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 FFmpeg.
   7  *
   8  * FFmpeg 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  * FFmpeg 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 FFmpeg; 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 "libavutil/buffer.h"
  27 #include "libavutil/md5.h"
  28
  29 #include "avcodec.h"
  30 #include "bswapdsp.h"
  31 #include "cabac.h"
  32 #include "get_bits.h"
  33 #include "hevcpred.h"
  34 #include "hevcdsp.h"
  35 #include "internal.h"
  36 #include "thread.h"
  37 #include "videodsp.h"
  38
  39 #define MAX_DPB_SIZE 16 // A.4.1
  40 #define MAX_REFS 16
  41
  42 #define MAX_NB_THREADS 16
  43 #define SHIFT_CTB_WPP 2
  44
  45 /**
  46  * 7.4.2.1
  47  */
  48 #define MAX_SUB_LAYERS 7
  49 #define MAX_VPS_COUNT 16
  50 #define MAX_SPS_COUNT 32
  51 #define MAX_PPS_COUNT 256
  52 #define MAX_SHORT_TERM_RPS_COUNT 64
  53 #define MAX_CU_SIZE 128
  54
  55 //TODO: check if this is really the maximum
  56 #define MAX_TRANSFORM_DEPTH 5
  57
  58 #define MAX_TB_SIZE 32
  59 #define MAX_LOG2_CTB_SIZE 6
  60 #define MAX_QP 51
  61 #define DEFAULT_INTRA_TC_OFFSET 2
  62
  63 #define HEVC_CONTEXTS 199
  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 #define QPEL_EXTRA_BEFORE 3
  74 #define QPEL_EXTRA_AFTER  4
  75 #define QPEL_EXTRA        7
  76
  77 #define EDGE_EMU_BUFFER_STRIDE 80
  78
  79 /**
  80  * Value of the luma sample at position (x, y) in the 2D array tab.
  81  */
  82 #define SAMPLE(tab, x, y) ((tab)[(y) * s->sps->width + (x)])
  83 #define SAMPLE_CTB(tab, x, y) ((tab)[(y) * min_cb_width + (x)])
  84
  85 #define IS_IDR(s) ((s)->nal_unit_type == NAL_IDR_W_RADL || (s)->nal_unit_type == NAL_IDR_N_LP)
  86 #define IS_BLA(s) ((s)->nal_unit_type == NAL_BLA_W_RADL || (s)->nal_unit_type == NAL_BLA_W_LP || \
  87                    (s)->nal_unit_type == NAL_BLA_N_LP)
  88 #define IS_IRAP(s) ((s)->nal_unit_type >= 16 && (s)->nal_unit_type <= 23)
  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     EXPLICIT_RDPCM_FLAG,
 171     EXPLICIT_RDPCM_DIR_FLAG,
 172     LAST_SIGNIFICANT_COEFF_X_PREFIX,
 173     LAST_SIGNIFICANT_COEFF_Y_PREFIX,
 174     LAST_SIGNIFICANT_COEFF_X_SUFFIX,
 175     LAST_SIGNIFICANT_COEFF_Y_SUFFIX,
 176     SIGNIFICANT_COEFF_GROUP_FLAG,
 177     SIGNIFICANT_COEFF_FLAG,
 178     COEFF_ABS_LEVEL_GREATER1_FLAG,
 179     COEFF_ABS_LEVEL_GREATER2_FLAG,
 180     COEFF_ABS_LEVEL_REMAINING,
 181     COEFF_SIGN_FLAG,
 182     LOG2_RES_SCALE_ABS,
 183     RES_SCALE_SIGN_FLAG,
 184     CU_CHROMA_QP_OFFSET_FLAG,
 185     CU_CHROMA_QP_OFFSET_IDX,
 186 };
 187
 188 enum PartMode {
 189     PART_2Nx2N = 0,
 190     PART_2NxN  = 1,
 191     PART_Nx2N  = 2,
 192     PART_NxN   = 3,
 193     PART_2NxnU = 4,
 194     PART_2NxnD = 5,
 195     PART_nLx2N = 6,
 196     PART_nRx2N = 7,
 197 };
 198
 199 enum PredMode {
 200     MODE_INTER = 0,
 201     MODE_INTRA,
 202     MODE_SKIP,
 203 };
 204
 205 enum InterPredIdc {
 206     PRED_L0 = 0,
 207     PRED_L1,
 208     PRED_BI,
 209 };
 210
 211 enum PredFlag {
 212     PF_INTRA = 0,
 213     PF_L0,
 214     PF_L1,
 215     PF_BI,
 216 };
 217
 218 enum IntraPredMode {
 219     INTRA_PLANAR = 0,
 220     INTRA_DC,
 221     INTRA_ANGULAR_2,
 222     INTRA_ANGULAR_3,
 223     INTRA_ANGULAR_4,
 224     INTRA_ANGULAR_5,
 225     INTRA_ANGULAR_6,
 226     INTRA_ANGULAR_7,
 227     INTRA_ANGULAR_8,
 228     INTRA_ANGULAR_9,
 229     INTRA_ANGULAR_10,
 230     INTRA_ANGULAR_11,
 231     INTRA_ANGULAR_12,
 232     INTRA_ANGULAR_13,
 233     INTRA_ANGULAR_14,
 234     INTRA_ANGULAR_15,
 235     INTRA_ANGULAR_16,
 236     INTRA_ANGULAR_17,
 237     INTRA_ANGULAR_18,
 238     INTRA_ANGULAR_19,
 239     INTRA_ANGULAR_20,
 240     INTRA_ANGULAR_21,
 241     INTRA_ANGULAR_22,
 242     INTRA_ANGULAR_23,
 243     INTRA_ANGULAR_24,
 244     INTRA_ANGULAR_25,
 245     INTRA_ANGULAR_26,
 246     INTRA_ANGULAR_27,
 247     INTRA_ANGULAR_28,
 248     INTRA_ANGULAR_29,
 249     INTRA_ANGULAR_30,
 250     INTRA_ANGULAR_31,
 251     INTRA_ANGULAR_32,
 252     INTRA_ANGULAR_33,
 253     INTRA_ANGULAR_34,
 254 };
 255
 256 enum SAOType {
 257     SAO_NOT_APPLIED = 0,
 258     SAO_BAND,
 259     SAO_EDGE,
 260     SAO_APPLIED
