list][scan8[0]];
1018     AV_COPY128(mv_dst + 0 * b_stride, mv_src + 8 * 0);
1019     AV_COPY128(mv_dst + 1 * b_stride, mv_src + 8 * 1);
1020     AV_COPY128(mv_dst + 2 * b_stride, mv_src + 8 * 2);
1021     AV_COPY128(mv_dst + 3 * b_stride, mv_src + 8 * 3);
1022     if (CABAC(h)) {
1023         uint8_t (*mvd_dst)[2] = &sl->mvd_table[list][FMO ? 8 * sl->mb_xy
1024                                                         : h->mb2br_xy[sl->mb_xy]];
1025         uint8_t(*mvd_src)[2]  = &sl->mvd_cache[list][scan8[0]];
1026         if (IS_SKIP(mb_type)) {
1027             AV_ZERO128(mvd_dst);
1028         } else {
1029             AV_COPY64(mvd_dst, mvd_src + 8 * 3);
1030             AV_COPY16(mvd_dst + 3 + 3, mvd_src + 3 + 8 * 0);
1031             AV_COPY16(mvd_dst + 3 + 2, mvd_src + 3 + 8 * 1);
1032             AV_COPY16(mvd_dst + 3 + 1, mvd_src + 3 + 8 * 2);
1033         }
1034     }
1035
1036     {
1037         int8_t *ref_index = &h->cur_pic.ref_index[list][b8_xy];
1038         int8_t *ref_cache = sl->ref_cache[list];
1039         ref_index[0 + 0 * 2] = ref_cache[scan8[0]];
1040         ref_index[1 + 0 * 2] = ref_cache[scan8[4]];
1041         ref_index[0 + 1 * 2] = ref_cache[scan8[8]];
1042         ref_index[1 + 1 * 2] = ref_cache[scan8[12]];
1043     }
1044 }
1045
1046 static av_always_inline void write_back_motion(const H264Context *h,
1047                                                H264SliceContext *sl,
1048                                                int mb_type)
1049 {
1050     const int b_stride      = h->b_stride;
1051     const int b_xy  = 4 * sl->mb_x + 4 * sl->mb_y * h->b_stride; // try mb2b(8)_xy
1052     const int b8_xy = 4 * sl->mb_xy;
1053
1054     if (USES_LIST(mb_type, 0)) {
1055         write_back_motion_list(h, sl, b_stride, b_xy, b8_xy, mb_type, 0);
1056     } else {
1057         fill_rectangle(&h->cur_pic.ref_index[0][b8_xy],
1058                        2, 2, 2, (uint8_t)LIST_NOT_USED, 1);
1059     }
1060     if (USES_LIST(mb_type, 1))
1061         write_back_motion_list(h, sl, b_stride, b_xy, b8_xy, mb_type, 1);
1062
1063     if (sl->slice_type_nos == AV_PICTURE_TYPE_B && CABAC(h)) {
1064         if (IS_8X8(mb_type)) {
1065             uint8_t *direct_table = &h->direct_table[4 * sl->mb_xy];
1066             direct_table[1] = sl->sub_mb_type[1] >> 1;
1067             direct_table[2] = sl->sub_mb_type[2] >> 1;
1068             direct_table[3] = sl->sub_mb_type[3] >> 1;
1069         }
1070     }
1071 }
1072
1073 static av_always_inline int get_dct8x8_allowed(const H264Context *h, H264SliceContext *sl)
1074 {
1075     if (h->sps.direct_8x8_inference_flag)
1076         return !(AV_RN64A(sl->sub_mb_type) &
1077                  ((MB_TYPE_16x8 | MB_TYPE_8x16 | MB_TYPE_8x8) *
1078                   0x0001000100010001ULL));
1079     else
1080         return !(AV_RN64A(sl->sub_mb_type) &
1081                  ((MB_TYPE_16x8 | MB_TYPE_8x16 | MB_TYPE_8x8 | MB_TYPE_DIRECT2) *
1082                   0x0001000100010001ULL));
1083 }
1084
1085 int ff_h264_field_end(H264Context *h, H264SliceContext *sl, int in_setup);
1086
1087 int ff_h264_ref_picture(H264Context *h, H264Picture *dst, H264Picture *src);
1088 void ff_h264_unref_picture(H264Context *h, H264Picture *pic);
1089
1090 int ff_h264_slice_context_init(H264Context *h, H264SliceContext *sl);
1091
1092 void ff_h264_draw_horiz_band(const H264Context *h, H264SliceContext *sl, int y, int height);
1093 int ff_init_poc(H264Context *h, int pic_field_poc[2], int *pic_poc);
1094 int ff_pred_weight_table(H264Context *h, H264SliceContext *sl);
1095 int ff_set_ref_count(H264Context *h, H264SliceContext *sl);
1096
1097 int ff_h264_decode_slice_header(H264Context *h, H264SliceContext *sl);
1098 int ff_h264_execute_decode_slices(H264Context *h, unsigned context_count);
1099 int ff_h264_update_thread_context(AVCodecContext *dst,
1100                                   const AVCodecContext *src);
1101
1102 void ff_h264_flush_change(H264Context *h);
1103
1104 void ff_h264_free_tables(H264Context *h);
1105
1106 #endif /* AVCODEC_H264_H */