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

   1 /*
   2  * H.26L/H.264/AVC/JVT/14496-10/... encoder/decoder
   3  * Copyright (c) 2003 Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
   4  *
   5  * This file is part of Libav.
   6  *
   7  * Libav is free software; you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   9  * License as published by the Free Software Foundation; either
  10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  11  *
  12  * Libav is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  15  * Lesser General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  18  * License along with Libav; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21
  22 /**
  23  * @file
  24  * H.264 / AVC / MPEG4 part10 codec.
  25  * @author Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
  26  */
  27
  28 #ifndef AVCODEC_H264_H
  29 #define AVCODEC_H264_H
  30
  31 #include "libavutil/buffer.h"
  32 #include "libavutil/intreadwrite.h"
  33 #include "libavutil/thread.h"
  34 #include "cabac.h"
  35 #include "error_resilience.h"
  36 #include "get_bits.h"
  37 #include "h264_parse.h"
  38 #include "h264_sei.h"
  39 #include "h2645_parse.h"
  40 #include "h264chroma.h"
  41 #include "h264dsp.h"
  42 #include "h264pred.h"
  43 #include "h264qpel.h"
  44 #include "internal.h"
  45 #include "mpegutils.h"
  46 #include "parser.h"
  47 #include "qpeldsp.h"
  48 #include "rectangle.h"
  49 #include "videodsp.h"
  50
  51 #define H264_MAX_PICTURE_COUNT 32
  52 #define H264_MAX_THREADS       16
  53
  54 #define MAX_SPS_COUNT          32
  55 #define MAX_PPS_COUNT         256
  56
  57 #define MAX_MMCO_COUNT         66
  58
  59 #define MAX_DELAYED_PIC_COUNT  16
  60
  61 /* Compiling in interlaced support reduces the speed
  62  * of progressive decoding by about 2%. */
  63 #define ALLOW_INTERLACE
  64
  65 #define FMO 0
  66
  67 /**
  68  * The maximum number of slices supported by the decoder.
  69  * must be a power of 2
  70  */
  71 #define MAX_SLICES 32
  72
  73 #ifdef ALLOW_INTERLACE
  74 #define MB_MBAFF(h)    h->mb_mbaff
  75 #define MB_FIELD(h)    h->mb_field_decoding_flag
  76 #define FRAME_MBAFF(h) h->mb_aff_frame
  77 #define FIELD_PICTURE(h) (h->picture_structure != PICT_FRAME)
  78 #define LEFT_MBS 2
  79 #define LTOP     0
  80 #define LBOT     1
  81 #define LEFT(i)  (i)
  82 #else
  83 #define MB_MBAFF(h)      0
  84 #define MB_FIELD(h)      0
  85 #define FRAME_MBAFF(h)   0
  86 #define FIELD_PICTURE(h) 0
  87 #undef  IS_INTERLACED
  88 #define IS_INTERLACED(mb_type) 0
  89 #define LEFT_MBS 1
  90 #define LTOP     0
  91 #define LBOT     0
  92 #define LEFT(i)  0
  93 #endif
  94 #define FIELD_OR_MBAFF_PICTURE(h) (FRAME_MBAFF(h) || FIELD_PICTURE(h))
  95
  96 #ifndef CABAC
  97 #define CABAC(h) h->ps.pps->cabac
  98 #endif
  99
 100 #define CHROMA422(h) (h->ps.sps->chroma_format_idc == 2)
 101 #define CHROMA444(h) (h->ps.sps->chroma_format_idc == 3)
 102
 103 #define EXTENDED_SAR       255
 104
 105 #define MB_TYPE_REF0       MB_TYPE_ACPRED // dirty but it fits in 16 bit
 106 #define MB_TYPE_8x8DCT     0x01000000
 107 #define IS_REF0(a)         ((a) & MB_TYPE_REF0)
 108 #define IS_8x8DCT(a)       ((a) & MB_TYPE_8x8DCT)
 109
 110 #define QP_MAX_NUM (51 + 2 * 6)           // The maximum supported qp
 111
 112 /* NAL unit types */
 113 enum {
 114     NAL_SLICE           = 1,
 115     NAL_DPA             = 2,
 116     NAL_DPB             = 3,
 117     NAL_DPC             = 4,
 118     NAL_IDR_SLICE       = 5,
 119     NAL_SEI             = 6,
 120     NAL_SPS             = 7,
 121     NAL_PPS             = 8,
 122     NAL_AUD             = 9,
 123     NAL_END_SEQUENCE    = 10,
 124     NAL_END_STREAM      = 11,
 125     NAL_FILLER_DATA     = 12,
 126     NAL_SPS_EXT         = 13,
 127     NAL_AUXILIARY_SLICE = 19,
 128     NAL_FF_IGNORE       = 0xff0f001,
 129 };
 130
 131 /**
 132  * Sequence parameter set
 133  */
 134 typedef struct SPS {
 135     unsigned int sps_id;
 136     int profile_idc;
 137     int level_idc;
 138     int chroma_format_idc;
 139     int transform_bypass;              ///< qpprime_y_zero_transform_bypass_flag
 140     int log2_max_frame_num;            ///< log2_max_frame_num_minus4 + 4
 141     int poc_type;                      ///< pic_order_cnt_type
 142     int log2_max_poc_lsb;              ///< log2_max_pic_order_cnt_lsb_minus4
 143     int delta_pic_order_always_zero_flag;