 261 };
 262
 263 enum SAOEOClass {
 264     SAO_EO_HORIZ = 0,
 265     SAO_EO_VERT,
 266     SAO_EO_135D,
 267     SAO_EO_45D,
 268 };
 269
 270 enum ScanType {
 271     SCAN_DIAG = 0,
 272     SCAN_HORIZ,
 273     SCAN_VERT,
 274 };
 275
 276 typedef struct ShortTermRPS {
 277     unsigned int num_negative_pics;
 278     int num_delta_pocs;
 279     int32_t delta_poc[32];
 280     uint8_t used[32];
 281 } ShortTermRPS;
 282
 283 typedef struct LongTermRPS {
 284     int     poc[32];
 285     uint8_t used[32];
 286     uint8_t nb_refs;
 287 } LongTermRPS;
 288
 289 typedef struct RefPicList {
 290     struct HEVCFrame *ref[MAX_REFS];
 291     int list[MAX_REFS];
 292     int isLongTerm[MAX_REFS];
 293     int nb_refs;
 294 } RefPicList;
 295
 296 typedef struct RefPicListTab {
 297     RefPicList refPicList[2];
 298 } RefPicListTab;
 299
 300 typedef struct HEVCWindow {
 301     unsigned int left_offset;
 302     unsigned int right_offset;
 303     unsigned int top_offset;
 304     unsigned int bottom_offset;
 305 } HEVCWindow;
 306
 307 typedef struct VUI {
 308     AVRational sar;
 309
 310     int overscan_info_present_flag;
 311     int overscan_appropriate_flag;
 312
 313     int video_signal_type_present_flag;
 314     int video_format;
 315     int video_full_range_flag;
 316     int colour_description_present_flag;
 317     uint8_t colour_primaries;
 318     uint8_t transfer_characteristic;
 319     uint8_t matrix_coeffs;
 320
 321     int chroma_loc_info_present_flag;
 322     int chroma_sample_loc_type_top_field;
 323     int chroma_sample_loc_type_bottom_field;
 324     int neutra_chroma_indication_flag;
 325
 326     int field_seq_flag;
 327     int frame_field_info_present_flag;
 328
 329     int default_display_window_flag;
 330     HEVCWindow def_disp_win;
 331
 332     int vui_timing_info_present_flag;
 333     uint32_t vui_num_units_in_tick;
 334     uint32_t vui_time_scale;
 335     int vui_poc_proportional_to_timing_flag;
 336     int vui_num_ticks_poc_diff_one_minus1;
 337     int vui_hrd_parameters_present_flag;
 338
 339     int bitstream_restriction_flag;
 340     int tiles_fixed_structure_flag;
 341     int motion_vectors_over_pic_boundaries_flag;
 342     int restricted_ref_pic_lists_flag;
 343     int min_spatial_segmentation_idc;
 344     int max_bytes_per_pic_denom;
 345     int max_bits_per_min_cu_denom;
 346     int log2_max_mv_length_horizontal;
 347     int log2_max_mv_length_vertical;
 348 } VUI;
 349
 350 typedef struct PTLCommon {
 351     uint8_t profile_space;
 352     uint8_t tier_flag;
 353     uint8_t profile_idc;
 354     uint8_t profile_compatibility_flag[32];
 355     uint8_t level_idc;
 356     uint8_t progressive_source_flag;
 357     uint8_t interlaced_source_flag;
 358     uint8_t non_packed_constraint_flag;
 359     uint8_t frame_only_constraint_flag;
 360 } PTLCommon;
 361
 362 typedef struct PTL {
 363     PTLCommon general_ptl;
 364     PTLCommon sub_layer_ptl[MAX_SUB_LAYERS];
 365
 366     uint8_t sub_layer_profile_present_flag[MAX_SUB_LAYERS];
 367     uint8_t sub_layer_level_present_flag[MAX_SUB_LAYERS];
 368 } PTL;
 369
 370 typedef struct HEVCVPS {
 371     uint8_t vps_temporal_id_nesting_flag;
 372     int vps_max_layers;
 373     int vps_max_sub_layers; ///< vps_max_temporal_layers_minus1 + 1
 374
 375     PTL ptl;
 376     int vps_sub_layer_ordering_info_present_flag;
 377     unsigned int vps_max_dec_pic_buffering[MAX_SUB_LAYERS];
 378     unsigned int vps_num_reorder_pics[MAX_SUB_LAYERS];
 379     unsigned int vps_max_latency_increase[MAX_SUB_LAYERS];
 380     int vps_max_layer_id;
 381     int vps_num_layer_sets; ///< vps_num_layer_sets_minus1 + 1
 382     uint8_t vps_timing_info_present_flag;
 383     uint32_t vps_num_units_in_tick;
 384     uint32_t vps_time_scale;
 385     uint8_t vps_poc_proportional_to_timing_flag;
 386     int vps_num_ticks_poc_diff_one; ///< vps_num_ticks_poc_diff_one_minus1 + 1
 387     int vps_num_hrd_parameters;
 388 } HEVCVPS;
 389
 390 typedef struct ScalingList {
 391     /* This is a little wasteful, since sizeID 0 only needs 8 coeffs,
 392      * and size ID 3 only has 2 arrays, not 6. */
 393     uint8_t sl[4][6][64];
