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     int32_t delta_poc[32];
 266     uint8_t used[32];
 267 } ShortTermRPS;
 268
 269 typedef struct LongTermRPS {
 270     int     poc[32];
 271     uint8_t used[32];
 272     uint8_t nb_refs;
 273 } LongTermRPS;
 274
 275 typedef struct RefPicList {
 276     struct HEVCFrame *ref[MAX_REFS];
 277     int list[MAX_REFS];
 278     int isLongTerm[MAX_REFS];
 279     int nb_refs;
 280 } RefPicList;
 281
 282 typedef struct RefPicListTab {
 283     RefPicList refPicList[2];
 284 } RefPicListTab;
 285
 286 typedef struct HEVCWindow {
 287     unsigned int left_offset;
 288     unsigned int right_offset;
 289     unsigned int top_offset;
 290     unsigned int bottom_offset;
 291 } HEVCWindow;
 292
 293 typedef struct VUI {
 294     AVRational sar;
 295
 296     int overscan_info_present_flag;
 297     int overscan_appropriate_flag;
 298
 299     int video_signal_type_present_flag;
 300     int video_format;
 301     int video_full_range_flag;
 302     int colour_description_present_flag;
 303     uint8_t colour_primaries;
 304     uint8_t transfer_characteristic;
 305     uint8_t matrix_coeffs;
 306
 307     int chroma_loc_info_present_flag;
 308     int chroma_sample_loc_type_top_field;
 309     int chroma_sample_loc_type_bottom_field;
 310     int neutra_chroma_indication_flag;
 311
 312     int field_seq_flag;
 313     int frame_field_info_present_flag;
 314
 315     int default_display_window_flag;
 316     HEVCWindow def_disp_win;
 317
 318     int vui_timing_info_present_flag;
 319     uint32_t vui_num_units_in_tick;
 320     uint32_t vui_time_scale;
 321     int vui_poc_proportional_to_timing_flag;
 322     int vui_num_ticks_poc_diff_one_minus1;
 323     int vui_hrd_parameters_present_flag;
 324
 325     int bitstream_restriction_flag;
 326     int tiles_fixed_structure_flag;
 327     int motion_vectors_over_pic_boundaries_flag;
 328     int restricted_ref_pic_lists_flag;
 329     int min_spatial_segmentation_idc;
 330     int max_bytes_per_pic_denom;
 331     int max_bits_per_min_cu_denom;
 332     int log2_max_mv_length_horizontal;
 333     int log2_max_mv_length_vertical;
 334 } VUI;
 335
 336 typedef struct PTLCommon {
 337     uint8_t profile_space;
 338     uint8_t tier_flag;
 339     uint8_t profile_idc;
 340     uint8_t profile_compatibility_flag[32];
 341     uint8_t level_idc;
 342     uint8_t progressive_source_flag;
 343     uint8_t interlaced_source_flag;
 344     uint8_t non_packed_constraint_flag;
 345     uint8_t frame_only_constraint_flag;
 346 } PTLCommon;
 347
 348 typedef struct PTL {
 349     PTLCommon general_ptl;
 350     PTLCommon sub_layer_ptl[MAX_SUB_LAYERS];
 351
 352     uint8_t sub_layer_profile_present_flag[MAX_SUB_LAYERS];
 353     uint8_t sub_layer_level_present_flag[MAX_SUB_LAYERS];
 354 } PTL;
 355
 356 typedef struct HEVCVPS {
 357     uint8_t vps_temporal_id_nesting_flag;
 358     int vps_max_layers;
 359     int vps_max_sub_layers; ///< vps_max_temporal_layers_minus1 + 1
 360
 361     PTL ptl;
 362     int vps_sub_layer_ordering_info_present_flag;
 363     unsigned int vps_max_dec_pic_buffering[MAX_SUB_LAYERS];
 364     unsigned int vps_num_reorder_pics[MAX_SUB_LAYERS];
 365     unsigned int vps_max_latency_increase[MAX_SUB_LAYERS];
 366     int vps_max_layer_id;
 367     int vps_num_layer_sets; ///< vps_num_layer_sets_minus1 + 1
 368     uint8_t vps_timing_info_present_flag;
 369     uint32_t vps_num_units_in_tick;