 144     int offset_for_non_ref_pic;
 145     int offset_for_top_to_bottom_field;
 146     int poc_cycle_length;              ///< num_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycle
 147     int ref_frame_count;               ///< num_ref_frames
 148     int gaps_in_frame_num_allowed_flag;
 149     int mb_width;                      ///< pic_width_in_mbs_minus1 + 1
 150     int mb_height;                     ///< pic_height_in_map_units_minus1 + 1
 151     int frame_mbs_only_flag;
 152     int mb_aff;                        ///< mb_adaptive_frame_field_flag
 153     int direct_8x8_inference_flag;
 154     int crop;                          ///< frame_cropping_flag
 155
 156     /* those 4 are already in luma samples */
 157     unsigned int crop_left;            ///< frame_cropping_rect_left_offset
 158     unsigned int crop_right;           ///< frame_cropping_rect_right_offset
 159     unsigned int crop_top;             ///< frame_cropping_rect_top_offset
 160     unsigned int crop_bottom;          ///< frame_cropping_rect_bottom_offset
 161     int vui_parameters_present_flag;
 162     AVRational sar;
 163     int video_signal_type_present_flag;
 164     int full_range;
 165     int colour_description_present_flag;
 166     enum AVColorPrimaries color_primaries;
 167     enum AVColorTransferCharacteristic color_trc;
 168     enum AVColorSpace colorspace;
 169     int timing_info_present_flag;
 170     uint32_t num_units_in_tick;
 171     uint32_t time_scale;
 172     int fixed_frame_rate_flag;
 173     short offset_for_ref_frame[256]; // FIXME dyn aloc?
 174     int bitstream_restriction_flag;
 175     int num_reorder_frames;
 176     int scaling_matrix_present;
 177     uint8_t scaling_matrix4[6][16];
 178     uint8_t scaling_matrix8[6][64];
 179     int nal_hrd_parameters_present_flag;
 180     int vcl_hrd_parameters_present_flag;
 181     int pic_struct_present_flag;
 182     int time_offset_length;
 183     int cpb_cnt;                          ///< See H.264 E.1.2
 184     int initial_cpb_removal_delay_length; ///< initial_cpb_removal_delay_length_minus1 + 1
 185     int cpb_removal_delay_length;         ///< cpb_removal_delay_length_minus1 + 1
 186     int dpb_output_delay_length;          ///< dpb_output_delay_length_minus1 + 1
 187     int bit_depth_luma;                   ///< bit_depth_luma_minus8 + 8
 188     int bit_depth_chroma;                 ///< bit_depth_chroma_minus8 + 8
 189     int residual_color_transform_flag;    ///< residual_colour_transform_flag
 190     int constraint_set_flags;             ///< constraint_set[0-3]_flag
 191 } SPS;
 192
 193 /**
 194  * Picture parameter set
 195  */
 196 typedef struct PPS {
 197     unsigned int sps_id;
 198     int cabac;                  ///< entropy_coding_mode_flag
 199     int pic_order_present;      ///< pic_order_present_flag
 200     int slice_group_count;      ///< num_slice_groups_minus1 + 1
 201     int mb_slice_group_map_type;
 202     unsigned int ref_count[2];  ///< num_ref_idx_l0/1_active_minus1 + 1
 203     int weighted_pred;          ///< weighted_pred_flag
 204     int weighted_bipred_idc;
 205     int init_qp;                ///< pic_init_qp_minus26 + 26
 206     int init_qs;                ///< pic_init_qs_minus26 + 26
 207     int chroma_qp_index_offset[2];
 208     int deblocking_filter_parameters_present; ///< deblocking_filter_parameters_present_flag
 209     int constrained_intra_pred;     ///< constrained_intra_pred_flag
 210     int redundant_pic_cnt_present;  ///< redundant_pic_cnt_present_flag
 211     int transform_8x8_mode;         ///< transform_8x8_mode_flag
 212     uint8_t scaling_matrix4[6][16];
 213     uint8_t scaling_matrix8[6][64];
 214     uint8_t chroma_qp_table[2][64]; ///< pre-scaled (with chroma_qp_index_offset) version of qp_table
 215     int chroma_qp_diff;
 216
 217     uint32_t dequant4_buffer[6][QP_MAX_NUM + 1][16];
 218     uint32_t dequant8_buffer[6][QP_MAX_NUM + 1][64];
 219     uint32_t(*dequant4_coeff[6])[16];
 220     uint32_t(*dequant8_coeff[6])[64];
 221 } PPS;
 222
 223 typedef struct H264ParamSets {
 224     AVBufferRef *sps_list[MAX_SPS_COUNT];
 225     AVBufferRef *pps_list[MAX_PPS_COUNT];
 226
 227     /* currently active parameters sets */
 228     const PPS *pps;
 229     // FIXME this should properly be const
 230     SPS *sps;
 231 } H264ParamSets;
 232
 233 /**
 234  * Memory management control operation opcode.