 394     uint8_t sl_dc[2][6];
 395 } ScalingList;
 396
 397 typedef struct HEVCSPS {
 398     unsigned vps_id;
 399     int chroma_format_idc;
 400     uint8_t separate_colour_plane_flag;
 401
 402     ///< output (i.e. cropped) values
 403     int output_width, output_height;
 404     HEVCWindow output_window;
 405
 406     HEVCWindow pic_conf_win;
 407
 408     int bit_depth;
 409     int pixel_shift;
 410     enum AVPixelFormat pix_fmt;
 411
 412     unsigned int log2_max_poc_lsb;
 413     int pcm_enabled_flag;
 414
 415     int max_sub_layers;
 416     struct {
 417         int max_dec_pic_buffering;
 418         int num_reorder_pics;
 419         int max_latency_increase;
 420     } temporal_layer[MAX_SUB_LAYERS];
 421
 422     VUI vui;
 423     PTL ptl;
 424
 425     uint8_t scaling_list_enable_flag;
 426     ScalingList scaling_list;
 427
 428     unsigned int nb_st_rps;
 429     ShortTermRPS st_rps[MAX_SHORT_TERM_RPS_COUNT];
 430
 431     uint8_t amp_enabled_flag;
 432     uint8_t sao_enabled;
 433
 434     uint8_t long_term_ref_pics_present_flag;
 435     uint16_t lt_ref_pic_poc_lsb_sps[32];
 436     uint8_t used_by_curr_pic_lt_sps_flag[32];
 437     uint8_t num_long_term_ref_pics_sps;
 438
 439     struct {
 440         uint8_t bit_depth;
 441         uint8_t bit_depth_chroma;
 442         unsigned int log2_min_pcm_cb_size;
 443         unsigned int log2_max_pcm_cb_size;
 444         uint8_t loop_filter_disable_flag;
 445     } pcm;
 446     uint8_t sps_temporal_mvp_enabled_flag;
 447     uint8_t sps_strong_intra_smoothing_enable_flag;
 448
 449     unsigned int log2_min_cb_size;
 450     unsigned int log2_diff_max_min_coding_block_size;
 451     unsigned int log2_min_tb_size;
 452     unsigned int log2_max_trafo_size;
 453     unsigned int log2_ctb_size;
 454     unsigned int log2_min_pu_size;
 455
 456     int max_transform_hierarchy_depth_inter;
 457     int max_transform_hierarchy_depth_intra;
 458
 459     int transform_skip_rotation_enabled_flag;
 460     int transform_skip_context_enabled_flag;
 461     int implicit_rdpcm_enabled_flag;
 462     int explicit_rdpcm_enabled_flag;
 463     int intra_smoothing_disabled_flag;
 464     int persistent_rice_adaptation_enabled_flag;
 465
 466     ///< coded frame dimension in various units
 467     int width;
 468     int height;
 469     int ctb_width;
 470     int ctb_height;
 471     int ctb_size;
 472     int min_cb_width;
 473     int min_cb_height;
 474     int min_tb_width;
 475     int min_tb_height;
 476     int min_pu_width;
 477     int min_pu_height;
 478     int tb_mask;
 479
 480     int hshift[3];
 481     int vshift[3];
 482
 483     int qp_bd_offset;
 484 } HEVCSPS;
 485
 486 typedef struct HEVCPPS {
 487     unsigned int sps_id; ///< seq_parameter_set_id
 488
 489     uint8_t sign_data_hiding_flag;
 490
 491     uint8_t cabac_init_present_flag;
 492
 493     int num_ref_idx_l0_default_active; ///< num_ref_idx_l0_default_active_minus1 + 1
 494     int num_ref_idx_l1_default_active; ///< num_ref_idx_l1_default_active_minus1 + 1
 495     int pic_init_qp_minus26;
 496
 497     uint8_t constrained_intra_pred_flag;
 498     uint8_t transform_skip_enabled_flag;
 499
 500     uint8_t cu_qp_delta_enabled_flag;
 501     int diff_cu_qp_delta_depth;
 502
 503     int cb_qp_offset;
 504     int cr_qp_offset;
 505     uint8_t pic_slice_level_chroma_qp_offsets_present_flag;
 506     uint8_t weighted_pred_flag;
 507     uint8_t weighted_bipred_flag;
 508     uint8_t output_flag_present_flag;
 509     uint8_t transquant_bypass_enable_flag;
 510
 511     uint8_t dependent_slice_segments_enabled_flag;
 512     uint8_t tiles_enabled_flag;
 513     uint8_t entropy_coding_sync_enabled_flag;
 514
 515     int num_tile_columns;   ///< num_tile_columns_minus1 + 1
 516     int num_tile_rows;      ///< num_tile_rows_minus1 + 1
 517     uint8_t uniform_spacing_flag;
 518     uint8_t loop_filter_across_tiles_enabled_flag;
 519
 520     uint8_t seq_loop_filter_across_slices_enabled_flag;
 521
 522     uint8_t deblocking_filter_control_present_flag;
 523     uint8_t deblocking_filter_override_enabled_flag;
 524     uint8_t disable_dbf;
 525     int beta_offset;    ///< beta_offset_div2 * 2
