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

   1 /*
   2  * HEVC video decoder
   3  *
   4  * Copyright (C) 2012 - 2013 Guillaume Martres
   5  *
   6  * This file is part of Libav.
   7  *
   8  * Libav is free software; you can redistribute it and/or
   9  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  10  * License as published by the Free Software Foundation; either
  11  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  12  *
  13  * Libav is distributed in the hope that it will be useful,
  14  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  15  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  16  * Lesser General Public License for more details.
  17  *
  18  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  19  * License along with Libav; if not, write to the Free Software
  20  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  21  */
  22
  23 #ifndef AVCODEC_HEVC_H
  24 #define AVCODEC_HEVC_H
  25
  26 #include <stddef.h>
  27 #include <stdint.h>
  28
  29 #include "libavutil/buffer.h"
  30 #include "libavutil/md5.h"
  31
  32 #include "avcodec.h"
  33 #include "bswapdsp.h"
  34 #include "cabac.h"
  35 #include "get_bits.h"
  36 #include "hevcdsp.h"
  37 #include "internal.h"
  38 #include "thread.h"
  39 #include "videodsp.h"
  40
  41 #define MAX_DPB_SIZE 16 // A.4.1
  42 #define MAX_REFS 16
  43
  44 /**
  45  * 7.4.2.1
  46  */
  47 #define MAX_SUB_LAYERS 7
  48 #define MAX_VPS_COUNT 16
  49 #define MAX_SPS_COUNT 32
  50 #define MAX_PPS_COUNT 256
  51 #define MAX_SHORT_TERM_RPS_COUNT 64
  52 #define MAX_CU_SIZE 128
  53
  54 //TODO: check if this is really the maximum
  55 #define MAX_TRANSFORM_DEPTH 5
  56
  57 #define MAX_TB_SIZE 32
  58 #define MAX_PB_SIZE 64
  59 #define MAX_LOG2_CTB_SIZE 6
  60 #define MAX_QP 51
  61 #define DEFAULT_INTRA_TC_OFFSET 2
  62
  63 #define HEVC_CONTEXTS 183
  64
  65 #define MRG_MAX_NUM_CANDS     5
  66
  67 #define L0 0
  68 #define L1 1
  69
  70 #define EPEL_EXTRA_BEFORE 1
  71 #define EPEL_EXTRA_AFTER  2
  72 #define EPEL_EXTRA        3
  73
  74 #define EDGE_EMU_BUFFER_STRIDE 80
  75
  76 /**
  77  * Value of the luma sample at position (x, y) in the 2D array tab.
  78  */
  79 #define SAMPLE(tab, x, y) ((tab)[(y) * s->sps->width + (x)])
  80 #define SAMPLE_CTB(tab, x, y) ((tab)[(y) * min_cb_width + (x)])
  81
  82 #define IS_IDR(s) (s->nal_unit_type == NAL_IDR_W_RADL || s->nal_unit_type == NAL_IDR_N_LP)
  83 #define IS_BLA(s) (s->nal_unit_type == NAL_BLA_W_RADL || s->nal_unit_type == NAL_BLA_W_LP || \
  84                    s->nal_unit_type == NAL_BLA_N_LP)
  85 #define IS_IRAP(s) (s->nal_unit_type >= 16 && s->nal_unit_type <= 23)
  86
  87 #define FFUDIV(a,b) (((a) > 0 ? (a) : (a) - (b) + 1) / (b))
  88 #define FFUMOD(a,b) ((a) - (b) * FFUDIV(a,b))
  89
  90 /**
  91  * Table 7-3: NAL unit type codes
  92  */
  93 enum NALUnitType {
  94     NAL_TRAIL_N    = 0,
  95     NAL_TRAIL_R    = 1,
  96     NAL_TSA_N      = 2,
  97     NAL_TSA_R      = 3,
  98     NAL_STSA_N     = 4,
  99     NAL_STSA_R     = 5,
 100     NAL_RADL_N     = 6,
 101     NAL_RADL_R     = 7,
 102     NAL_RASL_N     = 8,
 103     NAL_RASL_R     = 9,
 104     NAL_BLA_W_LP   = 16,
 105     NAL_BLA_W_RADL = 17,
 106     NAL_BLA_N_LP   = 18,
 107     NAL_IDR_W_RADL = 19,
 108     NAL_IDR_N_LP   = 20,
 109     NAL_CRA_NUT    = 21,
 110     NAL_VPS        = 32,
 111     NAL_SPS        = 33,
 112     NAL_PPS        = 34,
 113     NAL_AUD        = 35,
 114     NAL_EOS_NUT    = 36,
 115     NAL_EOB_NUT    = 37,
 116     NAL_FD_NUT     = 38,
 117     NAL_SEI_PREFIX = 39,
 118     NAL_SEI_SUFFIX = 40,
 119 };
 120
 121 enum RPSType {
 122     ST_CURR_BEF = 0,
 123     ST_CURR_AFT,
 124     ST_FOLL,
 125     LT_CURR,
 126     LT_FOLL,
 127     NB_RPS_TYPE,
 128 };
 129
 130 enum SliceType {
 131     B_SLICE = 0,
 132     P_SLICE = 1,
 133     I_SLICE = 2,
 134 };
 135
 136 enum SyntaxElement {
 137     SAO_MERGE_FLAG = 0,
 138     SAO_TYPE_IDX,
 139     SAO_EO_CLASS,
 140     SAO_BAND_POSITION,
 141     SAO_OFFSET_ABS,
 142     SAO_OFFSET_SIGN,
 143     END_OF_SLICE_FLAG,
 144     SPLIT_CODING_UNIT_FLAG,
 145     CU_TRANSQUANT_BYPASS_FLAG,
 146     SKIP_FLAG,
 147     CU_QP_DELTA,
 148     PRED_MODE_FLAG,
 149     PART_MODE,
 150     PCM_FLAG,
 151     PREV_INTRA_LUMA_PRED_FLAG,
 152     MPM_IDX,
 153     REM_INTRA_LUMA_PRED_MODE,
 154     INTRA_CHROMA_PRED_MODE,
 155     MERGE_FLAG,
 156     MERGE_IDX,
