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 "h2645_parse.h"
  37 #include "hevcdsp.h"
  38 #include "internal.h"
  39 #include "thread.h"
  40 #include "videodsp.h"
  41
  42 #define MAX_DPB_SIZE 16 // A.4.1
  43 #define MAX_REFS 16
  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_PB_SIZE 64
  60 #define MAX_LOG2_CTB_SIZE 6
  61 #define MAX_QP 51
  62 #define DEFAULT_INTRA_TC_OFFSET 2
  63
  64 #define HEVC_CONTEXTS 183
  65
  66 #define MRG_MAX_NUM_CANDS     5
  67
  68 #define L0 0
  69 #define L1 1
  70
  71 #define EPEL_EXTRA_BEFORE 1
  72 #define EPEL_EXTRA_AFTER  2
  73 #define EPEL_EXTRA        3
  74
  75 #define EDGE_EMU_BUFFER_STRIDE 80
  76
  77 /**
  78  * Value of the luma sample at position (x, y) in the 2D array tab.
  79  */
  80 #define SAMPLE(tab, x, y) ((tab)[(y) * s->sps->width + (x)])
  81 #define SAMPLE_CTB(tab, x, y) ((tab)[(y) * min_cb_width + (x)])
  82
  83 #define IS_IDR(s) (s->nal_unit_type == NAL_IDR_W_RADL || s->nal_unit_type == NAL_IDR_N_LP)
  84 #define IS_BLA(s) (s->nal_unit_type == NAL_BLA_W_RADL || s->nal_unit_type == NAL_BLA_W_LP || \
  85                    s->nal_unit_type == NAL_BLA_N_LP)
  86 #define IS_IRAP(s) (s->nal_unit_type >= 16 && s->nal_unit_type <= 23)
  87
  88 #define FFUDIV(a,b) (((a) > 0 ? (a) : (a) - (b) + 1) / (b))
  89 #define FFUMOD(a,b) ((a) - (b) * FFUDIV(a,b))
  90
  91 /**
  92  * Table 7-3: NAL unit type codes
  93  */
  94 enum NALUnitType {
  95     NAL_TRAIL_N    = 0,
  96     NAL_TRAIL_R    = 1,
  97     NAL_TSA_N      = 2,
  98     NAL_TSA_R      = 3,
  99     NAL_STSA_N     = 4,
 100     NAL_STSA_R     = 5,
 101     NAL_RADL_N     = 6,
 102     NAL_RADL_R     = 7,
 103     NAL_RASL_N     = 8,
 104     NAL_RASL_R     = 9,
 105     NAL_BLA_W_LP   = 16,
 106     NAL_BLA_W_RADL = 17,
 107     NAL_BLA_N_LP   = 18,
 108     NAL_IDR_W_RADL = 19,
 109     NAL_IDR_N_LP   = 20,
 110     NAL_CRA_NUT    = 21,
 111     NAL_VPS        = 32,
 112     NAL_SPS        = 33,
 113     NAL_PPS        = 34,
 114     NAL_AUD        = 35,
 115     NAL_EOS_NUT    = 36,
 116     NAL_EOB_NUT    = 37,
 117     NAL_FD_NUT     = 38,
 118     NAL_SEI_PREFIX = 39,
 119     NAL_SEI_SUFFIX = 40,
 120 };
 121
 122 enum RPSType {
 123     ST_CURR_BEF = 0,
 124     ST_CURR_AFT,
 125     ST_FOLL,
 126     LT_CURR,
 127     LT_FOLL,
 128     NB_RPS_TYPE,
 129 };
 130
 131 enum SliceType {
 132     B_SLICE = 0,
 133     P_SLICE = 1,
 134     I_SLICE = 2,
 135 };
 136
 137 enum SyntaxElement {
 138     SAO_MERGE_FLAG = 0,
 139     SAO_TYPE_IDX,
 140     SAO_EO_CLASS,
 141     SAO_BAND_POSITION,
 142     SAO_OFFSET_ABS,
 143     SAO_OFFSET_SIGN,
 144     END_OF_SLICE_FLAG,
 145     SPLIT_CODING_UNIT_FLAG,
 146     CU_TRANSQUANT_BYPASS_FLAG,
 147     SKIP_FLAG,
 148     CU_QP_DELTA,
 149     PRED_MODE_FLAG,
 150     PART_MODE,
 151     PCM_FLAG,
 152     PREV_INTRA_LUMA_PRED_FLAG,
 153     MPM_IDX,
 154     REM_INTRA_LUMA_PRED_MODE,
 155     INTRA_CHROMA_PRED_MODE,
 156     MERGE_FLAG,
 157     MERGE_IDX,
 158     INTER_PRED_IDC,
 159     REF_IDX_L0,
 160     REF_IDX_L1,
 161     ABS_MVD_GREATER0_FLAG,
 162     ABS_MVD_GREATER1_FLAG,
 163     ABS_MVD_MINUS2,
 164     MVD_SIGN_FLAG,
 165     MVP_LX_FLAG,
 166     NO_RESIDUAL_DATA_FLAG,
 167     SPLIT_TRANSFORM_FLAG,
 168     CBF_LUMA,
 169     CBF_CB_CR,
 170     TRANSFORM_SKIP_FLAG,
 171     LAST_SIGNIFICANT_COEFF_X_PREFIX,
 172     LAST_SIGNIFICANT_COEFF_Y_PREFIX,
 173     LAST_SIGNIFICANT_COEFF_X_SUFFIX,
 174     LAST_SIGNIFICANT_COEFF_Y_SUFFIX,
 175     SIGNIFICANT_COEFF_GROUP_FLAG,
 176     SIGNIFICANT_COEFF_FLAG,
 177     COEFF_ABS_LEVEL_GREATER1_FLAG,
 178     COEFF_ABS_LEVEL_GREATER2_FLAG,
 179     COEFF_ABS_LEVEL_REMAINING,
 180     COEFF_SIGN_FLAG,
 181 };
 182
 183 enum PartMode {
 184     PART_2Nx2N = 0,
 185     PART_2NxN  = 1,
 186     PART_Nx2N  = 2,
 187     PART_NxN   = 3,
 188     PART_2NxnU = 4,
 189     PART_2NxnD = 5,
 190     PART_nLx2N = 6,
 191     PART_nRx2N = 7,
 192 };
 193
 194 enum PredMode {
 195     MODE_INTER = 0,
 196     MODE_INTRA,
 197     MODE_SKIP,
 198 };
 199
 200 enum InterPredIdc {
 201     PRED_L0 = 0,
 202     PRED_L1,
