git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/vp9.h

   1 /*
   2  * VP9 compatible video decoder
   3  *
   4  * Copyright (C) 2013 Ronald S. Bultje <rsbultje gmail com>
   5  * Copyright (C) 2013 Clément Bœsch <u pkh me>
   6  *
   7  * This file is part of Libav.
   8  *
   9  * Libav is free software; you can redistribute it and/or
  10  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  11  * License as published by the Free Software Foundation; either
  12  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  13  *
  14  * Libav is distributed in the hope that it will be useful,
  15  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  17  * Lesser General Public License for more details.
  18  *
  19  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  20  * License along with Libav; if not, write to the Free Software
  21  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  22  */
  23
  24 #ifndef AVCODEC_VP9_H
  25 #define AVCODEC_VP9_H
  26
  27 #include <stddef.h>
  28 #include <stdint.h>
  29
  30 #include "libavutil/buffer.h"
  31 #include "libavutil/internal.h"
  32
  33 #include "avcodec.h"
  34 #include "thread.h"
  35 #include "vp56.h"
  36
  37 enum TxfmMode {
  38     TX_4X4,
  39     TX_8X8,
  40     TX_16X16,
  41     TX_32X32,
  42     N_TXFM_SIZES,
  43     TX_SWITCHABLE = N_TXFM_SIZES,
  44     N_TXFM_MODES
  45 };
  46
  47 enum TxfmType {
  48     DCT_DCT,
  49     DCT_ADST,
  50     ADST_DCT,
  51     ADST_ADST,
  52     N_TXFM_TYPES
  53 };
  54
  55 enum IntraPredMode {
  56     VERT_PRED,
  57     HOR_PRED,
  58     DC_PRED,
  59     DIAG_DOWN_LEFT_PRED,
  60     DIAG_DOWN_RIGHT_PRED,
  61     VERT_RIGHT_PRED,
  62     HOR_DOWN_PRED,
  63     VERT_LEFT_PRED,
  64     HOR_UP_PRED,
  65     TM_VP8_PRED,
  66     LEFT_DC_PRED,
  67     TOP_DC_PRED,
  68     DC_128_PRED,
  69     DC_127_PRED,
  70     DC_129_PRED,
  71     N_INTRA_PRED_MODES
  72 };
  73
  74 enum FilterMode {
  75     FILTER_8TAP_SMOOTH,
  76     FILTER_8TAP_REGULAR,
  77     FILTER_8TAP_SHARP,
  78     FILTER_BILINEAR,
  79     FILTER_SWITCHABLE,
  80 };
  81
  82 enum BlockPartition {
  83     PARTITION_NONE,    // [ ] <-.
  84     PARTITION_H,       // [-]   |
  85     PARTITION_V,       // [|]   |
  86     PARTITION_SPLIT,   // [+] --'
  87 };
  88
  89 enum InterPredMode {
  90     NEARESTMV = 10,
  91     NEARMV    = 11,
  92     ZEROMV    = 12,
  93     NEWMV     = 13,
  94 };
  95
  96 enum MVJoint {
  97     MV_JOINT_ZERO,
  98     MV_JOINT_H,
  99     MV_JOINT_V,
 100     MV_JOINT_HV,
 101 };
 102
 103 typedef struct ProbContext {
 104     uint8_t y_mode[4][9];
 105     uint8_t uv_mode[10][9];
 106     uint8_t filter[4][2];
 107     uint8_t mv_mode[7][3];
 108     uint8_t intra[4];
 109     uint8_t comp[5];
 110     uint8_t single_ref[5][2];
 111     uint8_t comp_ref[5];
 112     uint8_t tx32p[2][3];
 113     uint8_t tx16p[2][2];
 114     uint8_t tx8p[2];
 115     uint8_t skip[3];
 116     uint8_t mv_joint[3];
 117     struct {
 118         uint8_t sign;
 119         uint8_t classes[10];
 120         uint8_t class0;
 121         uint8_t bits[10];
 122         uint8_t class0_fp[2][3];
 123         uint8_t fp[3];
 124         uint8_t class0_hp;
 125         uint8_t hp;
 126     } mv_comp[2];
 127     uint8_t partition[4][4][3];
 128 } ProbContext;
 129
 130 typedef void (*vp9_mc_func)(uint8_t *dst, ptrdiff_t dst_stride,
 131                             const uint8_t *ref, ptrdiff_t ref_stride,
 132                             int h, int mx, int my);
 133
 134 typedef struct VP9DSPContext {
 135     /*
 136      * dimension 1: 0=4x4, 1=8x8, 2=16x16, 3=32x32
 137      * dimension 2: intra prediction modes
 138      *
 139      * dst/left/top is aligned by transform-size (i.e. 4, 8, 16 or 32 pixels)
 140      * stride is aligned by 16 pixels
 141      * top[-1] is top/left; top[4,7] is top-right for 4x4
 142      */
 143     // FIXME(rbultje) maybe replace left/top pointers with HAVE_TOP/
 144     // HAVE_LEFT/HAVE_TOPRIGHT flags instead, and then handle it in-place?