 157     INTER_PRED_IDC,
 158     REF_IDX_L0,
 159     REF_IDX_L1,
 160     ABS_MVD_GREATER0_FLAG,
 161     ABS_MVD_GREATER1_FLAG,
 162     ABS_MVD_MINUS2,
 163     MVD_SIGN_FLAG,
 164     MVP_LX_FLAG,
 165     NO_RESIDUAL_DATA_FLAG,
 166     SPLIT_TRANSFORM_FLAG,
 167     CBF_LUMA,
 168     CBF_CB_CR,
 169     TRANSFORM_SKIP_FLAG,
 170     LAST_SIGNIFICANT_COEFF_X_PREFIX,
 171     LAST_SIGNIFICANT_COEFF_Y_PREFIX,
 172     LAST_SIGNIFICANT_COEFF_X_SUFFIX,
 173     LAST_SIGNIFICANT_COEFF_Y_SUFFIX,
 174     SIGNIFICANT_COEFF_GROUP_FLAG,
 175     SIGNIFICANT_COEFF_FLAG,
 176     COEFF_ABS_LEVEL_GREATER1_FLAG,
 177     COEFF_ABS_LEVEL_GREATER2_FLAG,
 178     COEFF_ABS_LEVEL_REMAINING,
 179     COEFF_SIGN_FLAG,
 180 };
 181
 182 enum PartMode {
 183     PART_2Nx2N = 0,
 184     PART_2NxN  = 1,
 185     PART_Nx2N  = 2,
 186     PART_NxN   = 3,
 187     PART_2NxnU = 4,
 188     PART_2NxnD = 5,
 189     PART_nLx2N = 6,
 190     PART_nRx2N = 7,
 191 };
 192
 193 enum PredMode {
 194     MODE_INTER = 0,
 195     MODE_INTRA,
 196     MODE_SKIP,
 197 };
 198
 199 enum InterPredIdc {
 200     PRED_L0 = 0,
 201     PRED_L1,
 202     PRED_BI,
 203 };
 204
 205 enum IntraPredMode {
 206     INTRA_PLANAR = 0,
 207     INTRA_DC,
 208     INTRA_ANGULAR_2,
 209     INTRA_ANGULAR_3,
 210     INTRA_ANGULAR_4,
 211     INTRA_ANGULAR_5,
 212     INTRA_ANGULAR_6,
 213     INTRA_ANGULAR_7,
 214     INTRA_ANGULAR_8,
 215     INTRA_ANGULAR_9,
 216     INTRA_ANGULAR_10,
 217     INTRA_ANGULAR_11,
 218     INTRA_ANGULAR_12,
 219     INTRA_ANGULAR_13,
 220     INTRA_ANGULAR_14,
 221     INTRA_ANGULAR_15,
 222     INTRA_ANGULAR_16,
 223     INTRA_ANGULAR_17,
 224     INTRA_ANGULAR_18,
 225     INTRA_ANGULAR_19,
 226     INTRA_ANGULAR_20,
 227     INTRA_ANGULAR_21,
 228     INTRA_ANGULAR_22,
 229     INTRA_ANGULAR_23,
 230     INTRA_ANGULAR_24,
 231     INTRA_ANGULAR_25,
 232     INTRA_ANGULAR_26,
 233     INTRA_ANGULAR_27,
 234     INTRA_ANGULAR_28,
 235     INTRA_ANGULAR_29,
 236     INTRA_ANGULAR_30,
 237     INTRA_ANGULAR_31,
 238     INTRA_ANGULAR_32,
 239     INTRA_ANGULAR_33,
 240     INTRA_ANGULAR_34,
 241 };
 242
 243 enum SAOType {
 244     SAO_NOT_APPLIED = 0,
 245     SAO_BAND,
 246     SAO_EDGE,
 247 };
 248
 249 enum SAOEOClass {
 250     SAO_EO_HORIZ = 0,
 251     SAO_EO_VERT,
 252     SAO_EO_135D,
 253     SAO_EO_45D,
 254 };
 255
 256 enum ScanType {
 257     SCAN_DIAG = 0,
 258     SCAN_HORIZ,
 259     SCAN_VERT,
 260 };
 261
 262 typedef struct ShortTermRPS {
 263     unsigned int num_negative_pics;
 264     int num_delta_pocs;
 265     int rps_idx_num_delta_pocs;
 266     int32_t delta_poc[32];
 267     uint8_t used[32];
 268 } ShortTermRPS;
 269
 270 typedef struct LongTermRPS {
 271     int     poc[32];
 272     uint8_t used[32];
 273     uint8_t nb_refs;
 274 } LongTermRPS;
 275
 276 typedef struct RefPicList {
 277     struct HEVCFrame *ref[MAX_REFS];
 278     int list[MAX_REFS];
 279     int isLongTerm[MAX_REFS];
 280     int nb_refs;
 281 } RefPicList;
 282
 283 typedef struct RefPicListTab {
 284     RefPicList refPicList[2];
 285 } RefPicListTab;
 286
 287 typedef struct HEVCWindow {
 288     unsigned int left_offset;
 289     unsigned int right_offset;
 290     unsigned int top_offset;
 291     unsigned int bottom_offset;
 292 } HEVCWindow;
 293
 294 typedef struct VUI {
 295     AVRational sar;
 296
 297     int overscan_info_present_flag;
 298     int overscan_appropriate_flag;
 299
 300     int video_signal_type_present_flag;
 301     int video_format;
 302     int video_full_range_flag;
 303     int colour_description_present_flag;
 304     uint8_t colour_primaries;
 305     uint8_t transfer_characteristic;
 306     uint8_t matrix_coeffs;
 307
 308     int chroma_loc_info_present_flag;
 309     int chroma_sample_loc_type_top_field;
 310     int chroma_sample_loc_type_bottom_field;
 311     int neutra_chroma_indication_flag;
 312
 313     int field_seq_flag;
 314     int frame_field_info_present_flag;
 315
 316     int default_display_window_flag;
 317     HEVCWindow def_disp_win;
 318
 319     int vui_timing_info_present_flag;
 320     uint32_t vui_num_units_in_tick;
 321     uint32_t vui_time_scale;
 322     int vui_poc_proportional_to_timing_flag;
 323     int vui_num_ticks_poc_diff_one_minus1;
 324     int vui_hrd_parameters_present_flag;
 325
 326     int bitstream_restriction_flag;
 327     int tiles_fixed_structure_flag;
 328     int motion_vectors_over_pic_boundaries_flag;
