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