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/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 36
  52 #define H264_MAX_THREADS       32
  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 #define MAX_MBPAIR_SIZE (256*1024) // a tighter bound could be calculated if someone cares about a few bytes
  62
  63 /* Compiling in interlaced support reduces the speed
  64  * of progressive decoding by about 2%. */
  65 #define ALLOW_INTERLACE
  66
  67 #define FMO 0
  68
  69 /**
  70  * The maximum number of slices supported by the decoder.
  71  * must be a power of 2
  72  */
  73 #define MAX_SLICES 32
  74
  75 #ifdef ALLOW_INTERLACE
  76 #define MB_MBAFF(h)    (h)->mb_mbaff
  77 #define MB_FIELD(sl)  (sl)->mb_field_decoding_flag
  78 #define FRAME_MBAFF(h) (h)->mb_aff_frame
  79 #define FIELD_PICTURE(h) ((h)->picture_structure != PICT_FRAME)
  80 #define LEFT_MBS 2
  81 #define LTOP     0
  82 #define LBOT     1
  83 #define LEFT(i)  (i)
  84 #else
  85 #define MB_MBAFF(h)      0
  86 #define MB_FIELD(sl)     0
  87 #define FRAME_MBAFF(h)   0
  88 #define FIELD_PICTURE(h) 0
  89 #undef  IS_INTERLACED
  90 #define IS_INTERLACED(mb_type) 0
  91 #define LEFT_MBS 1
  92 #define LTOP     0
  93 #define LBOT     0
  94 #define LEFT(i)  0
  95 #endif
  96 #define FIELD_OR_MBAFF_PICTURE(h) (FRAME_MBAFF(h) || FIELD_PICTURE(h))
  97
  98 #ifndef CABAC
  99 #define CABAC(h) (h)->ps.pps->cabac
 100 #endif
 101
 102 #define CHROMA(h)    ((h)->ps.sps->chroma_format_idc)
 103 #define CHROMA422(h) ((h)->ps.sps->chroma_format_idc == 2)
 104 #define CHROMA444(h) ((h)->ps.sps->chroma_format_idc == 3)
 105
 106 #define EXTENDED_SAR       255
 107
 108 #define MB_TYPE_REF0       MB_TYPE_ACPRED // dirty but it fits in 16 bit
 109 #define MB_TYPE_8x8DCT     0x01000000
 110 #define IS_REF0(a)         ((a) & MB_TYPE_REF0)
 111 #define IS_8x8DCT(a)       ((a) & MB_TYPE_8x8DCT)
 112
 113 #define QP_MAX_NUM (51 + 6*6)           // The maximum supported qp
 114
 115 /* NAL unit types */
 116 enum {
 117     NAL_SLICE           = 1,
 118     NAL_DPA             = 2,
 119     NAL_DPB             = 3,
 120     NAL_DPC             = 4,
 121     NAL_IDR_SLICE       = 5,
 122     NAL_SEI             = 6,
 123     NAL_SPS             = 7,
 124     NAL_PPS             = 8,
 125     NAL_AUD             = 9,
 126     NAL_END_SEQUENCE    = 10,
 127     NAL_END_STREAM      = 11,
 128     NAL_FILLER_DATA     = 12,
 129     NAL_SPS_EXT         = 13,
 130     NAL_AUXILIARY_SLICE = 19,
 131     NAL_FF_IGNORE       = 0xff0f001,
 132 };
 133
 134 /**
 135  * Sequence parameter set
 136  */
 137 typedef struct SPS {
 138     unsigned int sps_id;
 139     int profile_idc;
 140     int level_idc;
 141     int chroma_format_idc;
 142     int transform_bypass;              ///< qpprime_y_zero_transform_bypass_flag
 143     int log2_max_frame_num;            ///< log2_max_frame_num_minus4 + 4
 144     int poc_type;                      ///< pic_order_cnt_type
 145     int log2_max_poc_lsb;              ///< log2_max_pic_order_cnt_lsb_minus4
 146     int delta_pic_order_always_zero_flag;
 147     int offset_for_non_ref_pic;
 148     int offset_for_top_to_bottom_field;
 149     int poc_cycle_length;              ///< num_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycle
 150     int ref_frame_count;               ///< num_ref_frames
 151     int gaps_in_frame_num_allowed_flag;
 152     int mb_width;                      ///< pic_width_in_mbs_minus1 + 1
 153     int mb_height;                     ///< pic_height_in_map_units_minus1 + 1
 154     int frame_mbs_only_flag;
 155     int mb_aff;                        ///< mb_adaptive_frame_field_flag
 156     int direct_8x8_inference_flag;
 157     int crop;                          ///< frame_cropping_flag
 158
 159     /* those 4 are already in luma samples */
 160     unsigned int crop_left;            ///< frame_cropping_rect_left_offset
 161     unsigned int crop_right;           ///< frame_cropping_rect_right_offset
 162     unsigned int crop_top;             ///< frame_cropping_rect_top_offset
 163     unsigned int crop_bottom;          ///< frame_cropping_rect_bottom_offset
 164     int vui_parameters_present_flag;
 165     AVRational sar;
 166     int video_signal_type_present_flag;
 167     int full_range;
 168     int colour_description_present_flag;
 169     enum AVColorPrimaries color_primaries;
 170     enum AVColorTransferCharacteristic color_trc;
 171     enum AVColorSpace colorspace;
 172     int timing_info_present_flag;
 173     uint32_t num_units_in_tick;
 174     uint32_t time_scale;
 175     int fixed_frame_rate_flag;
 176     short offset_for_ref_frame[256]; // FIXME dyn aloc?
