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 "dsputil.h"
  34 #include "error_resilience.h"
  35 #include "get_bits.h"
  36 #include "h264chroma.h"
  37 #include "h264dsp.h"
  38 #include "h264pred.h"
  39 #include "h264qpel.h"
  40 #include "mpegutils.h"
  41 #include "parser.h"
  42 #include "qpeldsp.h"
  43 #include "rectangle.h"
  44 #include "videodsp.h"
  45
  46 #define H264_MAX_PICTURE_COUNT 36
  47 #define H264_MAX_THREADS       32
  48
  49 #define MAX_SPS_COUNT          32
  50 #define MAX_PPS_COUNT         256
  51
  52 #define MAX_MMCO_COUNT         66
  53
  54 #define MAX_DELAYED_PIC_COUNT  16
  55
  56 #define MAX_MBPAIR_SIZE (256*1024) // a tighter bound could be calculated if someone cares about a few bytes
  57
  58 /* Compiling in interlaced support reduces the speed
  59  * of progressive decoding by about 2%. */
  60 #define ALLOW_INTERLACE
  61
  62 #define FMO 0
  63
  64 /**
  65  * The maximum number of slices supported by the decoder.
  66  * must be a power of 2
  67  */
  68 #define MAX_SLICES 16
  69
  70 #ifdef ALLOW_INTERLACE
  71 #define MB_MBAFF(h)    (h)->mb_mbaff
  72 #define MB_FIELD(h)    (h)->mb_field_decoding_flag
  73 #define FRAME_MBAFF(h) (h)->mb_aff_frame
  74 #define FIELD_PICTURE(h) ((h)->picture_structure != PICT_FRAME)
  75 #define LEFT_MBS 2
  76 #define LTOP     0
  77 #define LBOT     1
  78 #define LEFT(i)  (i)
  79 #else
  80 #define MB_MBAFF(h)      0
  81 #define MB_FIELD(h)      0
  82 #define FRAME_MBAFF(h)   0
  83 #define FIELD_PICTURE(h) 0
  84 #undef  IS_INTERLACED
  85 #define IS_INTERLACED(mb_type) 0
  86 #define LEFT_MBS 1
  87 #define LTOP     0
  88 #define LBOT     0
  89 #define LEFT(i)  0
  90 #endif
  91 #define FIELD_OR_MBAFF_PICTURE(h) (FRAME_MBAFF(h) || FIELD_PICTURE(h))
  92
  93 #ifndef CABAC
  94 #define CABAC(h) (h)->pps.cabac
  95 #endif
  96
  97 #define CHROMA(h)    ((h)->sps.chroma_format_idc)
  98 #define CHROMA422(h) ((h)->sps.chroma_format_idc == 2)
  99 #define CHROMA444(h) ((h)->sps.chroma_format_idc == 3)
 100
 101 #define EXTENDED_SAR       255
 102
 103 #define MB_TYPE_REF0       MB_TYPE_ACPRED // dirty but it fits in 16 bit
 104 #define MB_TYPE_8x8DCT     0x01000000
 105 #define IS_REF0(a)         ((a) & MB_TYPE_REF0)
 106 #define IS_8x8DCT(a)       ((a) & MB_TYPE_8x8DCT)
 107
 108 #define QP_MAX_NUM (51 + 6*6)           // The maximum supported qp
 109
 110 /* NAL unit types */
 111 enum {
 112     NAL_SLICE           = 1,
 113     NAL_DPA             = 2,
 114     NAL_DPB             = 3,
 115     NAL_DPC             = 4,
 116     NAL_IDR_SLICE       = 5,
 117     NAL_SEI             = 6,
 118     NAL_SPS             = 7,
 119     NAL_PPS             = 8,
 120     NAL_AUD             = 9,
 121     NAL_END_SEQUENCE    = 10,
 122     NAL_END_STREAM      = 11,
 123     NAL_FILLER_DATA     = 12,
 124     NAL_SPS_EXT         = 13,
 125     NAL_AUXILIARY_SLICE = 19,
 126     NAL_FF_IGNORE       = 0xff0f001,
 127 };
 128
 129 /**
 130  * SEI message types
 131  */
 132 typedef enum {
 133     SEI_TYPE_BUFFERING_PERIOD       = 0,   ///< buffering period (H.264, D.1.1)
 134     SEI_TYPE_PIC_TIMING             = 1,   ///< picture timing
 135     SEI_TYPE_USER_DATA_ITU_T_T35    = 4,   ///< user data registered by ITU-T Recommendation T.35
 136     SEI_TYPE_USER_DATA_UNREGISTERED = 5,   ///< unregistered user data
 137     SEI_TYPE_RECOVERY_POINT         = 6,   ///< recovery point (frame # to decoder sync)
 138     SEI_TYPE_FRAME_PACKING          = 45,  ///< frame packing arrangement
 139 } SEI_Type;
 140
 141 /**
 142  * pic_struct in picture timing SEI message
 143  */
 144 typedef enum {
 145     SEI_PIC_STRUCT_FRAME             = 0, ///<  0: %frame
 146     SEI_PIC_STRUCT_TOP_FIELD         = 1, ///<  1: top field
 147     SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_FIELD      = 2, ///<  2: bottom field
 148     SEI_PIC_STRUCT_TOP_BOTTOM        = 3, ///<  3: top field, bottom field, in that order
 149     SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_TOP        = 4, ///<  4: bottom field, top field, in that order
 150     SEI_PIC_STRUCT_TOP_BOTTOM_TOP    = 5, ///<  5: top field, bottom field, top field repeated, in that order
 151     SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_TOP_BOTTOM = 6, ///<  6: bottom field, top field, bottom field repeated, in that order
 152     SEI_PIC_STRUCT_FRAME_DOUBLING    = 7, ///<  7: %frame doubling
 153     SEI_PIC_STRUCT_FRAME_TRIPLING    = 8  ///<  8: %frame tripling
 154 } SEI_PicStructType;
 155
 156 /**
 157  * frame_packing_arrangement types
 158  */
 159 typedef enum {
 160     SEI_FPA_TYPE_CHECKERBOARD        = 0,
 161     SEI_FPA_TYPE_INTERLEAVE_COLUMN   = 1,
 162     SEI_FPA_TYPE_INTERLEAVE_ROW      = 2,
 163     SEI_FPA_TYPE_SIDE_BY_SIDE        = 3,
 164     SEI_FPA_TYPE_TOP_BOTTOM          = 4,
 165     SEI_FPA_TYPE_INTERLEAVE_TEMPORAL = 5,
 166     SEI_FPA_TYPE_2D                  = 6,
 167 } SEI_FpaType;
 168
 169 /**
 170  * Sequence parameter set
 171  */
 172 typedef struct SPS {
