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  *
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   9  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
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  12  *
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  17  *
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  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 /** Markers used in VC-1 AP frame data */
  32 //@{
  33 enum VC1Code {
  34     VC1_CODE_RES0       = 0x00000100,
  35     VC1_CODE_ENDOFSEQ   = 0x0000010A,
  36     VC1_CODE_SLICE,
  37     VC1_CODE_FIELD,
  38     VC1_CODE_FRAME,
  39     VC1_CODE_ENTRYPOINT,
  40     VC1_CODE_SEQHDR,
  41 };
  42 //@}
  43
  44 #define IS_MARKER(x) (((x) & ~0xFF) == VC1_CODE_RES0)
  45
  46 /** Available Profiles */
  47 //@{
  48 enum Profile {
  49     PROFILE_SIMPLE,
  50     PROFILE_MAIN,
  51     PROFILE_COMPLEX, ///< TODO: WMV9 specific
  52     PROFILE_ADVANCED
  53 };
  54 //@}
  55
  56 /** Sequence quantizer mode */
  57 //@{
  58 enum QuantMode {
  59     QUANT_FRAME_IMPLICIT,    ///< Implicitly specified at frame level
  60     QUANT_FRAME_EXPLICIT,    ///< Explicitly specified at frame level
  61     QUANT_NON_UNIFORM,       ///< Non-uniform quant used for all frames
  62     QUANT_UNIFORM            ///< Uniform quant used for all frames
  63 };
  64 //@}
  65
  66 /** Where quant can be changed */
  67 //@{
  68 enum DQProfile {
  69     DQPROFILE_FOUR_EDGES,
  70     DQPROFILE_DOUBLE_EDGES,
  71     DQPROFILE_SINGLE_EDGE,
  72     DQPROFILE_ALL_MBS
  73 };
  74 //@}
  75
  76 /** @name Where quant can be changed
  77  */
  78 //@{
  79 enum DQSingleEdge {
  80     DQSINGLE_BEDGE_LEFT,
  81     DQSINGLE_BEDGE_TOP,
  82     DQSINGLE_BEDGE_RIGHT,
  83     DQSINGLE_BEDGE_BOTTOM
  84 };
  85 //@}
  86
  87 /** Which pair of edges is quantized with ALTPQUANT */
  88 //@{
  89 enum DQDoubleEdge {
  90     DQDOUBLE_BEDGE_TOPLEFT,
  91     DQDOUBLE_BEDGE_TOPRIGHT,
  92     DQDOUBLE_BEDGE_BOTTOMRIGHT,
  93     DQDOUBLE_BEDGE_BOTTOMLEFT
  94 };
  95 //@}
  96
  97 /** MV modes for P frames */
  98 //@{
  99 enum MVModes {
 100     MV_PMODE_1MV_HPEL_BILIN,
 101     MV_PMODE_1MV,
 102     MV_PMODE_1MV_HPEL,
 103     MV_PMODE_MIXED_MV,
 104     MV_PMODE_INTENSITY_COMP
 105 };
 106 //@}
 107
 108 /** MBMODE for interlaced frame P-picture */
 109 //@{
 110 enum MBModesIntfr {
 111     MV_PMODE_INTFR_1MV,
 112     MV_PMODE_INTFR_2MV_FIELD,
 113     MV_PMODE_INTFR_2MV,
 114     MV_PMODE_INTFR_4MV_FIELD,
 115     MV_PMODE_INTFR_4MV,
 116     MV_PMODE_INTFR_INTRA,
 117 };
 118 //@}
 119
 120 /** @name MV types for B frames */
 121 //@{
 122 enum BMVTypes {
 123     BMV_TYPE_BACKWARD,
 124     BMV_TYPE_FORWARD,
 125     BMV_TYPE_INTERPOLATED,
 126     BMV_TYPE_DIRECT
 127 };
 128 //@}
 129
 130 /** @name Block types for P/B frames */
 131 //@{
 132 enum TransformTypes {
 133     TT_8X8,
 134     TT_8X4_BOTTOM,
 135     TT_8X4_TOP,
 136     TT_8X4,         // both halves
 137     TT_4X8_RIGHT,
 138     TT_4X8_LEFT,
 139     TT_4X8,         // both halves
 140     TT_4X4
 141 };
 142 //@}
 143
 144 enum CodingSet {
 145     CS_HIGH_MOT_INTRA = 0,
 146     CS_HIGH_MOT_INTER,
 147     CS_LOW_MOT_INTRA,
 148     CS_LOW_MOT_INTER,
 149     CS_MID_RATE_INTRA,
 150     CS_MID_RATE_INTER,
 151     CS_HIGH_RATE_INTRA,
 152     CS_HIGH_RATE_INTER
 153 };
 154
 155 /** @name Overlap conditions for Advanced Profile */
 156 //@{
 157 enum COTypes {
 158     CONDOVER_NONE = 0,
 159     CONDOVER_ALL,
 160     CONDOVER_SELECT
 161 };
 162 //@}
 163
 164
 165 /** The VC1 Context
 166  * @todo Change size wherever another size is more efficient
 167  * Many members are only used for Advanced Profile
 168  */
 169 typedef struct VC1Context{
 170     MpegEncContext s;
 171     IntraX8Context x8;
 172     VC1DSPContext vc1dsp;
 173
 174     int bits;
 175
 176     /** Simple/Main Profile sequence header */
 177     //@{
 178     int res_sprite;       ///< reserved, sprite mode
 179     int res_y411;         ///< reserved, old interlaced mode
