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 "error_resilience.h"
  34 #include "get_bits.h"
  35 #include "h264chroma.h"
  36 #include "h264dsp.h"
  37 #include "h264pred.h"
  38 #include "h264qpel.h"
  39 #include "mpegutils.h"
  40 #include "parser.h"
  41 #include "qpeldsp.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 32
  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_DISPLAY_ORIENTATION    = 47,  ///< display orientation
 135 } SEI_Type;
 136
 137 /**
 138  * pic_struct in picture timing SEI message
 139  */
 140 typedef enum {
 141     SEI_PIC_STRUCT_FRAME             = 0, ///<  0: %frame
 142     SEI_PIC_STRUCT_TOP_FIELD         = 1, ///<  1: top field
 143     SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_FIELD      = 2, ///<  2: bottom field
 144     SEI_PIC_STRUCT_TOP_BOTTOM        = 3, ///<  3: top field, bottom field, in that order
 145     SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_TOP        = 4, ///<  4: bottom field, top field, in that order
 146     SEI_PIC_STRUCT_TOP_BOTTOM_TOP    = 5, ///<  5: top field, bottom field, top field repeated, in that order
 147     SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_TOP_BOTTOM = 6, ///<  6: bottom field, top field, bottom field repeated, in that order
 148     SEI_PIC_STRUCT_FRAME_DOUBLING    = 7, ///<  7: %frame doubling
 149     SEI_PIC_STRUCT_FRAME_TRIPLING    = 8  ///<  8: %frame tripling
 150 } SEI_PicStructType;
 151
 152 /**
 153  * Sequence parameter set
 154  */
 155 typedef struct SPS {
 156     unsigned int sps_id;
 157     int profile_idc;
 158     int level_idc;
 159     int chroma_format_idc;
 160     int transform_bypass;              ///< qpprime_y_zero_transform_bypass_flag
 161     int log2_max_frame_num;            ///< log2_max_frame_num_minus4 + 4
 162     int poc_type;                      ///< pic_order_cnt_type
 163     int log2_max_poc_lsb;              ///< log2_max_pic_order_cnt_lsb_minus4
 164     int delta_pic_order_always_zero_flag;
 165     int offset_for_non_ref_pic;
 166     int offset_for_top_to_bottom_field;
 167     int poc_cycle_length;              ///< num_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycle
 168     int ref_frame_count;               ///< num_ref_frames
 169     int gaps_in_frame_num_allowed_flag;
 170     int mb_width;                      ///< pic_width_in_mbs_minus1 + 1
 171     int mb_height;                     ///< pic_height_in_map_units_minus1 + 1
 172     int frame_mbs_only_flag;
 173     int mb_aff;                        ///< mb_adaptive_frame_field_flag
 174     int direct_8x8_inference_flag;
 175     int crop;                          ///< frame_cropping_flag
 176
 177     /* those 4 are already in luma samples */
 178     unsigned int crop_left;            ///< frame_cropping_rect_left_offset
 179     unsigned int crop_right;           ///< frame_cropping_rect_right_offset
 180     unsigned int crop_top;             ///< frame_cropping_rect_top_offset
 181     unsigned int crop_bottom;          ///< frame_cropping_rect_bottom_offset
 182     int vui_parameters_present_flag;
 183     AVRational sar;
 184     int video_signal_type_present_flag;
 185     int full_range;
 186     int colour_description_present_flag;
 187     enum AVColorPrimaries color_primaries;
 188     enum AVColorTransferCharacteristic color_trc;
 189     enum AVColorSpace colorspace;
 190     int timing_info_present_flag;
 191     uint32_t num_units_in_tick;
 192     uint32_t time_scale;
 193     int fixed_frame_rate_flag;
 194     short offset_for_ref_frame[256]; // FIXME dyn aloc?
 195     int bitstream_restriction_flag;
 196     int num_reorder_frames;
 197     int scaling_matrix_present;
 198     uint8_t scaling_matrix4[6][16];
 199     uint8_t scaling_matrix8[6][64];
 200     int nal_hrd_parameters_present_flag;
 201     int vcl_hrd_parameters_present_flag;
 202     int pic_struct_present_flag;
 203     int time_offset_length;
 204     int cpb_cnt;                          ///< See H.264 E.1.2
 205     int initial_cpb_removal_delay_length; ///< initial_cpb_removal_delay_length_minus1 + 1
 206     int cpb_removal_delay_length;         ///< cpb_removal_delay_length_minus1 + 1
 207     int dpb_output_delay_length;          ///< dpb_output_delay_length_minus1 + 1
 208     int bit_depth_luma;                   ///< bit_depth_luma_minus8 + 8
 209     int bit_depth_chroma;                 ///< bit_depth_chroma_minus8 + 8
 210     int residual_color_transform_flag;    ///< residual_colour_transform_flag
 211     int constraint_set_flags;             ///< constraint_set[0-3]_flag
 212     int new;                              ///< flag to keep track if the decoder context needs re-init due to changed SPS
 213 } SPS;
 214
 215 /**
 216  * Picture parameter set
 217  */
 218 typedef struct PPS {
 219     unsigned int sps_id;
 220     int cabac;                  ///< entropy_coding_mode_flag
 221     int pic_order_present;      ///< pic_order_present_flag
 222     int slice_group_count;      ///< num_slice_groups_minus1 + 1
 223     int mb_slice_group_map_type;
 224     unsigned int ref_count[2];  ///< num_ref_idx_l0/1_active_minus1 + 1
 225     int weighted_pred;          ///< weighted_pred_flag
 226     int weighted_bipred_idc;
 227     int init_qp;                ///< pic_init_qp_minus26 + 26
 228     int init_qs;                ///< pic_init_qs_minus26 + 26
 229     int chroma_qp_index_offset[2];
 230     int deblocking_filter_parameters_present; ///< deblocking_filter_parameters_present_flag
 231     int constrained_intra_pred;     ///< constrained_intra_pred_flag
 232     int redundant_pic_cnt_present;  ///< redundant_pic_cnt_present_flag
 233     int transform_8x8_mode;         ///< transform_8x8_mode_flag
 234     uint8_t scaling_matrix4[6][16];
 235     uint8_t scaling_matrix8[6][64];
 236     uint8_t chroma_qp_table[2][64]; ///< pre-scaled (with chroma_qp_index_offset) version of qp_table
 237     int chroma_qp_diff;
 238 } PPS;
 239
 240 /**
 241  * Memory management control operation opcode.