 145     // also needs to fit in with what H.264/VP8/etc do
 146     void (*intra_pred[N_TXFM_SIZES][N_INTRA_PRED_MODES])(uint8_t *dst,
 147                                                          ptrdiff_t stride,
 148                                                          const uint8_t *left,
 149                                                          const uint8_t *top);
 150
 151     /*
 152      * dimension 1: 0=4x4, 1=8x8, 2=16x16, 3=32x32, 4=lossless (3-4=dct only)
 153      * dimension 2: 0=dct/dct, 1=dct/adst, 2=adst/dct, 3=adst/adst
 154      *
 155      * dst is aligned by transform-size (i.e. 4, 8, 16 or 32 pixels)
 156      * stride is aligned by 16 pixels
 157      * block is 16-byte aligned
 158      * eob indicates the position (+1) of the last non-zero coefficient,
 159      * in scan-order. This can be used to write faster versions, e.g. a
 160      * dc-only 4x4/8x8/16x16/32x32, or a 4x4-only (eob<10) 8x8/16x16/32x32,
 161      * etc.
 162      */
 163     // FIXME also write idct_add_block() versions for whole (inter) pred
 164     // blocks, so we can do 2 4x4s at once
 165     void (*itxfm_add[N_TXFM_SIZES + 1][N_TXFM_TYPES])(uint8_t *dst,
 166                                                       ptrdiff_t stride,
 167                                                       int16_t *block, int eob);
 168
 169     /*
 170      * dimension 1: width of filter (0=4, 1=8, 2=16)
 171      * dimension 2: 0=col-edge filter (h), 1=row-edge filter (v)
 172      *
 173      * dst/stride are aligned by 8
 174      */
 175     void (*loop_filter_8[3][2])(uint8_t *dst, ptrdiff_t stride,
 176                                 int mb_lim, int lim, int hev_thr);
 177
 178     /*
 179      * dimension 1: 0=col-edge filter (h), 1=row-edge filter (v)
 180      *
 181      * The width of filter is assumed to be 16; dst/stride are aligned by 16
 182      */
 183     void (*loop_filter_16[2])(uint8_t *dst, ptrdiff_t stride,
 184                               int mb_lim, int lim, int hev_thr);
 185
 186     /*
 187      * dimension 1/2: width of filter (0=4, 1=8) for each filter half
 188      * dimension 3: 0=col-edge filter (h), 1=row-edge filter (v)
 189      *
 190      * dst/stride are aligned by operation size
 191      * this basically calls loop_filter[d1][d3][0](), followed by
 192      * loop_filter[d2][d3][0]() on the next 8 pixels
 193      * mb_lim/lim/hev_thr contain two values in the lowest two bytes of the
 194      * integer.