 329     int restricted_ref_pic_lists_flag;
 330     int min_spatial_segmentation_idc;
 331     int max_bytes_per_pic_denom;
 332     int max_bits_per_min_cu_denom;
 333     int log2_max_mv_length_horizontal;
 334     int log2_max_mv_length_vertical;
 335 } VUI;
 336
 337 typedef struct PTLCommon {
 338     uint8_t profile_space;
 339     uint8_t tier_flag;
 340     uint8_t profile_idc;
 341     uint8_t profile_compatibility_flag[32];
 342     uint8_t level_idc;
 343     uint8_t progressive_source_flag;
 344     uint8_t interlaced_source_flag;
 345     uint8_t non_packed_constraint_flag;
 346     uint8_t frame_only_constraint_flag;
 347 } PTLCommon;
 348
 349 typedef struct PTL {
 350     PTLCommon general_ptl;
 351     PTLCommon sub_layer_ptl[MAX_SUB_LAYERS];
 352
 353     uint8_t sub_layer_profile_present_flag[MAX_SUB_LAYERS];
 354     uint8_t sub_layer_level_present_flag[MAX_SUB_LAYERS];
 355 } PTL;
 356
 357 typedef struct HEVCVPS {
 358     uint8_t vps_temporal_id_nesting_flag;
 359     int vps_max_layers;
 360     int vps_max_sub_layers; ///< vps_max_temporal_layers_minus1 + 1
 361
 362     PTL ptl;
 363     int vps_sub_layer_ordering_info_present_flag;
 364     unsigned int vps_max_dec_pic_buffering[MAX_SUB_LAYERS];
 365     unsigned int vps_num_reorder_pics[MAX_SUB_LAYERS];
 366     unsigned int vps_max_latency_increase[MAX_SUB_LAYERS];
 367     int vps_max_layer_id;
 368     int vps_num_layer_sets; ///< vps_num_layer_sets_minus1 + 1
 369     uint8_t vps_timing_info_present_flag;
 370     uint32_t vps_num_units_in_tick;
 371     uint32_t vps_time_scale;
 372     uint8_t vps_poc_proportional_to_timing_flag;
 373     int vps_num_ticks_poc_diff_one; ///< vps_num_ticks_poc_diff_one_minus1 + 1
 374     int vps_num_hrd_parameters;
 375 } HEVCVPS;
 376
 377 typedef struct ScalingList {
 378     /* This is a little wasteful, since sizeID 0 only needs 8 coeffs,
 379      * and size ID 3 only has 2 arrays, not 6. */
 380     uint8_t sl[4][6][64];
 381     uint8_t sl_dc[2][6];
 382 } ScalingList;
 383
 384 typedef struct HEVCSPS {
 385     int vps_id;
 386     int chroma_format_idc;
 387     uint8_t separate_colour_plane_flag;
 388
 389     ///< output (i.e. cropped) values
 390     int output_width, output_height;
 391     HEVCWindow output_window;
 392
 393     HEVCWindow pic_conf_win;
 394
 395     int bit_depth;
 396     int pixel_shift;
 397     enum AVPixelFormat pix_fmt;
 398
 399     unsigned int log2_max_poc_lsb;
 400     int pcm_enabled_flag;
 401
 402     int max_sub_layers;
 403     struct {
 404         int max_dec_pic_buffering;
 405         int num_reorder_pics;
 406         int max_latency_increase;
 407     } temporal_layer[MAX_SUB_LAYERS];
 408
 409     VUI vui;
 410     PTL ptl;
 411
 412     uint8_t scaling_list_enable_flag;
 413     ScalingList scaling_list;
 414
 415     unsigned int nb_st_rps;
 416     ShortTermRPS st_rps[MAX_SHORT_TERM_RPS_COUNT];
 417
 418     uint8_t amp_enabled_flag;
 419     uint8_t sao_enabled;
 420
 421     uint8_t long_term_ref_pics_present_flag;
 422     uint16_t lt_ref_pic_poc_lsb_sps[32];
 423     uint8_t used_by_curr_pic_lt_sps_flag[32];
 424     uint8_t num_long_term_ref_pics_sps;
 425
 426     struct {
 427         uint8_t bit_depth;
 428         uint8_t bit_depth_chroma;
 429         unsigned int log2_min_pcm_cb_size;
 430         unsigned int log2_max_pcm_cb_size;
 431         uint8_t loop_filter_disable_flag;
 432     } pcm;
 433     uint8_t sps_temporal_mvp_enabled_flag;
 434     uint8_t sps_strong_intra_smoothing_enable_flag;
 435
 436     unsigned int log2_min_cb_size;
 437     unsigned int log2_diff_max_min_coding_block_size;
 438     unsigned int log2_min_tb_size;
 439     unsigned int log2_max_trafo_size;
 440     unsigned int log2_ctb_size;
 441     unsigned int log2_min_pu_size;
 442
 443     int max_transform_hierarchy_depth_inter;
 444     int max_transform_hierarchy_depth_intra;
 445
 446     ///< coded frame dimension in various units
 447     int width;
 448     int height;
 449     int ctb_width;
 450     int ctb_height;
 451     int ctb_size;
 452     int min_cb_width;
 453     int min_cb_height;
 454     int min_tb_width;
 455     int min_tb_height;
 456     int min_pu_width;
 457     int min_pu_height;
 458
 459     int hshift[3];
 460     int vshift[3];
 461
 462     int qp_bd_offset;
 463 } HEVCSPS;
 464
 465 typedef struct HEVCPPS {
 466     unsigned int sps_id; ///< seq_parameter_set_id
 467