 370     uint32_t vps_time_scale;
 371     uint8_t vps_poc_proportional_to_timing_flag;
 372     int vps_num_ticks_poc_diff_one; ///< vps_num_ticks_poc_diff_one_minus1 + 1
 373     int vps_num_hrd_parameters;
 374 } HEVCVPS;
 375
 376 typedef struct ScalingList {
 377     /* This is a little wasteful, since sizeID 0 only needs 8 coeffs,
 378      * and size ID 3 only has 2 arrays, not 6. */
 379     uint8_t sl[4][6][64];
 380     uint8_t sl_dc[2][6];
 381 } ScalingList;
 382
 383 typedef struct HEVCSPS {
 384     int vps_id;
 385     int chroma_format_idc;
 386     uint8_t separate_colour_plane_flag;
 387
 388     ///< output (i.e. cropped) values
 389     int output_width, output_height;
 390     HEVCWindow output_window;
 391
 392     HEVCWindow pic_conf_win;
 393
 394     int bit_depth;
 395     int pixel_shift;
 396     enum AVPixelFormat pix_fmt;
 397
 398     unsigned int log2_max_poc_lsb;
 399     int pcm_enabled_flag;
 400
 401     int max_sub_layers;
 402     struct {
 403         int max_dec_pic_buffering;
 404         int num_reorder_pics;
 405         int max_latency_increase;
 406     } temporal_layer[MAX_SUB_LAYERS];
 407
 408     VUI vui;
 409     PTL ptl;
 410
 411     uint8_t scaling_list_enable_flag;
 412     ScalingList scaling_list;
 413
 414     unsigned int nb_st_rps;
 415     ShortTermRPS st_rps[MAX_SHORT_TERM_RPS_COUNT];
 416
 417     uint8_t amp_enabled_flag;
 418     uint8_t sao_enabled;
 419
 420     uint8_t long_term_ref_pics_present_flag;
 421     uint16_t lt_ref_pic_poc_lsb_sps[32];
 422     uint8_t used_by_curr_pic_lt_sps_flag[32];
 423     uint8_t num_long_term_ref_pics_sps;
 424
 425     struct {
 426         uint8_t bit_depth;
 427         uint8_t bit_depth_chroma;
 428         unsigned int log2_min_pcm_cb_size;
 429         unsigned int log2_max_pcm_cb_size;
 430         uint8_t loop_filter_disable_flag;
 431     } pcm;
 432     uint8_t sps_temporal_mvp_enabled_flag;
 433     uint8_t sps_strong_intra_smoothing_enable_flag;
 434
 435     unsigned int log2_min_cb_size;
 436     unsigned int log2_diff_max_min_coding_block_size;
 437     unsigned int log2_min_tb_size;
 438     unsigned int log2_max_trafo_size;
 439     unsigned int log2_ctb_size;
 440     unsigned int log2_min_pu_size;
 441
 442     int max_transform_hierarchy_depth_inter;
 443     int max_transform_hierarchy_depth_intra;
 444
 445     ///< coded frame dimension in various units
 446     int width;
 447     int height;
 448     int ctb_width;
 449     int ctb_height;
 450     int ctb_size;
 451     int min_cb_width;
 452     int min_cb_height;
 453     int min_tb_width;
 454     int min_tb_height;
 455     int min_pu_width;
 456     int min_pu_height;
 457
 458     int hshift[3];
 459     int vshift[3];
 460
 461     int qp_bd_offset;
 462 } HEVCSPS;
 463
 464 typedef struct HEVCPPS {
 465     unsigned int sps_id; ///< seq_parameter_set_id
 466
 467     uint8_t sign_data_hiding_flag;
 468
 469     uint8_t cabac_init_present_flag;
 470
 471     int num_ref_idx_l0_default_active; ///< num_ref_idx_l0_default_active_minus1 + 1
 472     int num_ref_idx_l1_default_active; ///< num_ref_idx_l1_default_active_minus1 + 1
 473     int pic_init_qp_minus26;
 474
 475     uint8_t constrained_intra_pred_flag;
 476     uint8_t transform_skip_enabled_flag;
 477
 478     uint8_t cu_qp_delta_enabled_flag;
 479     int diff_cu_qp_delta_depth;
 480
 481     int cb_qp_offset;
 482     int cr_qp_offset;
 483     uint8_t pic_slice_level_chroma_qp_offsets_present_flag;
