git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/vc1.h

   1 /*
   2  * VC-1 and WMV3 decoder
   3  * Copyright (c) 2006-2007 Konstantin Shishkov
   4  * Partly based on vc9.c (c) 2005 Anonymous, Alex Beregszaszi, Michael Niedermayer
   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
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  12  *
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  15  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
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  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_VC1_H
  24 #define AVCODEC_VC1_H
  25
  26 #include "avcodec.h"
  27 #include "mpegvideo.h"
  28 #include "intrax8.h"
  29 #include "vc1dsp.h"
  30
  31 #define AC_VLC_BITS 9
  32
  33 /** Markers used in VC-1 AP frame data */
  34 //@{
  35 enum VC1Code {
  36     VC1_CODE_RES0       = 0x00000100,
  37     VC1_CODE_ENDOFSEQ   = 0x0000010A,
  38     VC1_CODE_SLICE,
  39     VC1_CODE_FIELD,
  40     VC1_CODE_FRAME,
  41     VC1_CODE_ENTRYPOINT,
  42     VC1_CODE_SEQHDR,
  43 };
  44 //@}
  45
  46 #define IS_MARKER(x) (((x) & ~0xFF) == VC1_CODE_RES0)
  47
  48 /** Available Profiles */
  49 //@{
  50 enum Profile {
  51     PROFILE_SIMPLE,
  52     PROFILE_MAIN,
  53     PROFILE_COMPLEX, ///< TODO: WMV9 specific
  54     PROFILE_ADVANCED
  55 };
  56 //@}
  57
  58 /** Sequence quantizer mode */
  59 //@{
  60 enum QuantMode {
  61     QUANT_FRAME_IMPLICIT,    ///< Implicitly specified at frame level
  62     QUANT_FRAME_EXPLICIT,    ///< Explicitly specified at frame level
  63     QUANT_NON_UNIFORM,       ///< Non-uniform quant used for all frames
  64     QUANT_UNIFORM            ///< Uniform quant used for all frames
  65 };
  66 //@}
  67
  68 /** Where quant can be changed */
  69 //@{
  70 enum DQProfile {
  71     DQPROFILE_FOUR_EDGES,
  72     DQPROFILE_DOUBLE_EDGES,
  73     DQPROFILE_SINGLE_EDGE,
  74     DQPROFILE_ALL_MBS
  75 };
  76 //@}
  77
  78 /** @name Where quant can be changed
  79  */
  80 //@{
  81 enum DQSingleEdge {
  82     DQSINGLE_BEDGE_LEFT,
  83     DQSINGLE_BEDGE_TOP,
  84     DQSINGLE_BEDGE_RIGHT,
  85     DQSINGLE_BEDGE_BOTTOM
  86 };
  87 //@}
  88
  89 /** Which pair of edges is quantized with ALTPQUANT */
  90 //@{
  91 enum DQDoubleEdge {
  92     DQDOUBLE_BEDGE_TOPLEFT,
  93     DQDOUBLE_BEDGE_TOPRIGHT,
  94     DQDOUBLE_BEDGE_BOTTOMRIGHT,
  95     DQDOUBLE_BEDGE_BOTTOMLEFT
  96 };
  97 //@}
  98
  99 /** MV modes for P frames */
 100 //@{
 101 enum MVModes {
 102     MV_PMODE_1MV_HPEL_BILIN,
 103     MV_PMODE_1MV,
 104     MV_PMODE_1MV_HPEL,
 105     MV_PMODE_MIXED_MV,
 106     MV_PMODE_INTENSITY_COMP
 107 };
 108 //@}
 109
 110 /** MBMODE for interlaced frame P-picture */
 111 //@{
 112 enum MBModesIntfr {
 113     MV_PMODE_INTFR_1MV,
 114     MV_PMODE_INTFR_2MV_FIELD,
 115     MV_PMODE_INTFR_2MV,
 116     MV_PMODE_INTFR_4MV_FIELD,
 117     MV_PMODE_INTFR_4MV,
 118     MV_PMODE_INTFR_INTRA,
 119 };
 120 //@}
 121
 122 /** @name MV types for B frames */
 123 //@{
 124 enum BMVTypes {
 125     BMV_TYPE_BACKWARD,
 126     BMV_TYPE_FORWARD,
 127     BMV_TYPE_INTERPOLATED,
 128     BMV_TYPE_DIRECT
 129 };
 130 //@}
 131
 132 /** @name Block types for P/B frames */
 133 //@{
 134 enum TransformTypes {
 135     TT_8X8,
 136     TT_8X4_BOTTOM,
 137     TT_8X4_TOP,
 138     TT_8X4,         // both halves
 139     TT_4X8_RIGHT,
 140     TT_4X8_LEFT,
 141     TT_4X8,         // both halves