 235  */
 236 typedef enum MMCOOpcode {
 237     MMCO_END = 0,
 238     MMCO_SHORT2UNUSED,
 239     MMCO_LONG2UNUSED,
 240     MMCO_SHORT2LONG,
 241     MMCO_SET_MAX_LONG,
 242     MMCO_RESET,
 243     MMCO_LONG,
 244 } MMCOOpcode;
 245
 246 /**
 247  * Memory management control operation.
 248  */
 249 typedef struct MMCO {
 250     MMCOOpcode opcode;
 251     int short_pic_num;  ///< pic_num without wrapping (pic_num & max_pic_num)
 252     int long_arg;       ///< index, pic_num, or num long refs depending on opcode
 253 } MMCO;
 254
 255 typedef struct H264Picture {
 256     AVFrame *f;
 257     ThreadFrame tf;
 258
 259     AVBufferRef *qscale_table_buf;
 260     int8_t *qscale_table;
 261
 262     AVBufferRef *motion_val_buf[2];
 263     int16_t (*motion_val[2])[2];
 264
 265     AVBufferRef *mb_type_buf;
 266     uint32_t *mb_type;
 267
 268     AVBufferRef *hwaccel_priv_buf;
 269     void *hwaccel_picture_private; ///< hardware accelerator private data
 270
 271     AVBufferRef *ref_index_buf[2];
 272     int8_t *ref_index[2];
 273
 274     int field_poc[2];       ///< top/bottom POC
 275     int poc;                ///< frame POC
 276     int frame_num;          ///< frame_num (raw frame_num from slice header)
 277     int mmco_reset;         /**< MMCO_RESET set this 1. Reordering code must
 278                                  not mix pictures before and after MMCO_RESET. */
 279     int pic_id;             /**< pic_num (short -> no wrap version of pic_num,
 280                                  pic_num & max_pic_num; long -> long_pic_num) */
 281     int long_ref;           ///< 1->long term reference 0->short term reference
 282     int ref_poc[2][2][32];  ///< POCs of the frames used as reference (FIXME need per slice)
 283     int ref_count[2][2];    ///< number of entries in ref_poc         (FIXME need per slice)
 284     int mbaff;              ///< 1 -> MBAFF frame 0-> not MBAFF
 285     int field_picture;      ///< whether or not picture was encoded in separate fields
 286
 287     int reference;
 288     int recovered;          ///< picture at IDR or recovery point + recovery count
 289 } H264Picture;
 290
 291 typedef struct H264Ref {
 292     uint8_t *data[3];
 293     int linesize[3];
 294
 295     int reference;
 296     int poc;
 297     int pic_id;
 298
 299     H264Picture *parent;
 300 } H264Ref;
 301
 302 typedef struct H264SliceContext {
 303     struct H264Context *h264;
 304     GetBitContext gb;
 305     ERContext er;
 306
 307     int slice_num;
 308     int slice_type;
 309     int slice_type_nos;         ///< S free slice type (SI/SP are remapped to I/P)
 310     int slice_type_fixed;
 311
 312     int qscale;
 313     int chroma_qp[2];   // QPc
 314     int qp_thresh;      ///< QP threshold to skip loopfilter
 315     int last_qscale_diff;
 316
 317     // deblock
 318     int deblocking_filter;          ///< disable_deblocking_filter_idc with 1 <-> 0
 319     int slice_alpha_c0_offset;
 320     int slice_beta_offset;
 321
 322     H264PredWeightTable pwt;
 323
 324     int prev_mb_skipped;
 325     int next_mb_skipped;
 326
 327     int chroma_pred_mode;
 328     int intra16x16_pred_mode;
 329
 330     int8_t intra4x4_pred_mode_cache[5 * 8];
 331     int8_t(*intra4x4_pred_mode);
 332
 333     int topleft_mb_xy;
 334     int top_mb_xy;
 335     int topright_mb_xy;
 336     int left_mb_xy[LEFT_MBS];
 337
 338     int topleft_type;
 339     int top_type;
 340     int topright_type;
 341     int left_type[LEFT_MBS];
 342
 343     const uint8_t *left_block;
 344     int topleft_partition;
 345
 346     unsigned int topleft_samples_available;
 347     unsigned int top_samples_available;
 348     unsigned int topright_samples_available;
 349     unsigned int left_samples_available;
 350
 351     ptrdiff_t linesize, uvlinesize;
 352     ptrdiff_t mb_linesize;  ///< may be equal to s->linesize or s->linesize * 2, for mbaff
 353     ptrdiff_t mb_uvlinesize;
 354
 355     int mb_x, mb_y;
 356     int mb_xy;
 357     int resync_mb_x;
 358     int resync_mb_y;
 359     // index of the first MB of the next slice
 360     int next_slice_idx;
 361     int mb_skip_run;
 362     int is_complex;
 363
 364     int mb_field_decoding_flag;
 365     int mb_mbaff;               ///< mb_aff_frame && mb_field_decoding_flag
 366
 367     int redundant_pic_count;
 368
 369     /**
 370      * number of neighbors (top and/or left) that used 8x8 dct
 371      */
 372     int neighbor_transform_size;
 373
 374     int direct_spatial_mv_pred;
 375     int col_parity;
 376     int col_fieldoff;
 377
 378     int cbp;
 379     int top_cbp;
 380     int left_cbp;
 381
 382     int dist_scale_factor[32];
 383     int dist_scale_factor_field[2][32];
 384     int map_col_to_list0[2][16 + 32];
 385     int map_col_to_list0_field[2][2][16 + 32];
 386
 387     /**
 388      * num_ref_idx_l0/1_active_minus1 + 1
 389      */
 390     unsigned int ref_count[2];          ///< counts frames or fields, depending on current mb mode
 391     unsigned int list_count;
