git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/h264dec.c

   1 /*
   2  * H.26L/H.264/AVC/JVT/14496-10/... 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 / MPEG-4 part10 codec.
  25  * @author Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
  26  */
  27
  28 #define UNCHECKED_BITSTREAM_READER 1
  29
  30 #include "libavutil/avassert.h"
  31 #include "libavutil/display.h"
  32 #include "libavutil/imgutils.h"
  33 #include "libavutil/opt.h"
  34 #include "libavutil/stereo3d.h"
  35 #include "libavutil/video_enc_params.h"
  36
  37 #include "internal.h"
  38 #include "bytestream.h"
  39 #include "cabac.h"
  40 #include "cabac_functions.h"
  41 #include "error_resilience.h"
  42 #include "avcodec.h"
  43 #include "h264.h"
  44 #include "h264dec.h"
  45 #include "h2645_parse.h"
  46 #include "h264data.h"
  47 #include "h264chroma.h"
  48 #include "h264_mvpred.h"
  49 #include "h264_ps.h"
  50 #include "golomb.h"
  51 #include "hwconfig.h"
  52 #include "mathops.h"
  53 #include "me_cmp.h"
  54 #include "mpegutils.h"
  55 #include "profiles.h"
  56 #include "rectangle.h"
  57 #include "thread.h"
  58
  59 const uint16_t ff_h264_mb_sizes[4] = { 256, 384, 512, 768 };
  60
  61 int avpriv_h264_has_num_reorder_frames(AVCodecContext *avctx)
  62 {
  63     H264Context *h = avctx->priv_data;
  64     return h && h->ps.sps ? h->ps.sps->num_reorder_frames : 0;
  65 }
  66
  67 static void h264_er_decode_mb(void *opaque, int ref, int mv_dir, int mv_type,
  68                               int (*mv)[2][4][2],
  69                               int mb_x, int mb_y, int mb_intra, int mb_skipped)
  70 {
  71     H264Context *h = opaque;
  72     H264SliceContext *sl = &h->slice_ctx[0];
  73
  74     sl->mb_x = mb_x;
  75     sl->mb_y = mb_y;
  76     sl->mb_xy = mb_x + mb_y * h->mb_stride;
  77     memset(sl->non_zero_count_cache, 0, sizeof(sl->non_zero_count_cache));
  78     av_assert1(ref >= 0);
  79     /* FIXME: It is possible albeit uncommon that slice references
  80      * differ between slices. We take the easy approach and ignore
  81      * it for now. If this turns out to have any relevance in
  82      * practice then correct remapping should be added. */
  83     if (ref >= sl->ref_count[0])
  84         ref = 0;
  85     if (!sl->ref_list[0][ref].data[0]) {
  86         av_log(h->avctx, AV_LOG_DEBUG, "Reference not available for error concealing\n");
  87         ref = 0;
  88     }
  89     if ((sl->ref_list[0][ref].reference&3) != 3) {
  90         av_log(h->avctx, AV_LOG_DEBUG, "Reference invalid\n");
  91         return;
  92     }
  93     fill_rectangle(&h->cur_pic.ref_index[0][4 * sl->mb_xy],
  94                    2, 2, 2, ref, 1);
  95     fill_rectangle(&sl->ref_cache[0][scan8[0]], 4, 4, 8, ref, 1);
  96     fill_rectangle(sl->mv_cache[0][scan8[0]], 4, 4, 8,
  97                    pack16to32((*mv)[0][0][0], (*mv)[0][0][1]), 4);
  98     sl->mb_mbaff =
  99     sl->mb_field_decoding_flag = 0;
 100     ff_h264_hl_decode_mb(h, &h->slice_ctx[0]);
 101 }
 102
 103 void ff_h264_draw_horiz_band(const H264Context *h, H264SliceContext *sl,
 104                              int y, int height)
 105 {
 106     AVCodecContext *avctx = h->avctx;
 107     const AVFrame   *src  = h->cur_pic.f;
 108     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(avctx->pix_fmt);
 109     int vshift = desc->log2_chroma_h;
 110     const int field_pic = h->picture_structure != PICT_FRAME;
 111     if (field_pic) {
 112         height <<= 1;
 113         y      <<= 1;
 114     }
 115
 116     height = FFMIN(height, avctx->height - y);
 117
 118     if (field_pic && h->first_field && !(avctx->slice_flags & SLICE_FLAG_ALLOW_FIELD))
 119         return;
 120
 121     if (avctx->draw_horiz_band) {
 122         int offset[AV_NUM_DATA_POINTERS];
 123         int i;
 124
 125         offset[0] = y * src->linesize[0];
 126         offset[1] =
 127         offset[2] = (y >> vshift) * src->linesize[1];
 128         for (i = 3; i < AV_NUM_DATA_POINTERS; i++)
 129             offset[i] = 0;
 130
 131         emms_c();
 132
 133         avctx->draw_horiz_band(avctx, src, offset,
 134                                y, h->picture_structure, height);
 135     }
 136 }
 137
 138 void ff_h264_free_tables(H264Context *h)
 139 {
 140     int i;
 141
 142     av_freep(&h->intra4x4_pred_mode);
 143     av_freep(&h->chroma_pred_mode_table);
 144     av_freep(&h->cbp_table);
 145     av_freep(&h->mvd_table[0]);
 146     av_freep(&h->mvd_table[1]);
 147     av_freep(&h->direct_table);
 148     av_freep(&h->non_zero_count);
 149     av_freep(&h->slice_table_base);
 150     h->slice_table = NULL;
 151     av_freep(&h->list_counts);
 152
 153     av_freep(&h->mb2b_xy);
 154     av_freep(&h->mb2br_xy);
 155
 156     av_buffer_pool_uninit(&h->qscale_table_pool);
 157     av_buffer_pool_uninit(&h->mb_type_pool);
 158     av_buffer_pool_uninit(&h->motion_val_pool);
 159     av_buffer_pool_uninit(&h->ref_index_pool);
 160
 161     for (i = 0; i < h->nb_slice_ctx; i++) {
 162         H264SliceContext *sl = &h->slice_ctx[i];