 203     PRED_BI,
 204 };
 205
 206 enum IntraPredMode {
 207     INTRA_PLANAR = 0,
 208     INTRA_DC,
 209     INTRA_ANGULAR_2,
 210     INTRA_ANGULAR_3,
 211     INTRA_ANGULAR_4,
 212     INTRA_ANGULAR_5,
 213     INTRA_ANGULAR_6,
 214     INTRA_ANGULAR_7,
 215     INTRA_ANGULAR_8,
 216     INTRA_ANGULAR_9,
 217     INTRA_ANGULAR_10,
 218     INTRA_ANGULAR_11,
 219     INTRA_ANGULAR_12,
 220     INTRA_ANGULAR_13,
 221     INTRA_ANGULAR_14,
 222     INTRA_ANGULAR_15,
 223     INTRA_ANGULAR_16,
 224     INTRA_ANGULAR_17,
 225     INTRA_ANGULAR_18,
 226     INTRA_ANGULAR_19,
 227     INTRA_ANGULAR_20,
 228     INTRA_ANGULAR_21,
 229     INTRA_ANGULAR_22,
 230     INTRA_ANGULAR_23,
 231     INTRA_ANGULAR_24,
 232     INTRA_ANGULAR_25,
 233     INTRA_ANGULAR_26,
 234     INTRA_ANGULAR_27,
 235     INTRA_ANGULAR_28,
 236     INTRA_ANGULAR_29,
 237     INTRA_ANGULAR_30,
 238     INTRA_ANGULAR_31,
 239     INTRA_ANGULAR_32,
 240     INTRA_ANGULAR_33,
 241     INTRA_ANGULAR_34,
 242 };
 243
 244 enum SAOType {
 245     SAO_NOT_APPLIED = 0,
 246     SAO_BAND,
 247     SAO_EDGE,
 248 };
 249
 250 enum SAOEOClass {
 251     SAO_EO_HORIZ = 0,
 252     SAO_EO_VERT,
 253     SAO_EO_135D,
 254     SAO_EO_45D,
 255 };
 256
 257 enum ScanType {
 258     SCAN_DIAG = 0,
 259     SCAN_HORIZ,
 260     SCAN_VERT,
 261 };
 262
 263 typedef struct ShortTermRPS {
 264     unsigned int num_negative_pics;
 265     int num_delta_pocs;
 266     int rps_idx_num_delta_pocs;
 267     int32_t delta_poc[32];
 268     uint8_t used[32];
 269 } ShortTermRPS;
 270
 271 typedef struct LongTermRPS {
 272     int     poc[32];
 273     uint8_t used[32];
 274     uint8_t nb_refs;
 275 } LongTermRPS;
 276
 277 typedef struct RefPicList {
 278     struct HEVCFrame *ref[MAX_REFS];
 279     int list[MAX_REFS];
 280     int isLongTerm[MAX_REFS];
 281     int nb_refs;
 282 } RefPicList;
 283
 284 typedef struct RefPicListTab {
 285     RefPicList refPicList[2];
 286 } RefPicListTab;
 287
 288 typedef struct HEVCWindow {
 289     unsigned int left_offset;
 290     unsigned int right_offset;
 291     unsigned int top_offset;
 292     unsigned int bottom_offset;
 293 } HEVCWindow;
 294
 295 typedef struct VUI {
 296     AVRational sar;
 297
 298     int overscan_info_present_flag;
 299     int overscan_appropriate_flag;
 300
 301     int video_signal_type_present_flag;
 302     int video_format;
 303     int video_full_range_flag;
 304     int colour_description_present_flag;
 305     uint8_t colour_primaries;
 306     uint8_t transfer_characteristic;
 307     uint8_t matrix_coeffs;
 308
 309     int chroma_loc_info_present_flag;
 310     int chroma_sample_loc_type_top_field;
 311     int chroma_sample_loc_type_bottom_field;
 312     int neutra_chroma_indication_flag;
 313
 314     int field_seq_flag;
 315     int frame_field_info_present_flag;
 316
 317     int default_display_window_flag;
 318     HEVCWindow def_disp_win;
 319
 320     int vui_timing_info_present_flag;
 321     uint32_t vui_num_units_in_tick;
 322     uint32_t vui_time_scale;
 323     int vui_poc_proportional_to_timing_flag;
 324     int vui_num_ticks_poc_diff_one_minus1;
 325     int vui_hrd_parameters_present_flag;
 326
 327     int bitstream_restriction_flag;
 328     int tiles_fixed_structure_flag;
 329     int motion_vectors_over_pic_boundaries_flag;
 330     int restricted_ref_pic_lists_flag;
 331     int min_spatial_segmentation_idc;
 332     int max_bytes_per_pic_denom;
 333     int max_bits_per_min_cu_denom;
 334     int log2_max_mv_length_horizontal;
 335     int log2_max_mv_length_vertical;
 336 } VUI;
 337
 338 typedef struct PTLCommon {
 339     uint8_t profile_space;
 340     uint8_t tier_flag;
 341     uint8_t profile_idc;
 342     uint8_t profile_compatibility_flag[32];
 343     uint8_t level_idc;
 344     uint8_t progressive_source_flag;
 345     uint8_t interlaced_source_flag;
 346     uint8_t non_packed_constraint_flag;
 347     uint8_t frame_only_constraint_flag;
 348 } PTLCommon;
 349
 350 typedef struct PTL {
 351     PTLCommon general_ptl;
 352     PTLCommon sub_layer_ptl[MAX_SUB_LAYERS];
 353