 392     H264Ref ref_list[2][48];        /**< 0..15: frame refs, 16..47: mbaff field refs.
 393                                          *   Reordered version of default_ref_list
 394                                          *   according to picture reordering in slice header */
 395     int ref2frm[MAX_SLICES][2][64];     ///< reference to frame number lists, used in the loop filter, the first 2 are for -2,-1
 396
 397     const uint8_t *intra_pcm_ptr;
 398     int16_t *dc_val_base;
 399
 400     uint8_t *bipred_scratchpad;
 401     uint8_t *edge_emu_buffer;
 402     uint8_t (*top_borders[2])[(16 * 3) * 2];
 403     int bipred_scratchpad_allocated;
 404     int edge_emu_buffer_allocated;
 405     int top_borders_allocated[2];
 406
 407     /**
 408      * non zero coeff count cache.
 409      * is 64 if not available.
 410      */
 411     DECLARE_ALIGNED(8, uint8_t, non_zero_count_cache)[15 * 8];
 412
 413     /**
 414      * Motion vector cache.
 415      */
 416     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, mv_cache)[2][5 * 8][2];
 417     DECLARE_ALIGNED(8,  int8_t, ref_cache)[2][5 * 8];
 418     DECLARE_ALIGNED(16, uint8_t, mvd_cache)[2][5 * 8][2];
 419     uint8_t direct_cache[5 * 8];
 420
 421     DECLARE_ALIGNED(8, uint16_t, sub_mb_type)[4];
 422
 423     ///< as a dct coeffecient is int32_t in high depth, we need to reserve twice the space.
 424     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, mb)[16 * 48 * 2];
 425     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, mb_luma_dc)[3][16 * 2];
 426     ///< as mb is addressed by scantable[i] and scantable is uint8_t we can either
 427     ///< check that i is not too large or ensure that there is some unused stuff after mb
 428     int16_t mb_padding[256 * 2];
 429
 430     uint8_t (*mvd_table[2])[2];
 431
 432     /**
 433      * Cabac
 434      */
 435     CABACContext cabac;
 436     uint8_t cabac_state[1024];
 437     int cabac_init_idc;
 438 } H264SliceContext;
 439
 440 /**
 441  * H264Context
 442  */
 443 typedef struct H264Context {
 444     const AVClass *class;
 445     AVCodecContext *avctx;
 446     VideoDSPContext vdsp;
 447     H264DSPContext h264dsp;
 448     H264ChromaContext h264chroma;
 449     H264QpelContext h264qpel;
 450     GetBitContext gb;
 451
 452     H264Picture DPB[H264_MAX_PICTURE_COUNT];
 453     H264Picture *cur_pic_ptr;
 454     H264Picture cur_pic;
 455
 456     H264SliceContext *slice_ctx;
 457     int            nb_slice_ctx;
 458
 459     H2645Packet pkt;
 460
 461     int pixel_shift;    ///< 0 for 8-bit H264, 1 for high-bit-depth H264
 462
 463     /* coded dimensions -- 16 * mb w/h */
 464     int width, height;
 465     int chroma_x_shift, chroma_y_shift;
 466
 467     int droppable;
 468     int coded_picture_number;
 469
 470     int context_initialized;
 471     int flags;
 472     int workaround_bugs;
 473
 474     int8_t(*intra4x4_pred_mode);
 475     H264PredContext hpc;
 476
 477     uint8_t (*non_zero_count)[48];
 478
 479 #define LIST_NOT_USED -1 // FIXME rename?
 480 #define PART_NOT_AVAILABLE -2
 481
 482     /**
 483      * block_offset[ 0..23] for frame macroblocks
 484      * block_offset[24..47] for field macroblocks
 485      */
 486     int block_offset[2 * (16 * 3)];
 487
 488     uint32_t *mb2b_xy;  // FIXME are these 4 a good idea?