 163
 164         av_freep(&sl->dc_val_base);
 165         av_freep(&sl->er.mb_index2xy);
 166         av_freep(&sl->er.error_status_table);
 167         av_freep(&sl->er.er_temp_buffer);
 168
 169         av_freep(&sl->bipred_scratchpad);
 170         av_freep(&sl->edge_emu_buffer);
 171         av_freep(&sl->top_borders[0]);
 172         av_freep(&sl->top_borders[1]);
 173
 174         sl->bipred_scratchpad_allocated = 0;
 175         sl->edge_emu_buffer_allocated   = 0;
 176         sl->top_borders_allocated[0]    = 0;
 177         sl->top_borders_allocated[1]    = 0;
 178     }
 179 }
 180
 181 int ff_h264_alloc_tables(H264Context *h)
 182 {
 183     const int big_mb_num = h->mb_stride * (h->mb_height + 1);
 184     const int row_mb_num = 2*h->mb_stride*FFMAX(h->nb_slice_ctx, 1);
 185     const int st_size = big_mb_num + h->mb_stride;
 186     int x, y;
 187
 188     if (!FF_ALLOCZ_TYPED_ARRAY(h->intra4x4_pred_mode,     row_mb_num * 8)  ||
 189         !FF_ALLOCZ_TYPED_ARRAY(h->non_zero_count,         big_mb_num)      ||
 190         !FF_ALLOCZ_TYPED_ARRAY(h->slice_table_base,       st_size)         ||
 191         !FF_ALLOCZ_TYPED_ARRAY(h->cbp_table,              big_mb_num)      ||
 192         !FF_ALLOCZ_TYPED_ARRAY(h->chroma_pred_mode_table, big_mb_num)      ||
 193         !FF_ALLOCZ_TYPED_ARRAY(h->mvd_table[0],           row_mb_num * 8)  ||
 194         !FF_ALLOCZ_TYPED_ARRAY(h->mvd_table[1],           row_mb_num * 8)  ||
 195         !FF_ALLOCZ_TYPED_ARRAY(h->direct_table,           big_mb_num * 4)  ||
 196         !FF_ALLOCZ_TYPED_ARRAY(h->list_counts,            big_mb_num)      ||
 197         !FF_ALLOCZ_TYPED_ARRAY(h->mb2b_xy,                big_mb_num)      ||
 198         !FF_ALLOCZ_TYPED_ARRAY(h->mb2br_xy,               big_mb_num))
 199         return AVERROR(ENOMEM);
 200     h->slice_ctx[0].intra4x4_pred_mode = h->intra4x4_pred_mode;
 201     h->slice_ctx[0].mvd_table[0] = h->mvd_table[0];
 202     h->slice_ctx[0].mvd_table[1] = h->mvd_table[1];
 203     memset(h->slice_table_base, -1,
 204            st_size * sizeof(*h->slice_table_base));
 205     h->slice_table = h->slice_table_base + h->mb_stride * 2 + 1;
 206     for (y = 0; y < h->mb_height; y++)
 207         for (x = 0; x < h->mb_width; x++) {
 208             const int mb_xy = x + y * h->mb_stride;
 209             const int b_xy  = 4 * x + 4 * y * h->b_stride;
 210
 211             h->mb2b_xy[mb_xy]  = b_xy;
 212             h->mb2br_xy[mb_xy] = 8 * (FMO ? mb_xy : (mb_xy % (2 * h->mb_stride)));
 213         }
 214
 215     return 0;
 216 }
 217
 218 /**
 219  * Init context
 220  * Allocate buffers which are not shared amongst multiple threads.
 221  */
 222 int ff_h264_slice_context_init(H264Context *h, H264SliceContext *sl)
 223 {
 224     ERContext *er = &sl->er;
 225     int mb_array_size = h->mb_height * h->mb_stride;
 226     int y_size  = (2 * h->mb_width + 1) * (2 * h->mb_height + 1);
 227     int c_size  = h->mb_stride * (h->mb_height + 1);
 228     int yc_size = y_size + 2   * c_size;
 229     int x, y, i;
 230
 231     sl->ref_cache[0][scan8[5]  + 1] =
 232     sl->ref_cache[0][scan8[7]  + 1] =
 233     sl->ref_cache[0][scan8[13] + 1] =
 234     sl->ref_cache[1][scan8[5]  + 1] =
 235     sl->ref_cache[1][scan8[7]  + 1] =
 236     sl->ref_cache[1][scan8[13] + 1] = PART_NOT_AVAILABLE;
 237
 238     if (sl != h->slice_ctx) {
 239         memset(er, 0, sizeof(*er));
 240     } else if (CONFIG_ERROR_RESILIENCE) {
 241         const int er_size = h->mb_height * h->mb_stride * (4*sizeof(int) + 1);
 242
 243         /* init ER */
 244         er->avctx          = h->avctx;
 245         er->decode_mb      = h264_er_decode_mb;
 246         er->opaque         = h;
 247         er->quarter_sample = 1;
 248
 249         er->mb_num      = h->mb_num;
 250         er->mb_width    = h->mb_width;
 251         er->mb_height   = h->mb_height;
 252         er->mb_stride   = h->mb_stride;
 253         er->b8_stride   = h->mb_width * 2 + 1;
 254
 255         // error resilience code looks cleaner with this
 256         if (!FF_ALLOCZ_TYPED_ARRAY(er->mb_index2xy,        h->mb_num + 1) ||
 257             !FF_ALLOCZ_TYPED_ARRAY(er->error_status_table, mb_array_size) ||
 258             !FF_ALLOCZ_TYPED_ARRAY(er->er_temp_buffer,     er_size)       ||
 259             !FF_ALLOCZ_TYPED_ARRAY(sl->dc_val_base,        yc_size))
 260             return AVERROR(ENOMEM); // ff_h264_free_tables will clean up for us
 261
 262         for (y = 0; y < h->mb_height; y++)
 263             for (x = 0; x < h->mb_width; x++)
 264                 er->mb_index2xy[x + y * h->mb_width] = x + y * h->mb_stride;
 265
 266         er->mb_index2xy[h->mb_height * h->mb_width] = (h->mb_height - 1) *
 267                                                       h->mb_stride + h->mb_width;
 268         er->dc_val[0] = sl->dc_val_base + h->mb_width * 2 + 2;
 269         er->dc_val[1] = sl->dc_val_base + y_size + h->mb_stride + 1;
 270         er->dc_val[2] = er->dc_val[1] + c_size;
 271         for (i = 0; i < yc_size; i++)