 142     TT_4X4
 143 };
 144 //@}
 145
 146 enum CodingSet {
 147     CS_HIGH_MOT_INTRA = 0,
 148     CS_HIGH_MOT_INTER,
 149     CS_LOW_MOT_INTRA,
 150     CS_LOW_MOT_INTER,
 151     CS_MID_RATE_INTRA,
 152     CS_MID_RATE_INTER,
 153     CS_HIGH_RATE_INTRA,
 154     CS_HIGH_RATE_INTER
 155 };
 156
 157 /** @name Overlap conditions for Advanced Profile */
 158 //@{
 159 enum COTypes {
 160     CONDOVER_NONE = 0,
 161     CONDOVER_ALL,
 162     CONDOVER_SELECT
 163 };
 164 //@}
 165
 166 /**
 167  * FCM Frame Coding Mode
 168  * @note some content might be marked interlaced
 169  * but have fcm set to 0 as well (e.g. HD-DVD)
 170  */
 171 enum FrameCodingMode {
 172     PROGRESSIVE = 0,    ///<  in the bitstream is reported as 00b
 173     ILACE_FRAME,        ///<  in the bitstream is reported as 10b
 174     ILACE_FIELD         ///<  in the bitstream is reported as 11b
 175 };
 176
 177 /** The VC1 Context
 178  * @todo Change size wherever another size is more efficient
 179  * Many members are only used for Advanced Profile
 180  */
 181 typedef struct VC1Context{
 182     MpegEncContext s;
 183     IntraX8Context x8;
 184     VC1DSPContext vc1dsp;
 185
 186     int bits;
 187
 188     /** Simple/Main Profile sequence header */
 189     //@{
 190     int res_sprite;       ///< reserved, sprite mode
 191     int res_y411;         ///< reserved, old interlaced mode
 192     int res_x8;           ///< reserved
 193     int multires;         ///< frame-level RESPIC syntax element present
 194     int res_fasttx;       ///< reserved, always 1
 195     int res_transtab;     ///< reserved, always 0
 196     int rangered;         ///< RANGEREDFRM (range reduction) syntax element present
 197                           ///< at frame level
 198     int res_rtm_flag;     ///< reserved, set to 1
 199     int reserved;         ///< reserved
 200     //@}
 201
 202     /** Advanced Profile */
 203     //@{
 204     int level;            ///< 3bits, for Advanced/Simple Profile, provided by TS layer
 205     int chromaformat;     ///< 2bits, 2=4:2:0, only defined
 206     int postprocflag;     ///< Per-frame processing suggestion flag present
 207     int broadcast;        ///< TFF/RFF present
 208     int interlace;        ///< Progressive/interlaced (RPTFTM syntax element)
 209     int tfcntrflag;       ///< TFCNTR present
 210     int panscanflag;      ///< NUMPANSCANWIN, TOPLEFT{X,Y}, BOTRIGHT{X,Y} present
 211     int refdist_flag;     ///< REFDIST syntax element present in II, IP, PI or PP field picture headers
 212     int extended_dmv;     ///< Additional extended dmv range at P/B frame-level
 213     int hrd_param_flag;   ///< Presence of Hypothetical Reference
 214                           ///< Decoder parameters
 215     int psf;              ///< Progressive Segmented Frame
 216     //@}
 217
 218     /** Sequence header data for all Profiles
 219      * TODO: choose between ints, uint8_ts and monobit flags
 220      */
 221     //@{
 222     int profile;          ///< 2bits, Profile
 223     int frmrtq_postproc;  ///< 3bits,
 224     int bitrtq_postproc;  ///< 5bits, quantized framerate-based postprocessing strength
 225     int max_coded_width, max_coded_height;
 226     int fastuvmc;         ///< Rounding of qpel vector to hpel ? (not in Simple)
 227     int extended_mv;      ///< Ext MV in P/B (not in Simple)
 228     int dquant;           ///< How qscale varies with MBs, 2bits (not in Simple)