 177     int bitstream_restriction_flag;
 178     int num_reorder_frames;
 179     int scaling_matrix_present;
 180     uint8_t scaling_matrix4[6][16];
 181     uint8_t scaling_matrix8[6][64];
 182     int nal_hrd_parameters_present_flag;
 183     int vcl_hrd_parameters_present_flag;
 184     int pic_struct_present_flag;
 185     int time_offset_length;
 186     int cpb_cnt;                          ///< See H.264 E.1.2
 187     int initial_cpb_removal_delay_length; ///< initial_cpb_removal_delay_length_minus1 + 1
 188     int cpb_removal_delay_length;         ///< cpb_removal_delay_length_minus1 + 1
 189     int dpb_output_delay_length;          ///< dpb_output_delay_length_minus1 + 1
 190     int bit_depth_luma;                   ///< bit_depth_luma_minus8 + 8
 191     int bit_depth_chroma;                 ///< bit_depth_chroma_minus8 + 8
 192     int residual_color_transform_flag;    ///< residual_colour_transform_flag
 193     int constraint_set_flags;             ///< constraint_set[0-3]_flag
 194     uint8_t data[4096];
 195     size_t data_size;
 196 } SPS;
 197
 198 /**
 199  * Picture parameter set
 200  */
 201 typedef struct PPS {
 202     unsigned int sps_id;
 203     int cabac;                  ///< entropy_coding_mode_flag
 204     int pic_order_present;      ///< pic_order_present_flag
 205     int slice_group_count;      ///< num_slice_groups_minus1 + 1
 206     int mb_slice_group_map_type;
 207     unsigned int ref_count[2];  ///< num_ref_idx_l0/1_active_minus1 + 1
 208     int weighted_pred;          ///< weighted_pred_flag
 209     int weighted_bipred_idc;
 210     int init_qp;                ///< pic_init_qp_minus26 + 26
 211     int init_qs;                ///< pic_init_qs_minus26 + 26
 212     int chroma_qp_index_offset[2];
 213     int deblocking_filter_parameters_present; ///< deblocking_filter_parameters_present_flag
 214     int constrained_intra_pred;     ///< constrained_intra_pred_flag
 215     int redundant_pic_cnt_present;  ///< redundant_pic_cnt_present_flag
 216     int transform_8x8_mode;         ///< transform_8x8_mode_flag
 217     uint8_t scaling_matrix4[6][16];
 218     uint8_t scaling_matrix8[6][64];
 219     uint8_t chroma_qp_table[2][QP_MAX_NUM+1];  ///< pre-scaled (with chroma_qp_index_offset) version of qp_table
 220     int chroma_qp_diff;
 221     uint8_t data[4096];
 222     size_t data_size;
 223
 224     uint32_t dequant4_buffer[6][QP_MAX_NUM + 1][16];
 225     uint32_t dequant8_buffer[6][QP_MAX_NUM + 1][64];
 226     uint32_t(*dequant4_coeff[6])[16];
 227     uint32_t(*dequant8_coeff[6])[64];
 228 } PPS;
 229
 230 typedef struct H264ParamSets {
 231     AVBufferRef *sps_list[MAX_SPS_COUNT];
 232     AVBufferRef *pps_list[MAX_PPS_COUNT];
 233
 234     AVBufferRef *pps_ref;
 235     AVBufferRef *sps_ref;
 236     /* currently active parameters sets */
 237     const PPS *pps;
 238     // FIXME this should properly be const
 239     SPS *sps;
 240 } H264ParamSets;
 241
 242 /**
 243  * Memory management control operation opcode.
 244  */
 245 typedef enum MMCOOpcode {
 246     MMCO_END = 0,
 247     MMCO_SHORT2UNUSED,
 248     MMCO_LONG2UNUSED,
 249     MMCO_SHORT2LONG,
 250     MMCO_SET_MAX_LONG,
 251     MMCO_RESET,
 252     MMCO_LONG,
 253 } MMCOOpcode;
 254
 255 /**
 256  * Memory management control operation.