 354     uint8_t sub_layer_profile_present_flag[MAX_SUB_LAYERS];
 355     uint8_t sub_layer_level_present_flag[MAX_SUB_LAYERS];
 356 } PTL;
 357
 358 typedef struct HEVCVPS {
 359     uint8_t vps_temporal_id_nesting_flag;
 360     int vps_max_layers;
 361     int vps_max_sub_layers; ///< vps_max_temporal_layers_minus1 + 1
 362
 363     PTL ptl;
 364     int vps_sub_layer_ordering_info_present_flag;
 365     unsigned int vps_max_dec_pic_buffering[MAX_SUB_LAYERS];
 366     unsigned int vps_num_reorder_pics[MAX_SUB_LAYERS];
 367     unsigned int vps_max_latency_increase[MAX_SUB_LAYERS];
 368     int vps_max_layer_id;
 369     int vps_num_layer_sets; ///< vps_num_layer_sets_minus1 + 1
 370     uint8_t vps_timing_info_present_flag;
 371     uint32_t vps_num_units_in_tick;
 372     uint32_t vps_time_scale;
 373     uint8_t vps_poc_proportional_to_timing_flag;
 374     int vps_num_ticks_poc_diff_one; ///< vps_num_ticks_poc_diff_one_minus1 + 1
 375     int vps_num_hrd_parameters;
 376 } HEVCVPS;
 377
 378 typedef struct ScalingList {
 379     /* This is a little wasteful, since sizeID 0 only needs 8 coeffs,
 380      * and size ID 3 only has 2 arrays, not 6. */
 381     uint8_t sl[4][6][64];
 382     uint8_t sl_dc[2][6];
 383 } ScalingList;
 384
 385 typedef struct HEVCSPS {
 386     int vps_id;
 387     int chroma_format_idc;
 388     uint8_t separate_colour_plane_flag;
 389
 390     ///< output (i.e. cropped) values
 391     int output_width, output_height;
 392     HEVCWindow output_window;
 393
 394     HEVCWindow pic_conf_win;
 395
 396     int bit_depth;
 397     int pixel_shift;
 398     enum AVPixelFormat pix_fmt;
 399
 400     unsigned int log2_max_poc_lsb;
 401     int pcm_enabled_flag;
 402
 403     int max_sub_layers;
 404     struct {
 405         int max_dec_pic_buffering;
 406         int num_reorder_pics;
 407         int max_latency_increase;
 408     } temporal_layer[MAX_SUB_LAYERS];
 409
 410     VUI vui;
 411     PTL ptl;
 412
 413     uint8_t scaling_list_enable_flag;
 414     ScalingList scaling_list;
 415
 416     unsigned int nb_st_rps;
 417     ShortTermRPS st_rps[MAX_SHORT_TERM_RPS_COUNT];
 418
 419     uint8_t amp_enabled_flag;
 420     uint8_t sao_enabled;
 421
 422     uint8_t long_term_ref_pics_present_flag;
 423     uint16_t lt_ref_pic_poc_lsb_sps[32];
 424     uint8_t used_by_curr_pic_lt_sps_flag[32];
 425     uint8_t num_long_term_ref_pics_sps;
 426
 427     struct {
 428         uint8_t bit_depth;
 429         uint8_t bit_depth_chroma;
 430         unsigned int log2_min_pcm_cb_size;
 431         unsigned int log2_max_pcm_cb_size;
 432         uint8_t loop_filter_disable_flag;
 433     } pcm;
 434     uint8_t sps_temporal_mvp_enabled_flag;
 435     uint8_t sps_strong_intra_smoothing_enable_flag;
 436
 437     unsigned int log2_min_cb_size;
 438     unsigned int log2_diff_max_min_coding_block_size;
 439     unsigned int log2_min_tb_size;
 440     unsigned int log2_max_trafo_size;
 441     unsigned int log2_ctb_size;
 442     unsigned int log2_min_pu_size;
 443
 444     int max_transform_hierarchy_depth_inter;
 445     int max_transform_hierarchy_depth_intra;
 446
 447     ///< coded frame dimension in various units
 448     int width;
 449     int height;
 450     int ctb_width;
 451     int ctb_height;
 452     int ctb_size;
 453     int min_cb_width;
 454     int min_cb_height;
 455     int min_tb_width;
 456     int min_tb_height;
 457     int min_pu_width;
 458     int min_pu_height;
 459
 460     int hshift[3];
 461     int vshift[3];
 462
 463     int qp_bd_offset;
 464 } HEVCSPS;
 465
 466 typedef struct HEVCPPS {
 467     unsigned int sps_id; ///< seq_parameter_set_id
 468
 469     uint8_t sign_data_hiding_flag;
 470
 471     uint8_t cabac_init_present_flag;
 472
 473     int num_ref_idx_l0_default_active; ///< num_ref_idx_l0_default_active_minus1 + 1
 474     int num_ref_idx_l1_default_active; ///< num_ref_idx_l1_default_active_minus1 + 1
 475     int pic_init_qp_minus26;
 476
 477     uint8_t constrained_intra_pred_flag;
 478     uint8_t transform_skip_enabled_flag;
 479
 480     uint8_t cu_qp_delta_enabled_flag;
 481     int diff_cu_qp_delta_depth;