 272             sl->dc_val_base[i] = 1024;
 273     }
 274
 275     return 0;
 276 }
 277
 278 static int h264_init_context(AVCodecContext *avctx, H264Context *h)
 279 {
 280     int i;
 281
 282     h->avctx                 = avctx;
 283     h->cur_chroma_format_idc = -1;
 284
 285     h->width_from_caller     = avctx->width;
 286     h->height_from_caller    = avctx->height;
 287
 288     h->workaround_bugs       = avctx->workaround_bugs;
 289     h->flags                 = avctx->flags;
 290     h->poc.prev_poc_msb      = 1 << 16;
 291     h->recovery_frame        = -1;
 292     h->frame_recovered       = 0;
 293     h->poc.prev_frame_num    = -1;
 294     h->sei.frame_packing.arrangement_cancel_flag = -1;
 295     h->sei.unregistered.x264_build = -1;
 296
 297     h->next_outputed_poc = INT_MIN;
 298     for (i = 0; i < MAX_DELAYED_PIC_COUNT; i++)
 299         h->last_pocs[i] = INT_MIN;
 300
 301     ff_h264_sei_uninit(&h->sei);
 302
 303     h->nb_slice_ctx = (avctx->active_thread_type & FF_THREAD_SLICE) ? avctx->thread_count : 1;
 304     h->slice_ctx = av_mallocz_array(h->nb_slice_ctx, sizeof(*h->slice_ctx));
 305     if (!h->slice_ctx) {
 306         h->nb_slice_ctx = 0;
 307         return AVERROR(ENOMEM);
 308     }
 309
 310     for (i = 0; i < H264_MAX_PICTURE_COUNT; i++) {
 311         h->DPB[i].f = av_frame_alloc();
 312         if (!h->DPB[i].f)
 313             return AVERROR(ENOMEM);
 314     }
 315
 316     h->cur_pic.f = av_frame_alloc();
 317     if (!h->cur_pic.f)
 318         return AVERROR(ENOMEM);
 319
 320     h->last_pic_for_ec.f = av_frame_alloc();
 321     if (!h->last_pic_for_ec.f)
 322         return AVERROR(ENOMEM);
 323
 324     for (i = 0; i < h->nb_slice_ctx; i++)
 325         h->slice_ctx[i].h264 = h;
 326
 327     return 0;
 328 }
 329
 330 static av_cold int h264_decode_end(AVCodecContext *avctx)
 331 {
 332     H264Context *h = avctx->priv_data;
 333     int i;
 334
 335     ff_h264_remove_all_refs(h);
 336     ff_h264_free_tables(h);
 337
 338     for (i = 0; i < H264_MAX_PICTURE_COUNT; i++) {
 339         ff_h264_unref_picture(h, &h->DPB[i]);
 340         av_frame_free(&h->DPB[i].f);
 341     }
 342     memset(h->delayed_pic, 0, sizeof(h->delayed_pic));
 343
 344     h->cur_pic_ptr = NULL;
 345
 346     av_freep(&h->slice_ctx);
 347     h->nb_slice_ctx = 0;
 348
 349     ff_h264_sei_uninit(&h->sei);
 350     ff_h264_ps_uninit(&h->ps);
 351
 352     ff_h2645_packet_uninit(&h->pkt);
 353
 354     ff_h264_unref_picture(h, &h->cur_pic);
 355     av_frame_free(&h->cur_pic.f);
 356     ff_h264_unref_picture(h, &h->last_pic_for_ec);
 357     av_frame_free(&h->last_pic_for_ec.f);
 358
 359     return 0;
 360 }
 361
 362 static AVOnce h264_vlc_init = AV_ONCE_INIT;
 363
 364 static av_cold int h264_decode_init(AVCodecContext *avctx)
 365 {
 366     H264Context *h = avctx->priv_data;
 367     int ret;
 368
 369     ret = h264_init_context(avctx, h);
 370     if (ret < 0)
 371         return ret;
 372
 373     ret = ff_thread_once(&h264_vlc_init, ff_h264_decode_init_vlc);
 374     if (ret != 0) {
 375         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "pthread_once has failed.");
 376         return AVERROR_UNKNOWN;
 377     }
 378
 379     if (avctx->ticks_per_frame == 1) {
 380         if(h->avctx->time_base.den < INT_MAX/2) {
 381             h->avctx->time_base.den *= 2;
 382         } else
 383             h->avctx->time_base.num /= 2;
 384     }
 385     avctx->ticks_per_frame = 2;
 386
 387     if (!avctx->internal->is_copy) {
 388         if (avctx->extradata_size > 0 && avctx->extradata) {
 389             ret = ff_h264_decode_extradata(avctx->extradata, avctx->extradata_size,
 390                                            &h->ps, &h->is_avc, &h->nal_length_size,
 391                                            avctx->err_recognition, avctx);
 392            if (ret < 0) {
 393                int explode = avctx->err_recognition & AV_EF_EXPLODE;
 394                av_log(avctx, explode ? AV_LOG_ERROR: AV_LOG_WARNING,
 395                       "Error decoding the extradata\n");
 396                if (explode) {
 397                    return ret;
 398                }
 399                ret = 0;
 400            }
 401         }
 402     }
 403
 404     if (h->ps.sps && h->ps.sps->bitstream_restriction_flag &&
 405         h->avctx->has_b_frames < h->ps.sps->num_reorder_frames) {
 406         h->avctx->has_b_frames = h->ps.sps->num_reorder_frames;
 407     }
 408
 409     ff_h264_flush_change(h);
 410
 411     if (h->enable_er < 0 && (avctx->active_thread_type & FF_THREAD_SLICE))
 412         h->enable_er = 0;
 413
 414     if (h->enable_er && (avctx->active_thread_type & FF_THREAD_SLICE)) {
 415         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
 416                "Error resilience with slice threads is enabled. It is unsafe and unsupported and may crash. "
 417                "Use it at your own risk\n");
 418     }
 419
 420     return 0;
 421 }
 422
 423 /**
 424  * instantaneous decoder refresh.