 242  */
 243 typedef enum MMCOOpcode {
 244     MMCO_END = 0,
 245     MMCO_SHORT2UNUSED,
 246     MMCO_LONG2UNUSED,
 247     MMCO_SHORT2LONG,
 248     MMCO_SET_MAX_LONG,
 249     MMCO_RESET,
 250     MMCO_LONG,
 251 } MMCOOpcode;
 252
 253 /**
 254  * Memory management control operation.
 255  */
 256 typedef struct MMCO {
 257     MMCOOpcode opcode;
 258     int short_pic_num;  ///< pic_num without wrapping (pic_num & max_pic_num)
 259     int long_arg;       ///< index, pic_num, or num long refs depending on opcode
 260 } MMCO;
 261
 262 typedef struct H264Picture {
 263     struct AVFrame f;
 264     ThreadFrame tf;
 265
 266     AVBufferRef *qscale_table_buf;
 267     int8_t *qscale_table;
 268
 269     AVBufferRef *motion_val_buf[2];
 270     int16_t (*motion_val[2])[2];
 271
 272     AVBufferRef *mb_type_buf;
 273     uint32_t *mb_type;
 274
 275     AVBufferRef *hwaccel_priv_buf;
 276     void *hwaccel_picture_private; ///< hardware accelerator private data
 277
 278     AVBufferRef *ref_index_buf[2];
 279     int8_t *ref_index[2];
 280
 281     int field_poc[2];       ///< top/bottom POC
 282     int poc;                ///< frame POC
 283     int frame_num;          ///< frame_num (raw frame_num from slice header)
 284     int mmco_reset;         /**< MMCO_RESET set this 1. Reordering code must
 285                                  not mix pictures before and after MMCO_RESET. */
 286     int pic_id;             /**< pic_num (short -> no wrap version of pic_num,
 287                                  pic_num & max_pic_num; long -> long_pic_num) */
 288     int long_ref;           ///< 1->long term reference 0->short term reference
 289     int ref_poc[2][2][32];  ///< POCs of the frames used as reference (FIXME need per slice)
 290     int ref_count[2][2];    ///< number of entries in ref_poc         (FIXME need per slice)
 291     int mbaff;              ///< 1 -> MBAFF frame 0-> not MBAFF
 292     int field_picture;      ///< whether or not picture was encoded in separate fields
 293
 294     int needs_realloc;      ///< picture needs to be reallocated (eg due to a frame size change)
 295     int reference;
 296     int recovered;          ///< picture at IDR or recovery point + recovery count
 297 } H264Picture;
 298
 299 typedef struct H264SliceContext {
 300     struct H264Context *h264;
 301
 302     int qscale;
 303     int chroma_qp[2];   // QPc
 304     int qp_thresh;      ///< QP threshold to skip loopfilter
 305
 306     // Weighted pred stuff
 307     int use_weight;
 308     int use_weight_chroma;
 309     int luma_log2_weight_denom;
 310     int chroma_log2_weight_denom;
 311     int luma_weight_flag[2];    ///< 7.4.3.2 luma_weight_lX_flag
 312     int chroma_weight_flag[2];  ///< 7.4.3.2 chroma_weight_lX_flag
 313     // The following 2 can be changed to int8_t but that causes 10cpu cycles speedloss
 314     int luma_weight[48][2][2];
 315     int chroma_weight[48][2][2][2];
 316     int implicit_weight[48][48][2];
 317
 318     int prev_mb_skipped;
 319     int next_mb_skipped;
 320
 321     int chroma_pred_mode;
 322     int intra16x16_pred_mode;
 323 } H264SliceContext;
 324
 325 /**
 326  * H264Context
 327  */
 328 typedef struct H264Context {
 329     AVCodecContext *avctx;
 330     VideoDSPContext vdsp;
 331     H264DSPContext h264dsp;
 332     H264ChromaContext h264chroma;
 333     H264QpelContext h264qpel;
 334     GetBitContext gb;
 335     ERContext er;
 336
 337     H264Picture *DPB;
 338     H264Picture *cur_pic_ptr;
 339     H264Picture cur_pic;
 340
 341     H264SliceContext *slice_ctx;
 342     int            nb_slice_ctx;
 343
 344     int pixel_shift;    ///< 0 for 8-bit H264, 1 for high-bit-depth H264
 345
 346     /* coded dimensions -- 16 * mb w/h */
 347     int width, height;
 348     ptrdiff_t linesize, uvlinesize;
 349     int chroma_x_shift, chroma_y_shift;
 350
 351     int droppable;
 352     int coded_picture_number;
 353     int low_delay;
 354
 355     int context_initialized;
 356     int flags;