 484     uint8_t weighted_pred_flag;
 485     uint8_t weighted_bipred_flag;
 486     uint8_t output_flag_present_flag;
 487     uint8_t transquant_bypass_enable_flag;
 488
 489     uint8_t dependent_slice_segments_enabled_flag;
 490     uint8_t tiles_enabled_flag;
 491     uint8_t entropy_coding_sync_enabled_flag;
 492
 493     int num_tile_columns;   ///< num_tile_columns_minus1 + 1
 494     int num_tile_rows;      ///< num_tile_rows_minus1 + 1
 495     uint8_t uniform_spacing_flag;
 496     uint8_t loop_filter_across_tiles_enabled_flag;
 497
 498     uint8_t seq_loop_filter_across_slices_enabled_flag;
 499
 500     uint8_t deblocking_filter_control_present_flag;
 501     uint8_t deblocking_filter_override_enabled_flag;
 502     uint8_t disable_dbf;
 503     int beta_offset;    ///< beta_offset_div2 * 2
 504     int tc_offset;      ///< tc_offset_div2 * 2
 505
 506     uint8_t scaling_list_data_present_flag;
 507     ScalingList scaling_list;
 508
 509     uint8_t lists_modification_present_flag;
 510     int log2_parallel_merge_level; ///< log2_parallel_merge_level_minus2 + 2
 511     int num_extra_slice_header_bits;
 512     uint8_t slice_header_extension_present_flag;
 513
 514     // Inferred parameters
 515     unsigned int *column_width;  ///< ColumnWidth
 516     unsigned int *row_height;    ///< RowHeight
 517     unsigned int *col_bd;        ///< ColBd
 518     unsigned int *row_bd;        ///< RowBd
 519     int *col_idxX;
 520
 521     int *ctb_addr_rs_to_ts; ///< CtbAddrRSToTS
 522     int *ctb_addr_ts_to_rs; ///< CtbAddrTSToRS
 523     int *tile_id;           ///< TileId
 524     int *tile_pos_rs;       ///< TilePosRS
 525     int *min_tb_addr_zs;    ///< MinTbAddrZS
 526 } HEVCPPS;
 527
 528 typedef struct HEVCParamSets {
 529     AVBufferRef *vps_list[MAX_VPS_COUNT];
 530     AVBufferRef *sps_list[MAX_SPS_COUNT];
 531     AVBufferRef *pps_list[MAX_PPS_COUNT];
 532
 533     /* currently active parameter sets */
 534     const HEVCVPS *vps;
 535     const HEVCSPS *sps;
 536     const HEVCPPS *pps;
 537 } HEVCParamSets;
 538
 539 typedef struct SliceHeader {
 540     unsigned int pps_id;
 541
 542     ///< address (in raster order) of the first block in the current slice segment
 543     unsigned int   slice_segment_addr;
 544     ///< address (in raster order) of the first block in the current slice
 545     unsigned int   slice_addr;
 546
 547     enum SliceType slice_type;
 548
 549     int pic_order_cnt_lsb;
 550
 551     uint8_t first_slice_in_pic_flag;
 552     uint8_t dependent_slice_segment_flag;
 553     uint8_t pic_output_flag;
 554     uint8_t colour_plane_id;
 555
 556     ///< RPS coded in the slice header itself is stored here
 557     int short_term_ref_pic_set_sps_flag;
 558     int short_term_ref_pic_set_size;
 559     ShortTermRPS slice_rps;
 560     const ShortTermRPS *short_term_rps;
 561     LongTermRPS long_term_rps;
 562     unsigned int list_entry_lx[2][32];
 563
 564     uint8_t rpl_modification_flag[2];
 565     uint8_t no_output_of_prior_pics_flag;
 566     uint8_t slice_temporal_mvp_enabled_flag;
 567
 568     unsigned int nb_refs[2];
 569
 570     uint8_t slice_sample_adaptive_offset_flag[3];
 571     uint8_t mvd_l1_zero_flag;
 572
 573     uint8_t cabac_init_flag;
 574     uint8_t disable_deblocking_filter_flag; ///< slice_header_disable_deblocking_filter_flag
 575     uint8_t slice_loop_filter_across_slices_enabled_flag;
 576     uint8_t collocated_list;