 425  */
 426 static void idr(H264Context *h)
 427 {
 428     int i;
 429     ff_h264_remove_all_refs(h);
 430     h->poc.prev_frame_num        =
 431     h->poc.prev_frame_num_offset = 0;
 432     h->poc.prev_poc_msb          = 1<<16;
 433     h->poc.prev_poc_lsb          = -1;
 434     for (i = 0; i < MAX_DELAYED_PIC_COUNT; i++)
 435         h->last_pocs[i] = INT_MIN;
 436 }
 437
 438 /* forget old pics after a seek */
 439 void ff_h264_flush_change(H264Context *h)
 440 {
 441     int i, j;
 442
 443     h->next_outputed_poc = INT_MIN;
 444     h->prev_interlaced_frame = 1;
 445     idr(h);
 446
 447     h->poc.prev_frame_num = -1;
 448     if (h->cur_pic_ptr) {
 449         h->cur_pic_ptr->reference = 0;
 450         for (j=i=0; h->delayed_pic[i]; i++)
 451             if (h->delayed_pic[i] != h->cur_pic_ptr)
 452                 h->delayed_pic[j++] = h->delayed_pic[i];
 453         h->delayed_pic[j] = NULL;
 454     }
 455     ff_h264_unref_picture(h, &h->last_pic_for_ec);
 456
 457     h->first_field = 0;
 458     h->recovery_frame = -1;
 459     h->frame_recovered = 0;
 460     h->current_slice = 0;
 461     h->mmco_reset = 1;
 462 }
 463
 464 static void h264_decode_flush(AVCodecContext *avctx)
 465 {
 466     H264Context *h = avctx->priv_data;
 467     int i;
 468
 469     memset(h->delayed_pic, 0, sizeof(h->delayed_pic));
 470
 471     ff_h264_flush_change(h);
 472     ff_h264_sei_uninit(&h->sei);
 473
 474     for (i = 0; i < H264_MAX_PICTURE_COUNT; i++)
 475         ff_h264_unref_picture(h, &h->DPB[i]);
 476     h->cur_pic_ptr = NULL;
 477     ff_h264_unref_picture(h, &h->cur_pic);
 478
 479     h->mb_y = 0;
 480
 481     ff_h264_free_tables(h);
 482     h->context_initialized = 0;
 483 }
 484
 485 static int get_last_needed_nal(H264Context *h)
 486 {
 487     int nals_needed = 0;
 488     int first_slice = 0;
 489     int i, ret;
 490
 491     for (i = 0; i < h->pkt.nb_nals; i++) {
 492         H2645NAL *nal = &h->pkt.nals[i];
 493         GetBitContext gb;
 494
 495         /* packets can sometimes contain multiple PPS/SPS,
 496          * e.g. two PAFF field pictures in one packet, or a demuxer
 497          * which splits NALs strangely if so, when frame threading we
 498          * can't start the next thread until we've read all of them */
 499         switch (nal->type) {
 500         case H264_NAL_SPS:
 501         case H264_NAL_PPS:
 502             nals_needed = i;
 503             break;
 504         case H264_NAL_DPA:
 505         case H264_NAL_IDR_SLICE:
 506         case H264_NAL_SLICE:
 507             ret = init_get_bits8(&gb, nal->data + 1, nal->size - 1);
 508             if (ret < 0) {
 509                 av_log(h->avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid zero-sized VCL NAL unit\n");
 510                 if (h->avctx->err_recognition & AV_EF_EXPLODE)
 511                     return ret;
 512
 513                 break;
 514             }
 515             if (!get_ue_golomb_long(&gb) ||  // first_mb_in_slice
 516                 !first_slice ||
 517                 first_slice != nal->type)
 518                 nals_needed = i;
 519             if (!first_slice)
 520                 first_slice = nal->type;
 521         }
 522     }
 523
 524     return nals_needed;
 525 }
 526
 527 static void debug_green_metadata(const H264SEIGreenMetaData *gm, void *logctx)
 528 {
 529     av_log(logctx, AV_LOG_DEBUG, "Green Metadata Info SEI message\n");
 530     av_log(logctx, AV_LOG_DEBUG, "  green_metadata_type: %d\n", gm->green_metadata_type);
 531
 532     if (gm->green_metadata_type == 0) {
 533         av_log(logctx, AV_LOG_DEBUG, "  green_metadata_period_type: %d\n", gm->period_type);
 534
 535         if (gm->period_type == 2)
 536             av_log(logctx, AV_LOG_DEBUG, "  green_metadata_num_seconds: %d\n", gm->num_seconds);
 537         else if (gm->period_type == 3)
 538             av_log(logctx, AV_LOG_DEBUG, "  green_metadata_num_pictures: %d\n", gm->num_pictures);
 539
 540         av_log(logctx, AV_LOG_DEBUG, "  SEI GREEN Complexity Metrics: %f %f %f %f\n",
 541                (float)gm->percent_non_zero_macroblocks/255,
 542                (float)gm->percent_intra_coded_macroblocks/255,
 543                (float)gm->percent_six_tap_filtering/255,
 544                (float)gm->percent_alpha_point_deblocking_instance/255);
 545
 546     } else if (gm->green_metadata_type == 1) {
 547         av_log(logctx, AV_LOG_DEBUG, "  xsd_metric_type: %d\n", gm->xsd_metric_type);
 548
 549         if (gm->xsd_metric_type == 0)
 550             av_log(logctx, AV_LOG_DEBUG, "  xsd_metric_value: %f\n",
 551                    (float)gm->xsd_metric_value/100);
 552     }
 553 }
 554
 555 static int decode_nal_units(H264Context *h, const uint8_t *buf, int buf_size)
 556 {
 557     AVCodecContext *const avctx = h->avctx;
 558     int nals_needed = 0; ///< number of NALs that need decoding before the next frame thread starts