 468     uint8_t sign_data_hiding_flag;
 469
 470     uint8_t cabac_init_present_flag;
 471
 472     int num_ref_idx_l0_default_active; ///< num_ref_idx_l0_default_active_minus1 + 1
 473     int num_ref_idx_l1_default_active; ///< num_ref_idx_l1_default_active_minus1 + 1
 474     int pic_init_qp_minus26;
 475
 476     uint8_t constrained_intra_pred_flag;
 477     uint8_t transform_skip_enabled_flag;
 478
 479     uint8_t cu_qp_delta_enabled_flag;
 480     int diff_cu_qp_delta_depth;
 481
 482     int cb_qp_offset;
 483     int cr_qp_offset;
 484     uint8_t pic_slice_level_chroma_qp_offsets_present_flag;
 485     uint8_t weighted_pred_flag;
 486     uint8_t weighted_bipred_flag;
 487     uint8_t output_flag_present_flag;
 488     uint8_t transquant_bypass_enable_flag;
 489
 490     uint8_t dependent_slice_segments_enabled_flag;
 491     uint8_t tiles_enabled_flag;
 492     uint8_t entropy_coding_sync_enabled_flag;
 493
 494     int num_tile_columns;   ///< num_tile_columns_minus1 + 1
 495     int num_tile_rows;      ///< num_tile_rows_minus1 + 1
 496     uint8_t uniform_spacing_flag;
 497     uint8_t loop_filter_across_tiles_enabled_flag;
 498
 499     uint8_t seq_loop_filter_across_slices_enabled_flag;
 500
 501     uint8_t deblocking_filter_control_present_flag;
 502     uint8_t deblocking_filter_override_enabled_flag;
 503     uint8_t disable_dbf;
 504     int beta_offset;    ///< beta_offset_div2 * 2
 505     int tc_offset;      ///< tc_offset_div2 * 2
 506
 507     uint8_t scaling_list_data_present_flag;
 508     ScalingList scaling_list;
 509
 510     uint8_t lists_modification_present_flag;
 511     int log2_parallel_merge_level; ///< log2_parallel_merge_level_minus2 + 2
 512     int num_extra_slice_header_bits;
 513     uint8_t slice_header_extension_present_flag;
 514
 515     // Inferred parameters
 516     unsigned int *column_width;  ///< ColumnWidth
 517     unsigned int *row_height;    ///< RowHeight
 518     unsigned int *col_bd;        ///< ColBd
 519     unsigned int *row_bd;        ///< RowBd
 520     int *col_idxX;
 521
 522     int *ctb_addr_rs_to_ts; ///< CtbAddrRSToTS
 523     int *ctb_addr_ts_to_rs; ///< CtbAddrTSToRS
 524     int *tile_id;           ///< TileId
 525     int *tile_pos_rs;       ///< TilePosRS
 526     int *min_tb_addr_zs;    ///< MinTbAddrZS
 527 } HEVCPPS;
 528
 529 typedef struct HEVCParamSets {
 530     AVBufferRef *vps_list[MAX_VPS_COUNT];
 531     AVBufferRef *sps_list[MAX_SPS_COUNT];
 532     AVBufferRef *pps_list[MAX_PPS_COUNT];
 533
 534     /* currently active parameter sets */
 535     const HEVCVPS *vps;
 536     const HEVCSPS *sps;
 537     const HEVCPPS *pps;
 538 } HEVCParamSets;
 539
 540 typedef struct SliceHeader {
 541     unsigned int pps_id;
 542
 543     ///< address (in raster order) of the first block in the current slice segment
 544     unsigned int   slice_segment_addr;
 545     ///< address (in raster order) of the first block in the current slice
 546     unsigned int   slice_addr;
 547
 548     enum SliceType slice_type;
 549
 550     int pic_order_cnt_lsb;
 551
 552     uint8_t first_slice_in_pic_flag;
 553     uint8_t dependent_slice_segment_flag;
 554     uint8_t pic_output_flag;
 555     uint8_t colour_plane_id;
 556
 557     ///< RPS coded in the slice header itself is stored here
 558     int short_term_ref_pic_set_sps_flag;
 559     int short_term_ref_pic_set_size;
 560     ShortTermRPS slice_rps;
 561     const ShortTermRPS *short_term_rps;
 562     int long_term_ref_pic_set_size;
 563     LongTermRPS long_term_rps;
 564     unsigned int list_entry_lx[2][32];
 565
 566     uint8_t rpl_modification_flag[2];
 567     uint8_t no_output_of_prior_pics_flag;
 568     uint8_t slice_temporal_mvp_enabled_flag;
 569
 570     unsigned int nb_refs[2];
 571
 572     uint8_t slice_sample_adaptive_offset_flag[3];
 573     uint8_t mvd_l1_zero_flag;
 574
 575     uint8_t cabac_init_flag;
 576     uint8_t disable_deblocking_filter_flag; ///< slice_header_disable_deblocking_filter_flag
 577     uint8_t slice_loop_filter_across_slices_enabled_flag;
 578     uint8_t collocated_list;
 579
 580     unsigned int collocated_ref_idx;
 581
 582     int slice_qp_delta;
 583     int slice_cb_qp_offset;
 584     int slice_cr_qp_offset;
 585
 586     int beta_offset;    ///< beta_offset_div2 * 2
 587     int tc_offset;      ///< tc_offset_div2 * 2
 588
 589     unsigned int max_num_merge_cand; ///< 5 - 5_minus_max_num_merge_cand
 590