 173     unsigned int sps_id;
 174     int profile_idc;
 175     int level_idc;
 176     int chroma_format_idc;
 177     int transform_bypass;              ///< qpprime_y_zero_transform_bypass_flag
 178     int log2_max_frame_num;            ///< log2_max_frame_num_minus4 + 4
 179     int poc_type;                      ///< pic_order_cnt_type
 180     int log2_max_poc_lsb;              ///< log2_max_pic_order_cnt_lsb_minus4
 181     int delta_pic_order_always_zero_flag;
 182     int offset_for_non_ref_pic;
 183     int offset_for_top_to_bottom_field;
 184     int poc_cycle_length;              ///< num_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycle
 185     int ref_frame_count;               ///< num_ref_frames
 186     int gaps_in_frame_num_allowed_flag;
 187     int mb_width;                      ///< pic_width_in_mbs_minus1 + 1
 188     int mb_height;                     ///< pic_height_in_map_units_minus1 + 1
 189     int frame_mbs_only_flag;
 190     int mb_aff;                        ///< mb_adaptive_frame_field_flag
 191     int direct_8x8_inference_flag;
 192     int crop;                          ///< frame_cropping_flag
 193
 194     /* those 4 are already in luma samples */
 195     unsigned int crop_left;            ///< frame_cropping_rect_left_offset
 196     unsigned int crop_right;           ///< frame_cropping_rect_right_offset
 197     unsigned int crop_top;             ///< frame_cropping_rect_top_offset
 198     unsigned int crop_bottom;          ///< frame_cropping_rect_bottom_offset
 199     int vui_parameters_present_flag;
 200     AVRational sar;
 201     int video_signal_type_present_flag;
 202     int full_range;
 203     int colour_description_present_flag;
 204     enum AVColorPrimaries color_primaries;
 205     enum AVColorTransferCharacteristic color_trc;
 206     enum AVColorSpace colorspace;
 207     int timing_info_present_flag;
 208     uint32_t num_units_in_tick;
 209     uint32_t time_scale;
 210     int fixed_frame_rate_flag;
 211     short offset_for_ref_frame[256]; // FIXME dyn aloc?
 212     int bitstream_restriction_flag;
 213     int num_reorder_frames;
 214     int scaling_matrix_present;
 215     uint8_t scaling_matrix4[6][16];
 216     uint8_t scaling_matrix8[6][64];
 217     int nal_hrd_parameters_present_flag;
 218     int vcl_hrd_parameters_present_flag;
 219     int pic_struct_present_flag;
 220     int time_offset_length;
 221     int cpb_cnt;                          ///< See H.264 E.1.2
 222     int initial_cpb_removal_delay_length; ///< initial_cpb_removal_delay_length_minus1 + 1
 223     int cpb_removal_delay_length;         ///< cpb_removal_delay_length_minus1 + 1
 224     int dpb_output_delay_length;          ///< dpb_output_delay_length_minus1 + 1
 225     int bit_depth_luma;                   ///< bit_depth_luma_minus8 + 8
 226     int bit_depth_chroma;                 ///< bit_depth_chroma_minus8 + 8
 227     int residual_color_transform_flag;    ///< residual_colour_transform_flag
 228     int constraint_set_flags;             ///< constraint_set[0-3]_flag
 229     int new;                              ///< flag to keep track if the decoder context needs re-init due to changed SPS
 230 } SPS;
 231
 232 /**
 233  * Picture parameter set
 234  */
 235 typedef struct PPS {
 236     unsigned int sps_id;
 237     int cabac;                  ///< entropy_coding_mode_flag
 238     int pic_order_present;      ///< pic_order_present_flag
 239     int slice_group_count;      ///< num_slice_groups_minus1 + 1
 240     int mb_slice_group_map_type;
 241     unsigned int ref_count[2];  ///< num_ref_idx_l0/1_active_minus1 + 1
 242     int weighted_pred;          ///< weighted_pred_flag
 243     int weighted_bipred_idc;
 244     int init_qp;                ///< pic_init_qp_minus26 + 26
 245     int init_qs;                ///< pic_init_qs_minus26 + 26
 246     int chroma_qp_index_offset[2];
 247     int deblocking_filter_parameters_present; ///< deblocking_filter_parameters_present_flag
 248     int constrained_intra_pred;     ///< constrained_intra_pred_flag
 249     int redundant_pic_cnt_present;  ///< redundant_pic_cnt_present_flag
 250     int transform_8x8_mode;         ///< transform_8x8_mode_flag
 251     uint8_t scaling_matrix4[6][16];
 252     uint8_t scaling_matrix8[6][64];
 253     uint8_t chroma_qp_table[2][QP_MAX_NUM+1];  ///< pre-scaled (with chroma_qp_index_offset) version of qp_table
 254     int chroma_qp_diff;
 255 } PPS;
 256
 257 /**
 258  * Frame Packing Arrangement Type
 259  */
 260 typedef struct FPA {
 261     int         frame_packing_arrangement_id;
 262     int         frame_packing_arrangement_cancel_flag; ///< is previous arrangement canceled, -1 if never received
 263     SEI_FpaType frame_packing_arrangement_type;
 264     int         frame_packing_arrangement_repetition_period;
 265     int         content_interpretation_type;
 266     int         quincunx_sampling_flag;
 267 } FPA;
 268
 269 /**
 270  * Memory management control operation opcode.