 257  */
 258 typedef struct MMCO {
 259     MMCOOpcode opcode;
 260     int short_pic_num;  ///< pic_num without wrapping (pic_num & max_pic_num)
 261     int long_arg;       ///< index, pic_num, or num long refs depending on opcode
 262 } MMCO;
 263
 264 typedef struct H264Picture {
 265     AVFrame *f;
 266     ThreadFrame tf;
 267
 268     AVBufferRef *qscale_table_buf;
 269     int8_t *qscale_table;
 270
 271     AVBufferRef *motion_val_buf[2];
 272     int16_t (*motion_val[2])[2];
 273
 274     AVBufferRef *mb_type_buf;
 275     uint32_t *mb_type;
 276
 277     AVBufferRef *hwaccel_priv_buf;
 278     void *hwaccel_picture_private; ///< hardware accelerator private data
 279
 280     AVBufferRef *ref_index_buf[2];
 281     int8_t *ref_index[2];
 282
 283     int field_poc[2];       ///< top/bottom POC
 284     int poc;                ///< frame POC
 285     int frame_num;          ///< frame_num (raw frame_num from slice header)
 286     int mmco_reset;         /**< MMCO_RESET set this 1. Reordering code must
 287                                  not mix pictures before and after MMCO_RESET. */
 288     int pic_id;             /**< pic_num (short -> no wrap version of pic_num,
 289                                  pic_num & max_pic_num; long -> long_pic_num) */
 290     int long_ref;           ///< 1->long term reference 0->short term reference
 291     int ref_poc[2][2][32];  ///< POCs of the frames/fields used as reference (FIXME need per slice)
 292     int ref_count[2][2];    ///< number of entries in ref_poc         (FIXME need per slice)
 293     int mbaff;              ///< 1 -> MBAFF frame 0-> not MBAFF
 294     int field_picture;      ///< whether or not picture was encoded in separate fields
 295
 296     int reference;
 297     int recovered;          ///< picture at IDR or recovery point + recovery count
 298     int invalid_gap;
 299     int sei_recovery_frame_cnt;
 300
 301     int crop;
 302     int crop_left;
 303     int crop_top;
 304 } H264Picture;
 305
 306 typedef struct H264Ref {
 307     uint8_t *data[3];
 308     int linesize[3];
 309
 310     int reference;
 311     int poc;
 312     int pic_id;
 313
 314     H264Picture *parent;
 315 } H264Ref;
 316
 317 typedef struct H264SliceContext {
 318     struct H264Context *h264;
 319     GetBitContext gb;
 320     ERContext er;
 321
 322     int slice_num;
 323     int slice_type;
 324     int slice_type_nos;         ///< S free slice type (SI/SP are remapped to I/P)
 325     int slice_type_fixed;
 326
 327     int qscale;
 328     int chroma_qp[2];   // QPc
 329     int qp_thresh;      ///< QP threshold to skip loopfilter
 330     int last_qscale_diff;
 331
 332     // deblock
 333     int deblocking_filter;          ///< disable_deblocking_filter_idc with 1 <-> 0
 334     int slice_alpha_c0_offset;
 335     int slice_beta_offset;
 336
 337     H264PredWeightTable pwt;
 338
 339     int prev_mb_skipped;
 340     int next_mb_skipped;
 341
 342     int chroma_pred_mode;
 343     int intra16x16_pred_mode;
 344
 345     int8_t intra4x4_pred_mode_cache[5 * 8];
 346     int8_t(*intra4x4_pred_mode);
 347
 348     int topleft_mb_xy;
 349     int top_mb_xy;
 350     int topright_mb_xy;
 351     int left_mb_xy[LEFT_MBS];
 352
 353     int topleft_type;
 354     int top_type;
 355     int topright_type;
 356     int left_type[LEFT_MBS];
 357
 358     const uint8_t *left_block;
 359     int topleft_partition;
 360
 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
 366     ptrdiff_t linesize, uvlinesize;
 367     ptrdiff_t mb_linesize;  ///< may be equal to s->linesize or s->linesize * 2, for mbaff
 368     ptrdiff_t mb_uvlinesize;
 369
 370     int mb_x, mb_y;
 371     int mb_xy;
 372     int resync_mb_x;
 373     int resync_mb_y;
 374     // index of the first MB of the next slice
 375     int next_slice_idx;
 376     int mb_skip_run;
 377     int is_complex;
 378
 379     int mb_field_decoding_flag;
 380     int mb_mbaff;               ///< mb_aff_frame && mb_field_decoding_flag
 381
 382     int redundant_pic_count;
 383
 384     /**
 385      * number of neighbors (top and/or left) that used 8x8 dct
 386      */
 387     int neighbor_transform_size;
 388
 389     int direct_spatial_mv_pred;
 390     int col_parity;
 391     int col_fieldoff;
 392
 393     int cbp;
 394     int top_cbp;
 395     int left_cbp;
 396
 397     int dist_scale_factor[32];
 398     int dist_scale_factor_field[2][32];
 399     int map_col_to_list0[2][16 + 32];
 400     int map_col_to_list0_field[2][2][16 + 32];
 401
 402     /**
 403      * num_ref_idx_l0/1_active_minus1 + 1
 404      */
 405     unsigned int ref_count[2];          ///< counts frames or fields, depending on current mb mode
 406     unsigned int list_count;
 407     H264Ref ref_list[2][48];        /**< 0..15: frame refs, 16..47: mbaff field refs.
 408                                          *   Reordered version of default_ref_list
 409                                          *   according to picture reordering in slice header */
 410     int ref2frm[MAX_SLICES][2][64];     ///< reference to frame number lists, used in the loop filter, the first 2 are for -2,-1
 411
 412     const uint8_t *intra_pcm_ptr;
 413     int16_t *dc_val_base;
 414
 415     uint8_t *bipred_scratchpad;
 416     uint8_t *edge_emu_buffer;
 417     uint8_t (*top_borders[2])[(16 * 3) * 2];
 418     int bipred_scratchpad_allocated;
 419     int edge_emu_buffer_allocated;
 420     int top_borders_allocated[2];
 421
 422     /**
 423      * non zero coeff count cache.