 526     int tc_offset;      ///< tc_offset_div2 * 2
 527
 528     uint8_t scaling_list_data_present_flag;
 529     ScalingList scaling_list;
 530
 531     uint8_t lists_modification_present_flag;
 532     int log2_parallel_merge_level; ///< log2_parallel_merge_level_minus2 + 2
 533     int num_extra_slice_header_bits;
 534     uint8_t slice_header_extension_present_flag;
 535     uint8_t log2_max_transform_skip_block_size;
 536     uint8_t cross_component_prediction_enabled_flag;
 537     uint8_t chroma_qp_offset_list_enabled_flag;
 538     uint8_t diff_cu_chroma_qp_offset_depth;
 539     uint8_t chroma_qp_offset_list_len_minus1;
 540     int8_t  cb_qp_offset_list[5];
 541     int8_t  cr_qp_offset_list[5];
 542     uint8_t log2_sao_offset_scale_luma;
 543     uint8_t log2_sao_offset_scale_chroma;
 544
 545     // Inferred parameters
 546     unsigned int *column_width;  ///< ColumnWidth
 547     unsigned int *row_height;    ///< RowHeight
 548     unsigned int *col_bd;        ///< ColBd
 549     unsigned int *row_bd;        ///< RowBd
 550     int *col_idxX;
 551
 552     int *ctb_addr_rs_to_ts; ///< CtbAddrRSToTS
 553     int *ctb_addr_ts_to_rs; ///< CtbAddrTSToRS
 554     int *tile_id;           ///< TileId
 555     int *tile_pos_rs;       ///< TilePosRS
 556     int *min_tb_addr_zs;    ///< MinTbAddrZS
 557     int *min_tb_addr_zs_tab;///< MinTbAddrZS
 558 } HEVCPPS;
 559
 560 typedef struct HEVCParamSets {
 561     AVBufferRef *vps_list[MAX_VPS_COUNT];
 562     AVBufferRef *sps_list[MAX_SPS_COUNT];
 563     AVBufferRef *pps_list[MAX_PPS_COUNT];
 564
 565     /* currently active parameter sets */
 566     const HEVCVPS *vps;
 567     const HEVCSPS *sps;
 568     const HEVCPPS *pps;
 569 } HEVCParamSets;
 570
 571 typedef struct SliceHeader {
 572     unsigned int pps_id;
 573
 574     ///< address (in raster order) of the first block in the current slice segment
 575     unsigned int   slice_segment_addr;
 576     ///< address (in raster order) of the first block in the current slice
 577     unsigned int   slice_addr;
 578
 579     enum SliceType slice_type;
 580
 581     int pic_order_cnt_lsb;
 582
 583     uint8_t first_slice_in_pic_flag;
 584     uint8_t dependent_slice_segment_flag;
 585     uint8_t pic_output_flag;
 586     uint8_t colour_plane_id;
 587
 588     ///< RPS coded in the slice header itself is stored here
 589     int short_term_ref_pic_set_sps_flag;
 590     int short_term_ref_pic_set_size;
 591     ShortTermRPS slice_rps;
 592     const ShortTermRPS *short_term_rps;
 593     int long_term_ref_pic_set_size;
 594     LongTermRPS long_term_rps;
 595     unsigned int list_entry_lx[2][32];
 596
 597     uint8_t rpl_modification_flag[2];
 598     uint8_t no_output_of_prior_pics_flag;
 599     uint8_t slice_temporal_mvp_enabled_flag;
 600
 601     unsigned int nb_refs[2];
 602
 603     uint8_t slice_sample_adaptive_offset_flag[3];
 604     uint8_t mvd_l1_zero_flag;
 605
 606     uint8_t cabac_init_flag;
 607     uint8_t disable_deblocking_filter_flag; ///< slice_header_disable_deblocking_filter_flag
 608     uint8_t slice_loop_filter_across_slices_enabled_flag;
 609     uint8_t collocated_list;
 610
 611     unsigned int collocated_ref_idx;
 612
 613     int slice_qp_delta;
 614     int slice_cb_qp_offset;
 615     int slice_cr_qp_offset;
 616
 617     uint8_t cu_chroma_qp_offset_enabled_flag;
 618
 619     int beta_offset;    ///< beta_offset_div2 * 2
 620     int tc_offset;      ///< tc_offset_div2 * 2
 621
 622     unsigned int max_num_merge_cand; ///< 5 - 5_minus_max_num_merge_cand
 623
 624     int *entry_point_offset;
 625     int * offset;
 626     int * size;
 627     int num_entry_point_offsets;
 628
 629     int8_t slice_qp;
 630
 631     uint8_t luma_log2_weight_denom;
 632     int16_t chroma_log2_weight_denom;
 633
 634     int16_t luma_weight_l0[16];
 635     int16_t chroma_weight_l0[16][2];
 636     int16_t chroma_weight_l1[16][2];
 637     int16_t luma_weight_l1[16];
 638
 639     int16_t luma_offset_l0[16];
 640     int16_t chroma_offset_l0[16][2];
 641
 642     int16_t luma_offset_l1[16];
 643     int16_t chroma_offset_l1[16][2];
 644
 645     int slice_ctb_addr_rs;