 357     int workaround_bugs;
 358
 359     // prediction stuff
 360     int topleft_mb_xy;
 361     int top_mb_xy;
 362     int topright_mb_xy;
 363     int left_mb_xy[LEFT_MBS];
 364
 365     int topleft_type;
 366     int top_type;
 367     int topright_type;
 368     int left_type[LEFT_MBS];
 369
 370     const uint8_t *left_block;
 371     int topleft_partition;
 372
 373     int8_t intra4x4_pred_mode_cache[5 * 8];
 374     int8_t(*intra4x4_pred_mode);
 375     H264PredContext hpc;
 376     unsigned int topleft_samples_available;
 377     unsigned int top_samples_available;
 378     unsigned int topright_samples_available;
 379     unsigned int left_samples_available;
 380     uint8_t (*top_borders[2])[(16 * 3) * 2];
 381
 382     /**
 383      * non zero coeff count cache.
 384      * is 64 if not available.
 385      */
 386     DECLARE_ALIGNED(8, uint8_t, non_zero_count_cache)[15 * 8];
 387
 388     uint8_t (*non_zero_count)[48];
 389
 390     /**
 391      * Motion vector cache.
 392      */
 393     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, mv_cache)[2][5 * 8][2];
 394     DECLARE_ALIGNED(8, int8_t, ref_cache)[2][5 * 8];
 395 #define LIST_NOT_USED -1 // FIXME rename?
 396 #define PART_NOT_AVAILABLE -2
 397
 398     /**
 399      * number of neighbors (top and/or left) that used 8x8 dct
 400      */
 401     int neighbor_transform_size;
 402
 403     /**
 404      * block_offset[ 0..23] for frame macroblocks
 405      * block_offset[24..47] for field macroblocks
 406      */
 407     int block_offset[2 * (16 * 3)];
 408
 409     uint32_t *mb2b_xy;  // FIXME are these 4 a good idea?
 410     uint32_t *mb2br_xy;
 411     int b_stride;       // FIXME use s->b4_stride
 412
 413     ptrdiff_t mb_linesize;  ///< may be equal to s->linesize or s->linesize * 2, for mbaff
 414     ptrdiff_t mb_uvlinesize;
 415
 416     SPS sps; ///< current sps
 417     PPS pps; ///< current pps
 418
 419     uint32_t dequant4_buffer[6][QP_MAX_NUM + 1][16]; // FIXME should these be moved down?
 420     uint32_t dequant8_buffer[6][QP_MAX_NUM + 1][64];
 421     uint32_t(*dequant4_coeff[6])[16];
 422     uint32_t(*dequant8_coeff[6])[64];
 423
 424     int slice_num;
 425     uint16_t *slice_table;      ///< slice_table_base + 2*mb_stride + 1
 426     int slice_type;
 427     int slice_type_nos;         ///< S free slice type (SI/SP are remapped to I/P)
 428     int slice_type_fixed;
 429
 430     // interlacing specific flags
 431     int mb_aff_frame;
 432     int mb_field_decoding_flag;
 433     int mb_mbaff;               ///< mb_aff_frame && mb_field_decoding_flag
 434     int picture_structure;
 435     int first_field;
 436
 437     DECLARE_ALIGNED(8, uint16_t, sub_mb_type)[4];
 438
 439
 440     int direct_spatial_mv_pred;
 441     int col_parity;
 442     int col_fieldoff;
 443     int dist_scale_factor[32];
 444     int dist_scale_factor_field[2][32];
 445     int map_col_to_list0[2][16 + 32];
 446     int map_col_to_list0_field[2][2][16 + 32];
 447
 448     /**
 449      * num_ref_idx_l0/1_active_minus1 + 1
 450      */
 451     unsigned int ref_count[2];          ///< counts frames or fields, depending on current mb mode
 452     unsigned int list_count;
 453     uint8_t *list_counts;               ///< Array of list_count per MB specifying the slice type
 454     H264Picture ref_list[2][48];        /**< 0..15: frame refs, 16..47: mbaff field refs.
 455                                          *   Reordered version of default_ref_list
 456                                          *   according to picture reordering in slice header */
 457     int ref2frm[MAX_SLICES][2][64];     ///< reference to frame number lists, used in the loop filter, the first 2 are for -2,-1
 458
 459     // data partitioning
 460     GetBitContext intra_gb;
 461     GetBitContext inter_gb;
 462     GetBitContext *intra_gb_ptr;
 463     GetBitContext *inter_gb_ptr;
 464
 465     const uint8_t *intra_pcm_ptr;
 466     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.