 577
 578     unsigned int collocated_ref_idx;
 579
 580     int slice_qp_delta;
 581     int slice_cb_qp_offset;
 582     int slice_cr_qp_offset;
 583
 584     int beta_offset;    ///< beta_offset_div2 * 2
 585     int tc_offset;      ///< tc_offset_div2 * 2
 586
 587     unsigned int max_num_merge_cand; ///< 5 - 5_minus_max_num_merge_cand
 588
 589     int num_entry_point_offsets;
 590
 591     int8_t slice_qp;
 592
 593     uint8_t luma_log2_weight_denom;
 594     int16_t chroma_log2_weight_denom;
 595
 596     int16_t luma_weight_l0[16];
 597     int16_t chroma_weight_l0[16][2];
 598     int16_t chroma_weight_l1[16][2];
 599     int16_t luma_weight_l1[16];
 600
 601     int16_t luma_offset_l0[16];
 602     int16_t chroma_offset_l0[16][2];
 603
 604     int16_t luma_offset_l1[16];
 605     int16_t chroma_offset_l1[16][2];
 606
 607     int slice_ctb_addr_rs;
 608 } SliceHeader;
 609
 610 typedef struct CodingTree {
 611     int depth; ///< ctDepth
 612 } CodingTree;
 613
 614 typedef struct CodingUnit {
 615     int x;
 616     int y;
 617
 618     enum PredMode pred_mode;    ///< PredMode
 619     enum PartMode part_mode;    ///< PartMode
 620
 621     // Inferred parameters
 622     uint8_t intra_split_flag;   ///< IntraSplitFlag
 623     uint8_t max_trafo_depth;    ///< MaxTrafoDepth
 624     uint8_t cu_transquant_bypass_flag;
 625 } CodingUnit;
 626
 627 typedef struct Mv {
 628     int16_t x;  ///< horizontal component of motion vector
 629     int16_t y;  ///< vertical component of motion vector
 630 } Mv;
 631
 632 typedef struct MvField {
 633     DECLARE_ALIGNED(4, Mv, mv)[2];
 634     int8_t ref_idx[2];
 635     int8_t pred_flag[2];
 636     uint8_t is_intra;
 637 } MvField;
 638
 639 typedef struct NeighbourAvailable {
 640     int cand_bottom_left;
 641     int cand_left;
 642     int cand_up;
 643     int cand_up_left;
 644     int cand_up_right;
 645     int cand_up_right_sap;
 646 } NeighbourAvailable;
 647
 648 typedef struct PredictionUnit {
 649     int mpm_idx;
 650     int rem_intra_luma_pred_mode;
 651     uint8_t intra_pred_mode[4];
 652     Mv mvd;
 653     uint8_t merge_flag;
 654     uint8_t intra_pred_mode_c;
 655 } PredictionUnit;
 656
 657 typedef struct TransformUnit {
 658     int cu_qp_delta;
 659
 660     // Inferred parameters;
 661     int cur_intra_pred_mode;
 662     uint8_t is_cu_qp_delta_coded;
 663 } TransformUnit;
 664
 665 typedef struct DBParams {
 666     int beta_offset;
 667     int tc_offset;
 668 } DBParams;
 669
 670 #define HEVC_FRAME_FLAG_OUTPUT    (1 << 0)
 671 #define HEVC_FRAME_FLAG_SHORT_REF (1 << 1)
 672 #define HEVC_FRAME_FLAG_LONG_REF  (1 << 2)
 673
 674 typedef struct HEVCFrame {
 675     AVFrame *frame;
 676     ThreadFrame tf;
 677     MvField *tab_mvf;
 678     RefPicList *refPicList;
 679     RefPicListTab **rpl_tab;
 680     int ctb_count;
 681     int poc;
 682     struct HEVCFrame *collocated_ref;
 683
 684     HEVCWindow window;
 685
 686     AVBufferRef *tab_mvf_buf;
 687     AVBufferRef *rpl_tab_buf;
 688     AVBufferRef *rpl_buf;
 689
 690     AVBufferRef *hwaccel_priv_buf;
 691     void *hwaccel_picture_private;
 692
 693     /**
 694      * A sequence counter, so that old frames are output first
 695      * after a POC reset
 696      */
 697     uint16_t sequence;
 698
 699     /**
 700      * A combination of HEVC_FRAME_FLAG_*
 701      */
 702     uint8_t flags;
 703 } HEVCFrame;
 704
 705 typedef struct HEVCNAL {
 706     uint8_t *rbsp_buffer;