 646 } SliceHeader;
 647
 648 typedef struct CodingUnit {
 649     int x;
 650     int y;
 651
 652     enum PredMode pred_mode;    ///< PredMode
 653     enum PartMode part_mode;    ///< PartMode
 654
 655     // Inferred parameters
 656     uint8_t intra_split_flag;   ///< IntraSplitFlag
 657     uint8_t max_trafo_depth;    ///< MaxTrafoDepth
 658     uint8_t cu_transquant_bypass_flag;
 659 } CodingUnit;
 660
 661 typedef struct Mv {
 662     int16_t x;  ///< horizontal component of motion vector
 663     int16_t y;  ///< vertical component of motion vector
 664 } Mv;
 665
 666 typedef struct MvField {
 667     DECLARE_ALIGNED(4, Mv, mv)[2];
 668     int8_t ref_idx[2];
 669     int8_t pred_flag;
 670 } MvField;
 671
 672 typedef struct NeighbourAvailable {
 673     int cand_bottom_left;
 674     int cand_left;
 675     int cand_up;
 676     int cand_up_left;
 677     int cand_up_right;
 678     int cand_up_right_sap;
 679 } NeighbourAvailable;
 680
 681 typedef struct PredictionUnit {
 682     int mpm_idx;
 683     int rem_intra_luma_pred_mode;
 684     uint8_t intra_pred_mode[4];
 685     Mv mvd;
 686     uint8_t merge_flag;
 687     uint8_t intra_pred_mode_c[4];
 688     uint8_t chroma_mode_c[4];
 689 } PredictionUnit;
 690
 691 typedef struct TransformUnit {
 692     int cu_qp_delta;
 693
 694     int res_scale_val;
 695
 696     // Inferred parameters;
 697     int intra_pred_mode;
 698     int intra_pred_mode_c;
 699     int chroma_mode_c;
 700     uint8_t is_cu_qp_delta_coded;
 701     uint8_t is_cu_chroma_qp_offset_coded;
 702     int8_t  cu_qp_offset_cb;
 703     int8_t  cu_qp_offset_cr;
 704     uint8_t cross_pf;
 705 } TransformUnit;
 706
 707 typedef struct DBParams {
 708     int beta_offset;
 709     int tc_offset;
 710 } DBParams;
 711
 712 #define HEVC_FRAME_FLAG_OUTPUT    (1 << 0)
 713 #define HEVC_FRAME_FLAG_SHORT_REF (1 << 1)
 714 #define HEVC_FRAME_FLAG_LONG_REF  (1 << 2)
 715 #define HEVC_FRAME_FLAG_BUMPING   (1 << 3)
 716
 717 typedef struct HEVCFrame {
 718     AVFrame *frame;
 719     ThreadFrame tf;
 720     MvField *tab_mvf;
 721     RefPicList *refPicList;
 722     RefPicListTab **rpl_tab;
 723     int ctb_count;
 724     int poc;
 725     struct HEVCFrame *collocated_ref;
 726
 727     HEVCWindow window;
 728
 729     AVBufferRef *tab_mvf_buf;
 730     AVBufferRef *rpl_tab_buf;
 731     AVBufferRef *rpl_buf;
 732
 733     AVBufferRef *hwaccel_priv_buf;
 734     void *hwaccel_picture_private;
 735
 736     /**
 737      * A sequence counter, so that old frames are output first
 738      * after a POC reset
 739      */
 740     uint16_t sequence;
 741
 742     /**
 743      * A combination of HEVC_FRAME_FLAG_*
 744      */
 745     uint8_t flags;
 746 } HEVCFrame;
 747
 748 typedef struct HEVCNAL {
 749     uint8_t *rbsp_buffer;
 750     int rbsp_buffer_size;
 751
 752     int size;
 753     const uint8_t *data;
 754
 755     int raw_size;
 756     const uint8_t *raw_data;
 757
 758     GetBitContext gb;
 759
 760     enum NALUnitType type;
 761     int temporal_id;
 762
 763     int skipped_bytes;
 764     int skipped_bytes_pos_size;
 765     int *skipped_bytes_pos;
 766 } HEVCNAL;
 767
 768 /* an input packet split into unescaped NAL units */
 769 typedef struct HEVCPacket {
 770     HEVCNAL *nals;
 771     int nb_nals;
 772     int nals_allocated;
 773 } HEVCPacket;
 774
 775 typedef struct HEVCLocalContext {
 776     uint8_t cabac_state[HEVC_CONTEXTS];
 777
 778     uint8_t stat_coeff[4];
 779
 780     uint8_t first_qp_group;
 781
 782     GetBitContext gb;
 783     CABACContext cc;
 784
 785     int8_t qp_y;
 786     int8_t curr_qp_y;
 787
 788     int qPy_pred;
 789
 790     TransformUnit tu;
 791
 792     uint8_t ctb_left_flag;
 793     uint8_t ctb_up_flag;
 794     uint8_t ctb_up_right_flag;
 795     uint8_t ctb_up_left_flag;
 796     int     end_of_tiles_x;
 797     int     end_of_tiles_y;
 798     /* +7 is for subpixel interpolation, *2 for high bit depths */
 799     DECLARE_ALIGNED(32, uint8_t, edge_emu_buffer)[(MAX_PB_SIZE + 7) * EDGE_EMU_BUFFER_STRIDE * 2];
 800     /* The extended size between the new edge emu buffer is abused by SAO */