 467     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, mb_luma_dc)[3][16 * 2];
 468     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
 469
 470     /**
 471      * Cabac
 472      */
 473     CABACContext cabac;
 474     uint8_t cabac_state[1024];
 475
 476     /* 0x100 -> non null luma_dc, 0x80/0x40 -> non null chroma_dc (cb/cr), 0x?0 -> chroma_cbp(0, 1, 2), 0x0? luma_cbp */
 477     uint16_t *cbp_table;
 478     int cbp;
 479     int top_cbp;
 480     int left_cbp;
 481     /* chroma_pred_mode for i4x4 or i16x16, else 0 */
 482     uint8_t *chroma_pred_mode_table;
 483     int last_qscale_diff;
 484     uint8_t (*mvd_table[2])[2];
 485     DECLARE_ALIGNED(16, uint8_t, mvd_cache)[2][5 * 8][2];
 486     uint8_t *direct_table;
 487     uint8_t direct_cache[5 * 8];
 488
 489     uint8_t zigzag_scan[16];
 490     uint8_t zigzag_scan8x8[64];
 491     uint8_t zigzag_scan8x8_cavlc[64];
 492     uint8_t field_scan[16];
 493     uint8_t field_scan8x8[64];
 494     uint8_t field_scan8x8_cavlc[64];
 495     const uint8_t *zigzag_scan_q0;
 496     const uint8_t *zigzag_scan8x8_q0;
 497     const uint8_t *zigzag_scan8x8_cavlc_q0;
 498     const uint8_t *field_scan_q0;
 499     const uint8_t *field_scan8x8_q0;
 500     const uint8_t *field_scan8x8_cavlc_q0;
 501
 502     int x264_build;
 503
 504     int mb_x, mb_y;
 505     int resync_mb_x;
 506     int resync_mb_y;
 507     int mb_skip_run;
 508     int mb_height, mb_width;
 509     int mb_stride;
 510     int mb_num;
 511     int mb_xy;
 512
 513     int is_complex;
 514
 515     // deblock
 516     int deblocking_filter;          ///< disable_deblocking_filter_idc with 1 <-> 0
 517     int slice_alpha_c0_offset;
 518     int slice_beta_offset;
 519
 520     // =============================================================
 521     // Things below are not used in the MB or more inner code
 522
 523     int nal_ref_idc;
 524     int nal_unit_type;
 525     uint8_t *rbsp_buffer[2];
 526     unsigned int rbsp_buffer_size[2];
 527
 528     /**
 529      * Used to parse AVC variant of h264
 530      */
 531     int is_avc;           ///< this flag is != 0 if codec is avc1
 532     int nal_length_size;  ///< Number of bytes used for nal length (1, 2 or 4)
 533
 534     int bit_depth_luma;         ///< luma bit depth from sps to detect changes
 535     int chroma_format_idc;      ///< chroma format from sps to detect changes
 536
 537     SPS *sps_buffers[MAX_SPS_COUNT];
 538     PPS *pps_buffers[MAX_PPS_COUNT];
 539
 540     int dequant_coeff_pps;      ///< reinit tables when pps changes
 541
 542     uint16_t *slice_table_base;
 543
 544     // POC stuff
 545     int poc_lsb;
 546     int poc_msb;
 547     int delta_poc_bottom;
 548     int delta_poc[2];
 549     int frame_num;
 550     int prev_poc_msb;           ///< poc_msb of the last reference pic for POC type 0
 551     int prev_poc_lsb;           ///< poc_lsb of the last reference pic for POC type 0
 552     int frame_num_offset;       ///< for POC type 2
 553     int prev_frame_num_offset;  ///< for POC type 2
 554     int prev_frame_num;         ///< frame_num of the last pic for POC type 1/2
 555
 556     /**
 557      * frame_num for frames or 2 * frame_num + 1 for field pics.
 558      */
 559     int curr_pic_num;
 560
 561     /**
 562      * max_frame_num or 2 * max_frame_num for field pics.
 563      */
 564     int max_pic_num;
 565
 566     int redundant_pic_count;
 567
 568     H264Picture default_ref_list[2][32]; ///< base reference list for all slices of a coded picture
 569     H264Picture *short_ref[32];
 570     H264Picture *long_ref[32];
 571     H264Picture *delayed_pic[MAX_DELAYED_PIC_COUNT + 2]; // FIXME size?
 572     int last_pocs[MAX_DELAYED_PIC_COUNT];
 573     H264Picture *next_output_pic;
 574     int outputed_poc;
 575     int next_outputed_poc;
 576
 577     /**
 578      * memory management control operations buffer.
 579      */
 580     MMCO mmco[MAX_MMCO_COUNT];
 581     int mmco_index;
 582     int mmco_reset;
 583
 584     int long_ref_count;     ///< number of actual long term references
 585     int short_ref_count;    ///< number of actual short term references
 586
 587     int cabac_init_idc;
 588
 589     /**
 590      * @name Members for slice based multithreading
 591      * @{
 592      */
 593     struct H264Context *thread_context[H264_MAX_THREADS];
 594
 595     /**
 596      * current slice number, used to initalize slice_num of each thread/context
 597      */
 598     int current_slice;
 599
 600     /**
 601      * Max number of threads / contexts.