 482
 483     int cb_qp_offset;
 484     int cr_qp_offset;
 485     uint8_t pic_slice_level_chroma_qp_offsets_present_flag;
 486     uint8_t weighted_pred_flag;
 487     uint8_t weighted_bipred_flag;
 488     uint8_t output_flag_present_flag;
 489     uint8_t transquant_bypass_enable_flag;
 490
 491     uint8_t dependent_slice_segments_enabled_flag;
 492     uint8_t tiles_enabled_flag;
 493     uint8_t entropy_coding_sync_enabled_flag;
 494
 495     int num_tile_columns;   ///< num_tile_columns_minus1 + 1
 496     int num_tile_rows;      ///< num_tile_rows_minus1 + 1
 497     uint8_t uniform_spacing_flag;
 498     uint8_t loop_filter_across_tiles_enabled_flag;
 499
 500     uint8_t seq_loop_filter_across_slices_enabled_flag;
 501
 502     uint8_t deblocking_filter_control_present_flag;
 503     uint8_t deblocking_filter_override_enabled_flag;
 504     uint8_t disable_dbf;
 505     int beta_offset;    ///< beta_offset_div2 * 2
 506     int tc_offset;      ///< tc_offset_div2 * 2
 507
 508     uint8_t scaling_list_data_present_flag;
 509     ScalingList scaling_list;
 510
 511     uint8_t lists_modification_present_flag;
 512     int log2_parallel_merge_level; ///< log2_parallel_merge_level_minus2 + 2
 513     int num_extra_slice_header_bits;
 514     uint8_t slice_header_extension_present_flag;
 515
 516     // Inferred parameters
 517     unsigned int *column_width;  ///< ColumnWidth
 518     unsigned int *row_height;    ///< RowHeight
 519     unsigned int *col_bd;        ///< ColBd
 520     unsigned int *row_bd;        ///< RowBd
 521     int *col_idxX;
 522
 523     int *ctb_addr_rs_to_ts; ///< CtbAddrRSToTS
 524     int *ctb_addr_ts_to_rs; ///< CtbAddrTSToRS
 525     int *tile_id;           ///< TileId
 526     int *tile_pos_rs;       ///< TilePosRS
 527     int *min_tb_addr_zs;    ///< MinTbAddrZS
 528 } HEVCPPS;
 529
 530 typedef struct HEVCParamSets {
 531     AVBufferRef *vps_list[MAX_VPS_COUNT];
 532     AVBufferRef *sps_list[MAX_SPS_COUNT];
 533     AVBufferRef *pps_list[MAX_PPS_COUNT];
 534
 535     /* currently active parameter sets */
 536     const HEVCVPS *vps;
 537     const HEVCSPS *sps;
 538     const HEVCPPS *pps;
 539 } HEVCParamSets;
 540
 541 typedef struct SliceHeader {
 542     unsigned int pps_id;
 543
 544     ///< address (in raster order) of the first block in the current slice segment
 545     unsigned int   slice_segment_addr;
 546     ///< address (in raster order) of the first block in the current slice
 547     unsigned int   slice_addr;
 548
 549     enum SliceType slice_type;
 550
 551     int pic_order_cnt_lsb;
 552
 553     uint8_t first_slice_in_pic_flag;
 554     uint8_t dependent_slice_segment_flag;
 555     uint8_t pic_output_flag;
 556     uint8_t colour_plane_id;
 557
 558     ///< RPS coded in the slice header itself is stored here
 559     int short_term_ref_pic_set_sps_flag;
 560     int short_term_ref_pic_set_size;
 561     ShortTermRPS slice_rps;
 562     const ShortTermRPS *short_term_rps;
 563     int long_term_ref_pic_set_size;
 564     LongTermRPS long_term_rps;
 565     unsigned int list_entry_lx[2][32];
 566
 567     uint8_t rpl_modification_flag[2];
 568     uint8_t no_output_of_prior_pics_flag;
 569     uint8_t slice_temporal_mvp_enabled_flag;
 570
 571     unsigned int nb_refs[2];
 572
 573     uint8_t slice_sample_adaptive_offset_flag[3];
 574     uint8_t mvd_l1_zero_flag;
 575
 576     uint8_t cabac_init_flag;
 577     uint8_t disable_deblocking_filter_flag; ///< slice_header_disable_deblocking_filter_flag
 578     uint8_t slice_loop_filter_across_slices_enabled_flag;
 579     uint8_t collocated_list;
 580
 581     unsigned int collocated_ref_idx;
 582
 583     int slice_qp_delta;
 584     int slice_cb_qp_offset;
 585     int slice_cr_qp_offset;
 586
 587     int beta_offset;    ///< beta_offset_div2 * 2
 588     int tc_offset;      ///< tc_offset_div2 * 2
 589
 590     unsigned int max_num_merge_cand; ///< 5 - 5_minus_max_num_merge_cand
 591
 592     int num_entry_point_offsets;
 593
 594     int8_t slice_qp;
 595
 596     uint8_t luma_log2_weight_denom;
 597     int16_t chroma_log2_weight_denom;