 180     int res_x8;           ///< reserved
 181     int multires;         ///< frame-level RESPIC syntax element present
 182     int res_fasttx;       ///< reserved, always 1
 183     int res_transtab;     ///< reserved, always 0
 184     int rangered;         ///< RANGEREDFRM (range reduction) syntax element present
 185                           ///< at frame level
 186     int res_rtm_flag;     ///< reserved, set to 1
 187     int reserved;         ///< reserved
 188     //@}
 189
 190     /** Advanced Profile */
 191     //@{
 192     int level;            ///< 3bits, for Advanced/Simple Profile, provided by TS layer
 193     int chromaformat;     ///< 2bits, 2=4:2:0, only defined
 194     int postprocflag;     ///< Per-frame processing suggestion flag present
 195     int broadcast;        ///< TFF/RFF present
 196     int interlace;        ///< Progressive/interlaced (RPTFTM syntax element)
 197     int tfcntrflag;       ///< TFCNTR present
 198     int panscanflag;      ///< NUMPANSCANWIN, TOPLEFT{X,Y}, BOTRIGHT{X,Y} present
 199     int refdist_flag;     ///< REFDIST syntax element present in II, IP, PI or PP field picture headers
 200     int extended_dmv;     ///< Additional extended dmv range at P/B frame-level
 201     int color_prim;       ///< 8bits, chroma coordinates of the color primaries
 202     int transfer_char;    ///< 8bits, Opto-electronic transfer characteristics
 203     int matrix_coef;      ///< 8bits, Color primaries->YCbCr transform matrix
 204     int hrd_param_flag;   ///< Presence of Hypothetical Reference
 205                           ///< Decoder parameters
 206     int psf;              ///< Progressive Segmented Frame
 207     //@}
 208
 209     /** Sequence header data for all Profiles
 210      * TODO: choose between ints, uint8_ts and monobit flags
 211      */
 212     //@{
 213     int profile;          ///< 2bits, Profile
 214     int frmrtq_postproc;  ///< 3bits,
 215     int bitrtq_postproc;  ///< 5bits, quantized framerate-based postprocessing strength
 216     int fastuvmc;         ///< Rounding of qpel vector to hpel ? (not in Simple)
 217     int extended_mv;      ///< Ext MV in P/B (not in Simple)
 218     int dquant;           ///< How qscale varies with MBs, 2bits (not in Simple)
 219     int vstransform;      ///< variable-size [48]x[48] transform type + info
 220     int overlap;          ///< overlapped transforms in use
 221     int quantizer_mode;   ///< 2bits, quantizer mode used for sequence, see QUANT_*
 222     int finterpflag;      ///< INTERPFRM present
 223     //@}
 224
 225     /** Frame decoding info for all profiles */
 226     //@{
 227     uint8_t mv_mode;             ///< MV coding monde
 228     uint8_t mv_mode2;            ///< Secondary MV coding mode (B frames)
 229     int k_x;                     ///< Number of bits for MVs (depends on MV range)
 230     int k_y;                     ///< Number of bits for MVs (depends on MV range)
 231     int range_x, range_y;        ///< MV range
 232     uint8_t pq, altpq;           ///< Current/alternate frame quantizer scale
 233     uint8_t zz_8x8[4][64];       ///< Zigzag table for TT_8x8, permuted for IDCT
 234     int left_blk_sh, top_blk_sh; ///< Either 3 or 0, positions of l/t in blk[]
 235     const uint8_t* zz_8x4;       ///< Zigzag scan table for TT_8x4 coding mode
 236     const uint8_t* zz_4x8;       ///< Zigzag scan table for TT_4x8 coding mode
 237     /** pquant parameters */
 238     //@{
 239     uint8_t dquantfrm;
 240     uint8_t dqprofile;
 241     uint8_t dqsbedge;
 242     uint8_t dqbilevel;
 243     //@}
 244     /** AC coding set indexes
 245      * @see 8.1.1.10, p(1)10
 246      */
 247     //@{
 248     int c_ac_table_index;    ///< Chroma index from ACFRM element
 249     int y_ac_table_index;    ///< Luma index from AC2FRM element
 250     //@}
 251     int ttfrm;               ///< Transform type info present at frame level
 252     uint8_t ttmbf;           ///< Transform type flag
 253     int *ttblk_base, *ttblk; ///< Transform type at the block level