 602      * This is equal to AVCodecContext.thread_count unless
 603      * multithreaded decoding is impossible, in which case it is
 604      * reduced to 1.
 605      */
 606     int max_contexts;
 607
 608     int slice_context_count;
 609
 610     /**
 611      *  1 if the single thread fallback warning has already been
 612      *  displayed, 0 otherwise.
 613      */
 614     int single_decode_warning;
 615
 616     enum AVPictureType pict_type;
 617
 618     int last_slice_type;
 619     /** @} */
 620
 621     /**
 622      * pic_struct in picture timing SEI message
 623      */
 624     SEI_PicStructType sei_pic_struct;
 625
 626     /**
 627      * Complement sei_pic_struct
 628      * SEI_PIC_STRUCT_TOP_BOTTOM and SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_TOP indicate interlaced frames.
 629      * However, soft telecined frames may have these values.
 630      * This is used in an attempt to flag soft telecine progressive.
 631      */
 632     int prev_interlaced_frame;
 633
 634     /**
 635      * frame_packing_arrangment SEI message
 636      */
 637     int sei_frame_packing_present;
 638     int frame_packing_arrangement_type;
 639     int content_interpretation_type;
 640     int quincunx_subsampling;
 641
 642     /**
 643      * display orientation SEI message
 644      */
 645     int sei_display_orientation_present;
 646     int sei_anticlockwise_rotation;
 647     int sei_hflip, sei_vflip;
 648
 649     /**
 650      * Bit set of clock types for fields/frames in picture timing SEI message.
 651      * For each found ct_type, appropriate bit is set (e.g., bit 1 for
 652      * interlaced).
 653      */
 654     int sei_ct_type;
 655
 656     /**
 657      * dpb_output_delay in picture timing SEI message, see H.264 C.2.2
 658      */
 659     int sei_dpb_output_delay;
 660
 661     /**
 662      * cpb_removal_delay in picture timing SEI message, see H.264 C.1.2
 663      */
 664     int sei_cpb_removal_delay;
 665
 666     /**
 667      * recovery_frame_cnt from SEI message
 668      *
 669      * Set to -1 if no recovery point SEI message found or to number of frames
 670      * before playback synchronizes. Frames having recovery point are key
 671      * frames.
 672      */
 673     int sei_recovery_frame_cnt;
 674
 675     /**
 676      * recovery_frame is the frame_num at which the next frame should
 677      * be fully constructed.
 678      *
 679      * Set to -1 when not expecting a recovery point.
 680      */
 681     int recovery_frame;
 682
 683 /**
 684  * We have seen an IDR, so all the following frames in coded order are correctly
 685  * decodable.
 686  */
 687 #define FRAME_RECOVERED_IDR  (1 << 0)
 688 /**
 689  * Sufficient number of frames have been decoded since a SEI recovery point,
 690  * so all the following frames in presentation order are correct.
 691  */
 692 #define FRAME_RECOVERED_SEI  (1 << 1)
 693
 694     int frame_recovered;    ///< Initial frame has been completely recovered
 695
 696
 697     // Timestamp stuff
 698     int sei_buffering_period_present;   ///< Buffering period SEI flag
 699     int initial_cpb_removal_delay[32];  ///< Initial timestamps for CPBs
 700
 701     int cur_chroma_format_idc;
 702     uint8_t *bipred_scratchpad;
 703     uint8_t *edge_emu_buffer;
 704     int16_t *dc_val_base;
 705
 706     AVBufferPool *qscale_table_pool;
 707     AVBufferPool *mb_type_pool;
 708     AVBufferPool *motion_val_pool;
 709     AVBufferPool *ref_index_pool;
 710
 711     /* Motion Estimation */
 712     qpel_mc_func (*qpel_put)[16];
 713     qpel_mc_func (*qpel_avg)[16];
 714 } H264Context;
 715
 716 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).
 717 extern const uint16_t ff_h264_mb_sizes[4];
 718
 719 /**
 720  * Decode SEI
 721  */
 722 int ff_h264_decode_sei(H264Context *h);
 723
 724 /**
 725  * Decode SPS
 726  */
 727 int ff_h264_decode_seq_parameter_set(H264Context *h);
 728
 729 /**
 730  * compute profile from sps
 731  */
 732 int ff_h264_get_profile(SPS *sps);
 733
 734 /**
 735  * Decode PPS
 736  */
 737 int ff_h264_decode_picture_parameter_set(H264Context *h, int bit_length);
 738
 739 /**
 740  * Decode a network abstraction layer unit.
 741  * @param consumed is the number of bytes used as input
 742  * @param length is the length of the array
 743  * @param dst_length is the number of decoded bytes FIXME here
 744  *                   or a decode rbsp tailing?
 745  * @return decoded bytes, might be src+1 if no escapes
 746  */
 747 const uint8_t *ff_h264_decode_nal(H264Context *h, const uint8_t *src,
 748                                   int *dst_length, int *consumed, int length);
 749
 750 /**
 751  * Free any data that may have been allocated in the H264 context
 752  * like SPS, PPS etc.