 229     int vstransform;      ///< variable-size [48]x[48] transform type + info
 230     int overlap;          ///< overlapped transforms in use
 231     int quantizer_mode;   ///< 2bits, quantizer mode used for sequence, see QUANT_*
 232     int finterpflag;      ///< INTERPFRM present
 233     //@}
 234
 235     /** Frame decoding info for all profiles */
 236     //@{
 237     uint8_t mv_mode;             ///< MV coding monde
 238     uint8_t mv_mode2;            ///< Secondary MV coding mode (B frames)
 239     int k_x;                     ///< Number of bits for MVs (depends on MV range)
 240     int k_y;                     ///< Number of bits for MVs (depends on MV range)
 241     int range_x, range_y;        ///< MV range
 242     uint8_t pq, altpq;           ///< Current/alternate frame quantizer scale
 243     uint8_t zz_8x8[4][64];       ///< Zigzag table for TT_8x8, permuted for IDCT
 244     int left_blk_sh, top_blk_sh; ///< Either 3 or 0, positions of l/t in blk[]
 245     const uint8_t* zz_8x4;       ///< Zigzag scan table for TT_8x4 coding mode
 246     const uint8_t* zz_4x8;       ///< Zigzag scan table for TT_4x8 coding mode
 247     /** pquant parameters */
 248     //@{
 249     uint8_t dquantfrm;
 250     uint8_t dqprofile;
 251     uint8_t dqsbedge;
 252     uint8_t dqbilevel;
 253     //@}
 254     /** AC coding set indexes
 255      * @see 8.1.1.10, p(1)10
 256      */
 257     //@{
 258     int c_ac_table_index;    ///< Chroma index from ACFRM element
 259     int y_ac_table_index;    ///< Luma index from AC2FRM element
 260     //@}
 261     int ttfrm;               ///< Transform type info present at frame level
 262     uint8_t ttmbf;           ///< Transform type flag
 263     int *ttblk_base, *ttblk; ///< Transform type at the block level
 264     int codingset;           ///< index of current table set from 11.8 to use for luma block decoding
 265     int codingset2;          ///< index of current table set from 11.8 to use for chroma block decoding
 266     int pqindex;             ///< raw pqindex used in coding set selection
 267     int a_avail, c_avail;
 268     uint8_t *mb_type_base, *mb_type[3];
 269
 270
 271     /** Luma compensation parameters */
 272     //@{
 273     uint8_t lumscale;
 274     uint8_t lumshift;
 275     //@}
 276     int16_t bfraction;    ///< Relative position % anchors=> how to scale MVs
 277     uint8_t halfpq;       ///< Uniform quant over image and qp+.5
 278     uint8_t respic;       ///< Frame-level flag for resized images
 279     int buffer_fullness;  ///< HRD info
 280     /** Ranges:
 281      * -# 0 -> [-64n 63.f] x [-32, 31.f]
 282      * -# 1 -> [-128, 127.f] x [-64, 63.f]
 283      * -# 2 -> [-512, 511.f] x [-128, 127.f]
 284      * -# 3 -> [-1024, 1023.f] x [-256, 255.f]
 285      */
 286     uint8_t mvrange;                ///< Extended MV range flag
 287     uint8_t pquantizer;             ///< Uniform (over sequence) quantizer in use
 288     VLC *cbpcy_vlc;                 ///< CBPCY VLC table
 289     int tt_index;                   ///< Index for Transform Type tables (to decode TTMB)
 290     uint8_t* mv_type_mb_plane;      ///< bitplane for mv_type == (4MV)
 291     uint8_t* direct_mb_plane;       ///< bitplane for "direct" MBs
 292     uint8_t* forward_mb_plane;      ///< bitplane for "forward" MBs
 293     int mv_type_is_raw;             ///< mv type mb plane is not coded