 424      * is 64 if not available.
 425      */
 426     DECLARE_ALIGNED(8, uint8_t, non_zero_count_cache)[15 * 8];
 427
 428     /**
 429      * Motion vector cache.
 430      */
 431     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, mv_cache)[2][5 * 8][2];
 432     DECLARE_ALIGNED(8,  int8_t, ref_cache)[2][5 * 8];
 433     DECLARE_ALIGNED(16, uint8_t, mvd_cache)[2][5 * 8][2];
 434     uint8_t direct_cache[5 * 8];
 435
 436     DECLARE_ALIGNED(8, uint16_t, sub_mb_type)[4];
 437
 438     ///< as a dct coefficient is int32_t in high depth, we need to reserve twice the space.
 439     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, mb)[16 * 48 * 2];
 440     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, mb_luma_dc)[3][16 * 2];
 441     ///< as mb is addressed by scantable[i] and scantable is uint8_t we can either
 442     ///< check that i is not too large or ensure that there is some unused stuff after mb
 443     int16_t mb_padding[256 * 2];
 444
 445     uint8_t (*mvd_table[2])[2];
 446
 447     /**
 448      * Cabac
 449      */
 450     CABACContext cabac;
 451     uint8_t cabac_state[1024];
 452     int cabac_init_idc;
 453
 454     // rbsp buffer used for this slice
 455     uint8_t *rbsp_buffer;
 456     unsigned int rbsp_buffer_size;
 457 } H264SliceContext;
 458
 459 /**
 460  * H264Context
 461  */
 462 typedef struct H264Context {
 463     const AVClass *class;
 464     AVCodecContext *avctx;
 465     VideoDSPContext vdsp;
 466     H264DSPContext h264dsp;
 467     H264ChromaContext h264chroma;
 468     H264QpelContext h264qpel;
 469     GetBitContext gb;
 470
 471     H264Picture DPB[H264_MAX_PICTURE_COUNT];
 472     H264Picture *cur_pic_ptr;
 473     H264Picture cur_pic;
 474     H264Picture last_pic_for_ec;
 475
 476     H264SliceContext *slice_ctx;
 477     int            nb_slice_ctx;
 478
 479     H2645Packet pkt;
 480
 481     int pixel_shift;    ///< 0 for 8-bit H264, 1 for high-bit-depth H264
 482
 483     /* coded dimensions -- 16 * mb w/h */
 484     int width, height;
 485     int chroma_x_shift, chroma_y_shift;
 486
 487     /**
 488      * Backup frame properties: needed, because they can be different
 489      * between returned frame and last decoded frame.
 490      **/
 491     int backup_width;
 492     int backup_height;
 493     enum AVPixelFormat backup_pix_fmt;
 494
 495     int droppable;
 496     int coded_picture_number;
 497     int low_delay;
 498
 499     int context_initialized;
 500     int flags;
 501     int workaround_bugs;
 502
 503     int8_t(*intra4x4_pred_mode);
 504     H264PredContext hpc;
 505
 506     uint8_t (*non_zero_count)[48];
 507
 508 #define LIST_NOT_USED -1 // FIXME rename?
 509 #define PART_NOT_AVAILABLE -2
 510
 511     /**
 512      * block_offset[ 0..23] for frame macroblocks
 513      * block_offset[24..47] for field macroblocks
 514      */
 515     int block_offset[2 * (16 * 3)];
 516
 517     uint32_t *mb2b_xy;  // FIXME are these 4 a good idea?
 518     uint32_t *mb2br_xy;
 519     int b_stride;       // FIXME use s->b4_stride
 520
 521
 522     unsigned current_sps_id; ///< id of the current SPS
 523
 524     int au_pps_id; ///< pps_id of current access unit
 525
 526     uint16_t *slice_table;      ///< slice_table_base + 2*mb_stride + 1
 527
 528     // interlacing specific flags
 529     int mb_aff_frame;
 530     int picture_structure;
 531     int first_field;
 532
 533     uint8_t *list_counts;               ///< Array of list_count per MB specifying the slice type
 534
 535     /* 0x100 -> non null luma_dc, 0x80/0x40 -> non null chroma_dc (cb/cr), 0x?0 -> chroma_cbp(0, 1, 2), 0x0? luma_cbp */
 536     uint16_t *cbp_table;
 537
 538     /* chroma_pred_mode for i4x4 or i16x16, else 0 */
 539     uint8_t *chroma_pred_mode_table;
 540     uint8_t (*mvd_table[2])[2];
 541     uint8_t *direct_table;
 542
 543     uint8_t zigzag_scan[16];
 544     uint8_t zigzag_scan8x8[64];
 545     uint8_t zigzag_scan8x8_cavlc[64];
 546     uint8_t field_scan[16];
 547     uint8_t field_scan8x8[64];
 548     uint8_t field_scan8x8_cavlc[64];
 549     uint8_t zigzag_scan_q0[16];
 550     uint8_t zigzag_scan8x8_q0[64];
 551     uint8_t zigzag_scan8x8_cavlc_q0[64];
 552     uint8_t field_scan_q0[16];
 553     uint8_t field_scan8x8_q0[64];
 554     uint8_t field_scan8x8_cavlc_q0[64];
 555
 556     int mb_y;
 557     int mb_height, mb_width;
 558     int mb_stride;
 559     int mb_num;
 560
 561     // =============================================================
 562     // Things below are not used in the MB or more inner code
 563
 564     int nal_ref_idc;
 565     int nal_unit_type;
 566
 567     /**
 568      * Used to parse AVC variant of h264
 569      */
 570     int is_avc;           ///< this flag is != 0 if codec is avc1
 571     int nal_length_size;  ///< Number of bytes used for nal length (1, 2 or 4)
 572
 573     int bit_depth_luma;         ///< luma bit depth from sps to detect changes
 574     int chroma_format_idc;      ///< chroma format from sps to detect changes
 575
 576     H264ParamSets ps;
 577
 578     uint16_t *slice_table_base;
 579
 580     H264POCContext poc;
 581
 582     /**
 583      * frame_num for frames or 2 * frame_num + 1 for field pics.