 753  */
 754 void ff_h264_free_context(H264Context *h);
 755
 756 /**
 757  * Reconstruct bitstream slice_type.
 758  */
 759 int ff_h264_get_slice_type(const H264Context *h);
 760
 761 /**
 762  * Allocate tables.
 763  * needs width/height
 764  */
 765 int ff_h264_alloc_tables(H264Context *h);
 766
 767 /**
 768  * Fill the default_ref_list.
 769  */
 770 int ff_h264_fill_default_ref_list(H264Context *h);
 771
 772 int ff_h264_decode_ref_pic_list_reordering(H264Context *h);
 773 void ff_h264_fill_mbaff_ref_list(H264Context *h, H264SliceContext *sl);
 774 void ff_h264_remove_all_refs(H264Context *h);
 775
 776 /**
 777  * Execute the reference picture marking (memory management control operations).
 778  */
 779 int ff_h264_execute_ref_pic_marking(H264Context *h, MMCO *mmco, int mmco_count);
 780
 781 int ff_h264_decode_ref_pic_marking(H264Context *h, GetBitContext *gb,
 782                                    int first_slice);
 783
 784 int ff_generate_sliding_window_mmcos(H264Context *h, int first_slice);
 785
 786 /**
 787  * Check if the top & left blocks are available if needed & change the
 788  * dc mode so it only uses the available blocks.
 789  */
 790 int ff_h264_check_intra4x4_pred_mode(H264Context *h);
 791
 792 /**
 793  * Check if the top & left blocks are available if needed & change the
 794  * dc mode so it only uses the available blocks.
 795  */
 796 int ff_h264_check_intra_pred_mode(H264Context *h, int mode, int is_chroma);
 797
 798 void ff_h264_hl_decode_mb(H264Context *h, H264SliceContext *sl);
 799 int ff_h264_decode_extradata(H264Context *h);
 800 int ff_h264_decode_init(AVCodecContext *avctx);
 801 void ff_h264_decode_init_vlc(void);
 802
 803 /**
 804  * Decode a macroblock
 805  * @return 0 if OK, ER_AC_ERROR / ER_DC_ERROR / ER_MV_ERROR on error
 806  */
 807 int ff_h264_decode_mb_cavlc(H264Context *h, H264SliceContext *sl);
 808
 809 /**
 810  * Decode a CABAC coded macroblock
 811  * @return 0 if OK, ER_AC_ERROR / ER_DC_ERROR / ER_MV_ERROR on error
 812  */
 813 int ff_h264_decode_mb_cabac(H264Context *h, H264SliceContext *sl);
 814
 815 void ff_h264_init_cabac_states(H264Context *h, H264SliceContext *sl);
 816
 817 void h264_init_dequant_tables(H264Context *h);
 818
 819 void ff_h264_direct_dist_scale_factor(H264Context *const h);
 820 void ff_h264_direct_ref_list_init(H264Context *const h);
 821 void ff_h264_pred_direct_motion(H264Context *const h, int *mb_type);
 822
 823 void ff_h264_filter_mb_fast(H264Context *h, H264SliceContext *sl, int mb_x, int mb_y,
 824                             uint8_t *img_y, uint8_t *img_cb, uint8_t *img_cr,
 825                             unsigned int linesize, unsigned int uvlinesize);
 826 void ff_h264_filter_mb(H264Context *h, H264SliceContext *sl, int mb_x, int mb_y,
 827                        uint8_t *img_y, uint8_t *img_cb, uint8_t *img_cr,
 828                        unsigned int linesize, unsigned int uvlinesize);
 829
 830 /**
 831  * Reset SEI values at the beginning of the frame.
 832  *
 833  * @param h H.264 context.
 834  */
 835 void ff_h264_reset_sei(H264Context *h);
 836
 837 /*
 838  * o-o o-o
 839  *  / / /
 840  * o-o o-o
 841  *  ,---'
 842  * o-o o-o
 843  *  / / /
 844  * o-o o-o
 845  */
 846
 847 /* Scan8 organization:
 848  *    0 1 2 3 4 5 6 7
 849  * 0  DY    y y y y y
 850  * 1        y Y Y Y Y
 851  * 2        y Y Y Y Y
 852  * 3        y Y Y Y Y
 853  * 4        y Y Y Y Y
 854  * 5  DU    u u u u u
 855  * 6        u U U U U
 856  * 7        u U U U U
 857  * 8        u U U U U
 858  * 9        u U U U U
 859  * 10 DV    v v v v v
 860  * 11       v V V V V
 861  * 12       v V V V V
 862  * 13       v V V V V
 863  * 14       v V V V V
 864  * DY/DU/DV are for luma/chroma DC.