 598
 599     int16_t luma_weight_l0[16];
 600     int16_t chroma_weight_l0[16][2];
 601     int16_t chroma_weight_l1[16][2];
 602     int16_t luma_weight_l1[16];
 603
 604     int16_t luma_offset_l0[16];
 605     int16_t chroma_offset_l0[16][2];
 606
 607     int16_t luma_offset_l1[16];
 608     int16_t chroma_offset_l1[16][2];
 609
 610     int slice_ctb_addr_rs;
 611 } SliceHeader;
 612
 613 typedef struct CodingTree {
 614     int depth; ///< ctDepth
 615 } CodingTree;
 616
 617 typedef struct CodingUnit {
 618     int x;
 619     int y;
 620
 621     enum PredMode pred_mode;    ///< PredMode
 622     enum PartMode part_mode;    ///< PartMode
 623
 624     // Inferred parameters
 625     uint8_t intra_split_flag;   ///< IntraSplitFlag
 626     uint8_t max_trafo_depth;    ///< MaxTrafoDepth
 627     uint8_t cu_transquant_bypass_flag;
 628 } CodingUnit;
 629
 630 typedef struct Mv {
 631     int16_t x;  ///< horizontal component of motion vector
 632     int16_t y;  ///< vertical component of motion vector
 633 } Mv;
 634
 635 typedef struct MvField {
 636     DECLARE_ALIGNED(4, Mv, mv)[2];
 637     int8_t ref_idx[2];
 638     int8_t pred_flag[2];
 639     uint8_t is_intra;
 640 } MvField;
 641
 642 typedef struct NeighbourAvailable {
 643     int cand_bottom_left;
 644     int cand_left;
 645     int cand_up;
 646     int cand_up_left;
 647     int cand_up_right;
 648     int cand_up_right_sap;
 649 } NeighbourAvailable;
 650
 651 typedef struct PredictionUnit {
 652     int mpm_idx;
 653     int rem_intra_luma_pred_mode;
 654     uint8_t intra_pred_mode[4];
 655     Mv mvd;
 656     uint8_t merge_flag;
 657     uint8_t intra_pred_mode_c;
 658 } PredictionUnit;
 659
 660 typedef struct TransformUnit {
 661     int cu_qp_delta;
 662
 663     // Inferred parameters;
 664     int cur_intra_pred_mode;
 665     uint8_t is_cu_qp_delta_coded;
 666 } TransformUnit;
 667
 668 typedef struct DBParams {
 669     int beta_offset;
 670     int tc_offset;
 671 } DBParams;
 672
 673 #define HEVC_FRAME_FLAG_OUTPUT    (1 << 0)
 674 #define HEVC_FRAME_FLAG_SHORT_REF (1 << 1)
 675 #define HEVC_FRAME_FLAG_LONG_REF  (1 << 2)
 676
 677 typedef struct HEVCFrame {
 678     AVFrame *frame;
 679     ThreadFrame tf;
 680     MvField *tab_mvf;
 681     RefPicList *refPicList;
 682     RefPicListTab **rpl_tab;
 683     int ctb_count;
 684     int poc;
 685     struct HEVCFrame *collocated_ref;
 686
 687     HEVCWindow window;
 688
 689     AVBufferRef *tab_mvf_buf;
 690     AVBufferRef *rpl_tab_buf;
 691     AVBufferRef *rpl_buf;
 692
 693     AVBufferRef *hwaccel_priv_buf;
 694     void *hwaccel_picture_private;
 695
 696     /**
 697      * A sequence counter, so that old frames are output first
 698      * after a POC reset
 699      */
 700     uint16_t sequence;
 701
 702     /**
 703      * A combination of HEVC_FRAME_FLAG_*
 704      */
 705     uint8_t flags;
 706 } HEVCFrame;
 707
 708 struct HEVCContext;
 709
 710 typedef struct HEVCPredContext {
 711     void (*intra_pred[4])(struct HEVCContext *s, int x0, int y0, int c_idx);
 712
 713     void (*pred_planar[4])(uint8_t *src, const uint8_t *top,
 714                            const uint8_t *left, ptrdiff_t stride);
 715     void (*pred_dc)(uint8_t *src, const uint8_t *top, const uint8_t *left,
 716                     ptrdiff_t stride, int log2_size, int c_idx);
 717     void (*pred_angular[4])(uint8_t *src, const uint8_t *top,
 718                             const uint8_t *left, ptrdiff_t stride,
 719                             int c_idx, int mode);
 720 } HEVCPredContext;
 721
 722 typedef struct HEVCLocalContext {
 723     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, mc_buffer[(MAX_PB_SIZE + 24) * MAX_PB_SIZE]);
 724     uint8_t cabac_state[HEVC_CONTEXTS];
 725
 726     uint8_t first_qp_group;
 727
 728     GetBitContext gb;
 729     CABACContext cc;
 730
 731     int8_t qp_y;
 732     int8_t curr_qp_y;
 733
 734     TransformUnit tu;
 735
 736     uint8_t ctb_left_flag;
 737     uint8_t ctb_up_flag;
 738     uint8_t ctb_up_right_flag;
 739     uint8_t ctb_up_left_flag;
 740     int     start_of_tiles_x;