 591     int num_entry_point_offsets;
 592
 593     int8_t slice_qp;
 594
 595     uint8_t luma_log2_weight_denom;
 596     int16_t chroma_log2_weight_denom;
 597
 598     int16_t luma_weight_l0[16];
 599     int16_t chroma_weight_l0[16][2];
 600     int16_t chroma_weight_l1[16][2];
 601     int16_t luma_weight_l1[16];
 602
 603     int16_t luma_offset_l0[16];
 604     int16_t chroma_offset_l0[16][2];
 605
 606     int16_t luma_offset_l1[16];
 607     int16_t chroma_offset_l1[16][2];
 608
 609     int slice_ctb_addr_rs;
 610 } SliceHeader;
 611
 612 typedef struct CodingTree {
 613     int depth; ///< ctDepth
 614 } CodingTree;
 615
 616 typedef struct CodingUnit {
 617     int x;
 618     int y;
 619
 620     enum PredMode pred_mode;    ///< PredMode
 621     enum PartMode part_mode;    ///< PartMode
 622
 623     // Inferred parameters
 624     uint8_t intra_split_flag;   ///< IntraSplitFlag
 625     uint8_t max_trafo_depth;    ///< MaxTrafoDepth
 626     uint8_t cu_transquant_bypass_flag;
 627 } CodingUnit;
 628
 629 typedef struct Mv {
 630     int16_t x;  ///< horizontal component of motion vector
 631     int16_t y;  ///< vertical component of motion vector
 632 } Mv;
 633
 634 typedef struct MvField {
 635     DECLARE_ALIGNED(4, Mv, mv)[2];
 636     int8_t ref_idx[2];
 637     int8_t pred_flag[2];
 638     uint8_t is_intra;
 639 } MvField;
 640
 641 typedef struct NeighbourAvailable {
 642     int cand_bottom_left;
 643     int cand_left;
 644     int cand_up;
 645     int cand_up_left;
 646     int cand_up_right;
 647     int cand_up_right_sap;
 648 } NeighbourAvailable;
 649
 650 typedef struct PredictionUnit {
 651     int mpm_idx;
 652     int rem_intra_luma_pred_mode;
 653     uint8_t intra_pred_mode[4];
 654     Mv mvd;
 655     uint8_t merge_flag;
 656     uint8_t intra_pred_mode_c;
 657 } PredictionUnit;
 658
 659 typedef struct TransformUnit {
 660     int cu_qp_delta;
 661
 662     // Inferred parameters;
 663     int cur_intra_pred_mode;
 664     uint8_t is_cu_qp_delta_coded;
 665 } TransformUnit;
 666
 667 typedef struct DBParams {
 668     int beta_offset;
 669     int tc_offset;
 670 } DBParams;
 671
 672 #define HEVC_FRAME_FLAG_OUTPUT    (1 << 0)
 673 #define HEVC_FRAME_FLAG_SHORT_REF (1 << 1)
 674 #define HEVC_FRAME_FLAG_LONG_REF  (1 << 2)
 675
 676 typedef struct HEVCFrame {
 677     AVFrame *frame;
 678     ThreadFrame tf;
 679     MvField *tab_mvf;
 680     RefPicList *refPicList;
 681     RefPicListTab **rpl_tab;
 682     int ctb_count;
 683     int poc;
 684     struct HEVCFrame *collocated_ref;
 685
 686     HEVCWindow window;
 687
 688     AVBufferRef *tab_mvf_buf;
 689     AVBufferRef *rpl_tab_buf;
 690     AVBufferRef *rpl_buf;
 691
 692     AVBufferRef *hwaccel_priv_buf;
 693     void *hwaccel_picture_private;
 694
 695     /**
 696      * A sequence counter, so that old frames are output first
 697      * after a POC reset
 698      */
 699     uint16_t sequence;
 700
 701     /**
 702      * A combination of HEVC_FRAME_FLAG_*
 703      */
 704     uint8_t flags;
 705 } HEVCFrame;
 706
 707 typedef struct HEVCNAL {
 708     uint8_t *rbsp_buffer;
 709     int rbsp_buffer_size;
 710
 711     int size;
 712     const uint8_t *data;
 713
 714     int raw_size;
 715     const uint8_t *raw_data;
 716
 717     GetBitContext gb;
 718
 719     enum NALUnitType type;
 720     int temporal_id;
 721 } HEVCNAL;
 722
 723 /* an input packet split into unescaped NAL units */
 724 typedef struct HEVCPacket {
 725     HEVCNAL *nals;
 726     int nb_nals;
 727     int nals_allocated;
 728 } HEVCPacket;
 729
 730 struct HEVCContext;
 731
 732 typedef struct HEVCPredContext {
 733     void (*intra_pred[4])(struct HEVCContext *s, int x0, int y0, int c_idx);
 734
 735     void (*pred_planar[4])(uint8_t *src, const uint8_t *top,
 736                            const uint8_t *left, ptrdiff_t stride);
 737     void (*pred_dc)(uint8_t *src, const uint8_t *top, const uint8_t *left,
 738                     ptrdiff_t stride, int log2_size, int c_idx);
 739     void (*pred_angular[4])(uint8_t *src, const uint8_t *top,
 740                             const uint8_t *left, ptrdiff_t stride,
 741                             int c_idx, int mode);
 742 } HEVCPredContext;
 743
 744 typedef struct HEVCLocalContext {
 745     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, mc_buffer[(MAX_PB_SIZE + 24) * MAX_PB_SIZE]);
 746     uint8_t cabac_state[HEVC_CONTEXTS];
 747