 271  */
 272 typedef enum MMCOOpcode {
 273     MMCO_END = 0,
 274     MMCO_SHORT2UNUSED,
 275     MMCO_LONG2UNUSED,
 276     MMCO_SHORT2LONG,
 277     MMCO_SET_MAX_LONG,
 278     MMCO_RESET,
 279     MMCO_LONG,
 280 } MMCOOpcode;
 281
 282 /**
 283  * Memory management control operation.
 284  */
 285 typedef struct MMCO {
 286     MMCOOpcode opcode;
 287     int short_pic_num;  ///< pic_num without wrapping (pic_num & max_pic_num)
 288     int long_arg;       ///< index, pic_num, or num long refs depending on opcode
 289 } MMCO;
 290
 291 typedef struct H264Picture {
 292     struct AVFrame f;
 293     uint8_t avframe_padding[1024]; // hack to allow linking to a avutil with larger AVFrame
 294     ThreadFrame tf;
 295
 296     AVBufferRef *qscale_table_buf;
 297     int8_t *qscale_table;
 298
 299     AVBufferRef *motion_val_buf[2];
 300     int16_t (*motion_val[2])[2];
 301
 302     AVBufferRef *mb_type_buf;
 303     uint32_t *mb_type;
 304
 305     AVBufferRef *hwaccel_priv_buf;
 306     void *hwaccel_picture_private; ///< hardware accelerator private data
 307
 308     AVBufferRef *ref_index_buf[2];
 309     int8_t *ref_index[2];
 310
 311     int field_poc[2];       ///< top/bottom POC
 312     int poc;                ///< frame POC
 313     int frame_num;          ///< frame_num (raw frame_num from slice header)
 314     int mmco_reset;         /**< MMCO_RESET set this 1. Reordering code must
 315                                  not mix pictures before and after MMCO_RESET. */
 316     int pic_id;             /**< pic_num (short -> no wrap version of pic_num,
 317                                  pic_num & max_pic_num; long -> long_pic_num) */
 318     int long_ref;           ///< 1->long term reference 0->short term reference
 319     int ref_poc[2][2][32];  ///< POCs of the frames/fields used as reference (FIXME need per slice)
 320     int ref_count[2][2];    ///< number of entries in ref_poc         (FIXME need per slice)
 321     int mbaff;              ///< 1 -> MBAFF frame 0-> not MBAFF
 322     int field_picture;      ///< whether or not picture was encoded in separate fields
 323
 324     int needs_realloc;      ///< picture needs to be reallocated (eg due to a frame size change)
 325     int reference;
 326     int recovered;          ///< picture at IDR or recovery point + recovery count
 327     int invalid_gap;
 328     int sei_recovery_frame_cnt;
 329
 330     int crop;
 331     int crop_left;
 332     int crop_top;
 333 } H264Picture;
 334
 335 /**
 336  * H264Context
 337  */
 338 typedef struct H264Context {
 339     AVCodecContext *avctx;
 340     VideoDSPContext vdsp;
 341     H264DSPContext h264dsp;
 342     H264ChromaContext h264chroma;
 343     H264QpelContext h264qpel;
 344     ParseContext parse_context;
 345     GetBitContext gb;
 346     DSPContext       dsp;
 347     ERContext er;
 348
 349     H264Picture *DPB;
 350     H264Picture *cur_pic_ptr;
 351     H264Picture cur_pic;
 352
 353     int pixel_shift;    ///< 0 for 8-bit H264, 1 for high-bit-depth H264
 354     int chroma_qp[2];   // QPc
 355
 356     int qp_thresh;      ///< QP threshold to skip loopfilter
 357
 358     /* coded dimensions -- 16 * mb w/h */
 359     int width, height;
 360     ptrdiff_t linesize, uvlinesize;
 361     int chroma_x_shift, chroma_y_shift;
 362
 363     int qscale;
 364     int droppable;
 365     int data_partitioning;
 366     int coded_picture_number;
 367     int low_delay;
 368
 369     int context_initialized;
 370     int flags;
 371     int workaround_bugs;
 372
 373     int prev_mb_skipped;
 374     int next_mb_skipped;
 375
 376     // prediction stuff
 377     int chroma_pred_mode;
 378     int intra16x16_pred_mode;
 379
 380     int topleft_mb_xy;
 381     int top_mb_xy;
 382     int topright_mb_xy;
 383     int left_mb_xy[LEFT_MBS];
 384
 385     int topleft_type;
 386     int top_type;
 387     int topright_type;
 388     int left_type[LEFT_MBS];
 389
 390     const uint8_t *left_block;
 391     int topleft_partition;
 392
 393     int8_t intra4x4_pred_mode_cache[5 * 8];
 394     int8_t(*intra4x4_pred_mode);
 395     H264PredContext hpc;
 396     unsigned int topleft_samples_available;
 397     unsigned int top_samples_available;
 398     unsigned int topright_samples_available;
 399     unsigned int left_samples_available;
 400     uint8_t (*top_borders[2])[(16 * 3) * 2];
 401
 402     /**
 403      * non zero coeff count cache.
 404      * is 64 if not available.
 405      */
 406     DECLARE_ALIGNED(8, uint8_t, non_zero_count_cache)[15 * 8];
 407
 408     uint8_t (*non_zero_count)[48];
 409
 410     /**
 411      * Motion vector cache.
 412      */
 413     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, mv_cache)[2][5 * 8][2];
 414     DECLARE_ALIGNED(8, int8_t, ref_cache)[2][5 * 8];
 415 #define LIST_NOT_USED -1 // FIXME rename?
 416 #define PART_NOT_AVAILABLE -2
 417
 418     /**
 419      * number of neighbors (top and/or left) that used 8x8 dct
 420      */
 421     int neighbor_transform_size;
 422
 423     /**
 424      * block_offset[ 0..23] for frame macroblocks
 425      * block_offset[24..47] for field macroblocks
 426      */
 427     int block_offset[2 * (16 * 3)];
 428
 429     uint32_t *mb2b_xy;  // FIXME are these 4 a good idea?