 489     uint32_t *mb2br_xy;
 490     int b_stride;       // FIXME use s->b4_stride
 491
 492     uint16_t *slice_table;      ///< slice_table_base + 2*mb_stride + 1
 493
 494     // interlacing specific flags
 495     int mb_aff_frame;
 496     int picture_structure;
 497     int first_field;
 498
 499     uint8_t *list_counts;               ///< Array of list_count per MB specifying the slice type
 500
 501     /* 0x100 -> non null luma_dc, 0x80/0x40 -> non null chroma_dc (cb/cr), 0x?0 -> chroma_cbp(0, 1, 2), 0x0? luma_cbp */
 502     uint16_t *cbp_table;
 503
 504     /* chroma_pred_mode for i4x4 or i16x16, else 0 */
 505     uint8_t *chroma_pred_mode_table;
 506     uint8_t (*mvd_table[2])[2];
 507     uint8_t *direct_table;
 508
 509     uint8_t zigzag_scan[16];
 510     uint8_t zigzag_scan8x8[64];
 511     uint8_t zigzag_scan8x8_cavlc[64];
 512     uint8_t field_scan[16];
 513     uint8_t field_scan8x8[64];
 514     uint8_t field_scan8x8_cavlc[64];
 515     const uint8_t *zigzag_scan_q0;
 516     const uint8_t *zigzag_scan8x8_q0;
 517     const uint8_t *zigzag_scan8x8_cavlc_q0;
 518     const uint8_t *field_scan_q0;
 519     const uint8_t *field_scan8x8_q0;
 520     const uint8_t *field_scan8x8_cavlc_q0;
 521
 522     int mb_y;
 523     int mb_height, mb_width;
 524     int mb_stride;
 525     int mb_num;
 526
 527     // =============================================================
 528     // Things below are not used in the MB or more inner code
 529
 530     int nal_ref_idc;
 531     int nal_unit_type;
 532
 533     /**
 534      * Used to parse AVC variant of h264
 535      */
 536     int is_avc;           ///< this flag is != 0 if codec is avc1
 537     int nal_length_size;  ///< Number of bytes used for nal length (1, 2 or 4)
 538
 539     int bit_depth_luma;         ///< luma bit depth from sps to detect changes
 540     int chroma_format_idc;      ///< chroma format from sps to detect changes
 541
 542     H264ParamSets ps;
 543
 544     uint16_t *slice_table_base;
 545
 546     H264POCContext poc;
 547
 548     /**
 549      * frame_num for frames or 2 * frame_num + 1 for field pics.
 550      */
 551     int curr_pic_num;
 552
 553     /**
 554      * max_frame_num or 2 * max_frame_num for field pics.
 555      */
 556     int max_pic_num;
 557
 558     H264Picture *short_ref[32];
 559     H264Picture *long_ref[32];
 560     H264Picture *delayed_pic[MAX_DELAYED_PIC_COUNT + 2]; // FIXME size?
 561     int last_pocs[MAX_DELAYED_PIC_COUNT];
 562     H264Picture *next_output_pic;
 563     int next_outputed_poc;
 564
 565     /**
 566      * memory management control operations buffer.
 567      */
 568     MMCO mmco[MAX_MMCO_COUNT];
 569     int mmco_index;
 570     int mmco_reset;
 571
 572     int long_ref_count;     ///< number of actual long term references
 573     int short_ref_count;    ///< number of actual short term references
 574
 575     /**
 576      * @name Members for slice based multithreading
 577      * @{
 578      */
 579     /**
 580      * current slice number, used to initalize slice_num of each thread/context
 581      */
 582     int current_slice;
 583
 584     /**
 585      * Max number of threads / contexts.
 586      * This is equal to AVCodecContext.thread_count unless
 587      * multithreaded decoding is impossible, in which case it is
 588      * reduced to 1.
 589      */
 590     int max_contexts;
 591
 592     int slice_context_count;
 593
 594     /**
 595      *  1 if the single thread fallback warning has already been
 596      *  displayed, 0 otherwise.
 597      */
 598     int single_decode_warning;
 599
 600     enum AVPictureType pict_type;
 601
 602     /** @} */
 603
 604     /**
 605      * Complement sei_pic_struct
 606      * SEI_PIC_STRUCT_TOP_BOTTOM and SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_TOP indicate interlaced frames.
 607      * However, soft telecined frames may have these values.
 608      * This is used in an attempt to flag soft telecine progressive.
 609      */
 610     int prev_interlaced_frame;
 611
 612     /**
 613      * recovery_frame is the frame_num at which the next frame should
 614      * be fully constructed.
 615      *
 616      * Set to -1 when not expecting a recovery point.
 617      */
 618     int recovery_frame;
 619
 620 /**
 621  * We have seen an IDR, so all the following frames in coded order are correctly
 622  * decodable.
 623  */
 624 #define FRAME_RECOVERED_IDR  (1 << 0)
 625 /**
 626  * Sufficient number of frames have been decoded since a SEI recovery point,
 627  * so all the following frames in presentation order are correct.
 628  */
 629 #define FRAME_RECOVERED_SEI  (1 << 1)
 630
 631     int frame_recovered;    ///< Initial frame has been completely recovered
 632
 633     /* for frame threading, this is set to 1
 634      * after finish_setup() has been called, so we cannot modify
 635      * some context properties (which are supposed to stay constant between
 636      * slices) anymore */
 637     int setup_finished;
 638
 639     int enable_er;
 640
 641     H264SEIContext sei;
 642
 643     AVBufferPool *qscale_table_pool;
 644     AVBufferPool *mb_type_pool;
 645     AVBufferPool *motion_val_pool;
 646     AVBufferPool *ref_index_pool;
 647 } H264Context;
 648
 649 extern const uint16_t ff_h264_mb_sizes[4];
 650
 651 /**
 652  * Decode SPS
 653  */
 654 int ff_h264_decode_seq_parameter_set(GetBitContext *gb, AVCodecContext *avctx,
 655                                      H264ParamSets *ps);
 656
 657 /**
 658  * Decode PPS
 659  */
 660 int ff_h264_decode_picture_parameter_set(GetBitContext *gb, AVCodecContext *avctx,
 661                                          H264ParamSets *ps, int bit_length);
 662
 663 /**
 664  * Reconstruct bitstream slice_type.