 865  */
 866
 867 #define LUMA_DC_BLOCK_INDEX   48
 868 #define CHROMA_DC_BLOCK_INDEX 49
 869
 870 // This table must be here because scan8[constant] must be known at compiletime
 871 static const uint8_t scan8[16 * 3 + 3] = {
 872     4 +  1 * 8, 5 +  1 * 8, 4 +  2 * 8, 5 +  2 * 8,
 873     6 +  1 * 8, 7 +  1 * 8, 6 +  2 * 8, 7 +  2 * 8,
 874     4 +  3 * 8, 5 +  3 * 8, 4 +  4 * 8, 5 +  4 * 8,
 875     6 +  3 * 8, 7 +  3 * 8, 6 +  4 * 8, 7 +  4 * 8,
 876     4 +  6 * 8, 5 +  6 * 8, 4 +  7 * 8, 5 +  7 * 8,
 877     6 +  6 * 8, 7 +  6 * 8, 6 +  7 * 8, 7 +  7 * 8,
 878     4 +  8 * 8, 5 +  8 * 8, 4 +  9 * 8, 5 +  9 * 8,
 879     6 +  8 * 8, 7 +  8 * 8, 6 +  9 * 8, 7 +  9 * 8,
 880     4 + 11 * 8, 5 + 11 * 8, 4 + 12 * 8, 5 + 12 * 8,
 881     6 + 11 * 8, 7 + 11 * 8, 6 + 12 * 8, 7 + 12 * 8,
 882     4 + 13 * 8, 5 + 13 * 8, 4 + 14 * 8, 5 + 14 * 8,
 883     6 + 13 * 8, 7 + 13 * 8, 6 + 14 * 8, 7 + 14 * 8,
 884     0 +  0 * 8, 0 +  5 * 8, 0 + 10 * 8
 885 };
 886
 887 static av_always_inline uint32_t pack16to32(int a, int b)
 888 {
 889 #if HAVE_BIGENDIAN
 890     return (b & 0xFFFF) + (a << 16);
 891 #else
 892     return (a & 0xFFFF) + (b << 16);
 893 #endif
 894 }
 895
 896 static av_always_inline uint16_t pack8to16(int a, int b)
 897 {
 898 #if HAVE_BIGENDIAN
 899     return (b & 0xFF) + (a << 8);
 900 #else
 901     return (a & 0xFF) + (b << 8);
 902 #endif
 903 }
 904
 905 /**
 906  * Get the chroma qp.
 907  */
 908 static av_always_inline int get_chroma_qp(H264Context *h, int t, int qscale)
 909 {
 910     return h->pps.chroma_qp_table[t][qscale];
 911 }
 912
 913 /**
 914  * Get the predicted intra4x4 prediction mode.
 915  */
 916 static av_always_inline int pred_intra_mode(H264Context *h, int n)
 917 {
 918     const int index8 = scan8[n];
 919     const int left   = h->intra4x4_pred_mode_cache[index8 - 1];
 920     const int top    = h->intra4x4_pred_mode_cache[index8 - 8];
 921     const int min    = FFMIN(left, top);
 922
 923     tprintf(h->avctx, "mode:%d %d min:%d\n", left, top, min);
 924
 925     if (min < 0)
 926         return DC_PRED;
 927     else
 928         return min;
 929 }
 930
 931 static av_always_inline void write_back_intra_pred_mode(H264Context *h)
 932 {
 933     int8_t *i4x4       = h->intra4x4_pred_mode + h->mb2br_xy[h->mb_xy];
 934     int8_t *i4x4_cache = h->intra4x4_pred_mode_cache;
 935
 936     AV_COPY32(i4x4, i4x4_cache + 4 + 8 * 4);
 937     i4x4[4] = i4x4_cache[7 + 8 * 3];
 938     i4x4[5] = i4x4_cache[7 + 8 * 2];
 939     i4x4[6] = i4x4_cache[7 + 8 * 1];
 940 }
 941
 942 static av_always_inline void write_back_non_zero_count(H264Context *h)
 943 {
 944     const int mb_xy    = h->mb_xy;
 945     uint8_t *nnz       = h->non_zero_count[mb_xy];
 946     uint8_t *nnz_cache = h->non_zero_count_cache;
 947
 948     AV_COPY32(&nnz[ 0], &nnz_cache[4 + 8 * 1]);
 949     AV_COPY32(&nnz[ 4], &nnz_cache[4 + 8 * 2]);
 950     AV_COPY32(&nnz[ 8], &nnz_cache[4 + 8 * 3]);
 951     AV_COPY32(&nnz[12], &nnz_cache[4 + 8 * 4]);
 952     AV_COPY32(&nnz[16], &nnz_cache[4 + 8 * 6]);
 953     AV_COPY32(&nnz[20], &nnz_cache[4 + 8 * 7]);
 954     AV_COPY32(&nnz[32], &nnz_cache[4 + 8 * 11]);
 955     AV_COPY32(&nnz[36], &nnz_cache[4 + 8 * 12]);
 956
 957     if (!h->chroma_y_shift) {
 958         AV_COPY32(&nnz[24], &nnz_cache[4 + 8 * 8]);
 959         AV_COPY32(&nnz[28], &nnz_cache[4 + 8 * 9]);
 960         AV_COPY32(&nnz[40], &nnz_cache[4 + 8 * 13]);
 961         AV_COPY32(&nnz[44], &nnz_cache[4 + 8 * 14]);
 962     }
 963 }
 964
 965 static av_always_inline void write_back_motion_list(H264Context *h,
 966                                                     int b_stride,
 967                                                     int b_xy, int b8_xy,
 968                                                     int mb_type, int list)
 969 {
 970     int16_t(*mv_dst)[2] = &h->cur_pic.motion_val[list][b_xy];