 430     uint32_t *mb2br_xy;
 431     int b_stride;       // FIXME use s->b4_stride
 432
 433     ptrdiff_t mb_linesize;  ///< may be equal to s->linesize or s->linesize * 2, for mbaff
 434     ptrdiff_t mb_uvlinesize;
 435
 436     unsigned current_sps_id; ///< id of the current SPS
 437     SPS sps; ///< current sps
 438     PPS pps; ///< current pps
 439
 440     int au_pps_id; ///< pps_id of current access unit
 441
 442     uint32_t dequant4_buffer[6][QP_MAX_NUM + 1][16]; // FIXME should these be moved down?
 443     uint32_t dequant8_buffer[6][QP_MAX_NUM + 1][64];
 444     uint32_t(*dequant4_coeff[6])[16];
 445     uint32_t(*dequant8_coeff[6])[64];
 446
 447     int slice_num;
 448     uint16_t *slice_table;      ///< slice_table_base + 2*mb_stride + 1
 449     int slice_type;
 450     int slice_type_nos;         ///< S free slice type (SI/SP are remapped to I/P)
 451     int slice_type_fixed;
 452
 453     // interlacing specific flags
 454     int mb_aff_frame;
 455     int mb_field_decoding_flag;
 456     int mb_mbaff;               ///< mb_aff_frame && mb_field_decoding_flag
 457     int picture_structure;
 458     int first_field;
 459
 460     DECLARE_ALIGNED(8, uint16_t, sub_mb_type)[4];
 461
 462     // Weighted pred stuff
 463     int use_weight;
 464     int use_weight_chroma;
 465     int luma_log2_weight_denom;
 466     int chroma_log2_weight_denom;
 467     // The following 2 can be changed to int8_t but that causes 10cpu cycles speedloss
 468     int luma_weight[48][2][2];
 469     int chroma_weight[48][2][2][2];
 470     int implicit_weight[48][48][2];
 471
 472     int direct_spatial_mv_pred;
 473     int col_parity;
 474     int col_fieldoff;
 475     int dist_scale_factor[32];
 476     int dist_scale_factor_field[2][32];
 477     int map_col_to_list0[2][16 + 32];
 478     int map_col_to_list0_field[2][2][16 + 32];
 479
 480     /**
 481      * num_ref_idx_l0/1_active_minus1 + 1
 482      */
 483     unsigned int ref_count[2];          ///< counts frames or fields, depending on current mb mode
 484     unsigned int list_count;
 485     uint8_t *list_counts;               ///< Array of list_count per MB specifying the slice type
 486     H264Picture ref_list[2][48];        /**< 0..15: frame refs, 16..47: mbaff field refs.
 487                                          *   Reordered version of default_ref_list
 488                                          *   according to picture reordering in slice header */
 489     int ref2frm[MAX_SLICES][2][64];     ///< reference to frame number lists, used in the loop filter, the first 2 are for -2,-1
 490
 491     // data partitioning
 492     GetBitContext intra_gb;
 493     GetBitContext inter_gb;
 494     GetBitContext *intra_gb_ptr;
 495     GetBitContext *inter_gb_ptr;
 496
 497     const uint8_t *intra_pcm_ptr;
 498     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.
 499     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, mb_luma_dc)[3][16 * 2];
 500     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
 501
 502     /**
 503      * Cabac
 504      */
 505     CABACContext cabac;
 506     uint8_t cabac_state[1024];
 507
 508     /* 0x100 -> non null luma_dc, 0x80/0x40 -> non null chroma_dc (cb/cr), 0x?0 -> chroma_cbp(0, 1, 2), 0x0? luma_cbp */
 509     uint16_t *cbp_table;
 510     int cbp;
 511     int top_cbp;
 512     int left_cbp;
 513     /* chroma_pred_mode for i4x4 or i16x16, else 0 */
 514     uint8_t *chroma_pred_mode_table;
 515     int last_qscale_diff;
 516     uint8_t (*mvd_table[2])[2];
 517     DECLARE_ALIGNED(16, uint8_t, mvd_cache)[2][5 * 8][2];
 518     uint8_t *direct_table;
 519     uint8_t direct_cache[5 * 8];
 520
 521     uint8_t zigzag_scan[16];
 522     uint8_t zigzag_scan8x8[64];
 523     uint8_t zigzag_scan8x8_cavlc[64];
 524     uint8_t field_scan[16];
 525     uint8_t field_scan8x8[64];
 526     uint8_t field_scan8x8_cavlc[64];
 527     uint8_t zigzag_scan_q0[16];
 528     uint8_t zigzag_scan8x8_q0[64];
 529     uint8_t zigzag_scan8x8_cavlc_q0[64];
 530     uint8_t field_scan_q0[16];
 531     uint8_t field_scan8x8_q0[64];
 532     uint8_t field_scan8x8_cavlc_q0[64];
 533
 534     int x264_build;
 535
 536     int mb_x, mb_y;
 537     int resync_mb_x;
 538     int resync_mb_y;
 539     int mb_skip_run;
 540     int mb_height, mb_width;
 541     int mb_stride;
 542     int mb_num;
 543     int mb_xy;
 544
 545     int is_complex;
 546
 547     // deblock
 548     int deblocking_filter;          ///< disable_deblocking_filter_idc with 1 <-> 0
 549     int slice_alpha_c0_offset;
 550     int slice_beta_offset;
 551
 552     // =============================================================
 553     // Things below are not used in the MB or more inner code
 554
 555     int nal_ref_idc;
 556     int nal_unit_type;
 557     uint8_t *rbsp_buffer[2];
 558     unsigned int rbsp_buffer_size[2];
 559
 560     /**
 561      * Used to parse AVC variant of h264
 562      */
 563     int is_avc;           ///< this flag is != 0 if codec is avc1
 564     int nal_length_size;  ///< Number of bytes used for nal length (1, 2 or 4)
 565     int got_first;        ///< this flag is != 0 if we've parsed a frame
 566
 567     int bit_depth_luma;         ///< luma bit depth from sps to detect changes
 568     int chroma_format_idc;      ///< chroma format from sps to detect changes
 569
 570     SPS *sps_buffers[MAX_SPS_COUNT];
 571     PPS *pps_buffers[MAX_PPS_COUNT];
 572
 573     int dequant_coeff_pps;      ///< reinit tables when pps changes
 574
 575     uint16_t *slice_table_base;
 576
 577     // POC stuff
 578     int poc_lsb;
 579     int poc_msb;
 580     int delta_poc_bottom;
 581     int delta_poc[2];
 582     int frame_num;
 583     int prev_poc_msb;           ///< poc_msb of the last reference pic for POC type 0
 584     int prev_poc_lsb;           ///< poc_lsb of the last reference pic for POC type 0
 585     int frame_num_offset;       ///< for POC type 2
 586     int prev_frame_num_offset;  ///< for POC type 2
 587     int prev_frame_num;         ///< frame_num of the last pic for POC type 1/2
 588
 589     /**
 590      * frame_num for frames or 2 * frame_num + 1 for field pics.