 741     int     end_of_tiles_x;
 742     int     end_of_tiles_y;
 743     /* +7 is for subpixel interpolation, *2 for high bit depths */
 744     DECLARE_ALIGNED(32, uint8_t, edge_emu_buffer)[(MAX_PB_SIZE + 7) * EDGE_EMU_BUFFER_STRIDE * 2];
 745     CodingTree ct;
 746     CodingUnit cu;
 747     PredictionUnit pu;
 748     NeighbourAvailable na;
 749
 750 #define BOUNDARY_LEFT_SLICE     (1 << 0)
 751 #define BOUNDARY_LEFT_TILE      (1 << 1)
 752 #define BOUNDARY_UPPER_SLICE    (1 << 2)
 753 #define BOUNDARY_UPPER_TILE     (1 << 3)
 754     /* properties of the boundary of the current CTB for the purposes
 755      * of the deblocking filter */
 756     int boundary_flags;
 757 } HEVCLocalContext;
 758
 759 typedef struct HEVCContext {
 760     const AVClass *c;  // needed by private avoptions
 761     AVCodecContext *avctx;
 762
 763     HEVCLocalContext HEVClc;
 764
 765     uint8_t cabac_state[HEVC_CONTEXTS];
 766
 767     /** 1 if the independent slice segment header was successfully parsed */
 768     uint8_t slice_initialized;
 769
 770     AVFrame *frame;
 771     AVFrame *sao_frame;
 772     AVFrame *tmp_frame;
 773     AVFrame *output_frame;
 774
 775     HEVCParamSets ps;
 776
 777     AVBufferPool *tab_mvf_pool;
 778     AVBufferPool *rpl_tab_pool;
 779
 780     ///< candidate references for the current frame
 781     RefPicList rps[5];
 782
 783     SliceHeader sh;
 784     SAOParams *sao;
 785     DBParams *deblock;
 786     enum NALUnitType nal_unit_type;
 787     int temporal_id;  ///< temporal_id_plus1 - 1
 788     HEVCFrame *ref;
 789     HEVCFrame DPB[32];
 790     int poc;
 791     int pocTid0;
 792     int slice_idx; ///< number of the slice being currently decoded
 793     int eos;       ///< current packet contains an EOS/EOB NAL
 794     int max_ra;
 795     int bs_width;
 796     int bs_height;
 797
 798     int is_decoded;
 799
 800     HEVCPredContext hpc;
 801     HEVCDSPContext hevcdsp;
 802     VideoDSPContext vdsp;
 803     BswapDSPContext bdsp;
 804     int8_t *qp_y_tab;
 805     uint8_t *horizontal_bs;
 806     uint8_t *vertical_bs;
 807
 808     int32_t *tab_slice_address;
 809
 810     //  CU
 811     uint8_t *skip_flag;
 812     uint8_t *tab_ct_depth;
 813     // PU
 814     uint8_t *tab_ipm;
 815
 816     uint8_t *cbf_luma; // cbf_luma of colocated TU
 817     uint8_t *is_pcm;
 818
 819     // CTB-level flags affecting loop filter operation
 820     uint8_t *filter_slice_edges;
 821
 822     /** used on BE to byteswap the lines for checksumming */
 823     uint8_t *checksum_buf;
 824     int      checksum_buf_size;
 825
 826     /**
 827      * Sequence counters for decoded and output frames, so that old
 828      * frames are output first after a POC reset
 829      */
 830     uint16_t seq_decode;
 831     uint16_t seq_output;
 832
 833     H2645Packet pkt;
 834     // type of the first VCL NAL of the current frame
 835     enum NALUnitType first_nal_type;
 836
 837     // for checking the frame checksums
 838     struct AVMD5 *md5_ctx;
 839     uint8_t       md5[3][16];
 840     uint8_t is_md5;
 841
 842     uint8_t context_initialized;
 843     uint8_t is_nalff;       ///< this flag is != 0 if bitstream is encapsulated
 844                             ///< as a format defined in 14496-15
 845     int apply_defdispwin;
 846
 847     int nal_length_size;    ///< Number of bytes used for nal length (1, 2 or 4)
 848     int nuh_layer_id;
 849
 850     /** frame packing arrangement variables */
 851     int sei_frame_packing_present;
 852     int frame_packing_arrangement_type;
 853     int content_interpretation_type;
 854     int quincunx_subsampling;
 855
 856     /** display orientation */
 857     int sei_display_orientation_present;
 858     int sei_anticlockwise_rotation;
 859     int sei_hflip, sei_vflip;
 860 } HEVCContext;
 861
 862 int ff_hevc_decode_short_term_rps(GetBitContext *gb, AVCodecContext *avctx,
 863                                   ShortTermRPS *rps, const HEVCSPS *sps, int is_slice_header);
 864
 865 /**
 866  * Parse the SPS from the bitstream into the provided HEVCSPS struct.