 559     int idr_cleared=0;
 560     int i, ret = 0;
 561
 562     h->has_slice = 0;
 563     h->nal_unit_type= 0;
 564
 565     if (!(avctx->flags2 & AV_CODEC_FLAG2_CHUNKS)) {
 566         h->current_slice = 0;
 567         if (!h->first_field) {
 568             h->cur_pic_ptr = NULL;
 569             ff_h264_sei_uninit(&h->sei);
 570         }
 571     }
 572
 573     if (h->nal_length_size == 4) {
 574         if (buf_size > 8 && AV_RB32(buf) == 1 && AV_RB32(buf+5) > (unsigned)buf_size) {
 575             h->is_avc = 0;
 576         }else if(buf_size > 3 && AV_RB32(buf) > 1 && AV_RB32(buf) <= (unsigned)buf_size)
 577             h->is_avc = 1;
 578     }
 579
 580     ret = ff_h2645_packet_split(&h->pkt, buf, buf_size, avctx, h->is_avc, h->nal_length_size,
 581                                 avctx->codec_id, 0, 0);
 582     if (ret < 0) {
 583         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 584                "Error splitting the input into NAL units.\n");
 585         return ret;
 586     }
 587
 588     if (avctx->active_thread_type & FF_THREAD_FRAME)
 589         nals_needed = get_last_needed_nal(h);
 590     if (nals_needed < 0)
 591         return nals_needed;
 592
 593     for (i = 0; i < h->pkt.nb_nals; i++) {
 594         H2645NAL *nal = &h->pkt.nals[i];
 595         int max_slice_ctx, err;
 596
 597         if (avctx->skip_frame >= AVDISCARD_NONREF &&
 598             nal->ref_idc == 0 && nal->type != H264_NAL_SEI)
 599             continue;
 600
 601         // FIXME these should stop being context-global variables
 602         h->nal_ref_idc   = nal->ref_idc;
 603         h->nal_unit_type = nal->type;
 604
 605         err = 0;
 606         switch (nal->type) {
 607         case H264_NAL_IDR_SLICE:
 608             if ((nal->data[1] & 0xFC) == 0x98) {
 609                 av_log(h->avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid inter IDR frame\n");
 610                 h->next_outputed_poc = INT_MIN;
 611                 ret = -1;
 612                 goto end;
 613             }
 614             if(!idr_cleared) {
 615                 idr(h); // FIXME ensure we don't lose some frames if there is reordering
 616             }
 617             idr_cleared = 1;
 618             h->has_recovery_point = 1;
 619         case H264_NAL_SLICE:
 620             h->has_slice = 1;
 621
 622             if ((err = ff_h264_queue_decode_slice(h, nal))) {
 623                 H264SliceContext *sl = h->slice_ctx + h->nb_slice_ctx_queued;
 624                 sl->ref_count[0] = sl->ref_count[1] = 0;
 625                 break;
 626             }
 627
 628             if (h->current_slice == 1) {
 629                 if (avctx->active_thread_type & FF_THREAD_FRAME &&
 630                     i >= nals_needed && !h->setup_finished && h->cur_pic_ptr) {
 631                     ff_thread_finish_setup(avctx);
 632                     h->setup_finished = 1;
 633                 }
 634
 635                 if (h->avctx->hwaccel &&
 636                     (ret = h->avctx->hwaccel->start_frame(h->avctx, buf, buf_size)) < 0)
 637                     goto end;
 638             }
 639
 640             max_slice_ctx = avctx->hwaccel ? 1 : h->nb_slice_ctx;
 641             if (h->nb_slice_ctx_queued == max_slice_ctx) {
 642                 if (h->avctx->hwaccel) {
 643                     ret = avctx->hwaccel->decode_slice(avctx, nal->raw_data, nal->raw_size);
 644                     h->nb_slice_ctx_queued = 0;
 645                 } else
 646                     ret = ff_h264_execute_decode_slices(h);
 647                 if (ret < 0 && (h->avctx->err_recognition & AV_EF_EXPLODE))
 648                     goto end;
 649             }
 650             break;
 651         case H264_NAL_DPA:
 652         case H264_NAL_DPB:
 653         case H264_NAL_DPC:
 654             avpriv_request_sample(avctx, "data partitioning");
 655             break;
 656         case H264_NAL_SEI:
 657             ret = ff_h264_sei_decode(&h->sei, &nal->gb, &h->ps, avctx);
 658             h->has_recovery_point = h->has_recovery_point || h->sei.recovery_point.recovery_frame_cnt != -1;
 659             if (avctx->debug & FF_DEBUG_GREEN_MD)
 660                 debug_green_metadata(&h->sei.green_metadata, h->avctx);
 661             if (ret < 0 && (h->avctx->err_recognition & AV_EF_EXPLODE))
 662                 goto end;
 663             break;
 664         case H264_NAL_SPS: {
 665             GetBitContext tmp_gb = nal->gb;
 666             if (avctx->hwaccel && avctx->hwaccel->decode_params) {
 667                 ret = avctx->hwaccel->decode_params(avctx,
 668                                                     nal->type,
 669                                                     nal->raw_data,
 670                                                     nal->raw_size);
 671                 if (ret < 0)
 672                     goto end;
 673             }