 591      */
 592     int curr_pic_num;
 593
 594     /**
 595      * max_frame_num or 2 * max_frame_num for field pics.
 596      */
 597     int max_pic_num;
 598
 599     int redundant_pic_count;
 600
 601     H264Picture default_ref_list[2][32]; ///< base reference list for all slices of a coded picture
 602     H264Picture *short_ref[32];
 603     H264Picture *long_ref[32];
 604     H264Picture *delayed_pic[MAX_DELAYED_PIC_COUNT + 2]; // FIXME size?
 605     int last_pocs[MAX_DELAYED_PIC_COUNT];
 606     H264Picture *next_output_pic;
 607     int outputed_poc;
 608     int next_outputed_poc;
 609
 610     /**
 611      * memory management control operations buffer.
 612      */
 613     MMCO mmco[MAX_MMCO_COUNT];
 614     int mmco_index;
 615     int mmco_reset;
 616
 617     int long_ref_count;     ///< number of actual long term references
 618     int short_ref_count;    ///< number of actual short term references
 619
 620     int cabac_init_idc;
 621
 622     /**
 623      * @name Members for slice based multithreading
 624      * @{
 625      */
 626     struct H264Context *thread_context[H264_MAX_THREADS];
 627
 628     /**
 629      * current slice number, used to initialize slice_num of each thread/context
 630      */
 631     int current_slice;
 632
 633     /**
 634      * Max number of threads / contexts.
 635      * This is equal to AVCodecContext.thread_count unless
 636      * multithreaded decoding is impossible, in which case it is
 637      * reduced to 1.
 638      */
 639     int max_contexts;
 640
 641     int slice_context_count;
 642
 643     /**
 644      *  1 if the single thread fallback warning has already been
 645      *  displayed, 0 otherwise.
 646      */
 647     int single_decode_warning;
 648
 649     enum AVPictureType pict_type;
 650
 651     int last_slice_type;
 652     unsigned int last_ref_count[2];
 653     /** @} */
 654
 655     /**
 656      * pic_struct in picture timing SEI message
 657      */
 658     SEI_PicStructType sei_pic_struct;
 659
 660     /**
 661      * Complement sei_pic_struct
 662      * SEI_PIC_STRUCT_TOP_BOTTOM and SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_TOP indicate interlaced frames.
 663      * However, soft telecined frames may have these values.
 664      * This is used in an attempt to flag soft telecine progressive.
 665      */
 666     int prev_interlaced_frame;
 667
 668     /**
 669      * frame_packing_arrangment SEI message
 670      */
 671     int sei_frame_packing_present;
 672     int frame_packing_arrangement_type;
 673     int content_interpretation_type;
 674     int quincunx_subsampling;
 675
 676     /**
 677      * Bit set of clock types for fields/frames in picture timing SEI message.
 678      * For each found ct_type, appropriate bit is set (e.g., bit 1 for
 679      * interlaced).
 680      */
 681     int sei_ct_type;
 682
 683     /**
 684      * dpb_output_delay in picture timing SEI message, see H.264 C.2.2
 685      */
 686     int sei_dpb_output_delay;
 687
 688     /**
 689      * cpb_removal_delay in picture timing SEI message, see H.264 C.1.2
 690      */
 691     int sei_cpb_removal_delay;
 692
 693     /**
 694      * recovery_frame_cnt from SEI message
 695      *
 696      * Set to -1 if no recovery point SEI message found or to number of frames
 697      * before playback synchronizes. Frames having recovery point are key
 698      * frames.
 699      */
 700     int sei_recovery_frame_cnt;
 701
 702     /**
 703      * Are the SEI recovery points looking valid.
 704      */
 705     int valid_recovery_point;
 706
 707     FPA sei_fpa;
 708
 709     /**
 710      * recovery_frame is the frame_num at which the next frame should
 711      * be fully constructed.
 712      *
 713      * Set to -1 when not expecting a recovery point.
 714      */
 715     int recovery_frame;
 716
 717 /**
 718  * We have seen an IDR, so all the following frames in coded order are correctly
 719  * decodable.
 720  */
 721 #define FRAME_RECOVERED_IDR  (1 << 0)
 722 /**
 723  * Sufficient number of frames have been decoded since a SEI recovery point,
 724  * so all the following frames in presentation order are correct.