 584      */
 585     int curr_pic_num;
 586
 587     /**
 588      * max_frame_num or 2 * max_frame_num for field pics.
 589      */
 590     int max_pic_num;
 591
 592     H264Ref default_ref[2];
 593     H264Picture *short_ref[32];
 594     H264Picture *long_ref[32];
 595     H264Picture *delayed_pic[MAX_DELAYED_PIC_COUNT + 2]; // FIXME size?
 596     int last_pocs[MAX_DELAYED_PIC_COUNT];
 597     H264Picture *next_output_pic;
 598     int next_outputed_poc;
 599
 600     /**
 601      * memory management control operations buffer.
 602      */
 603     MMCO mmco[MAX_MMCO_COUNT];
 604     int mmco_index;
 605     int mmco_reset;
 606
 607     int long_ref_count;     ///< number of actual long term references
 608     int short_ref_count;    ///< number of actual short term references
 609
 610     /**
 611      * @name Members for slice based multithreading
 612      * @{
 613      */
 614     /**
 615      * current slice number, used to initialize slice_num of each thread/context
 616      */
 617     int current_slice;
 618
 619     /**
 620      * Max number of threads / contexts.
 621      * This is equal to AVCodecContext.thread_count unless
 622      * multithreaded decoding is impossible, in which case it is
 623      * reduced to 1.
 624      */
 625     int max_contexts;
 626
 627     int slice_context_count;
 628
 629     /**
 630      *  1 if the single thread fallback warning has already been
 631      *  displayed, 0 otherwise.
 632      */
 633     int single_decode_warning;
 634
 635     enum AVPictureType pict_type;
 636
 637     /** @} */
 638
 639     /**
 640      * Complement sei_pic_struct
 641      * SEI_PIC_STRUCT_TOP_BOTTOM and SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_TOP indicate interlaced frames.
 642      * However, soft telecined frames may have these values.
 643      * This is used in an attempt to flag soft telecine progressive.
 644      */
 645     int prev_interlaced_frame;
 646
 647     /**
 648      * Are the SEI recovery points looking valid.
 649      */
 650     int valid_recovery_point;
 651
 652     /**
 653      * recovery_frame is the frame_num at which the next frame should
 654      * be fully constructed.
 655      *
 656      * Set to -1 when not expecting a recovery point.
 657      */
 658     int recovery_frame;
 659
 660 /**
 661  * We have seen an IDR, so all the following frames in coded order are correctly
 662  * decodable.
 663  */
 664 #define FRAME_RECOVERED_IDR  (1 << 0)
 665 /**
 666  * Sufficient number of frames have been decoded since a SEI recovery point,
 667  * so all the following frames in presentation order are correct.
 668  */
 669 #define FRAME_RECOVERED_SEI  (1 << 1)
 670
 671     int frame_recovered;    ///< Initial frame has been completely recovered
 672
 673     int has_recovery_point;
 674
 675     int missing_fields;
 676
 677 /* for frame threading, this is set to 1
 678      * after finish_setup() has been called, so we cannot modify
 679      * some context properties (which are supposed to stay constant between
 680      * slices) anymore */
 681     int setup_finished;
 682
 683     int cur_chroma_format_idc;
 684     int cur_bit_depth_luma;
 685     int16_t slice_row[MAX_SLICES]; ///< to detect when MAX_SLICES is too low
 686
 687     int enable_er;
 688
 689     H264SEIContext sei;
 690
 691     AVBufferPool *qscale_table_pool;
 692     AVBufferPool *mb_type_pool;
 693     AVBufferPool *motion_val_pool;
 694     AVBufferPool *ref_index_pool;
 695
 696     /* Motion Estimation */
 697     qpel_mc_func (*qpel_put)[16];
 698     qpel_mc_func (*qpel_avg)[16];
 699
 700 } H264Context;
 701
 702 extern const uint16_t ff_h264_mb_sizes[4];
 703
 704 /**
 705  * Decode SPS
 706  */
 707 int ff_h264_decode_seq_parameter_set(GetBitContext *gb, AVCodecContext *avctx,
 708                                      H264ParamSets *ps, int ignore_truncation);
 709
 710 /**
 711  * Decode PPS
 712  */
 713 int ff_h264_decode_picture_parameter_set(GetBitContext *gb, AVCodecContext *avctx,
 714                                          H264ParamSets *ps, int bit_length);
 715
 716 /**
 717  * Free any data that may have been allocated in the H264 context
 718  * like SPS, PPS etc.