 294     int dmb_is_raw;                 ///< direct mb plane is raw
 295     int fmb_is_raw;                 ///< forward mb plane is raw
 296     int skip_is_raw;                ///< skip mb plane is not coded
 297     uint8_t luty[256], lutuv[256];  ///< lookup tables used for intensity compensation
 298     int use_ic;                     ///< use intensity compensation in B-frames
 299     int rnd;                        ///< rounding control
 300
 301     /** Frame decoding info for S/M profiles only */
 302     //@{
 303     uint8_t rangeredfrm;            ///< out_sample = CLIP((in_sample-128)*2+128)
 304     uint8_t interpfrm;
 305     //@}
 306
 307     /** Frame decoding info for Advanced profile */
 308     //@{
 309     enum FrameCodingMode fcm;
 310     uint8_t numpanscanwin;
 311     uint8_t tfcntr;
 312     uint8_t rptfrm, tff, rff;
 313     uint16_t topleftx;
 314     uint16_t toplefty;
 315     uint16_t bottomrightx;
 316     uint16_t bottomrighty;
 317     uint8_t uvsamp;
 318     uint8_t postproc;
 319     int hrd_num_leaky_buckets;
 320     uint8_t bit_rate_exponent;
 321     uint8_t buffer_size_exponent;
 322     uint8_t* acpred_plane;       ///< AC prediction flags bitplane
 323     int acpred_is_raw;
 324     uint8_t* over_flags_plane;   ///< Overflags bitplane
 325     int overflg_is_raw;
 326     uint8_t condover;
 327     uint16_t *hrd_rate, *hrd_buffer;
 328     uint8_t *hrd_fullness;
 329     uint8_t range_mapy_flag;
 330     uint8_t range_mapuv_flag;
 331     uint8_t range_mapy;
 332     uint8_t range_mapuv;
 333     //@}
 334
 335     /** Frame decoding info for interlaced picture */
 336     uint8_t dmvrange;   ///< Extended differential MV range flag
 337     int fourmvswitch;
 338     int intcomp;
 339     uint8_t lumscale2;  ///< for interlaced field P picture
 340     uint8_t lumshift2;
 341     uint8_t luty2[256], lutuv2[256]; // lookup tables used for intensity compensation
 342     VLC* mbmode_vlc;
 343     VLC* imv_vlc;
 344     VLC* twomvbp_vlc;
 345     VLC* fourmvbp_vlc;
 346     uint8_t twomvbp;
 347     uint8_t fourmvbp;
 348     uint8_t* fieldtx_plane;
 349     int fieldtx_is_raw;
 350     uint8_t zzi_8x8[64];
 351     uint8_t *blk_mv_type_base, *blk_mv_type;    ///< 0: frame MV, 1: field MV (interlaced frame)
 352     uint8_t *mv_f_base, *mv_f[2];               ///< 0: MV obtained from same field, 1: opposite field
 353     uint8_t *mv_f_last_base, *mv_f_last[2];
 354     uint8_t *mv_f_next_base, *mv_f_next[2];
 355     int field_mode;         ///< 1 for interlaced field pictures
 356     int fptype;
 357     int second_field;
 358     int refdist;            ///< distance of the current picture from reference
 359     int numref;             ///< number of past field pictures used as reference
 360                             // 0 corresponds to 1 and 1 corresponds to 2 references
 361     int reffield;           ///< if numref = 0 (1 reference) then reffield decides which
 362                             // field to use among the two fields from previous frame
 363     int intcompfield;       ///< which of the two fields to be intensity compensated
 364                             // 0: both fields, 1: bottom field, 2: top field
 365     int cur_field_type;     ///< 0: top, 1: bottom
 366     int ref_field_type[2];  ///< forward and backward reference field type (top or bottom)
 367     int blocks_off, mb_off;