 801     DECLARE_ALIGNED(32, uint8_t, edge_emu_buffer2)[(MAX_PB_SIZE + 7) * EDGE_EMU_BUFFER_STRIDE * 2];
 802     DECLARE_ALIGNED(32, int16_t, tmp [MAX_PB_SIZE * MAX_PB_SIZE]);
 803
 804     int ct_depth;
 805     CodingUnit cu;
 806     PredictionUnit pu;
 807     NeighbourAvailable na;
 808
 809 #define BOUNDARY_LEFT_SLICE     (1 << 0)
 810 #define BOUNDARY_LEFT_TILE      (1 << 1)
 811 #define BOUNDARY_UPPER_SLICE    (1 << 2)
 812 #define BOUNDARY_UPPER_TILE     (1 << 3)
 813     /* properties of the boundary of the current CTB for the purposes
 814      * of the deblocking filter */
 815     int boundary_flags;
 816 } HEVCLocalContext;
 817
 818 typedef struct HEVCContext {
 819     const AVClass *c;  // needed by private avoptions
 820     AVCodecContext *avctx;
 821
 822     struct HEVCContext  *sList[MAX_NB_THREADS];
 823
 824     HEVCLocalContext    *HEVClcList[MAX_NB_THREADS];
 825     HEVCLocalContext    *HEVClc;
 826
 827     uint8_t             threads_type;
 828     uint8_t             threads_number;
 829
 830     int                 width;
 831     int                 height;
 832
 833     uint8_t *cabac_state;
 834
 835     /** 1 if the independent slice segment header was successfully parsed */
 836     uint8_t slice_initialized;
 837
 838     AVFrame *frame;
 839     AVFrame *output_frame;
 840     uint8_t *sao_pixel_buffer_h[3];
 841     uint8_t *sao_pixel_buffer_v[3];
 842
 843     HEVCParamSets ps;
 844
 845     AVBufferPool *tab_mvf_pool;
 846     AVBufferPool *rpl_tab_pool;
 847
 848     ///< candidate references for the current frame
 849     RefPicList rps[5];
 850
 851     SliceHeader sh;
 852     SAOParams *sao;
 853     DBParams *deblock;
 854     enum NALUnitType nal_unit_type;
 855     int temporal_id;  ///< temporal_id_plus1 - 1
 856     HEVCFrame *ref;
 857     HEVCFrame DPB[32];
 858     int poc;
 859     int pocTid0;
 860     int slice_idx; ///< number of the slice being currently decoded
 861     int eos;       ///< current packet contains an EOS/EOB NAL
 862     int last_eos;  ///< last packet contains an EOS/EOB NAL
 863     int max_ra;
 864     int bs_width;
 865     int bs_height;
 866
 867     int is_decoded;
 868
 869     HEVCPredContext hpc;
 870     HEVCDSPContext hevcdsp;
 871     VideoDSPContext vdsp;
 872     BswapDSPContext bdsp;
 873     int8_t *qp_y_tab;
 874     uint8_t *horizontal_bs;
 875     uint8_t *vertical_bs;
 876
 877     int32_t *tab_slice_address;
 878
 879     //  CU
 880     uint8_t *skip_flag;
 881     uint8_t *tab_ct_depth;
 882     // PU
 883     uint8_t *tab_ipm;
 884
 885     uint8_t *cbf_luma; // cbf_luma of colocated TU
 886     uint8_t *is_pcm;
 887
 888     // CTB-level flags affecting loop filter operation
 889     uint8_t *filter_slice_edges;
 890
 891     /** used on BE to byteswap the lines for checksumming */
 892     uint8_t *checksum_buf;
 893     int      checksum_buf_size;
 894
 895     /**
 896      * Sequence counters for decoded and output frames, so that old
 897      * frames are output first after a POC reset
 898      */
 899     uint16_t seq_decode;
 900     uint16_t seq_output;
 901
 902     int enable_parallel_tiles;
 903     int wpp_err;
 904
 905     const uint8_t *data;
 906
 907     HEVCPacket pkt;
 908     // type of the first VCL NAL of the current frame
 909     enum NALUnitType first_nal_type;
 910
 911     // for checking the frame checksums
 912     struct AVMD5 *md5_ctx;
 913     uint8_t       md5[3][16];
 914     uint8_t is_md5;
 915
 916     uint8_t context_initialized;
 917     uint8_t is_nalff;       ///< this flag is != 0 if bitstream is encapsulated
 918                             ///< as a format defined in 14496-15
 919     int apply_defdispwin;
 920
 921     int active_seq_parameter_set_id;
 922
 923     int nal_length_size;    ///< Number of bytes used for nal length (1, 2 or 4)
 924     int nuh_layer_id;
 925
 926     /** frame packing arrangement variables */
 927     int sei_frame_packing_present;
 928     int frame_packing_arrangement_type;
 929     int content_interpretation_type;
 930     int quincunx_subsampling;
 931
 932     /** display orientation */
 933     int sei_display_orientation_present;
 934     int sei_anticlockwise_rotation;