 748     uint8_t first_qp_group;
 749
 750     GetBitContext gb;
 751     CABACContext cc;
 752
 753     int8_t qp_y;
 754     int8_t curr_qp_y;
 755
 756     TransformUnit tu;
 757
 758     uint8_t ctb_left_flag;
 759     uint8_t ctb_up_flag;
 760     uint8_t ctb_up_right_flag;
 761     uint8_t ctb_up_left_flag;
 762     int     start_of_tiles_x;
 763     int     end_of_tiles_x;
 764     int     end_of_tiles_y;
 765     /* +7 is for subpixel interpolation, *2 for high bit depths */
 766     DECLARE_ALIGNED(32, uint8_t, edge_emu_buffer)[(MAX_PB_SIZE + 7) * EDGE_EMU_BUFFER_STRIDE * 2];
 767     CodingTree ct;
 768     CodingUnit cu;
 769     PredictionUnit pu;
 770     NeighbourAvailable na;
 771
 772 #define BOUNDARY_LEFT_SLICE     (1 << 0)
 773 #define BOUNDARY_LEFT_TILE      (1 << 1)
 774 #define BOUNDARY_UPPER_SLICE    (1 << 2)
 775 #define BOUNDARY_UPPER_TILE     (1 << 3)
 776     /* properties of the boundary of the current CTB for the purposes
 777      * of the deblocking filter */
 778     int boundary_flags;
 779 } HEVCLocalContext;
 780
 781 typedef struct HEVCContext {
 782     const AVClass *c;  // needed by private avoptions
 783     AVCodecContext *avctx;
 784
 785     HEVCLocalContext HEVClc;
 786
 787     uint8_t cabac_state[HEVC_CONTEXTS];
 788
 789     /** 1 if the independent slice segment header was successfully parsed */
 790     uint8_t slice_initialized;
 791
 792     AVFrame *frame;
 793     AVFrame *sao_frame;
 794     AVFrame *tmp_frame;
 795     AVFrame *output_frame;
 796
 797     HEVCParamSets ps;
 798
 799     AVBufferPool *tab_mvf_pool;
 800     AVBufferPool *rpl_tab_pool;
 801
 802     ///< candidate references for the current frame
 803     RefPicList rps[5];
 804
 805     SliceHeader sh;
 806     SAOParams *sao;
 807     DBParams *deblock;
 808     enum NALUnitType nal_unit_type;
 809     int temporal_id;  ///< temporal_id_plus1 - 1
 810     HEVCFrame *ref;
 811     HEVCFrame DPB[32];
 812     int poc;
 813     int pocTid0;
 814     int slice_idx; ///< number of the slice being currently decoded
 815     int eos;       ///< current packet contains an EOS/EOB NAL
 816     int max_ra;
 817     int bs_width;
 818     int bs_height;
 819
 820     int is_decoded;
 821
 822     HEVCPredContext hpc;
 823     HEVCDSPContext hevcdsp;
 824     VideoDSPContext vdsp;
 825     BswapDSPContext bdsp;
 826     int8_t *qp_y_tab;
 827     uint8_t *horizontal_bs;
 828     uint8_t *vertical_bs;
 829
 830     int32_t *tab_slice_address;
 831
 832     //  CU
 833     uint8_t *skip_flag;
 834     uint8_t *tab_ct_depth;
 835     // PU
 836     uint8_t *tab_ipm;
 837
 838     uint8_t *cbf_luma; // cbf_luma of colocated TU
 839     uint8_t *is_pcm;
 840
 841     // CTB-level flags affecting loop filter operation
 842     uint8_t *filter_slice_edges;
 843
 844     /** used on BE to byteswap the lines for checksumming */
 845     uint8_t *checksum_buf;
 846     int      checksum_buf_size;
 847
 848     /**
 849      * Sequence counters for decoded and output frames, so that old
 850      * frames are output first after a POC reset
 851      */
 852     uint16_t seq_decode;
 853     uint16_t seq_output;
 854
 855     HEVCPacket pkt;
 856     // type of the first VCL NAL of the current frame
 857     enum NALUnitType first_nal_type;
 858
 859     // for checking the frame checksums
 860     struct AVMD5 *md5_ctx;
 861     uint8_t       md5[3][16];
 862     uint8_t is_md5;
 863
 864     uint8_t context_initialized;
 865     uint8_t is_nalff;       ///< this flag is != 0 if bitstream is encapsulated
 866                             ///< as a format defined in 14496-15
 867     int apply_defdispwin;
 868
 869     int nal_length_size;    ///< Number of bytes used for nal length (1, 2 or 4)
 870     int nuh_layer_id;
 871
 872     /** frame packing arrangement variables */
 873     int sei_frame_packing_present;
 874     int frame_packing_arrangement_type;
 875     int content_interpretation_type;
 876     int quincunx_subsampling;
 877
 878     /** display orientation */
 879     int sei_display_orientation_present;
 880     int sei_anticlockwise_rotation;
 881     int sei_hflip, sei_vflip;
 882 } HEVCContext;
 883
 884 int ff_hevc_decode_short_term_rps(GetBitContext *gb, AVCodecContext *avctx,
 885                                   ShortTermRPS *rps, const HEVCSPS *sps, int is_slice_header);
 886
 887 /**
 888  * Parse the SPS from the bitstream into the provided HEVCSPS struct.