 867  *
 868  * @param sps_id the SPS id will be written here
 869  * @param apply_defdispwin if set 1, the default display window from the VUI
 870  *                         will be applied to the video dimensions
 871  * @param vps_list if non-NULL, this function will validate that the SPS refers
 872  *                 to an existing VPS
 873  */
 874 int ff_hevc_parse_sps(HEVCSPS *sps, GetBitContext *gb, unsigned int *sps_id,
 875                       int apply_defdispwin, AVBufferRef **vps_list, AVCodecContext *avctx);
 876
 877 int ff_hevc_decode_nal_vps(GetBitContext *gb, AVCodecContext *avctx,
 878                            HEVCParamSets *ps);
 879 int ff_hevc_decode_nal_sps(GetBitContext *gb, AVCodecContext *avctx,
 880                            HEVCParamSets *ps, int apply_defdispwin);
 881 int ff_hevc_decode_nal_pps(GetBitContext *gb, AVCodecContext *avctx,
 882                            HEVCParamSets *ps);
 883 int ff_hevc_decode_nal_sei(HEVCContext *s);
 884
 885 /**
 886  * Mark all frames in DPB as unused for reference.
 887  */
 888 void ff_hevc_clear_refs(HEVCContext *s);
 889
 890 /**
 891  * Drop all frames currently in DPB.
 892  */
 893 void ff_hevc_flush_dpb(HEVCContext *s);
 894
 895 /**
 896  * Compute POC of the current frame and return it.
 897  */
 898 int ff_hevc_compute_poc(HEVCContext *s, int poc_lsb);
 899
 900 RefPicList *ff_hevc_get_ref_list(HEVCContext *s, HEVCFrame *frame,
 901                                  int x0, int y0);
 902
 903 /**
 904  * Construct the reference picture sets for the current frame.
 905  */
 906 int ff_hevc_frame_rps(HEVCContext *s);
 907
 908 /**
 909  * Construct the reference picture list(s) for the current slice.
 910  */
 911 int ff_hevc_slice_rpl(HEVCContext *s);
 912
 913 void ff_hevc_save_states(HEVCContext *s, int ctb_addr_ts);
 914 void ff_hevc_cabac_init(HEVCContext *s, int ctb_addr_ts);
 915 int ff_hevc_sao_merge_flag_decode(HEVCContext *s);
 916 int ff_hevc_sao_type_idx_decode(HEVCContext *s);
 917 int ff_hevc_sao_band_position_decode(HEVCContext *s);
 918 int ff_hevc_sao_offset_abs_decode(HEVCContext *s);
 919 int ff_hevc_sao_offset_sign_decode(HEVCContext *s);
 920 int ff_hevc_sao_eo_class_decode(HEVCContext *s);
 921 int ff_hevc_end_of_slice_flag_decode(HEVCContext *s);
 922 int ff_hevc_cu_transquant_bypass_flag_decode(HEVCContext *s);
 923 int ff_hevc_skip_flag_decode(HEVCContext *s, int x0, int y0,
 924                              int x_cb, int y_cb);
 925 int ff_hevc_pred_mode_decode(HEVCContext *s);
 926 int ff_hevc_split_coding_unit_flag_decode(HEVCContext *s, int ct_depth,
 927                                           int x0, int y0);
 928 int ff_hevc_part_mode_decode(HEVCContext *s, int log2_cb_size);
 929 int ff_hevc_pcm_flag_decode(HEVCContext *s);
 930 int ff_hevc_prev_intra_luma_pred_flag_decode(HEVCContext *s);
 931 int ff_hevc_mpm_idx_decode(HEVCContext *s);
 932 int ff_hevc_rem_intra_luma_pred_mode_decode(HEVCContext *s);
 933 int ff_hevc_intra_chroma_pred_mode_decode(HEVCContext *s);
 934 int ff_hevc_merge_idx_decode(HEVCContext *s);
 935 int ff_hevc_merge_flag_decode(HEVCContext *s);
 936 int ff_hevc_inter_pred_idc_decode(HEVCContext *s, int nPbW, int nPbH);
 937 int ff_hevc_ref_idx_lx_decode(HEVCContext *s, int num_ref_idx_lx);
 938 int ff_hevc_mvp_lx_flag_decode(HEVCContext *s);
 939 int ff_hevc_no_residual_syntax_flag_decode(HEVCContext *s);
 940 int ff_hevc_abs_mvd_greater0_flag_decode(HEVCContext *s);
 941 int ff_hevc_abs_mvd_greater1_flag_decode(HEVCContext *s);
 942 int ff_hevc_mvd_decode(HEVCContext *s);
 943 int ff_hevc_mvd_sign_flag_decode(HEVCContext *s);
 944 int ff_hevc_split_transform_flag_decode(HEVCContext *s, int log2_trafo_size);
 945 int ff_hevc_cbf_cb_cr_decode(HEVCContext *s, int trafo_depth);
 946 int ff_hevc_cbf_luma_decode(HEVCContext *s, int trafo_depth);