 254     int codingset;           ///< index of current table set from 11.8 to use for luma block decoding
 255     int codingset2;          ///< index of current table set from 11.8 to use for chroma block decoding
 256     int pqindex;             ///< raw pqindex used in coding set selection
 257     int a_avail, c_avail;
 258     uint8_t *mb_type_base, *mb_type[3];
 259
 260
 261     /** Luma compensation parameters */
 262     //@{
 263     uint8_t lumscale;
 264     uint8_t lumshift;
 265     //@}
 266     int16_t bfraction;    ///< Relative position % anchors=> how to scale MVs
 267     uint8_t halfpq;       ///< Uniform quant over image and qp+.5
 268     uint8_t respic;       ///< Frame-level flag for resized images
 269     int buffer_fullness;  ///< HRD info
 270     /** Ranges:
 271      * -# 0 -> [-64n 63.f] x [-32, 31.f]
 272      * -# 1 -> [-128, 127.f] x [-64, 63.f]
 273      * -# 2 -> [-512, 511.f] x [-128, 127.f]
 274      * -# 3 -> [-1024, 1023.f] x [-256, 255.f]
 275      */
 276     uint8_t mvrange;                ///< Extended MV range flag
 277     uint8_t pquantizer;             ///< Uniform (over sequence) quantizer in use
 278     VLC *cbpcy_vlc;                 ///< CBPCY VLC table
 279     int tt_index;                   ///< Index for Transform Type tables (to decode TTMB)
 280     uint8_t* mv_type_mb_plane;      ///< bitplane for mv_type == (4MV)
 281     uint8_t* direct_mb_plane;       ///< bitplane for "direct" MBs
 282     uint8_t* forward_mb_plane;      ///< bitplane for "forward" MBs
 283     int mv_type_is_raw;             ///< mv type mb plane is not coded
 284     int dmb_is_raw;                 ///< direct mb plane is raw
 285     int fmb_is_raw;                 ///< forward mb plane is raw
 286     int skip_is_raw;                ///< skip mb plane is not coded
 287     uint8_t luty[256], lutuv[256];  ///< lookup tables used for intensity compensation
 288     int use_ic;                     ///< use intensity compensation in B-frames
 289     int rnd;                        ///< rounding control
 290
 291     /** Frame decoding info for S/M profiles only */
 292     //@{
 293     uint8_t rangeredfrm;            ///< out_sample = CLIP((in_sample-128)*2+128)
 294     uint8_t interpfrm;
 295     //@}
 296
 297     /** Frame decoding info for Advanced profile */
 298     //@{
 299     uint8_t fcm; ///< 0->Progressive, 2->Frame-Interlace, 3->Field-Interlace
 300     uint8_t numpanscanwin;
 301     uint8_t tfcntr;
 302     uint8_t rptfrm, tff, rff;
 303     uint16_t topleftx;
 304     uint16_t toplefty;
 305     uint16_t bottomrightx;
 306     uint16_t bottomrighty;
 307     uint8_t uvsamp;
 308     uint8_t postproc;
 309     int hrd_num_leaky_buckets;
 310     uint8_t bit_rate_exponent;
 311     uint8_t buffer_size_exponent;
 312     uint8_t* acpred_plane;       ///< AC prediction flags bitplane
 313     int acpred_is_raw;
 314     uint8_t* over_flags_plane;   ///< Overflags bitplane
 315     int overflg_is_raw;
 316     uint8_t condover;
 317     uint16_t *hrd_rate, *hrd_buffer;
 318     uint8_t *hrd_fullness;
 319     uint8_t range_mapy_flag;
 320     uint8_t range_mapuv_flag;
 321     uint8_t range_mapy;
 322     uint8_t range_mapuv;
 323     //@}
 324
 325     /** Frame decoding info for interlaced picture */
 326     uint8_t dmvrange;   ///< Extended differential MV range flag
 327     int fourmvswitch;
 328     int intcomp;
 329     uint8_t lumscale2;  ///< for interlaced field P picture
 330     uint8_t lumshift2;
 331     uint8_t luty2[256], lutuv2[256]; // lookup tables used for intensity compensation
 332     VLC* mbmode_vlc;
 333     VLC* imv_vlc;
 334     VLC* twomvbp_vlc;
 335     VLC* fourmvbp_vlc;
 336     uint8_t twomvbp;
 337     uint8_t fourmvbp;
 338     uint8_t* fieldtx_plane;
 339     int fieldtx_is_raw;
 340     int8_t zzi_8x8[64];
 341     uint8_t *blk_mv_type_base, *blk_mv_type;    ///< 0: frame MV, 1: field MV (interlaced frame)
 342     uint8_t *mv_f_base, *mv_f[2];               ///< 0: MV obtained from same field, 1: opposite field