 935     int sei_hflip, sei_vflip;
 936
 937     int picture_struct;
 938 } HEVCContext;
 939
 940 int ff_hevc_decode_short_term_rps(GetBitContext *gb, AVCodecContext *avctx,
 941                                   ShortTermRPS *rps, const HEVCSPS *sps, int is_slice_header);
 942
 943 /**
 944  * Parse the SPS from the bitstream into the provided HEVCSPS struct.
 945  *
 946  * @param sps_id the SPS id will be written here
 947  * @param apply_defdispwin if set 1, the default display window from the VUI
 948  *                         will be applied to the video dimensions
 949  * @param vps_list if non-NULL, this function will validate that the SPS refers
 950  *                 to an existing VPS
 951  */
 952 int ff_hevc_parse_sps(HEVCSPS *sps, GetBitContext *gb, unsigned int *sps_id,
 953                       int apply_defdispwin, AVBufferRef **vps_list, AVCodecContext *avctx);
 954
 955 int ff_hevc_decode_nal_vps(GetBitContext *gb, AVCodecContext *avctx,
 956                            HEVCParamSets *ps);
 957 int ff_hevc_decode_nal_sps(GetBitContext *gb, AVCodecContext *avctx,
 958                            HEVCParamSets *ps, int apply_defdispwin);
 959 int ff_hevc_decode_nal_pps(GetBitContext *gb, AVCodecContext *avctx,
 960                            HEVCParamSets *ps);
 961 int ff_hevc_decode_nal_sei(HEVCContext *s);
 962
 963 /**
 964  * Mark all frames in DPB as unused for reference.
 965  */
 966 void ff_hevc_clear_refs(HEVCContext *s);
 967
 968 /**
 969  * Drop all frames currently in DPB.
 970  */
 971 void ff_hevc_flush_dpb(HEVCContext *s);
 972
 973 /**
 974  * Compute POC of the current frame and return it.
 975  */
 976 int ff_hevc_compute_poc(HEVCContext *s, int poc_lsb);
 977
 978 RefPicList *ff_hevc_get_ref_list(HEVCContext *s, HEVCFrame *frame,
 979                                  int x0, int y0);
 980
 981 /**
 982  * Construct the reference picture sets for the current frame.
 983  */
 984 int ff_hevc_frame_rps(HEVCContext *s);
 985
 986 /**
 987  * Construct the reference picture list(s) for the current slice.
 988  */
 989 int ff_hevc_slice_rpl(HEVCContext *s);
 990
 991 void ff_hevc_save_states(HEVCContext *s, int ctb_addr_ts);
 992 void ff_hevc_cabac_init(HEVCContext *s, int ctb_addr_ts);
 993 int ff_hevc_sao_merge_flag_decode(HEVCContext *s);
 994 int ff_hevc_sao_type_idx_decode(HEVCContext *s);
 995 int ff_hevc_sao_band_position_decode(HEVCContext *s);
 996 int ff_hevc_sao_offset_abs_decode(HEVCContext *s);
 997 int ff_hevc_sao_offset_sign_decode(HEVCContext *s);
 998 int ff_hevc_sao_eo_class_decode(HEVCContext *s);
 999 int ff_hevc_end_of_slice_flag_decode(HEVCContext *s);
1000 int ff_hevc_cu_transquant_bypass_flag_decode(HEVCContext *s);
1001 int ff_hevc_skip_flag_decode(HEVCContext *s, int x0, int y0,
1002                              int x_cb, int y_cb);
1003 int ff_hevc_pred_mode_decode(HEVCContext *s);
1004 int ff_hevc_split_coding_unit_flag_decode(HEVCContext *s, int ct_depth,
1005                                           int x0, int y0);
1006 int ff_hevc_part_mode_decode(HEVCContext *s, int log2_cb_size);
1007 int ff_hevc_pcm_flag_decode(HEVCContext *s);
1008 int ff_hevc_prev_intra_luma_pred_flag_decode(HEVCContext *s);
1009 int ff_hevc_mpm_idx_decode(HEVCContext *s);
1010 int ff_hevc_rem_intra_luma_pred_mode_decode(HEVCContext *s);
1011 int ff_hevc_intra_chroma_pred_mode_decode(HEVCContext *s);
1012 int ff_hevc_merge_idx_decode(HEVCContext *s);
1013 int ff_hevc_merge_flag_decode(HEVCContext *s);
1014 int ff_hevc_inter_pred_idc_decode(HEVCContext *s, int nPbW, int nPbH);
1015 int ff_hevc_ref_idx_lx_decode(HEVCContext *s, int num_ref_idx_lx);
1016 int ff_hevc_mvp_lx_flag_decode(HEVCContext *s);
1017 int ff_hevc_no_residual_syntax_flag_decode(HEVCContext *s);
1018 int ff_hevc_split_transform_flag_decode(HEVCContext *s, int log2_trafo_size);
1019 int ff_hevc_cbf_cb_cr_decode(HEVCContext *s, int trafo_depth);
1020 int ff_hevc_cbf_luma_decode(HEVCContext *s, int trafo_depth);
1021 int ff_hevc_log2_res_scale_abs(HEVCContext *s, int idx);
1022 int ff_hevc_res_scale_sign_flag(HEVCContext *s, int idx);
1023
1024 /**
1025  * Get the number of candidate references for the current frame.