 889  *
 890  * @param sps_id the SPS id will be written here
 891  * @param apply_defdispwin if set 1, the default display window from the VUI
 892  *                         will be applied to the video dimensions
 893  * @param vps_list if non-NULL, this function will validate that the SPS refers
 894  *                 to an existing VPS
 895  */
 896 int ff_hevc_parse_sps(HEVCSPS *sps, GetBitContext *gb, unsigned int *sps_id,
 897                       int apply_defdispwin, AVBufferRef **vps_list, AVCodecContext *avctx);
 898
 899 int ff_hevc_decode_nal_vps(GetBitContext *gb, AVCodecContext *avctx,
 900                            HEVCParamSets *ps);
 901 int ff_hevc_decode_nal_sps(GetBitContext *gb, AVCodecContext *avctx,
 902                            HEVCParamSets *ps, int apply_defdispwin);
 903 int ff_hevc_decode_nal_pps(GetBitContext *gb, AVCodecContext *avctx,
 904                            HEVCParamSets *ps);
 905 int ff_hevc_decode_nal_sei(HEVCContext *s);
 906
 907 /**
 908  * Mark all frames in DPB as unused for reference.
 909  */
 910 void ff_hevc_clear_refs(HEVCContext *s);
 911
 912 /**
 913  * Drop all frames currently in DPB.
 914  */
 915 void ff_hevc_flush_dpb(HEVCContext *s);
 916
 917 /**
 918  * Compute POC of the current frame and return it.
 919  */
 920 int ff_hevc_compute_poc(HEVCContext *s, int poc_lsb);
 921
 922 RefPicList *ff_hevc_get_ref_list(HEVCContext *s, HEVCFrame *frame,
 923                                  int x0, int y0);
 924
 925 /**
 926  * Construct the reference picture sets for the current frame.
 927  */
 928 int ff_hevc_frame_rps(HEVCContext *s);
 929
 930 /**
 931  * Construct the reference picture list(s) for the current slice.
 932  */
 933 int ff_hevc_slice_rpl(HEVCContext *s);
 934
 935 void ff_hevc_save_states(HEVCContext *s, int ctb_addr_ts);
 936 void ff_hevc_cabac_init(HEVCContext *s, int ctb_addr_ts);
 937 int ff_hevc_sao_merge_flag_decode(HEVCContext *s);
 938 int ff_hevc_sao_type_idx_decode(HEVCContext *s);
 939 int ff_hevc_sao_band_position_decode(HEVCContext *s);
 940 int ff_hevc_sao_offset_abs_decode(HEVCContext *s);
 941 int ff_hevc_sao_offset_sign_decode(HEVCContext *s);
 942 int ff_hevc_sao_eo_class_decode(HEVCContext *s);
 943 int ff_hevc_end_of_slice_flag_decode(HEVCContext *s);
 944 int ff_hevc_cu_transquant_bypass_flag_decode(HEVCContext *s);
 945 int ff_hevc_skip_flag_decode(HEVCContext *s, int x0, int y0,
 946                              int x_cb, int y_cb);
 947 int ff_hevc_pred_mode_decode(HEVCContext *s);
 948 int ff_hevc_split_coding_unit_flag_decode(HEVCContext *s, int ct_depth,
 949                                           int x0, int y0);
 950 int ff_hevc_part_mode_decode(HEVCContext *s, int log2_cb_size);
 951 int ff_hevc_pcm_flag_decode(HEVCContext *s);
 952 int ff_hevc_prev_intra_luma_pred_flag_decode(HEVCContext *s);
 953 int ff_hevc_mpm_idx_decode(HEVCContext *s);
 954 int ff_hevc_rem_intra_luma_pred_mode_decode(HEVCContext *s);
 955 int ff_hevc_intra_chroma_pred_mode_decode(HEVCContext *s);
 956 int ff_hevc_merge_idx_decode(HEVCContext *s);
 957 int ff_hevc_merge_flag_decode(HEVCContext *s);
 958 int ff_hevc_inter_pred_idc_decode(HEVCContext *s, int nPbW, int nPbH);
 959 int ff_hevc_ref_idx_lx_decode(HEVCContext *s, int num_ref_idx_lx);
 960 int ff_hevc_mvp_lx_flag_decode(HEVCContext *s);
 961 int ff_hevc_no_residual_syntax_flag_decode(HEVCContext *s);
 962 int ff_hevc_abs_mvd_greater0_flag_decode(HEVCContext *s);
 963 int ff_hevc_abs_mvd_greater1_flag_decode(HEVCContext *s);
 964 int ff_hevc_mvd_decode(HEVCContext *s);
 965 int ff_hevc_mvd_sign_flag_decode(HEVCContext *s);
 966 int ff_hevc_split_transform_flag_decode(HEVCContext *s, int log2_trafo_size);
 967 int ff_hevc_cbf_cb_cr_decode(HEVCContext *s, int trafo_depth);
 968 int ff_hevc_cbf_luma_decode(HEVCContext *s, int trafo_depth);
 969 int ff_hevc_transform_skip_flag_decode(HEVCContext *s, int c_idx);
 970 int ff_hevc_last_significant_coeff_x_prefix_decode(HEVCContext *s, int c_idx,