 947 int ff_hevc_transform_skip_flag_decode(HEVCContext *s, int c_idx);
 948 int ff_hevc_last_significant_coeff_x_prefix_decode(HEVCContext *s, int c_idx,
 949                                                    int log2_size);
 950 int ff_hevc_last_significant_coeff_y_prefix_decode(HEVCContext *s, int c_idx,
 951                                                    int log2_size);
 952 int ff_hevc_last_significant_coeff_suffix_decode(HEVCContext *s,
 953                                                  int last_significant_coeff_prefix);
 954 int ff_hevc_significant_coeff_group_flag_decode(HEVCContext *s, int c_idx,
 955                                                 int ctx_cg);
 956 int ff_hevc_significant_coeff_flag_decode(HEVCContext *s, int c_idx, int x_c,
 957                                           int y_c, int log2_trafo_size,
 958                                           int scan_idx, int prev_sig);
 959 int ff_hevc_coeff_abs_level_greater1_flag_decode(HEVCContext *s, int c_idx,
 960                                                  int ctx_set);
 961 int ff_hevc_coeff_abs_level_greater2_flag_decode(HEVCContext *s, int c_idx,
 962                                                  int inc);
 963 int ff_hevc_coeff_abs_level_remaining(HEVCContext *s, int base_level,
 964                                       int rc_rice_param);
 965 int ff_hevc_coeff_sign_flag(HEVCContext *s, uint8_t nb);
 966
 967 /**
 968  * Get the number of candidate references for the current frame.
 969  */
 970 int ff_hevc_frame_nb_refs(HEVCContext *s);
 971
 972 int ff_hevc_set_new_ref(HEVCContext *s, AVFrame **frame, int poc);
 973
 974 /**
 975  * Find next frame in output order and put a reference to it in frame.
 976  * @return 1 if a frame was output, 0 otherwise
 977  */
 978 int ff_hevc_output_frame(HEVCContext *s, AVFrame *frame, int flush);
 979
 980 void ff_hevc_unref_frame(HEVCContext *s, HEVCFrame *frame, int flags);
 981
 982 void ff_hevc_set_neighbour_available(HEVCContext *s, int x0, int y0,
 983                                      int nPbW, int nPbH);
 984 void ff_hevc_luma_mv_merge_mode(HEVCContext *s, int x0, int y0,
 985                                 int nPbW, int nPbH, int log2_cb_size,
 986                                 int part_idx, int merge_idx, MvField *mv);
 987 void ff_hevc_luma_mv_mvp_mode(HEVCContext *s, int x0, int y0,
 988                               int nPbW, int nPbH, int log2_cb_size,
 989                               int part_idx, int merge_idx,
 990                               MvField *mv, int mvp_lx_flag, int LX);
 991 void ff_hevc_set_qPy(HEVCContext *s, int xC, int yC, int xBase, int yBase,
 992                      int log2_cb_size);
 993 void ff_hevc_deblocking_boundary_strengths(HEVCContext *s, int x0, int y0,
 994                                            int log2_trafo_size);
 995 int ff_hevc_cu_qp_delta_sign_flag(HEVCContext *s);
 996 int ff_hevc_cu_qp_delta_abs(HEVCContext *s);
 997 void ff_hevc_hls_filter(HEVCContext *s, int x, int y);
 998 void ff_hevc_hls_filters(HEVCContext *s, int x_ctb, int y_ctb, int ctb_size);
 999
1000 void ff_hevc_pps_free(HEVCPPS **ppps);
1001
1002 void ff_hevc_pred_init(HEVCPredContext *hpc, int bit_depth);
1003
1004 int ff_hevc_encode_nal_vps(HEVCVPS *vps, unsigned int id,
1005                            uint8_t *buf, int buf_size);
1006
1007 extern const uint8_t ff_hevc_qpel_extra_before[4];
1008 extern const uint8_t ff_hevc_qpel_extra_after[4];
1009 extern const uint8_t ff_hevc_qpel_extra[4];
1010
1011 extern const uint8_t ff_hevc_diag_scan4x4_x[16];
1012 extern const uint8_t ff_hevc_diag_scan4x4_y[16];
1013 extern const uint8_t ff_hevc_diag_scan8x8_x[64];
1014 extern const uint8_t ff_hevc_diag_scan8x8_y[64];
1015
1016 #endif /* AVCODEC_HEVC_H */