 719  */
 720 void ff_h264_free_context(H264Context *h);
 721
 722 /**
 723  * Reconstruct bitstream slice_type.
 724  */
 725 int ff_h264_get_slice_type(const H264SliceContext *sl);
 726
 727 /**
 728  * Allocate tables.
 729  * needs width/height
 730  */
 731 int ff_h264_alloc_tables(H264Context *h);
 732
 733 int ff_h264_decode_ref_pic_list_reordering(H264Context *h, H264SliceContext *sl);
 734 void ff_h264_fill_mbaff_ref_list(H264Context *h, H264SliceContext *sl);
 735 void ff_h264_remove_all_refs(H264Context *h);
 736
 737 /**
 738  * Execute the reference picture marking (memory management control operations).
 739  */
 740 int ff_h264_execute_ref_pic_marking(H264Context *h, MMCO *mmco, int mmco_count);
 741
 742 int ff_h264_decode_ref_pic_marking(H264Context *h, GetBitContext *gb,
 743                                    int first_slice);
 744
 745 int ff_generate_sliding_window_mmcos(H264Context *h, int first_slice);
 746
 747 void ff_h264_hl_decode_mb(const H264Context *h, H264SliceContext *sl);
 748 int ff_h264_decode_init(AVCodecContext *avctx);
 749 void ff_h264_decode_init_vlc(void);
 750
 751 /**
 752  * Decode a macroblock
 753  * @return 0 if OK, ER_AC_ERROR / ER_DC_ERROR / ER_MV_ERROR on error
 754  */
 755 int ff_h264_decode_mb_cavlc(const H264Context *h, H264SliceContext *sl);
 756
 757 /**
 758  * Decode a CABAC coded macroblock
 759  * @return 0 if OK, ER_AC_ERROR / ER_DC_ERROR / ER_MV_ERROR on error
 760  */
 761 int ff_h264_decode_mb_cabac(const H264Context *h, H264SliceContext *sl);
 762
 763 void ff_h264_init_cabac_states(const H264Context *h, H264SliceContext *sl);
 764
 765 void ff_h264_direct_dist_scale_factor(const H264Context *const h, H264SliceContext *sl);
 766 void ff_h264_direct_ref_list_init(const H264Context *const h, H264SliceContext *sl);
 767 void ff_h264_pred_direct_motion(const H264Context *const h, H264SliceContext *sl,
 768                                 int *mb_type);
 769
 770 void ff_h264_filter_mb_fast(const H264Context *h, H264SliceContext *sl, int mb_x, int mb_y,
 771                             uint8_t *img_y, uint8_t *img_cb, uint8_t *img_cr,
 772                             unsigned int linesize, unsigned int uvlinesize);
 773 void ff_h264_filter_mb(const H264Context *h, H264SliceContext *sl, int mb_x, int mb_y,
 774                        uint8_t *img_y, uint8_t *img_cb, uint8_t *img_cr,
 775                        unsigned int linesize, unsigned int uvlinesize);
 776
 777 /*
 778  * o-o o-o
 779  *  / / /
 780  * o-o o-o
 781  *  ,---'
 782  * o-o o-o
 783  *  / / /
 784  * o-o o-o
 785  */
 786
 787 /* Scan8 organization:
 788  *    0 1 2 3 4 5 6 7
 789  * 0  DY    y y y y y
 790  * 1        y Y Y Y Y
 791  * 2        y Y Y Y Y
 792  * 3        y Y Y Y Y
 793  * 4        y Y Y Y Y
 794  * 5  DU    u u u u u
 795  * 6        u U U U U
 796  * 7        u U U U U
 797  * 8        u U U U U
 798  * 9        u U U U U
 799  * 10 DV    v v v v v
 800  * 11       v V V V V
 801  * 12       v V V V V
 802  * 13       v V V V V
 803  * 14       v V V V V
 804  * DY/DU/DV are for luma/chroma DC.