 707     int rbsp_buffer_size;
 708
 709     int size;
 710     const uint8_t *data;
 711
 712     int raw_size;
 713     const uint8_t *raw_data;
 714
 715     GetBitContext gb;
 716
 717     enum NALUnitType type;
 718     int temporal_id;
 719 } HEVCNAL;
 720
 721 /* an input packet split into unescaped NAL units */
 722 typedef struct HEVCPacket {
 723     HEVCNAL *nals;
 724     int nb_nals;
 725     int nals_allocated;
 726 } HEVCPacket;
 727
 728 struct HEVCContext;
 729
 730 typedef struct HEVCPredContext {
 731     void (*intra_pred[4])(struct HEVCContext *s, int x0, int y0, int c_idx);
 732
 733     void (*pred_planar[4])(uint8_t *src, const uint8_t *top,
 734                            const uint8_t *left, ptrdiff_t stride);
 735     void (*pred_dc)(uint8_t *src, const uint8_t *top, const uint8_t *left,
 736                     ptrdiff_t stride, int log2_size, int c_idx);
 737     void (*pred_angular[4])(uint8_t *src, const uint8_t *top,
 738                             const uint8_t *left, ptrdiff_t stride,
 739                             int c_idx, int mode);
 740 } HEVCPredContext;
 741
 742 typedef struct HEVCLocalContext {
 743     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, mc_buffer[(MAX_PB_SIZE + 24) * MAX_PB_SIZE]);
 744     uint8_t cabac_state[HEVC_CONTEXTS];
 745
 746     uint8_t first_qp_group;
 747
 748     GetBitContext gb;
 749     CABACContext cc;
 750
 751     int8_t qp_y;
 752     int8_t curr_qp_y;
 753
 754     TransformUnit tu;
 755
 756     uint8_t ctb_left_flag;
 757     uint8_t ctb_up_flag;
 758     uint8_t ctb_up_right_flag;
 759     uint8_t ctb_up_left_flag;
 760     int     start_of_tiles_x;
 761     int     end_of_tiles_x;
 762     int     end_of_tiles_y;
 763     /* +7 is for subpixel interpolation, *2 for high bit depths */
 764     DECLARE_ALIGNED(32, uint8_t, edge_emu_buffer)[(MAX_PB_SIZE + 7) * EDGE_EMU_BUFFER_STRIDE * 2];
 765     CodingTree ct;
 766     CodingUnit cu;
 767     PredictionUnit pu;
 768     NeighbourAvailable na;
 769
 770 #define BOUNDARY_LEFT_SLICE     (1 << 0)
 771 #define BOUNDARY_LEFT_TILE      (1 << 1)
 772 #define BOUNDARY_UPPER_SLICE    (1 << 2)
 773 #define BOUNDARY_UPPER_TILE     (1 << 3)
 774     /* properties of the boundary of the current CTB for the purposes
 775      * of the deblocking filter */
 776     int boundary_flags;
 777 } HEVCLocalContext;
 778
 779 typedef struct HEVCContext {
 780     const AVClass *c;  // needed by private avoptions
 781     AVCodecContext *avctx;
 782
 783     HEVCLocalContext HEVClc;
 784
 785     uint8_t cabac_state[HEVC_CONTEXTS];
 786
 787     /** 1 if the independent slice segment header was successfully parsed */
 788     uint8_t slice_initialized;
 789
 790     AVFrame *frame;
 791     AVFrame *sao_frame;
 792     AVFrame *tmp_frame;
 793     AVFrame *output_frame;
 794
 795     HEVCParamSets ps;
 796
 797     AVBufferPool *tab_mvf_pool;
 798     AVBufferPool *rpl_tab_pool;
 799
 800     ///< candidate references for the current frame
 801     RefPicList rps[5];
 802
 803     SliceHeader sh;
 804     SAOParams *sao;
 805     DBParams *deblock;
 806     enum NALUnitType nal_unit_type;
 807     int temporal_id;  ///< temporal_id_plus1 - 1
 808     HEVCFrame *ref;
 809     HEVCFrame DPB[32];
 810     int poc;
 811     int pocTid0;
 812     int slice_idx; ///< number of the slice being currently decoded
 813     int eos;       ///< current packet contains an EOS/EOB NAL
 814     int max_ra;