 195      */
 196     // FIXME perhaps a mix4 that operates on 32px (for AVX2)
 197     void (*loop_filter_mix2[2][2][2])(uint8_t *dst, ptrdiff_t stride,
 198                                       int mb_lim, int lim, int hev_thr);
 199
 200     /*
 201      * dimension 1: hsize (0: 64, 1: 32, 2: 16, 3: 8, 4: 4)
 202      * dimension 2: filter type (0: smooth, 1: regular, 2: sharp, 3: bilin)
 203      * dimension 3: averaging type (0: put, 1: avg)
 204      * dimension 4: x subpel interpolation (0: none, 1: 8tap/bilin)
 205      * dimension 5: y subpel interpolation (1: none, 1: 8tap/bilin)
 206      *
 207      * dst/stride are aligned by hsize
 208      */
 209     vp9_mc_func mc[5][4][2][2][2];
 210 } VP9DSPContext;
 211
 212 enum CompPredMode {
 213     PRED_SINGLEREF,
 214     PRED_COMPREF,
 215     PRED_SWITCHABLE,
 216 };
 217
 218 typedef struct VP9MVRefPair {
 219     VP56mv mv[2];
 220     int8_t ref[2];
 221 } VP9MVRefPair;
 222
 223 typedef struct VP9Filter {
 224     uint8_t level[8 * 8];
 225     uint8_t /* bit=col */ mask[2 /* 0=y, 1=uv */][2 /* 0=col, 1=row */]
 226                               [8 /* rows */][4 /* 0=16, 1=8, 2=4, 3=inner4 */];
 227 } VP9Filter;
 228
 229 typedef struct VP9Frame {
 230     ThreadFrame tf;
 231
 232     uint8_t *segmentation_map;
 233     VP9MVRefPair *mv;
 234
 235     AVBufferRef *segmentation_map_buf;
 236     AVBufferRef *mv_buf;
 237 } VP9Frame;
 238
 239 enum BlockLevel {
 240     BL_64X64,
 241     BL_32X32,
 242     BL_16X16,
 243     BL_8X8,
 244 };
 245
 246 enum BlockSize {
 247     BS_64x64,
 248     BS_64x32,
 249     BS_32x64,
 250     BS_32x32,
 251     BS_32x16,
 252     BS_16x32,
 253     BS_16x16,
 254     BS_16x8,
 255     BS_8x16,
 256     BS_8x8,
 257     BS_8x4,
 258     BS_4x8,
 259     BS_4x4,
 260     N_BS_SIZES,
 261 };
 262
 263 typedef struct VP9Block {
 264     uint8_t seg_id, intra, comp, ref[2], mode[4], uvmode, skip;
 265     enum FilterMode filter;
 266     VP56mv mv[4 /* b_idx */][2 /* ref */];
 267     enum BlockSize bs;
 268     enum TxfmMode tx, uvtx;
 269
 270     int row, row7, col, col7;
 271     uint8_t *dst[3];
 272     ptrdiff_t y_stride, uv_stride;
 273
 274     enum BlockLevel bl;
 275     enum BlockPartition bp;
 276 } VP9Block;
 277
 278 typedef struct VP9Context {
 279     VP9DSPContext dsp;
 280     VideoDSPContext vdsp;
 281     GetBitContext gb;
 282     VP56RangeCoder c;
 283     VP56RangeCoder *c_b;
 284     unsigned c_b_size;
 285     VP9Block *b;
 286     VP9Block *b_base;
 287
 288     int alloc_width;
 289     int alloc_height;
 290
 291     int pass;
 292     int uses_2pass;
 293     int last_uses_2pass;
 294     int setup_finished;
 295
 296     // bitstream header
 297     uint8_t profile;
 298     uint8_t keyframe, last_keyframe;
 299     uint8_t invisible;
 300     uint8_t use_last_frame_mvs;
 301     uint8_t errorres;
 302     uint8_t colorspace;
 303     uint8_t sub_x;
 304     uint8_t sub_y;
 305     uint8_t fullrange;
 306     uint8_t intraonly;
 307     uint8_t resetctx;
 308     uint8_t refreshrefmask;
 309     uint8_t highprecisionmvs;
 310     enum FilterMode filtermode;
 311     uint8_t allowcompinter;
 312     uint8_t fixcompref;
 313     uint8_t refreshctx;
 314     uint8_t parallelmode;
 315     uint8_t framectxid;
 316     uint8_t refidx[3];
 317     uint8_t signbias[3];
 318     uint8_t varcompref[2];
 319
 320     ThreadFrame refs[8];
 321
 322 #define CUR_FRAME 0
 323 #define LAST_FRAME 1
 324     VP9Frame frames[2];
 325
 326     struct {
 327         uint8_t level;
 328         int8_t sharpness;
 329         uint8_t lim_lut[64];
 330         uint8_t mblim_lut[64];
 331     } filter;
 332     struct {
 333         uint8_t enabled;
 334         int8_t mode[2];
 335         int8_t ref[4];
 336     } lf_delta;
 337     uint8_t yac_qi;
 338     int8_t ydc_qdelta, uvdc_qdelta, uvac_qdelta;
 339     uint8_t lossless;
 340     struct {
 341         uint8_t enabled;
 342         uint8_t temporal;
 343         uint8_t absolute_vals;
 344         uint8_t update_map;
 345         #define MAX_SEGMENT 8