 805  */
 806
 807 #define LUMA_DC_BLOCK_INDEX   48
 808 #define CHROMA_DC_BLOCK_INDEX 49
 809
 810 // This table must be here because scan8[constant] must be known at compiletime
 811 static const uint8_t scan8[16 * 3 + 3] = {
 812     4 +  1 * 8, 5 +  1 * 8, 4 +  2 * 8, 5 +  2 * 8,
 813     6 +  1 * 8, 7 +  1 * 8, 6 +  2 * 8, 7 +  2 * 8,
 814     4 +  3 * 8, 5 +  3 * 8, 4 +  4 * 8, 5 +  4 * 8,
 815     6 +  3 * 8, 7 +  3 * 8, 6 +  4 * 8, 7 +  4 * 8,
 816     4 +  6 * 8, 5 +  6 * 8, 4 +  7 * 8, 5 +  7 * 8,
 817     6 +  6 * 8, 7 +  6 * 8, 6 +  7 * 8, 7 +  7 * 8,
 818     4 +  8 * 8, 5 +  8 * 8, 4 +  9 * 8, 5 +  9 * 8,
 819     6 +  8 * 8, 7 +  8 * 8, 6 +  9 * 8, 7 +  9 * 8,
 820     4 + 11 * 8, 5 + 11 * 8, 4 + 12 * 8, 5 + 12 * 8,
 821     6 + 11 * 8, 7 + 11 * 8, 6 + 12 * 8, 7 + 12 * 8,
 822     4 + 13 * 8, 5 + 13 * 8, 4 + 14 * 8, 5 + 14 * 8,
 823     6 + 13 * 8, 7 + 13 * 8, 6 + 14 * 8, 7 + 14 * 8,
 824     0 +  0 * 8, 0 +  5 * 8, 0 + 10 * 8
 825 };
 826
 827 static av_always_inline uint32_t pack16to32(unsigned a, unsigned b)
 828 {
 829 #if HAVE_BIGENDIAN
 830     return (b & 0xFFFF) + (a << 16);
 831 #else
 832     return (a & 0xFFFF) + (b << 16);
 833 #endif
 834 }
 835
 836 static av_always_inline uint16_t pack8to16(unsigned a, unsigned b)
 837 {
 838 #if HAVE_BIGENDIAN
 839     return (b & 0xFF) + (a << 8);
 840 #else
 841     return (a & 0xFF) + (b << 8);
 842 #endif
 843 }
 844
 845 /**
 846  * Get the chroma qp.
 847  */
 848 static av_always_inline int get_chroma_qp(const H264Context *h, int t, int qscale)
 849 {
 850     return h->ps.pps->chroma_qp_table[t][qscale];
 851 }
 852
 853 /**
 854  * Get the predicted intra4x4 prediction mode.
 855  */
 856 static av_always_inline int pred_intra_mode(const H264Context *h,
 857                                             H264SliceContext *sl, int n)
 858 {
 859     const int index8 = scan8[n];
 860     const int left   = sl->intra4x4_pred_mode_cache[index8 - 1];
 861     const int top    = sl->intra4x4_pred_mode_cache[index8 - 8];
 862     const int min    = FFMIN(left, top);
 863
 864     ff_tlog(h->avctx, "mode:%d %d min:%d\n", left, top, min);
 865
 866     if (min < 0)
 867         return DC_PRED;
 868     else
 869         return min;
 870 }
 871
 872 static av_always_inline void write_back_intra_pred_mode(const H264Context *h,
 873                                                         H264SliceContext *sl)
 874 {
 875     int8_t *i4x4       = sl->intra4x4_pred_mode + h->mb2br_xy[sl->mb_xy];
 876     int8_t *i4x4_cache = sl->intra4x4_pred_mode_cache;
 877
 878     AV_COPY32(i4x4, i4x4_cache + 4 + 8 * 4);
 879     i4x4[4] = i4x4_cache[7 + 8 * 3];
 880     i4x4[5] = i4x4_cache[7 + 8 * 2];
 881     i4x4[6] = i4x4_cache[7 + 8 * 1];
 882 }
 883
 884 static av_always_inline void write_back_non_zero_count(const H264Context *h,
 885                                                        H264SliceContext *sl)
 886 {
 887     const int mb_xy    = sl->mb_xy;
 888     uint8_t *nnz       = h->non_zero_count[mb_xy];
 889     uint8_t *nnz_cache = sl->non_zero_count_cache;
 890
 891     AV_COPY32(&nnz[ 0], &nnz_cache[4 + 8 * 1]);
 892     AV_COPY32(&nnz[ 4], &nnz_cache[4 + 8 * 2]);
 893     AV_COPY32(&nnz[ 8], &nnz_cache[4 + 8 * 3]);
 894     AV_COPY32(&nnz[12], &nnz_cache[4 + 8 * 4]);
 895     AV_COPY32(&nnz[16], &nnz_cache[4 + 8 * 6]);
 896     AV_COPY32(&nnz[20], &nnz_cache[4 + 8 * 7]);
 897     AV_COPY32(&nnz[32], &nnz_cache[4 + 8 * 11]);
 898     AV_COPY32(&nnz[36], &nnz_cache[4 + 8 * 12]);
 899
 900     if (!h->chroma_y_shift) {
 901         AV_COPY32(&nnz[24], &nnz_cache[4 + 8 * 8]);
 902         AV_COPY32(&nnz[28], &nnz_cache[4 + 8 * 9]);
 903         AV_COPY32(&nnz[40], &nnz_cache[4 + 8 * 13]);
 904         AV_COPY32(&nnz[44], &nnz_cache[4 + 8 * 14]);
 905     }
 906 }
 907
 908 static av_always_inline void write_back_motion_list(const H264Context *h,
 909                                                     H264SliceContext *sl,
 910                                                     int b_stride,
 911                                                     int b_xy, int b8_xy,
 912                                                     int mb_type, int list)
 913 {
 914     int16_t(*mv_dst)[2] = &h->cur_pic.motion_val[list][b_xy];
 915     int16_t(*mv_src)[2] = &sl->mv_cache[list][scan8[0]];