 665  */
 666 int ff_h264_get_slice_type(const H264SliceContext *sl);
 667
 668 /**
 669  * Allocate tables.
 670  * needs width/height
 671  */
 672 int ff_h264_alloc_tables(H264Context *h);
 673
 674 int ff_h264_decode_ref_pic_list_reordering(const H264Context *h, H264SliceContext *sl);
 675 void ff_h264_fill_mbaff_ref_list(H264SliceContext *sl);
 676 void ff_h264_remove_all_refs(H264Context *h);
 677
 678 /**
 679  * Execute the reference picture marking (memory management control operations).
 680  */
 681 int ff_h264_execute_ref_pic_marking(H264Context *h, MMCO *mmco, int mmco_count);
 682
 683 int ff_h264_decode_ref_pic_marking(H264Context *h, GetBitContext *gb,
 684                                    int first_slice);
 685
 686 int ff_generate_sliding_window_mmcos(H264Context *h, int first_slice);
 687
 688 void ff_h264_hl_decode_mb(const H264Context *h, H264SliceContext *sl);
 689 int ff_h264_decode_init(AVCodecContext *avctx);
 690 void ff_h264_decode_init_vlc(void);
 691
 692 /**
 693  * Decode a macroblock
 694  * @return 0 if OK, ER_AC_ERROR / ER_DC_ERROR / ER_MV_ERROR on error
 695  */
 696 int ff_h264_decode_mb_cavlc(const H264Context *h, H264SliceContext *sl);
 697
 698 /**
 699  * Decode a CABAC coded macroblock
 700  * @return 0 if OK, ER_AC_ERROR / ER_DC_ERROR / ER_MV_ERROR on error
 701  */
 702 int ff_h264_decode_mb_cabac(const H264Context *h, H264SliceContext *sl);
 703
 704 void ff_h264_init_cabac_states(const H264Context *h, H264SliceContext *sl);
 705
 706 void ff_h264_init_dequant_tables(H264Context *h);
 707
 708 void ff_h264_direct_dist_scale_factor(const H264Context *const h, H264SliceContext *sl);
 709 void ff_h264_direct_ref_list_init(const H264Context *const h, H264SliceContext *sl);
 710 void ff_h264_pred_direct_motion(const H264Context *const h, H264SliceContext *sl,
 711                                 int *mb_type);
 712
 713 void ff_h264_filter_mb_fast(const H264Context *h, H264SliceContext *sl, int mb_x, int mb_y,
 714                             uint8_t *img_y, uint8_t *img_cb, uint8_t *img_cr,
 715                             unsigned int linesize, unsigned int uvlinesize);
 716 void ff_h264_filter_mb(const H264Context *h, H264SliceContext *sl, int mb_x, int mb_y,
 717                        uint8_t *img_y, uint8_t *img_cb, uint8_t *img_cr,
 718                        unsigned int linesize, unsigned int uvlinesize);
 719
 720 /*
 721  * o-o o-o
 722  *  / / /
 723  * o-o o-o
 724  *  ,---'
 725  * o-o o-o
 726  *  / / /
 727  * o-o o-o
 728  */
 729
 730 /* Scan8 organization:
 731  *    0 1 2 3 4 5 6 7
 732  * 0  DY    y y y y y
 733  * 1        y Y Y Y Y
 734  * 2        y Y Y Y Y
 735  * 3        y Y Y Y Y
 736  * 4        y Y Y Y Y
 737  * 5  DU    u u u u u
 738  * 6        u U U U U
 739  * 7        u U U U U
 740  * 8        u U U U U
 741  * 9        u U U U U
 742  * 10 DV    v v v v v
 743  * 11       v V V V V
 744  * 12       v V V V V
 745  * 13       v V V V V
 746  * 14       v V V V V
 747  * DY/DU/DV are for luma/chroma DC.