 368     int qs_last;            ///< if qpel has been used in the previous (tr.) picture
 369     int bmvtype;
 370     int frfd, brfd;         ///< reference frame distance (forward or backward)
 371     int first_pic_header_flag;
 372     int pic_header_flag;
 373
 374     /** Frame decoding info for sprite modes */
 375     //@{
 376     int new_sprite;
 377     int two_sprites;
 378     AVFrame sprite_output_frame;
 379     int output_width, output_height, sprite_width, sprite_height;
 380     uint8_t* sr_rows[2][2];      ///< Sprite resizer line cache
 381     //@}
 382
 383     int p_frame_skipped;
 384     int bi_type;
 385     int x8_type;
 386
 387     int16_t (*block)[6][64];
 388     int n_allocated_blks, cur_blk_idx, left_blk_idx, topleft_blk_idx, top_blk_idx;
 389     uint32_t *cbp_base, *cbp;
 390     uint8_t *is_intra_base, *is_intra;
 391     int16_t (*luma_mv_base)[2], (*luma_mv)[2];
 392     uint8_t bfraction_lut_index; ///< Index for BFRACTION value (see Table 40, reproduced into ff_vc1_bfraction_lut[])
 393     uint8_t broken_link;         ///< Broken link flag (BROKEN_LINK syntax element)
 394     uint8_t closed_entry;        ///< Closed entry point flag (CLOSED_ENTRY syntax element)
 395
 396     int end_mb_x;                ///< Horizontal macroblock limit (used only by mss2)
 397
 398     int parse_only;              ///< Context is used within parser
 399
 400     int warn_interlaced;
 401 } VC1Context;
 402
 403 /** Find VC-1 marker in buffer
 404  * @return position where next marker starts or end of buffer if no marker found
 405  */
 406 static av_always_inline const uint8_t* find_next_marker(const uint8_t *src, const uint8_t *end)
 407 {
 408     uint32_t mrk = 0xFFFFFFFF;
 409
 410     if (end-src < 4)
 411         return end;
 412     while (src < end) {
 413         mrk = (mrk << 8) | *src++;
 414         if (IS_MARKER(mrk))
 415             return src - 4;
 416     }
 417     return end;
 418 }
 419
 420 static av_always_inline int vc1_unescape_buffer(const uint8_t *src, int size, uint8_t *dst)
 421 {
 422     int dsize = 0, i;
 423
 424     if (size < 4) {
 425         for (dsize = 0; dsize < size; dsize++)
 426             *dst++ = *src++;
 427         return size;
 428     }
 429     for (i = 0; i < size; i++, src++) {
 430         if (src[0] == 3 && i >= 2 && !src[-1] && !src[-2] && i < size-1 && src[1] < 4) {
 431             dst[dsize++] = src[1];
 432             src++;
 433             i++;
 434         } else
 435             dst[dsize++] = *src;
 436     }
 437     return dsize;
 438 }
 439
 440 /**
 441  * Decode Simple/Main Profiles sequence header
 442  * @see Figure 7-8, p16-17
 443  * @param avctx Codec context
 444  * @param gb GetBit context initialized from Codec context extra_data
 445  * @return Status
 446  */
 447 int ff_vc1_decode_sequence_header(AVCodecContext *avctx, VC1Context *v, GetBitContext *gb);
 448
 449 int ff_vc1_decode_entry_point(AVCodecContext *avctx, VC1Context *v, GetBitContext *gb);
 450
 451 int ff_vc1_parse_frame_header    (VC1Context *v, GetBitContext *gb);
 452 int ff_vc1_parse_frame_header_adv(VC1Context *v, GetBitContext *gb);
 453 int ff_vc1_init_common(VC1Context *v);
 454
 455 av_cold int  ff_vc1_decode_init_alloc_tables(VC1Context *v);
 456 av_cold void ff_vc1_init_transposed_scantables(VC1Context *v);
 457 av_cold int  ff_vc1_decode_end(AVCodecContext *avctx);
 458 void ff_vc1_decode_blocks(VC1Context *v);
 459
 460 #endif /* AVCODEC_VC1_H */