 815     int bs_width;
 816     int bs_height;
 817
 818     int is_decoded;
 819
 820     HEVCPredContext hpc;
 821     HEVCDSPContext hevcdsp;
 822     VideoDSPContext vdsp;
 823     BswapDSPContext bdsp;
 824     int8_t *qp_y_tab;
 825     uint8_t *horizontal_bs;
 826     uint8_t *vertical_bs;
 827
 828     int32_t *tab_slice_address;
 829
 830     //  CU
 831     uint8_t *skip_flag;
 832     uint8_t *tab_ct_depth;
 833     // PU
 834     uint8_t *tab_ipm;
 835
 836     uint8_t *cbf_luma; // cbf_luma of colocated TU
 837     uint8_t *is_pcm;
 838
 839     // CTB-level flags affecting loop filter operation
 840     uint8_t *filter_slice_edges;
 841
 842     /** used on BE to byteswap the lines for checksumming */
 843     uint8_t *checksum_buf;
 844     int      checksum_buf_size;
 845
 846     /**
 847      * Sequence counters for decoded and output frames, so that old
 848      * frames are output first after a POC reset
 849      */
 850     uint16_t seq_decode;
 851     uint16_t seq_output;
 852
 853     HEVCPacket pkt;
 854     // type of the first VCL NAL of the current frame
 855     enum NALUnitType first_nal_type;
 856
 857     // for checking the frame checksums
 858     struct AVMD5 *md5_ctx;
 859     uint8_t       md5[3][16];
 860     uint8_t is_md5;
 861
 862     uint8_t context_initialized;
 863     uint8_t is_nalff;       ///< this flag is != 0 if bitstream is encapsulated
 864                             ///< as a format defined in 14496-15
 865     int apply_defdispwin;
 866
 867     int nal_length_size;    ///< Number of bytes used for nal length (1, 2 or 4)
 868     int nuh_layer_id;
 869
 870     /** frame packing arrangement variables */
 871     int sei_frame_packing_present;
 872     int frame_packing_arrangement_type;
 873     int content_interpretation_type;
 874     int quincunx_subsampling;
 875
 876     /** display orientation */
 877     int sei_display_orientation_present;
 878     int sei_anticlockwise_rotation;
 879     int sei_hflip, sei_vflip;
 880 } HEVCContext;
 881
 882 int ff_hevc_decode_short_term_rps(GetBitContext *gb, AVCodecContext *avctx,
 883                                   ShortTermRPS *rps, const HEVCSPS *sps, int is_slice_header);
 884
 885 /**
 886  * Parse the SPS from the bitstream into the provided HEVCSPS struct.
 887  *
 888  * @param sps_id the SPS id will be written here
 889  * @param apply_defdispwin if set 1, the default display window from the VUI
 890  *                         will be applied to the video dimensions
 891  * @param vps_list if non-NULL, this function will validate that the SPS refers
 892  *                 to an existing VPS
 893  */
 894 int ff_hevc_parse_sps(HEVCSPS *sps, GetBitContext *gb, unsigned int *sps_id,
 895                       int apply_defdispwin, AVBufferRef **vps_list, AVCodecContext *avctx);
 896
 897 int ff_hevc_decode_nal_vps(GetBitContext *gb, AVCodecContext *avctx,
 898                            HEVCParamSets *ps);
 899 int ff_hevc_decode_nal_sps(GetBitContext *gb, AVCodecContext *avctx,
 900                            HEVCParamSets *ps, int apply_defdispwin);
 901 int ff_hevc_decode_nal_pps(GetBitContext *gb, AVCodecContext *avctx,
 902                            HEVCParamSets *ps);
 903 int ff_hevc_decode_nal_sei(HEVCContext *s);
 904
 905 /**
 906  * Mark all frames in DPB as unused for reference.
 907  */
 908 void ff_hevc_clear_refs(HEVCContext *s);
 909
 910 /**
 911  * Drop all frames currently in DPB.