 343     uint8_t *mv_f_last_base, *mv_f_last[2];
 344     uint8_t *mv_f_next_base, *mv_f_next[2];
 345     int field_mode;         ///< 1 for interlaced field pictures
 346     int fptype;
 347     int second_field;
 348     int refdist;            ///< distance of the current picture from reference
 349     int numref;             ///< number of past field pictures used as reference
 350                             // 0 corresponds to 1 and 1 corresponds to 2 references
 351     int reffield;           ///< if numref = 0 (1 reference) then reffield decides which
 352                             // field to use among the two fields from previous frame
 353     int intcompfield;       ///< which of the two fields to be intensity compensated
 354                             // 0: both fields, 1: bottom field, 2: top field
 355     int cur_field_type;     ///< 0: top, 1: bottom
 356     int ref_field_type[2];  ///< forward and backward reference field type (top or bottom)
 357     int blocks_off, mb_off;
 358     int qs_last;            ///< if qpel has been used in the previous (tr.) picture
 359     int bmvtype;
 360     int frfd, brfd;         ///< reference frame distance (forward or backward)
 361     int pic_header_flag;
 362
 363     /** Frame decoding info for sprite modes */
 364     //@{
 365     int new_sprite;
 366     int two_sprites;
 367     AVFrame sprite_output_frame;
 368     int output_width, output_height, sprite_width, sprite_height;
 369     uint8_t* sr_rows[2][2];      ///< Sprite resizer line cache
 370     //@}
 371
 372     int p_frame_skipped;
 373     int bi_type;
 374     int x8_type;
 375
 376     DCTELEM (*block)[6][64];
 377     int n_allocated_blks, cur_blk_idx, left_blk_idx, topleft_blk_idx, top_blk_idx;
 378     uint32_t *cbp_base, *cbp;
 379     uint8_t *is_intra_base, *is_intra;
 380     int16_t (*luma_mv_base)[2], (*luma_mv)[2];
 381     uint8_t bfraction_lut_index; ///< Index for BFRACTION value (see Table 40, reproduced into ff_vc1_bfraction_lut[])
 382     uint8_t broken_link;         ///< Broken link flag (BROKEN_LINK syntax element)
 383     uint8_t closed_entry;        ///< Closed entry point flag (CLOSED_ENTRY syntax element)
 384
 385     int parse_only;              ///< Context is used within parser
 386
 387     int warn_interlaced;
 388 } VC1Context;
 389
 390 /** Find VC-1 marker in buffer
 391  * @return position where next marker starts or end of buffer if no marker found
 392  */
 393 static av_always_inline const uint8_t* find_next_marker(const uint8_t *src, const uint8_t *end)
 394 {
 395     uint32_t mrk = 0xFFFFFFFF;
 396
 397     if (end-src < 4)
 398         return end;
 399     while (src < end) {
 400         mrk = (mrk << 8) | *src++;
 401         if (IS_MARKER(mrk))
 402             return src - 4;
 403     }
 404     return end;
 405 }
 406
 407 static av_always_inline int vc1_unescape_buffer(const uint8_t *src, int size, uint8_t *dst)
 408 {
 409     int dsize = 0, i;
 410
 411     if (size < 4) {
 412         for (dsize = 0; dsize < size; dsize++)
 413             *dst++ = *src++;
 414         return size;
 415     }
 416     for (i = 0; i < size; i++, src++) {
 417         if (src[0] == 3 && i >= 2 && !src[-1] && !src[-2] && i < size-1 && src[1] < 4) {
 418             dst[dsize++] = src[1];
 419             src++;
 420             i++;
 421         } else
 422             dst[dsize++] = *src;
 423     }
 424     return dsize;
 425 }
 426
 427 /**
 428  * Decode Simple/Main Profiles sequence header
 429  * @see Figure 7-8, p16-17
 430  * @param avctx Codec context
 431  * @param gb GetBit context initialized from Codec context extra_data
 432  * @return Status
 433  */
 434 int vc1_decode_sequence_header(AVCodecContext *avctx, VC1Context *v, GetBitContext *gb);
 435
 436 int vc1_decode_entry_point(AVCodecContext *avctx, VC1Context *v, GetBitContext *gb);
 437
 438 int vc1_parse_frame_header    (VC1Context *v, GetBitContext *gb);
 439 int vc1_parse_frame_header_adv(VC1Context *v, GetBitContext *gb);
 440
 441 #endif /* AVCODEC_VC1_H */