 971     int16_t(*mv_src)[2] = &h->mv_cache[list][scan8[0]];
 972     AV_COPY128(mv_dst + 0 * b_stride, mv_src + 8 * 0);
 973     AV_COPY128(mv_dst + 1 * b_stride, mv_src + 8 * 1);
 974     AV_COPY128(mv_dst + 2 * b_stride, mv_src + 8 * 2);
 975     AV_COPY128(mv_dst + 3 * b_stride, mv_src + 8 * 3);
 976     if (CABAC(h)) {
 977         uint8_t (*mvd_dst)[2] = &h->mvd_table[list][FMO ? 8 * h->mb_xy
 978                                                         : h->mb2br_xy[h->mb_xy]];
 979         uint8_t(*mvd_src)[2]  = &h->mvd_cache[list][scan8[0]];
 980         if (IS_SKIP(mb_type)) {
 981             AV_ZERO128(mvd_dst);
 982         } else {
 983             AV_COPY64(mvd_dst, mvd_src + 8 * 3);
 984             AV_COPY16(mvd_dst + 3 + 3, mvd_src + 3 + 8 * 0);
 985             AV_COPY16(mvd_dst + 3 + 2, mvd_src + 3 + 8 * 1);
 986             AV_COPY16(mvd_dst + 3 + 1, mvd_src + 3 + 8 * 2);
 987         }
 988     }
 989
 990     {
 991         int8_t *ref_index = &h->cur_pic.ref_index[list][b8_xy];
 992         int8_t *ref_cache = h->ref_cache[list];
 993         ref_index[0 + 0 * 2] = ref_cache[scan8[0]];
 994         ref_index[1 + 0 * 2] = ref_cache[scan8[4]];
 995         ref_index[0 + 1 * 2] = ref_cache[scan8[8]];
 996         ref_index[1 + 1 * 2] = ref_cache[scan8[12]];
 997     }
 998 }
 999
1000 static av_always_inline void write_back_motion(H264Context *h, int mb_type)
1001 {
1002     const int b_stride      = h->b_stride;
1003     const int b_xy  = 4 * h->mb_x + 4 * h->mb_y * h->b_stride; // try mb2b(8)_xy
1004     const int b8_xy = 4 * h->mb_xy;
1005
1006     if (USES_LIST(mb_type, 0)) {
1007         write_back_motion_list(h, b_stride, b_xy, b8_xy, mb_type, 0);
1008     } else {
1009         fill_rectangle(&h->cur_pic.ref_index[0][b8_xy],
1010                        2, 2, 2, (uint8_t)LIST_NOT_USED, 1);
1011     }
1012     if (USES_LIST(mb_type, 1))
1013         write_back_motion_list(h, b_stride, b_xy, b8_xy, mb_type, 1);
1014
1015     if (h->slice_type_nos == AV_PICTURE_TYPE_B && CABAC(h)) {
1016         if (IS_8X8(mb_type)) {
1017             uint8_t *direct_table = &h->direct_table[4 * h->mb_xy];
1018             direct_table[1] = h->sub_mb_type[1] >> 1;
1019             direct_table[2] = h->sub_mb_type[2] >> 1;
1020             direct_table[3] = h->sub_mb_type[3] >> 1;
1021         }
1022     }
1023 }
1024
1025 static av_always_inline int get_dct8x8_allowed(H264Context *h)
1026 {
1027     if (h->sps.direct_8x8_inference_flag)
1028         return !(AV_RN64A(h->sub_mb_type) &
1029                  ((MB_TYPE_16x8 | MB_TYPE_8x16 | MB_TYPE_8x8) *
1030                   0x0001000100010001ULL));
1031     else
1032         return !(AV_RN64A(h->sub_mb_type) &
1033                  ((MB_TYPE_16x8 | MB_TYPE_8x16 | MB_TYPE_8x8 | MB_TYPE_DIRECT2) *
1034                   0x0001000100010001ULL));
1035 }
1036
1037 int ff_h264_field_end(H264Context *h, int in_setup);
1038
1039 int ff_h264_ref_picture(H264Context *h, H264Picture *dst, H264Picture *src);
1040 void ff_h264_unref_picture(H264Context *h, H264Picture *pic);
1041
1042 int ff_h264_context_init(H264Context *h);
1043 int ff_h264_set_parameter_from_sps(H264Context *h);
1044
1045 void ff_h264_draw_horiz_band(H264Context *h, int y, int height);
1046 int ff_init_poc(H264Context *h, int pic_field_poc[2], int *pic_poc);
1047 int ff_pred_weight_table(H264Context *h, H264SliceContext *sl);
1048 int ff_set_ref_count(H264Context *h);
1049
1050 int ff_h264_decode_slice_header(H264Context *h, H264SliceContext *sl, H264Context *h0);
1051 int ff_h264_execute_decode_slices(H264Context *h, unsigned context_count);
1052 int ff_h264_update_thread_context(AVCodecContext *dst,
1053                                   const AVCodecContext *src);
1054
1055 void ff_h264_flush_change(H264Context *h);
1056
1057 void ff_h264_free_tables(H264Context *h, int free_rbsp);
1058
1059 #endif /* AVCODEC_H264_H */