 748  */
 749
 750 #define LUMA_DC_BLOCK_INDEX   48
 751 #define CHROMA_DC_BLOCK_INDEX 49
 752
 753 // This table must be here because scan8[constant] must be known at compiletime
 754 static const uint8_t scan8[16 * 3 + 3] = {
 755     4 +  1 * 8, 5 +  1 * 8, 4 +  2 * 8, 5 +  2 * 8,
 756     6 +  1 * 8, 7 +  1 * 8, 6 +  2 * 8, 7 +  2 * 8,
 757     4 +  3 * 8, 5 +  3 * 8, 4 +  4 * 8, 5 +  4 * 8,
 758     6 +  3 * 8, 7 +  3 * 8, 6 +  4 * 8, 7 +  4 * 8,
 759     4 +  6 * 8, 5 +  6 * 8, 4 +  7 * 8, 5 +  7 * 8,
 760     6 +  6 * 8, 7 +  6 * 8, 6 +  7 * 8, 7 +  7 * 8,
 761     4 +  8 * 8, 5 +  8 * 8, 4 +  9 * 8, 5 +  9 * 8,
 762     6 +  8 * 8, 7 +  8 * 8, 6 +  9 * 8, 7 +  9 * 8,
 763     4 + 11 * 8, 5 + 11 * 8, 4 + 12 * 8, 5 + 12 * 8,
 764     6 + 11 * 8, 7 + 11 * 8, 6 + 12 * 8, 7 + 12 * 8,
 765     4 + 13 * 8, 5 + 13 * 8, 4 + 14 * 8, 5 + 14 * 8,
 766     6 + 13 * 8, 7 + 13 * 8, 6 + 14 * 8, 7 + 14 * 8,
 767     0 +  0 * 8, 0 +  5 * 8, 0 + 10 * 8
 768 };
 769
 770 static av_always_inline uint32_t pack16to32(int a, int b)
 771 {
 772 #if HAVE_BIGENDIAN
 773     return (b & 0xFFFF) + (a << 16);
 774 #else
 775     return (a & 0xFFFF) + (b << 16);
 776 #endif
 777 }
 778
 779 static av_always_inline uint16_t pack8to16(int a, int b)
 780 {
 781 #if HAVE_BIGENDIAN
 782     return (b & 0xFF) + (a << 8);
 783 #else
 784     return (a & 0xFF) + (b << 8);
 785 #endif
 786 }
 787
 788 /**
 789  * Get the chroma qp.
 790  */
 791 static av_always_inline int get_chroma_qp(const H264Context *h, int t, int qscale)
 792 {
 793     return h->ps.pps->chroma_qp_table[t][qscale];
 794 }
 795
 796 /**
 797  * Get the predicted intra4x4 prediction mode.
 798  */
 799 static av_always_inline int pred_intra_mode(const H264Context *h,
 800                                             H264SliceContext *sl, int n)
 801 {
 802     const int index8 = scan8[n];
 803     const int left   = sl->intra4x4_pred_mode_cache[index8 - 1];
 804     const int top    = sl->intra4x4_pred_mode_cache[index8 - 8];
 805     const int min    = FFMIN(left, top);
 806
 807     ff_tlog(h->avctx, "mode:%d %d min:%d\n", left, top, min);
 808
 809     if (min < 0)
 810         return DC_PRED;
 811     else
 812         return min;
 813 }
 814
 815 static av_always_inline void write_back_intra_pred_mode(const H264Context *h,
 816                                                         H264SliceContext *sl)
 817 {
 818     int8_t *i4x4       = sl->intra4x4_pred_mode + h->mb2br_xy[sl->mb_xy];
 819     int8_t *i4x4_cache = sl->intra4x4_pred_mode_cache;
 820
 821     AV_COPY32(i4x4, i4x4_cache + 4 + 8 * 4);
 822     i4x4[4] = i4x4_cache[7 + 8 * 3];
 823     i4x4[5] = i4x4_cache[7 + 8 * 2];
 824     i4x4[6] = i4x4_cache[7 + 8 * 1];
 825 }
 826
 827 static av_always_inline void write_back_non_zero_count(const H264Context *h,
 828                                                        H264SliceContext *sl)
 829 {
 830     const int mb_xy    = sl->mb_xy;
 831     uint8_t *nnz       = h->non_zero_count[mb_xy];
 832     uint8_t *nnz_cache = sl->non_zero_count_cache;
 833
 834     AV_COPY32(&nnz[ 0], &nnz_cache[4 + 8 * 1]);
 835     AV_COPY32(&nnz[ 4], &nnz_cache[4 + 8 * 2]);
 836     AV_COPY32(&nnz[ 8], &nnz_cache[4 + 8 * 3]);
 837     AV_COPY32(&nnz[12], &nnz_cache[4 + 8 * 4]);
 838     AV_COPY32(&nnz[16], &nnz_cache[4 + 8 * 6]);
 839     AV_COPY32(&nnz[20], &nnz_cache[4 + 8 * 7]);
 840     AV_COPY32(&nnz[32], &nnz_cache[4 + 8 * 11]);
 841     AV_COPY32(&nnz[36], &nnz_cache[4 + 8 * 12]);
 842
 843     if (!h->chroma_y_shift) {
 844         AV_COPY32(&nnz[24], &nnz_cache[4 + 8 * 8]);
 845         AV_COPY32(&nnz[28], &nnz_cache[4 + 8 * 9]);
 846         AV_COPY32(&nnz[40], &nnz_cache[4 + 8 * 13]);
 847         AV_COPY32(&nnz[44], &nnz_cache[4 + 8 * 14]);
 848     }
 849 }
 850
 851 static av_always_inline void write_back_motion_list(const H264Context *h,
 852                                                     H264SliceContext *sl,
 853                                                     int b_stride,
 854                                                     int b_xy, int b8_xy,
