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

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