 674             if (ff_h264_decode_seq_parameter_set(&tmp_gb, avctx, &h->ps, 0) >= 0)
 675                 break;
 676             av_log(h->avctx, AV_LOG_DEBUG,
 677                    "SPS decoding failure, trying again with the complete NAL\n");
 678             init_get_bits8(&tmp_gb, nal->raw_data + 1, nal->raw_size - 1);
 679             if (ff_h264_decode_seq_parameter_set(&tmp_gb, avctx, &h->ps, 0) >= 0)
 680                 break;
 681             ff_h264_decode_seq_parameter_set(&nal->gb, avctx, &h->ps, 1);
 682             break;
 683         }
 684         case H264_NAL_PPS:
 685             if (avctx->hwaccel && avctx->hwaccel->decode_params) {
 686                 ret = avctx->hwaccel->decode_params(avctx,
 687                                                     nal->type,
 688                                                     nal->raw_data,
 689                                                     nal->raw_size);
 690                 if (ret < 0)
 691                     goto end;
 692             }
 693             ret = ff_h264_decode_picture_parameter_set(&nal->gb, avctx, &h->ps,
 694                                                        nal->size_bits);
 695             if (ret < 0 && (h->avctx->err_recognition & AV_EF_EXPLODE))
 696                 goto end;
 697             break;
 698         case H264_NAL_AUD:
 699         case H264_NAL_END_SEQUENCE:
 700         case H264_NAL_END_STREAM:
 701         case H264_NAL_FILLER_DATA:
 702         case H264_NAL_SPS_EXT:
 703         case H264_NAL_AUXILIARY_SLICE:
 704             break;
 705         default:
 706             av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "Unknown NAL code: %d (%d bits)\n",
 707                    nal->type, nal->size_bits);
 708         }
 709
 710         if (err < 0) {
 711             av_log(h->avctx, AV_LOG_ERROR, "decode_slice_header error\n");
 712         }
 713     }
 714
 715     ret = ff_h264_execute_decode_slices(h);
 716     if (ret < 0 && (h->avctx->err_recognition & AV_EF_EXPLODE))
 717         goto end;
 718
 719     // set decode_error_flags to allow users to detect concealed decoding errors
 720     if ((ret < 0 || h->slice_ctx->er.error_occurred) && h->cur_pic_ptr) {
 721         h->cur_pic_ptr->f->decode_error_flags |= FF_DECODE_ERROR_DECODE_SLICES;
 722     }
 723
 724     ret = 0;
 725 end:
 726
 727 #if CONFIG_ERROR_RESILIENCE
 728     /*
 729      * FIXME: Error handling code does not seem to support interlaced
 730      * when slices span multiple rows
 731      * The ff_er_add_slice calls don't work right for bottom
 732      * fields; they cause massive erroneous error concealing
 733      * Error marking covers both fields (top and bottom).
 734      * This causes a mismatched s->error_count
 735      * and a bad error table. Further, the error count goes to
 736      * INT_MAX when called for bottom field, because mb_y is
 737      * past end by one (callers fault) and resync_mb_y != 0
 738      * causes problems for the first MB line, too.
 739      */
 740     if (!FIELD_PICTURE(h) && h->current_slice && h->enable_er) {
 741
 742         H264SliceContext *sl = h->slice_ctx;
 743         int use_last_pic = h->last_pic_for_ec.f->buf[0] && !sl->ref_count[0];
 744
 745         ff_h264_set_erpic(&sl->er.cur_pic, h->cur_pic_ptr);
 746
 747         if (use_last_pic) {
 748             ff_h264_set_erpic(&sl->er.last_pic, &h->last_pic_for_ec);
 749             sl->ref_list[0][0].parent = &h->last_pic_for_ec;
 750             memcpy(sl->ref_list[0][0].data, h->last_pic_for_ec.f->data, sizeof(sl->ref_list[0][0].data));
 751             memcpy(sl->ref_list[0][0].linesize, h->last_pic_for_ec.f->linesize, sizeof(sl->ref_list[0][0].linesize));
 752             sl->ref_list[0][0].reference = h->last_pic_for_ec.reference;
 753         } else if (sl->ref_count[0]) {
 754             ff_h264_set_erpic(&sl->er.last_pic, sl->ref_list[0][0].parent);
 755         } else
 756             ff_h264_set_erpic(&sl->er.last_pic, NULL);
 757
 758         if (sl->ref_count[1])
 759             ff_h264_set_erpic(&sl->er.next_pic, sl->ref_list[1][0].parent);
 760
 761         sl->er.ref_count = sl->ref_count[0];
 762
 763         ff_er_frame_end(&sl->er);
 764         if (use_last_pic)
 765             memset(&sl->ref_list[0][0], 0, sizeof(sl->ref_list[0][0]));
 766     }
 767 #endif /* CONFIG_ERROR_RESILIENCE */
 768     /* clean up */
 769     if (h->cur_pic_ptr && !h->droppable && h->has_slice) {
 770         ff_thread_report_progress(&h->cur_pic_ptr->tf, INT_MAX,
 771                                   h->picture_structure == PICT_BOTTOM_FIELD);
 772     }
 773
 774     return (ret < 0) ? ret : buf_size;
 775 }
 776
 777 /**
 778  * Return the number of bytes consumed for building the current frame.
 779  */
 780 static int get_consumed_bytes(int pos, int buf_size)
 781 {
 782     if (pos == 0)
 783         pos = 1;        // avoid infinite loops (I doubt that is needed but...)