 912  */
 913 void ff_hevc_flush_dpb(HEVCContext *s);
 914
 915 /**
 916  * Compute POC of the current frame and return it.
 917  */
 918 int ff_hevc_compute_poc(HEVCContext *s, int poc_lsb);
 919
 920 RefPicList *ff_hevc_get_ref_list(HEVCContext *s, HEVCFrame *frame,
 921                                  int x0, int y0);
 922
 923 /**
 924  * Construct the reference picture sets for the current frame.
 925  */
 926 int ff_hevc_frame_rps(HEVCContext *s);
 927
 928 /**
 929  * Construct the reference picture list(s) for the current slice.
 930  */
 931 int ff_hevc_slice_rpl(HEVCContext *s);
 932
 933 void ff_hevc_save_states(HEVCContext *s, int ctb_addr_ts);
 934 void ff_hevc_cabac_init(HEVCContext *s, int ctb_addr_ts);
 935 int ff_hevc_sao_merge_flag_decode(HEVCContext *s);
 936 int ff_hevc_sao_type_idx_decode(HEVCContext *s);
 937 int ff_hevc_sao_band_position_decode(HEVCContext *s);
 938 int ff_hevc_sao_offset_abs_decode(HEVCContext *s);
 939 int ff_hevc_sao_offset_sign_decode(HEVCContext *s);
 940 int ff_hevc_sao_eo_class_decode(HEVCContext *s);
 941 int ff_hevc_end_of_slice_flag_decode(HEVCContext *s);
 942 int ff_hevc_cu_transquant_bypass_flag_decode(HEVCContext *s);
 943 int ff_hevc_skip_flag_decode(HEVCContext *s, int x0, int y0,
 944                              int x_cb, int y_cb);
 945 int ff_hevc_pred_mode_decode(HEVCContext *s);
 946 int ff_hevc_split_coding_unit_flag_decode(HEVCContext *s, int ct_depth,
 947                                           int x0, int y0);
 948 int ff_hevc_part_mode_decode(HEVCContext *s, int log2_cb_size);
 949 int ff_hevc_pcm_flag_decode(HEVCContext *s);
 950 int ff_hevc_prev_intra_luma_pred_flag_decode(HEVCContext *s);
 951 int ff_hevc_mpm_idx_decode(HEVCContext *s);
 952 int ff_hevc_rem_intra_luma_pred_mode_decode(HEVCContext *s);
 953 int ff_hevc_intra_chroma_pred_mode_decode(HEVCContext *s);
 954 int ff_hevc_merge_idx_decode(HEVCContext *s);
 955 int ff_hevc_merge_flag_decode(HEVCContext *s);
 956 int ff_hevc_inter_pred_idc_decode(HEVCContext *s, int nPbW, int nPbH);
 957 int ff_hevc_ref_idx_lx_decode(HEVCContext *s, int num_ref_idx_lx);
 958 int ff_hevc_mvp_lx_flag_decode(HEVCContext *s);
 959 int ff_hevc_no_residual_syntax_flag_decode(HEVCContext *s);
 960 int ff_hevc_abs_mvd_greater0_flag_decode(HEVCContext *s);
 961 int ff_hevc_abs_mvd_greater1_flag_decode(HEVCContext *s);
 962 int ff_hevc_mvd_decode(HEVCContext *s);
 963 int ff_hevc_mvd_sign_flag_decode(HEVCContext *s);
 964 int ff_hevc_split_transform_flag_decode(HEVCContext *s, int log2_trafo_size);
 965 int ff_hevc_cbf_cb_cr_decode(HEVCContext *s, int trafo_depth);
 966 int ff_hevc_cbf_luma_decode(HEVCContext *s, int trafo_depth);
 967 int ff_hevc_transform_skip_flag_decode(HEVCContext *s, int c_idx);
 968 int ff_hevc_last_significant_coeff_x_prefix_decode(HEVCContext *s, int c_idx,
 969                                                    int log2_size);
 970 int ff_hevc_last_significant_coeff_y_prefix_decode(HEVCContext *s, int c_idx,
 971                                                    int log2_size);
 972 int ff_hevc_last_significant_coeff_suffix_decode(HEVCContext *s,
 973                                                  int last_significant_coeff_prefix);
 974 int ff_hevc_significant_coeff_group_flag_decode(HEVCContext *s, int c_idx,
 975                                                 int ctx_cg);
 976 int ff_hevc_significant_coeff_flag_decode(HEVCContext *s, int c_idx, int x_c,
 977                                           int y_c, int log2_trafo_size,
 978                                           int scan_idx, int prev_sig);
 979 int ff_hevc_coeff_abs_level_greater1_flag_decode(HEVCContext *s, int c_idx,
 980                                                  int ctx_set);
 981 int ff_hevc_coeff_abs_level_greater2_flag_decode(HEVCContext *s, int c_idx,
 982                                                  int inc);
 983 int ff_hevc_coeff_abs_level_remaining(HEVCContext *s, int base_level,
 984                                       int rc_rice_param);
 985 int ff_hevc_coeff_sign_flag(HEVCContext *s, uint8_t nb);
 986
 987 /**
 988  * Get the number of candidate references for the current frame.