 725  */
 726 #define FRAME_RECOVERED_SEI  (1 << 1)
 727
 728     int frame_recovered;    ///< Initial frame has been completely recovered
 729
 730     int luma_weight_flag[2];    ///< 7.4.3.2 luma_weight_lX_flag
 731     int chroma_weight_flag[2];  ///< 7.4.3.2 chroma_weight_lX_flag
 732
 733     // Timestamp stuff
 734     int sei_buffering_period_present;   ///< Buffering period SEI flag
 735     int initial_cpb_removal_delay[32];  ///< Initial timestamps for CPBs
 736
 737     int cur_chroma_format_idc;
 738     uint8_t *bipred_scratchpad;
 739
 740     int16_t slice_row[MAX_SLICES]; ///< to detect when MAX_SLICES is too low
 741
 742     uint8_t parse_history[4];
 743     int parse_history_count;
 744     int parse_last_mb;
 745     uint8_t *edge_emu_buffer;
 746     int16_t *dc_val_base;
 747
 748     AVBufferPool *qscale_table_pool;
 749     AVBufferPool *mb_type_pool;
 750     AVBufferPool *motion_val_pool;
 751     AVBufferPool *ref_index_pool;
 752
 753     /* Motion Estimation */
 754     qpel_mc_func (*qpel_put)[16];
 755     qpel_mc_func (*qpel_avg)[16];
 756 } H264Context;
 757
 758 extern const uint8_t ff_h264_chroma_qp[7][QP_MAX_NUM + 1]; ///< One chroma qp table for each possible bit depth (8-14).
 759 extern const uint16_t ff_h264_mb_sizes[4];
 760
 761 /**
 762  * Decode SEI
 763  */
 764 int ff_h264_decode_sei(H264Context *h);
 765
 766 /**
 767  * Decode SPS
 768  */
 769 int ff_h264_decode_seq_parameter_set(H264Context *h);
 770
 771 /**
 772  * compute profile from sps
 773  */
 774 int ff_h264_get_profile(SPS *sps);
 775
 776 /**
 777  * Decode PPS
 778  */
 779 int ff_h264_decode_picture_parameter_set(H264Context *h, int bit_length);
 780
 781 /**
 782  * Decode a network abstraction layer unit.
 783  * @param consumed is the number of bytes used as input
 784  * @param length is the length of the array
 785  * @param dst_length is the number of decoded bytes FIXME here
 786  *                   or a decode rbsp tailing?
 787  * @return decoded bytes, might be src+1 if no escapes
 788  */
 789 const uint8_t *ff_h264_decode_nal(H264Context *h, const uint8_t *src,
 790                                   int *dst_length, int *consumed, int length);
 791
 792 /**
 793  * Free any data that may have been allocated in the H264 context
 794  * like SPS, PPS etc.
 795  */
 796 void ff_h264_free_context(H264Context *h);
 797
 798 /**
 799  * Reconstruct bitstream slice_type.
 800  */
 801 int ff_h264_get_slice_type(const H264Context *h);
 802
 803 /**
 804  * Allocate tables.
 805  * needs width/height
 806  */
 807 int ff_h264_alloc_tables(H264Context *h);
 808
 809 /**
 810  * Fill the default_ref_list.
 811  */
 812 int ff_h264_fill_default_ref_list(H264Context *h);
 813
 814 int ff_h264_decode_ref_pic_list_reordering(H264Context *h);
 815 void ff_h264_fill_mbaff_ref_list(H264Context *h);
 816 void ff_h264_remove_all_refs(H264Context *h);
 817
 818 /**
 819  * Execute the reference picture marking (memory management control operations).
 820  */
 821 int ff_h264_execute_ref_pic_marking(H264Context *h, MMCO *mmco, int mmco_count);
 822
 823 int ff_h264_decode_ref_pic_marking(H264Context *h, GetBitContext *gb,
 824                                    int first_slice);
 825
 826 int ff_generate_sliding_window_mmcos(H264Context *h, int first_slice);
 827
 828 /**
 829  * Check if the top & left blocks are available if needed & change the
 830  * dc mode so it only uses the available blocks.
 831  */
 832 int ff_h264_check_intra4x4_pred_mode(H264Context *h);
 833
 834 /**
 835  * Check if the top & left blocks are available if needed & change the
 836  * dc mode so it only uses the available blocks.
 837  */
 838 int ff_h264_check_intra_pred_mode(H264Context *h, int mode, int is_chroma);
 839
 840 void ff_h264_hl_decode_mb(H264Context *h);
 841 int ff_h264_decode_extradata(H264Context *h, const uint8_t *buf, int size);
 842 int ff_h264_decode_init(AVCodecContext *avctx);
 843 void ff_h264_decode_init_vlc(void);
 844
 845 /**
 846  * Decode a macroblock
 847  * @return 0 if OK, ER_AC_ERROR / ER_DC_ERROR / ER_MV_ERROR on error
 848  */
 849 int ff_h264_decode_mb_cavlc(H264Context *h);
 850
 851 /**
 852  * Decode a CABAC coded macroblock
 853  * @return 0 if OK, ER_AC_ERROR / ER_DC_ERROR / ER_MV_ERROR on error
 854  */
 855 int ff_h264_decode_mb_cabac(H264Context *h);
 856
 857 void ff_h264_init_cabac_states(H264Context *h);
 858
 859 void h264_init_dequant_tables(H264Context *h);
 860
 861 void ff_h264_direct_dist_scale_factor(H264Context *const h);
 862 void ff_h264_direct_ref_list_init(H264Context *const h);
 863 void ff_h264_pred_direct_motion(H264Context *const h, int *mb_type);
 864
 865 void ff_h264_filter_mb_fast(H264Context *h, int mb_x, int mb_y,
 866                             uint8_t *img_y, uint8_t *img_cb, uint8_t *img_cr,
 867                             unsigned int linesize, unsigned int uvlinesize);
 868 void ff_h264_filter_mb(H264Context *h, int mb_x, int mb_y,
 869                        uint8_t *img_y, uint8_t *img_cb, uint8_t *img_cr,
 870                        unsigned int linesize, unsigned int uvlinesize);
 871
 872 /**
 873  * Reset SEI values at the beginning of the frame.
 874  *
 875  * @param h H.264 context.
 876  */
 877 void ff_h264_reset_sei(H264Context *h);
 878
 879 /**
 880  * Get stereo_mode string from the h264 frame_packing_arrangement
 881  * @param h H.264 context.