 784     if (pos + 10 > buf_size)
 785         pos = buf_size; // oops ;)
 786
 787     return pos;
 788 }
 789
 790 static int h264_export_enc_params(AVFrame *f, H264Picture *p)
 791 {
 792     AVVideoEncParams *par;
 793     unsigned int nb_mb = p->mb_height * p->mb_width;
 794     unsigned int x, y;
 795
 796     par = av_video_enc_params_create_side_data(f, AV_VIDEO_ENC_PARAMS_H264, nb_mb);
 797     if (!par)
 798         return AVERROR(ENOMEM);
 799
 800     par->qp = p->pps->init_qp;
 801
 802     par->delta_qp[1][0] = p->pps->chroma_qp_index_offset[0];
 803     par->delta_qp[1][1] = p->pps->chroma_qp_index_offset[0];
 804     par->delta_qp[2][0] = p->pps->chroma_qp_index_offset[1];
 805     par->delta_qp[2][1] = p->pps->chroma_qp_index_offset[1];
 806
 807     for (y = 0; y < p->mb_height; y++)
 808         for (x = 0; x < p->mb_width; x++) {
 809             const unsigned int block_idx = y * p->mb_width + x;
 810             const unsigned int     mb_xy = y * p->mb_stride + x;
 811             AVVideoBlockParams *b = av_video_enc_params_block(par, block_idx);
 812
 813             b->src_x = x * 16;
 814             b->src_y = y * 16;
 815             b->w     = 16;
 816             b->h     = 16;
 817
 818             b->delta_qp = p->qscale_table[mb_xy] - par->qp;
 819         }
 820
 821     return 0;
 822 }
 823
 824 static int output_frame(H264Context *h, AVFrame *dst, H264Picture *srcp)
 825 {
 826     AVFrame *src = srcp->f;
 827     int ret;
 828
 829     ret = av_frame_ref(dst, src);
 830     if (ret < 0)
 831         return ret;
 832
 833     av_dict_set(&dst->metadata, "stereo_mode", ff_h264_sei_stereo_mode(&h->sei.frame_packing), 0);
 834
 835     if (srcp->sei_recovery_frame_cnt == 0)
 836         dst->key_frame = 1;
 837
 838     if (h->avctx->export_side_data & AV_CODEC_EXPORT_DATA_VIDEO_ENC_PARAMS) {
 839         ret = h264_export_enc_params(dst, srcp);
 840         if (ret < 0)
 841             goto fail;
 842     }
 843
 844     return 0;
 845 fail:
 846     av_frame_unref(dst);
 847     return ret;
 848 }
 849
 850 static int is_avcc_extradata(const uint8_t *buf, int buf_size)
 851 {
 852     int cnt= buf[5]&0x1f;
 853     const uint8_t *p= buf+6;
 854     if (!cnt)
 855         return 0;
 856     while(cnt--){
 857         int nalsize= AV_RB16(p) + 2;
 858         if(nalsize > buf_size - (p-buf) || (p[2] & 0x9F) != 7)
 859             return 0;
 860         p += nalsize;
 861     }
 862     cnt = *(p++);
 863     if(!cnt)
 864         return 0;
 865     while(cnt--){
 866         int nalsize= AV_RB16(p) + 2;
 867         if(nalsize > buf_size - (p-buf) || (p[2] & 0x9F) != 8)
 868             return 0;
 869         p += nalsize;
 870     }
 871     return 1;
 872 }
 873
 874 static int finalize_frame(H264Context *h, AVFrame *dst, H264Picture *out, int *got_frame)
 875 {
 876     int ret;
 877
 878     if (((h->avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_OUTPUT_CORRUPT) ||
 879          (h->avctx->flags2 & AV_CODEC_FLAG2_SHOW_ALL) ||
 880          out->recovered)) {
 881
 882         if (!h->avctx->hwaccel &&
 883             (out->field_poc[0] == INT_MAX ||
 884              out->field_poc[1] == INT_MAX)
 885            ) {
 886             int p;
 887             AVFrame *f = out->f;
 888             int field = out->field_poc[0] == INT_MAX;
 889             uint8_t *dst_data[4];
 890             int linesizes[4];
 891             const uint8_t *src_data[4];
 892
 893             av_log(h->avctx, AV_LOG_DEBUG, "Duplicating field %d to fill missing\n", field);
 894
 895             for (p = 0; p<4; p++) {
 896                 dst_data[p] = f->data[p] + (field^1)*f->linesize[p];
 897                 src_data[p] = f->data[p] +  field   *f->linesize[p];
 898                 linesizes[p] = 2*f->linesize[p];
 899             }
 900
 901             av_image_copy(dst_data, linesizes, src_data, linesizes,
 902                           f->format, f->width, f->height>>1);
 903         }
 904
 905         ret = output_frame(h, dst, out);
 906         if (ret < 0)
 907             return ret;
 908
 909         *got_frame = 1;
 910
 911         if (CONFIG_MPEGVIDEO) {
 912             ff_print_debug_info2(h->avctx, dst, NULL,
 913                                  out->mb_type,
 914                                  out->qscale_table,
 915                                  out->motion_val,
 916                                  NULL,
 917                                  h->mb_width, h->mb_height, h->mb_stride, 1);
 918         }
 919     }
 920
 921     return 0;
 922 }
 923
 924 static int send_next_delayed_frame(H264Context *h, AVFrame *dst_frame,
 925                                    int *got_frame, int buf_index)
 926 {
 927     int ret, i, out_idx;
 928     H264Picture *out = h->delayed_pic[0];
 929
 930     h->cur_pic_ptr = NULL;
 931     h->first_field = 0;
 932
 933     out_idx = 0;
 934     for (i = 1;
 935          h->delayed_pic[i] &&
 936          !h->delayed_pic[i]->f->key_frame &&
 937          !h->delayed_pic[i]->mmco_reset;
 938          i++)
 939         if (h->delayed_pic[i]->poc < out->poc) {
 940             out     = h->delayed_pic[i];
 941             out_idx = i;
 942         }
 943
 944     for (i = out_idx; h->delayed_pic[i]; i++)
 945         h->delayed_pic[i] = h->delayed_pic[i + 1];
 946
 947     if (out) {
 948         out->reference &= ~DELAYED_PIC_REF;
 949         ret = finalize_frame(h, dst_frame, out, got_frame);
 950         if (ret < 0)
 951             return ret;
 952     }
 953
 954     return buf_index;
 955 }
 956
 957 static int h264_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
 958                              int *got_frame, AVPacket *avpkt)
 959 {
 960     const uint8_t *buf = avpkt->data;
 961     int buf_size       = avpkt->size;
 962     H264Context *h     = avctx->priv_data;
 963     AVFrame *pict      = data;