 971                                                    int log2_size);
 972 int ff_hevc_last_significant_coeff_y_prefix_decode(HEVCContext *s, int c_idx,
 973                                                    int log2_size);
 974 int ff_hevc_last_significant_coeff_suffix_decode(HEVCContext *s,
 975                                                  int last_significant_coeff_prefix);
 976 int ff_hevc_significant_coeff_group_flag_decode(HEVCContext *s, int c_idx,
 977                                                 int ctx_cg);
 978 int ff_hevc_significant_coeff_flag_decode(HEVCContext *s, int c_idx, int x_c,
 979                                           int y_c, int log2_trafo_size,
 980                                           int scan_idx, int prev_sig);
 981 int ff_hevc_coeff_abs_level_greater1_flag_decode(HEVCContext *s, int c_idx,
 982                                                  int ctx_set);
 983 int ff_hevc_coeff_abs_level_greater2_flag_decode(HEVCContext *s, int c_idx,
 984                                                  int inc);
 985 int ff_hevc_coeff_abs_level_remaining(HEVCContext *s, int base_level,
 986                                       int rc_rice_param);
 987 int ff_hevc_coeff_sign_flag(HEVCContext *s, uint8_t nb);
 988
 989 /**
 990  * Get the number of candidate references for the current frame.
 991  */
 992 int ff_hevc_frame_nb_refs(HEVCContext *s);
 993
 994 int ff_hevc_set_new_ref(HEVCContext *s, AVFrame **frame, int poc);
 995
 996 /**
 997  * Find next frame in output order and put a reference to it in frame.
 998  * @return 1 if a frame was output, 0 otherwise
 999  */
1000 int ff_hevc_output_frame(HEVCContext *s, AVFrame *frame, int flush);
1001
1002 void ff_hevc_unref_frame(HEVCContext *s, HEVCFrame *frame, int flags);
1003
1004 void ff_hevc_set_neighbour_available(HEVCContext *s, int x0, int y0,
1005                                      int nPbW, int nPbH);
1006 void ff_hevc_luma_mv_merge_mode(HEVCContext *s, int x0, int y0,
1007                                 int nPbW, int nPbH, int log2_cb_size,
1008                                 int part_idx, int merge_idx, MvField *mv);
1009 void ff_hevc_luma_mv_mvp_mode(HEVCContext *s, int x0, int y0,
1010                               int nPbW, int nPbH, int log2_cb_size,
1011                               int part_idx, int merge_idx,
1012                               MvField *mv, int mvp_lx_flag, int LX);
1013 void ff_hevc_set_qPy(HEVCContext *s, int xC, int yC, int xBase, int yBase,
1014                      int log2_cb_size);
1015 void ff_hevc_deblocking_boundary_strengths(HEVCContext *s, int x0, int y0,
1016                                            int log2_trafo_size);
1017 int ff_hevc_cu_qp_delta_sign_flag(HEVCContext *s);
1018 int ff_hevc_cu_qp_delta_abs(HEVCContext *s);
1019 void ff_hevc_hls_filter(HEVCContext *s, int x, int y);
1020 void ff_hevc_hls_filters(HEVCContext *s, int x_ctb, int y_ctb, int ctb_size);
1021
1022 void ff_hevc_pps_free(HEVCPPS **ppps);
1023
1024 void ff_hevc_pred_init(HEVCPredContext *hpc, int bit_depth);
1025
1026 /**
1027  * Extract the raw (unescaped) HEVC bitstream.
1028  */
1029 int ff_hevc_extract_rbsp(const uint8_t *src, int length,
1030                          HEVCNAL *nal);
1031
1032 /**
1033  * Split an input packet into NAL units.
1034  */
1035 int ff_hevc_split_packet(HEVCPacket *pkt, const uint8_t *buf, int length,
1036                          AVCodecContext *avctx, int is_nalff, int nal_length_size);
1037
1038 int ff_hevc_encode_nal_vps(HEVCVPS *vps, unsigned int id,
1039                            uint8_t *buf, int buf_size);
1040
1041 extern const uint8_t ff_hevc_qpel_extra_before[4];
1042 extern const uint8_t ff_hevc_qpel_extra_after[4];
1043 extern const uint8_t ff_hevc_qpel_extra[4];
1044
1045 extern const uint8_t ff_hevc_diag_scan4x4_x[16];
1046 extern const uint8_t ff_hevc_diag_scan4x4_y[16];
1047 extern const uint8_t ff_hevc_diag_scan8x8_x[64];
1048 extern const uint8_t ff_hevc_diag_scan8x8_y[64];
1049
1050 #endif /* AVCODEC_HEVC_H */