 346         struct {
 347             uint8_t q_enabled;
 348             uint8_t lf_enabled;
 349             uint8_t ref_enabled;
 350             uint8_t skip_enabled;
 351             uint8_t ref_val;
 352             int16_t q_val;
 353             int8_t lf_val;
 354             int16_t qmul[2][2];
 355             uint8_t lflvl[4][2];
 356         } feat[MAX_SEGMENT];
 357     } segmentation;
 358     struct {
 359         unsigned log2_tile_cols, log2_tile_rows;
 360         unsigned tile_cols, tile_rows;
 361         unsigned tile_row_start, tile_row_end, tile_col_start, tile_col_end;
 362     } tiling;
 363     unsigned sb_cols, sb_rows, rows, cols;
 364     struct {
 365         ProbContext p;
 366         uint8_t coef[4][2][2][6][6][3];
 367     } prob_ctx[4];
 368     struct {
 369         ProbContext p;
 370         uint8_t coef[4][2][2][6][6][11];
 371         uint8_t seg[7];
 372         uint8_t segpred[3];
 373     } prob;
 374     struct {
 375         unsigned y_mode[4][10];
 376         unsigned uv_mode[10][10];
 377         unsigned filter[4][3];
 378         unsigned mv_mode[7][4];
 379         unsigned intra[4][2];
 380         unsigned comp[5][2];
 381         unsigned single_ref[5][2][2];
 382         unsigned comp_ref[5][2];
 383         unsigned tx32p[2][4];
 384         unsigned tx16p[2][3];
 385         unsigned tx8p[2][2];
 386         unsigned skip[3][2];
 387         unsigned mv_joint[4];
 388         struct {
 389             unsigned sign[2];
 390             unsigned classes[11];
 391             unsigned class0[2];
 392             unsigned bits[10][2];
 393             unsigned class0_fp[2][4];
 394             unsigned fp[4];
 395             unsigned class0_hp[2];
 396             unsigned hp[2];
 397         } mv_comp[2];
 398         unsigned partition[4][4][4];
 399         unsigned coef[4][2][2][6][6][3];
 400         unsigned eob[4][2][2][6][6][2];
 401     } counts;
 402     enum TxfmMode txfmmode;
 403     enum CompPredMode comppredmode;
 404
 405     // contextual (left/above) cache
 406     uint8_t left_partition_ctx[8], *above_partition_ctx;
 407     uint8_t left_mode_ctx[16], *above_mode_ctx;
 408     // FIXME maybe merge some of the below in a flags field?
 409     uint8_t left_y_nnz_ctx[16], *above_y_nnz_ctx;
 410     uint8_t left_uv_nnz_ctx[2][8], *above_uv_nnz_ctx[2];
 411     uint8_t left_skip_ctx[8], *above_skip_ctx; // 1bit
 412     uint8_t left_txfm_ctx[8], *above_txfm_ctx; // 2bit
 413     uint8_t left_segpred_ctx[8], *above_segpred_ctx; // 1bit
 414     uint8_t left_intra_ctx[8], *above_intra_ctx; // 1bit
 415     uint8_t left_comp_ctx[8], *above_comp_ctx; // 1bit
 416     uint8_t left_ref_ctx[8], *above_ref_ctx; // 2bit
 417     uint8_t left_filter_ctx[8], *above_filter_ctx;
 418     VP56mv left_mv_ctx[16][2], (*above_mv_ctx)[2];
 419
 420     // whole-frame cache
 421     uint8_t *intra_pred_data[3];
 422     VP9Filter *lflvl;
 423     // This requires 64 + 8 rows, with 80 bytes stride
 424     DECLARE_ALIGNED(32, uint8_t, edge_emu_buffer)[72 * 80];
 425
 426     // block reconstruction intermediates
 427     int16_t *block_base, *block, *uvblock_base[2], *uvblock[2];
 428     uint8_t *eob_base, *uveob_base[2], *eob, *uveob[2];
 429     struct { int x, y; } min_mv, max_mv;
 430     DECLARE_ALIGNED(32, uint8_t, tmp_y)[64 * 64];
 431     DECLARE_ALIGNED(32, uint8_t, tmp_uv)[2][32 * 32];
 432 } VP9Context;
 433
 434 extern const int8_t ff_vp9_subpel_filters[3][15][8];
 435
 436 void ff_vp9dsp_init(VP9DSPContext *dsp);
 437
 438 void ff_vp9dsp_init_aarch64(VP9DSPContext *dsp);
 439 void ff_vp9dsp_init_arm(VP9DSPContext *dsp);
 440 void ff_vp9dsp_init_x86(VP9DSPContext *dsp);
 441
 442 void ff_vp9_fill_mv(VP9Context *s, VP56mv *mv, int mode, int sb);
 443
 444 void ff_vp9_adapt_probs(VP9Context *s);
 445
 446 int ff_vp9_decode_block(AVCodecContext *avctx, int row, int col,
 447                         VP9Filter *lflvl, ptrdiff_t yoff, ptrdiff_t uvoff,
 448                         enum BlockLevel bl, enum BlockPartition bp);
 449
 450 #endif /* AVCODEC_VP9_H */