 964     int buf_index;
 965     int ret;
 966
 967     h->flags = avctx->flags;
 968     h->setup_finished = 0;
 969     h->nb_slice_ctx_queued = 0;
 970
 971     ff_h264_unref_picture(h, &h->last_pic_for_ec);
 972
 973     /* end of stream, output what is still in the buffers */
 974     if (buf_size == 0)
 975         return send_next_delayed_frame(h, pict, got_frame, 0);
 976
 977     if (av_packet_get_side_data(avpkt, AV_PKT_DATA_NEW_EXTRADATA, NULL)) {
 978         size_t side_size;
 979         uint8_t *side = av_packet_get_side_data(avpkt, AV_PKT_DATA_NEW_EXTRADATA, &side_size);
 980         ff_h264_decode_extradata(side, side_size,
 981                                  &h->ps, &h->is_avc, &h->nal_length_size,
 982                                  avctx->err_recognition, avctx);
 983     }
 984     if (h->is_avc && buf_size >= 9 && buf[0]==1 && buf[2]==0 && (buf[4]&0xFC)==0xFC) {
 985         if (is_avcc_extradata(buf, buf_size))
 986             return ff_h264_decode_extradata(buf, buf_size,
 987                                             &h->ps, &h->is_avc, &h->nal_length_size,
 988                                             avctx->err_recognition, avctx);
 989     }
 990
 991     buf_index = decode_nal_units(h, buf, buf_size);
 992     if (buf_index < 0)
 993         return AVERROR_INVALIDDATA;
 994
 995     if (!h->cur_pic_ptr && h->nal_unit_type == H264_NAL_END_SEQUENCE) {
 996         av_assert0(buf_index <= buf_size);
 997         return send_next_delayed_frame(h, pict, got_frame, buf_index);
 998     }
 999
1000     if (!(avctx->flags2 & AV_CODEC_FLAG2_CHUNKS) && (!h->cur_pic_ptr || !h->has_slice)) {
1001         if (avctx->skip_frame >= AVDISCARD_NONREF ||
1002             buf_size >= 4 && !memcmp("Q264", buf, 4))
1003             return buf_size;
1004         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "no frame!\n");
1005         return AVERROR_INVALIDDATA;
1006     }
1007
1008     if (!(avctx->flags2 & AV_CODEC_FLAG2_CHUNKS) ||
1009         (h->mb_y >= h->mb_height && h->mb_height)) {
1010         if ((ret = ff_h264_field_end(h, &h->slice_ctx[0], 0)) < 0)
1011             return ret;
1012
1013         /* Wait for second field. */
1014         if (h->next_output_pic) {
1015             ret = finalize_frame(h, pict, h->next_output_pic, got_frame);
1016             if (ret < 0)
1017                 return ret;
1018         }
1019     }
1020
1021     av_assert0(pict->buf[0] || !*got_frame);
1022
1023     ff_h264_unref_picture(h, &h->last_pic_for_ec);
1024
1025     return get_consumed_bytes(buf_index, buf_size);
1026 }
1027
1028 #define OFFSET(x) offsetof(H264Context, x)
1029 #define VD AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_DECODING_PARAM
1030 #define VDX VD | AV_OPT_FLAG_EXPORT
1031 static const AVOption h264_options[] = {
1032     { "is_avc", "is avc", OFFSET(is_avc), AV_OPT_TYPE_BOOL, {.i64 = 0}, 0, 1, VDX },
1033     { "nal_length_size", "nal_length_size", OFFSET(nal_length_size), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0}, 0, 4, VDX },
1034     { "enable_er", "Enable error resilience on damaged frames (unsafe)", OFFSET(enable_er), AV_OPT_TYPE_BOOL, { .i64 = -1 }, -1, 1, VD },
1035     { "x264_build", "Assume this x264 version if no x264 version found in any SEI", OFFSET(x264_build), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = -1}, -1, INT_MAX, VD },
1036     { NULL },
1037 };
1038
1039 static const AVClass h264_class = {
1040     .class_name = "H264 Decoder",
1041     .item_name  = av_default_item_name,
1042     .option     = h264_options,
1043     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
1044 };
1045
1046 AVCodec ff_h264_decoder = {
1047     .name                  = "h264",
1048     .long_name             = NULL_IF_CONFIG_SMALL("H.264 / AVC / MPEG-4 AVC / MPEG-4 part 10"),
1049     .type                  = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1050     .id                    = AV_CODEC_ID_H264,
1051     .priv_data_size        = sizeof(H264Context),
1052     .init                  = h264_decode_init,
1053     .close                 = h264_decode_end,
1054     .decode                = h264_decode_frame,
1055     .capabilities          = /*AV_CODEC_CAP_DRAW_HORIZ_BAND |*/ AV_CODEC_CAP_DR1 |
1056                              AV_CODEC_CAP_DELAY | AV_CODEC_CAP_SLICE_THREADS |
1057                              AV_CODEC_CAP_FRAME_THREADS,
1058     .hw_configs            = (const AVCodecHWConfigInternal *const []) {
1059 #if CONFIG_H264_DXVA2_HWACCEL
1060                                HWACCEL_DXVA2(h264),
1061 #endif
1062 #if CONFIG_H264_D3D11VA_HWACCEL
1063                                HWACCEL_D3D11VA(h264),
1064 #endif
1065 #if CONFIG_H264_D3D11VA2_HWACCEL
1066                                HWACCEL_D3D11VA2(h264),
1067 #endif
1068 #if CONFIG_H264_NVDEC_HWACCEL
1069                                HWACCEL_NVDEC(h264),
1070 #endif
1071 #if CONFIG_H264_VAAPI_HWACCEL
1072                                HWACCEL_VAAPI(h264),
1073 #endif
1074 #if CONFIG_H264_VDPAU_HWACCEL
1075                                HWACCEL_VDPAU(h264),
1076 #endif
1077 #if CONFIG_H264_VIDEOTOOLBOX_HWACCEL
1078                                HWACCEL_VIDEOTOOLBOX(h264),
1079 #endif
1080                                NULL
1081                            },
1082     .caps_internal         = FF_CODEC_CAP_INIT_THREADSAFE | FF_CODEC_CAP_EXPORTS_CROPPING |
1083                              FF_CODEC_CAP_ALLOCATE_PROGRESS | FF_CODEC_CAP_INIT_CLEANUP,
1084     .flush                 = h264_decode_flush,
1085     .update_thread_context = ONLY_IF_THREADS_ENABLED(ff_h264_update_thread_context),
1086     .update_thread_context_for_user = ONLY_IF_THREADS_ENABLED(ff_h264_update_thread_context_for_user),
1087     .profiles              = NULL_IF_CONFIG_SMALL(ff_h264_profiles),
1088     .priv_class            = &h264_class,
1089 };