 916     AV_COPY128(mv_dst + 0 * b_stride, mv_src + 8 * 0);
 917     AV_COPY128(mv_dst + 1 * b_stride, mv_src + 8 * 1);
 918     AV_COPY128(mv_dst + 2 * b_stride, mv_src + 8 * 2);
 919     AV_COPY128(mv_dst + 3 * b_stride, mv_src + 8 * 3);
 920     if (CABAC(h)) {
 921         uint8_t (*mvd_dst)[2] = &sl->mvd_table[list][FMO ? 8 * sl->mb_xy
 922                                                         : h->mb2br_xy[sl->mb_xy]];
 923         uint8_t(*mvd_src)[2]  = &sl->mvd_cache[list][scan8[0]];
 924         if (IS_SKIP(mb_type)) {
 925             AV_ZERO128(mvd_dst);
 926         } else {
 927             AV_COPY64(mvd_dst, mvd_src + 8 * 3);
 928             AV_COPY16(mvd_dst + 3 + 3, mvd_src + 3 + 8 * 0);
 929             AV_COPY16(mvd_dst + 3 + 2, mvd_src + 3 + 8 * 1);
 930             AV_COPY16(mvd_dst + 3 + 1, mvd_src + 3 + 8 * 2);
 931         }
 932     }
 933
 934     {
 935         int8_t *ref_index = &h->cur_pic.ref_index[list][b8_xy];
 936         int8_t *ref_cache = sl->ref_cache[list];
 937         ref_index[0 + 0 * 2] = ref_cache[scan8[0]];
 938         ref_index[1 + 0 * 2] = ref_cache[scan8[4]];
 939         ref_index[0 + 1 * 2] = ref_cache[scan8[8]];
 940         ref_index[1 + 1 * 2] = ref_cache[scan8[12]];
 941     }
 942 }
 943
 944 static av_always_inline void write_back_motion(const H264Context *h,
 945                                                H264SliceContext *sl,
 946                                                int mb_type)
 947 {
 948     const int b_stride      = h->b_stride;
 949     const int b_xy  = 4 * sl->mb_x + 4 * sl->mb_y * h->b_stride; // try mb2b(8)_xy
 950     const int b8_xy = 4 * sl->mb_xy;
 951
 952     if (USES_LIST(mb_type, 0)) {
 953         write_back_motion_list(h, sl, b_stride, b_xy, b8_xy, mb_type, 0);
 954     } else {
 955         fill_rectangle(&h->cur_pic.ref_index[0][b8_xy],
 956                        2, 2, 2, (uint8_t)LIST_NOT_USED, 1);
 957     }
 958     if (USES_LIST(mb_type, 1))
 959         write_back_motion_list(h, sl, b_stride, b_xy, b8_xy, mb_type, 1);
 960
 961     if (sl->slice_type_nos == AV_PICTURE_TYPE_B && CABAC(h)) {
 962         if (IS_8X8(mb_type)) {
 963             uint8_t *direct_table = &h->direct_table[4 * sl->mb_xy];
 964             direct_table[1] = sl->sub_mb_type[1] >> 1;
 965             direct_table[2] = sl->sub_mb_type[2] >> 1;
 966             direct_table[3] = sl->sub_mb_type[3] >> 1;
 967         }
 968     }
 969 }
 970
 971 static av_always_inline int get_dct8x8_allowed(const H264Context *h, H264SliceContext *sl)
 972 {
 973     if (h->ps.sps->direct_8x8_inference_flag)
 974         return !(AV_RN64A(sl->sub_mb_type) &
 975                  ((MB_TYPE_16x8 | MB_TYPE_8x16 | MB_TYPE_8x8) *
 976                   0x0001000100010001ULL));
 977     else
 978         return !(AV_RN64A(sl->sub_mb_type) &
 979                  ((MB_TYPE_16x8 | MB_TYPE_8x16 | MB_TYPE_8x8 | MB_TYPE_DIRECT2) *
 980                   0x0001000100010001ULL));
 981 }
 982
 983 static inline int find_start_code(const uint8_t *buf, int buf_size,
 984                            int buf_index, int next_avc)
 985 {
 986     uint32_t state = -1;
 987
 988     buf_index = avpriv_find_start_code(buf + buf_index, buf + next_avc + 1, &state) - buf - 1;
 989
 990     return FFMIN(buf_index, buf_size);
 991 }
 992
 993 int ff_h264_field_end(H264Context *h, H264SliceContext *sl, int in_setup);
 994
 995 int ff_h264_ref_picture(H264Context *h, H264Picture *dst, H264Picture *src);
 996 void ff_h264_unref_picture(H264Context *h, H264Picture *pic);
 997
 998 int ff_h264_slice_context_init(H264Context *h, H264SliceContext *sl);
 999
1000 void ff_h264_draw_horiz_band(const H264Context *h, H264SliceContext *sl, int y, int height);
1001
1002 int ff_h264_decode_slice_header(H264Context *h, H264SliceContext *sl);
1003 #define SLICE_SINGLETHREAD 1
1004 #define SLICE_SKIPED 2
1005
1006 int ff_h264_execute_decode_slices(H264Context *h, unsigned context_count);
1007 int ff_h264_update_thread_context(AVCodecContext *dst,
1008                                   const AVCodecContext *src);
1009
1010 void ff_h264_flush_change(H264Context *h);
1011
1012 void ff_h264_free_tables(H264Context *h);
1013
1014 void ff_h264_set_erpic(ERPicture *dst, H264Picture *src);
1015
1016 #endif /* AVCODEC_H264_H */