 882  */
 883 const char* ff_h264_sei_stereo_mode(H264Context *h);
 884
 885 /*
 886  * o-o o-o
 887  *  / / /
 888  * o-o o-o
 889  *  ,---'
 890  * o-o o-o
 891  *  / / /
 892  * o-o o-o
 893  */
 894
 895 /* Scan8 organization:
 896  *    0 1 2 3 4 5 6 7
 897  * 0  DY    y y y y y
 898  * 1        y Y Y Y Y
 899  * 2        y Y Y Y Y
 900  * 3        y Y Y Y Y
 901  * 4        y Y Y Y Y
 902  * 5  DU    u u u u u
 903  * 6        u U U U U
 904  * 7        u U U U U
 905  * 8        u U U U U
 906  * 9        u U U U U
 907  * 10 DV    v v v v v
 908  * 11       v V V V V
 909  * 12       v V V V V
 910  * 13       v V V V V
 911  * 14       v V V V V
 912  * DY/DU/DV are for luma/chroma DC.
 913  */
 914
 915 #define LUMA_DC_BLOCK_INDEX   48
 916 #define CHROMA_DC_BLOCK_INDEX 49
 917
 918 // This table must be here because scan8[constant] must be known at compiletime
 919 static const uint8_t scan8[16 * 3 + 3] = {
 920     4 +  1 * 8, 5 +  1 * 8, 4 +  2 * 8, 5 +  2 * 8,
 921     6 +  1 * 8, 7 +  1 * 8, 6 +  2 * 8, 7 +  2 * 8,
 922     4 +  3 * 8, 5 +  3 * 8, 4 +  4 * 8, 5 +  4 * 8,
 923     6 +  3 * 8, 7 +  3 * 8, 6 +  4 * 8, 7 +  4 * 8,
 924     4 +  6 * 8, 5 +  6 * 8, 4 +  7 * 8, 5 +  7 * 8,
 925     6 +  6 * 8, 7 +  6 * 8, 6 +  7 * 8, 7 +  7 * 8,
 926     4 +  8 * 8, 5 +  8 * 8, 4 +  9 * 8, 5 +  9 * 8,
 927     6 +  8 * 8, 7 +  8 * 8, 6 +  9 * 8, 7 +  9 * 8,
 928     4 + 11 * 8, 5 + 11 * 8, 4 + 12 * 8, 5 + 12 * 8,
 929     6 + 11 * 8, 7 + 11 * 8, 6 + 12 * 8, 7 + 12 * 8,
 930     4 + 13 * 8, 5 + 13 * 8, 4 + 14 * 8, 5 + 14 * 8,
 931     6 + 13 * 8, 7 + 13 * 8, 6 + 14 * 8, 7 + 14 * 8,
 932     0 +  0 * 8, 0 +  5 * 8, 0 + 10 * 8
 933 };
 934
 935 static av_always_inline uint32_t pack16to32(int a, int b)
 936 {
 937 #if HAVE_BIGENDIAN
 938     return (b & 0xFFFF) + (a << 16);
 939 #else
 940     return (a & 0xFFFF) + (b << 16);
 941 #endif
 942 }
 943
 944 static av_always_inline uint16_t pack8to16(int a, int b)
 945 {
 946 #if HAVE_BIGENDIAN
 947     return (b & 0xFF) + (a << 8);
 948 #else
 949     return (a & 0xFF) + (b << 8);
 950 #endif
 951 }
 952
 953 /**
 954  * Get the chroma qp.
 955  */
 956 static av_always_inline int get_chroma_qp(H264Context *h, int t, int qscale)
 957 {
 958     return h->pps.chroma_qp_table[t][qscale];
 959 }
 960
 961 /**
 962  * Get the predicted intra4x4 prediction mode.
 963  */
 964 static av_always_inline int pred_intra_mode(H264Context *h, int n)
 965 {
 966     const int index8 = scan8[n];
 967     const int left   = h->intra4x4_pred_mode_cache[index8 - 1];
 968     const int top    = h->intra4x4_pred_mode_cache[index8 - 8];
 969     const int min    = FFMIN(left, top);
 970
 971     tprintf(h->avctx, "mode:%d %d min:%d\n", left, top, min);
 972
 973     if (min < 0)
 974         return DC_PRED;
 975     else
 976         return min;
 977 }
 978
 979 static av_always_inline void write_back_intra_pred_mode(H264Context *h)
 980 {
 981     int8_t *i4x4       = h->intra4x4_pred_mode + h->mb2br_xy[h->mb_xy];
 982     int8_t *i4x4_cache = h->intra4x4_pred_mode_cache;
 983
 984     AV_COPY32(i4x4, i4x4_cache + 4 + 8 * 4);
 985     i4x4[4] = i4x4_cache[7 + 8 * 3];
 986     i4x4[5] = i4x4_cache[7 + 8 * 2];
 987     i4x4[6] = i4x4_cache[7 + 8 * 1];
 988 }
 989
 990 static av_always_inline void write_back_non_zero_count(H264Context *h)
 991 {
 992     const int mb_xy    = h->mb_xy;
 993     uint8_t *nnz       = h->non_zero_count[mb_xy];
 994     uint8_t *nnz_cache = h->non_zero_count_cache;
 995
 996     AV_COPY32(&nnz[ 0], &nnz_cache[4 + 8 * 1]);
 997     AV_COPY32(&nnz[ 4], &nnz_cache[4 + 8 * 2]);
 998     AV_COPY32(&nnz[ 8], &nnz_cache[4 + 8 * 3]);
 999     AV_COPY32(&nnz[12], &nnz_cache[4 + 8 * 4]);
1000     AV_COPY32(&nnz[16], &nnz_cache[4 + 8 * 6]);
1001     AV_COPY32(&nnz[20], &nnz_cache[4 + 8 * 7]);
1002     AV_COPY32(&nnz[32], &nnz_cache[4 + 8 * 11]);
1003     AV_COPY32(&nnz[36], &nnz_cache[4 + 8 * 12]);
1004
1005     if (!h->chroma_y_shift) {
1006         AV_COPY32(&nnz[24], &nnz_cache[4 + 8 * 8]);
1007         AV_COPY32(&nnz[28], &nnz_cache[4 + 8 * 9]);
1008         AV_COPY32(&nnz[40], &nnz_cache[4 + 8 * 13]);
1009         AV_COPY32(&nnz[44], &nnz_cache[4 + 8 * 14]);
1010     }
1011 }
1012
1013 static av_always_inline void write_back_motion_list(H264Context *h,