1026  */
1027 int ff_hevc_frame_nb_refs(HEVCContext *s);
1028
1029 int ff_hevc_set_new_ref(HEVCContext *s, AVFrame **frame, int poc);
1030
1031 /**
1032  * Find next frame in output order and put a reference to it in frame.
1033  * @return 1 if a frame was output, 0 otherwise
1034  */
1035 int ff_hevc_output_frame(HEVCContext *s, AVFrame *frame, int flush);
1036
1037 void ff_hevc_bump_frame(HEVCContext *s);
1038
1039 void ff_hevc_unref_frame(HEVCContext *s, HEVCFrame *frame, int flags);
1040
1041 void ff_hevc_set_neighbour_available(HEVCContext *s, int x0, int y0,
1042                                      int nPbW, int nPbH);
1043 void ff_hevc_luma_mv_merge_mode(HEVCContext *s, int x0, int y0,
1044                                 int nPbW, int nPbH, int log2_cb_size,
1045                                 int part_idx, int merge_idx, MvField *mv);
1046 void ff_hevc_luma_mv_mvp_mode(HEVCContext *s, int x0, int y0,
1047                               int nPbW, int nPbH, int log2_cb_size,
1048                               int part_idx, int merge_idx,
1049                               MvField *mv, int mvp_lx_flag, int LX);
1050 void ff_hevc_set_qPy(HEVCContext *s, int xBase, int yBase,
1051                      int log2_cb_size);
1052 void ff_hevc_deblocking_boundary_strengths(HEVCContext *s, int x0, int y0,
1053                                            int log2_trafo_size);
1054 int ff_hevc_cu_qp_delta_sign_flag(HEVCContext *s);
1055 int ff_hevc_cu_qp_delta_abs(HEVCContext *s);
1056 int ff_hevc_cu_chroma_qp_offset_flag(HEVCContext *s);
1057 int ff_hevc_cu_chroma_qp_offset_idx(HEVCContext *s);
1058 void ff_hevc_hls_filter(HEVCContext *s, int x, int y, int ctb_size);
1059 void ff_hevc_hls_filters(HEVCContext *s, int x_ctb, int y_ctb, int ctb_size);
1060 void ff_hevc_hls_residual_coding(HEVCContext *s, int x0, int y0,
1061                                  int log2_trafo_size, enum ScanType scan_idx,
1062                                  int c_idx);
1063
1064 void ff_hevc_hls_mvd_coding(HEVCContext *s, int x0, int y0, int log2_cb_size);
1065
1066
1067 /**
1068  * Extract the raw (unescaped) HEVC bitstream.
1069  */
1070 int ff_hevc_extract_rbsp(HEVCContext *s, const uint8_t *src, int length,
1071                          HEVCNAL *nal);
1072
1073 /**
1074  * Split an input packet into NAL units.
1075  */
1076 int ff_hevc_split_packet(HEVCContext *s, HEVCPacket *pkt, const uint8_t *buf, int length,
1077                          AVCodecContext *avctx, int is_nalff, int nal_length_size);
1078
1079 int ff_hevc_encode_nal_vps(HEVCVPS *vps, unsigned int id,
1080                            uint8_t *buf, int buf_size);
1081
1082 extern const uint8_t ff_hevc_qpel_extra_before[4];
1083 extern const uint8_t ff_hevc_qpel_extra_after[4];
1084 extern const uint8_t ff_hevc_qpel_extra[4];
1085
1086 extern const uint8_t ff_hevc_diag_scan4x4_x[16];
1087 extern const uint8_t ff_hevc_diag_scan4x4_y[16];
1088 extern const uint8_t ff_hevc_diag_scan8x8_x[64];
1089 extern const uint8_t ff_hevc_diag_scan8x8_y[64];
1090
1091 #endif /* AVCODEC_HEVC_H */