 989  */
 990 int ff_hevc_frame_nb_refs(HEVCContext *s);
 991
 992 int ff_hevc_set_new_ref(HEVCContext *s, AVFrame **frame, int poc);
 993
 994 /**
 995  * Find next frame in output order and put a reference to it in frame.
 996  * @return 1 if a frame was output, 0 otherwise
 997  */
 998 int ff_hevc_output_frame(HEVCContext *s, AVFrame *frame, int flush);
 999
1000 void ff_hevc_unref_frame(HEVCContext *s, HEVCFrame *frame, int flags);
1001
1002 void ff_hevc_set_neighbour_available(HEVCContext *s, int x0, int y0,
1003                                      int nPbW, int nPbH);
1004 void ff_hevc_luma_mv_merge_mode(HEVCContext *s, int x0, int y0,
1005                                 int nPbW, int nPbH, int log2_cb_size,
1006                                 int part_idx, int merge_idx, MvField *mv);
1007 void ff_hevc_luma_mv_mvp_mode(HEVCContext *s, int x0, int y0,
1008                               int nPbW, int nPbH, int log2_cb_size,
1009                               int part_idx, int merge_idx,
1010                               MvField *mv, int mvp_lx_flag, int LX);
1011 void ff_hevc_set_qPy(HEVCContext *s, int xC, int yC, int xBase, int yBase,
1012                      int log2_cb_size);
1013 void ff_hevc_deblocking_boundary_strengths(HEVCContext *s, int x0, int y0,
1014                                            int log2_trafo_size);
1015 int ff_hevc_cu_qp_delta_sign_flag(HEVCContext *s);
1016 int ff_hevc_cu_qp_delta_abs(HEVCContext *s);
1017 void ff_hevc_hls_filter(HEVCContext *s, int x, int y);
1018 void ff_hevc_hls_filters(HEVCContext *s, int x_ctb, int y_ctb, int ctb_size);
1019
1020 void ff_hevc_pps_free(HEVCPPS **ppps);
1021
1022 void ff_hevc_pred_init(HEVCPredContext *hpc, int bit_depth);
1023
1024 /**
1025  * Extract the raw (unescaped) HEVC bitstream.
1026  */
1027 int ff_hevc_extract_rbsp(const uint8_t *src, int length,
1028                          HEVCNAL *nal);
1029
1030 /**
1031  * Split an input packet into NAL units.
1032  */
1033 int ff_hevc_split_packet(HEVCPacket *pkt, const uint8_t *buf, int length,
1034                          AVCodecContext *avctx, int is_nalff, int nal_length_size);
1035
1036 int ff_hevc_encode_nal_vps(HEVCVPS *vps, unsigned int id,
1037                            uint8_t *buf, int buf_size);
1038
1039 extern const uint8_t ff_hevc_qpel_extra_before[4];
1040 extern const uint8_t ff_hevc_qpel_extra_after[4];
1041 extern const uint8_t ff_hevc_qpel_extra[4];
1042
1043 extern const uint8_t ff_hevc_diag_scan4x4_x[16];
1044 extern const uint8_t ff_hevc_diag_scan4x4_y[16];
1045 extern const uint8_t ff_hevc_diag_scan8x8_x[64];
1046 extern const uint8_t ff_hevc_diag_scan8x8_y[64];
1047
1048 #endif /* AVCODEC_HEVC_H */