1014                                                     int b_stride,
1015                                                     int b_xy, int b8_xy,
1016                                                     int mb_type, int list)
1017 {
1018     int16_t(*mv_dst)[2] = &h->cur_pic.motion_val[list][b_xy];
1019     int16_t(*mv_src)[2] = &h->mv_cache[list][scan8[0]];
1020     AV_COPY128(mv_dst + 0 * b_stride, mv_src + 8 * 0);
1021     AV_COPY128(mv_dst + 1 * b_stride, mv_src + 8 * 1);
1022     AV_COPY128(mv_dst + 2 * b_stride, mv_src + 8 * 2);
1023     AV_COPY128(mv_dst + 3 * b_stride, mv_src + 8 * 3);
1024     if (CABAC(h)) {
1025         uint8_t (*mvd_dst)[2] = &h->mvd_table[list][FMO ? 8 * h->mb_xy
1026                                                         : h->mb2br_xy[h->mb_xy]];
1027         uint8_t(*mvd_src)[2]  = &h->mvd_cache[list][scan8[0]];
1028         if (IS_SKIP(mb_type)) {
1029             AV_ZERO128(mvd_dst);
1030         } else {
1031             AV_COPY64(mvd_dst, mvd_src + 8 * 3);
1032             AV_COPY16(mvd_dst + 3 + 3, mvd_src + 3 + 8 * 0);
1033             AV_COPY16(mvd_dst + 3 + 2, mvd_src + 3 + 8 * 1);
1034             AV_COPY16(mvd_dst + 3 + 1, mvd_src + 3 + 8 * 2);
1035         }
1036     }
1037
1038     {
1039         int8_t *ref_index = &h->cur_pic.ref_index[list][b8_xy];
1040         int8_t *ref_cache = h->ref_cache[list];
1041         ref_index[0 + 0 * 2] = ref_cache[scan8[0]];
1042         ref_index[1 + 0 * 2] = ref_cache[scan8[4]];
1043         ref_index[0 + 1 * 2] = ref_cache[scan8[8]];
1044         ref_index[1 + 1 * 2] = ref_cache[scan8[12]];
1045     }
1046 }
1047
1048 static av_always_inline void write_back_motion(H264Context *h, int mb_type)
1049 {
1050     const int b_stride      = h->b_stride;
1051     const int b_xy  = 4 * h->mb_x + 4 * h->mb_y * h->b_stride; // try mb2b(8)_xy
1052     const int b8_xy = 4 * h->mb_xy;
1053
1054     if (USES_LIST(mb_type, 0)) {
1055         write_back_motion_list(h, b_stride, b_xy, b8_xy, mb_type, 0);
1056     } else {
1057         fill_rectangle(&h->cur_pic.ref_index[0][b8_xy],
1058                        2, 2, 2, (uint8_t)LIST_NOT_USED, 1);
1059     }
1060     if (USES_LIST(mb_type, 1))
1061         write_back_motion_list(h, b_stride, b_xy, b8_xy, mb_type, 1);
1062
1063     if (h->slice_type_nos == AV_PICTURE_TYPE_B && CABAC(h)) {
1064         if (IS_8X8(mb_type)) {
1065             uint8_t *direct_table = &h->direct_table[4 * h->mb_xy];
1066             direct_table[1] = h->sub_mb_type[1] >> 1;
1067             direct_table[2] = h->sub_mb_type[2] >> 1;
1068             direct_table[3] = h->sub_mb_type[3] >> 1;
1069         }
1070     }
1071 }
1072
1073 static av_always_inline int get_dct8x8_allowed(H264Context *h)
1074 {
1075     if (h->sps.direct_8x8_inference_flag)
1076         return !(AV_RN64A(h->sub_mb_type) &
1077                  ((MB_TYPE_16x8 | MB_TYPE_8x16 | MB_TYPE_8x8) *
1078                   0x0001000100010001ULL));
1079     else
1080         return !(AV_RN64A(h->sub_mb_type) &
1081                  ((MB_TYPE_16x8 | MB_TYPE_8x16 | MB_TYPE_8x8 | MB_TYPE_DIRECT2) *
1082                   0x0001000100010001ULL));
1083 }
1084
1085 int ff_h264_field_end(H264Context *h, int in_setup);
1086
1087 int ff_h264_ref_picture(H264Context *h, H264Picture *dst, H264Picture *src);
1088 void ff_h264_unref_picture(H264Context *h, H264Picture *pic);
1089
1090 int ff_h264_context_init(H264Context *h);
1091 int ff_h264_set_parameter_from_sps(H264Context *h);
1092
1093 void ff_h264_draw_horiz_band(H264Context *h, int y, int height);
1094 int ff_init_poc(H264Context *h, int pic_field_poc[2], int *pic_poc);
1095 int ff_pred_weight_table(H264Context *h);
1096 int ff_set_ref_count(H264Context *h);
1097
1098 int ff_h264_decode_slice_header(H264Context *h, H264Context *h0);
1099 int ff_h264_execute_decode_slices(H264Context *h, unsigned context_count);
1100 int ff_h264_update_thread_context(AVCodecContext *dst,
1101                                   const AVCodecContext *src);
1102
1103 void ff_h264_flush_change(H264Context *h);
1104
1105 void ff_h264_free_tables(H264Context *h, int free_rbsp);
1106
1107 void ff_h264_set_erpic(ERPicture *dst, H264Picture *src);
1108
1109 #endif /* AVCODEC_H264_H */