 855                                                     int mb_type, int list)
 856 {
 857     int16_t(*mv_dst)[2] = &h->cur_pic.motion_val[list][b_xy];
 858     int16_t(*mv_src)[2] = &sl->mv_cache[list][scan8[0]];
 859     AV_COPY128(mv_dst + 0 * b_stride, mv_src + 8 * 0);
 860     AV_COPY128(mv_dst + 1 * b_stride, mv_src + 8 * 1);
 861     AV_COPY128(mv_dst + 2 * b_stride, mv_src + 8 * 2);
 862     AV_COPY128(mv_dst + 3 * b_stride, mv_src + 8 * 3);
 863     if (CABAC(h)) {
 864         uint8_t (*mvd_dst)[2] = &sl->mvd_table[list][FMO ? 8 * sl->mb_xy
 865                                                         : h->mb2br_xy[sl->mb_xy]];
 866         uint8_t(*mvd_src)[2]  = &sl->mvd_cache[list][scan8[0]];
 867         if (IS_SKIP(mb_type)) {
 868             AV_ZERO128(mvd_dst);
 869         } else {
 870             AV_COPY64(mvd_dst, mvd_src + 8 * 3);
 871             AV_COPY16(mvd_dst + 3 + 3, mvd_src + 3 + 8 * 0);
 872             AV_COPY16(mvd_dst + 3 + 2, mvd_src + 3 + 8 * 1);
 873             AV_COPY16(mvd_dst + 3 + 1, mvd_src + 3 + 8 * 2);
 874         }
 875     }
 876
 877     {
 878         int8_t *ref_index = &h->cur_pic.ref_index[list][b8_xy];
 879         int8_t *ref_cache = sl->ref_cache[list];
 880         ref_index[0 + 0 * 2] = ref_cache[scan8[0]];
 881         ref_index[1 + 0 * 2] = ref_cache[scan8[4]];
 882         ref_index[0 + 1 * 2] = ref_cache[scan8[8]];
 883         ref_index[1 + 1 * 2] = ref_cache[scan8[12]];
 884     }
 885 }
 886
 887 static av_always_inline void write_back_motion(const H264Context *h,
 888                                                H264SliceContext *sl,
 889                                                int mb_type)
 890 {
 891     const int b_stride      = h->b_stride;
 892     const int b_xy  = 4 * sl->mb_x + 4 * sl->mb_y * h->b_stride; // try mb2b(8)_xy
 893     const int b8_xy = 4 * sl->mb_xy;
 894
 895     if (USES_LIST(mb_type, 0)) {
 896         write_back_motion_list(h, sl, b_stride, b_xy, b8_xy, mb_type, 0);
 897     } else {
 898         fill_rectangle(&h->cur_pic.ref_index[0][b8_xy],
 899                        2, 2, 2, (uint8_t)LIST_NOT_USED, 1);
 900     }
 901     if (USES_LIST(mb_type, 1))
 902         write_back_motion_list(h, sl, b_stride, b_xy, b8_xy, mb_type, 1);
 903
 904     if (sl->slice_type_nos == AV_PICTURE_TYPE_B && CABAC(h)) {
 905         if (IS_8X8(mb_type)) {
 906             uint8_t *direct_table = &h->direct_table[4 * sl->mb_xy];
 907             direct_table[1] = sl->sub_mb_type[1] >> 1;
 908             direct_table[2] = sl->sub_mb_type[2] >> 1;
 909             direct_table[3] = sl->sub_mb_type[3] >> 1;
 910         }
 911     }
 912 }
 913
 914 static av_always_inline int get_dct8x8_allowed(const H264Context *h, H264SliceContext *sl)
 915 {
 916     if (h->ps.sps->direct_8x8_inference_flag)
 917         return !(AV_RN64A(sl->sub_mb_type) &
 918                  ((MB_TYPE_16x8 | MB_TYPE_8x16 | MB_TYPE_8x8) *
 919                   0x0001000100010001ULL));
 920     else
 921         return !(AV_RN64A(sl->sub_mb_type) &
 922                  ((MB_TYPE_16x8 | MB_TYPE_8x16 | MB_TYPE_8x8 | MB_TYPE_DIRECT2) *
 923                   0x0001000100010001ULL));
 924 }
 925
 926 int ff_h264_field_end(H264Context *h, H264SliceContext *sl, int in_setup);
 927
 928 int ff_h264_ref_picture(H264Context *h, H264Picture *dst, H264Picture *src);
 929 void ff_h264_unref_picture(H264Context *h, H264Picture *pic);
 930
 931 int ff_h264_slice_context_init(H264Context *h, H264SliceContext *sl);
 932
 933 void ff_h264_draw_horiz_band(const H264Context *h, H264SliceContext *sl, int y, int height);
 934
 935 int ff_h264_decode_slice_header(H264Context *h, H264SliceContext *sl);
 936 int ff_h264_execute_decode_slices(H264Context *h, unsigned context_count);
 937 int ff_h264_update_thread_context(AVCodecContext *dst,
 938                                   const AVCodecContext *src);
 939
 940 void ff_h264_flush_change(H264Context *h);
 941
 942 void ff_h264_free_tables(H264Context *h);
 943
 944 #endif /* AVCODEC_H264_H */