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, const uint8_t *ref,
 131                             ptrdiff_t dst_stride,
 132                             ptrdiff_t ref_stride,
 133                             int h, int mx, int my);
 134
 135 typedef struct VP9DSPContext {
 136     /*
 137      * dimension 1: 0=4x4, 1=8x8, 2=16x16, 3=32x32
 138      * dimension 2: intra prediction modes
 139      *
 140      * dst/left/top is aligned by transform-size (i.e. 4, 8, 16 or 32 pixels)
 141      * stride is aligned by 16 pixels
 142      * top[-1] is top/left; top[4,7] is top-right for 4x4
 143      */
 144     // FIXME(rbultje) maybe replace left/top pointers with HAVE_TOP/
 145     // HAVE_LEFT/HAVE_TOPRIGHT flags instead, and then handle it in-place?
 146     // also needs to fit in with what H.264/VP8/etc do
 147     void (*intra_pred[N_TXFM_SIZES][N_INTRA_PRED_MODES])(uint8_t *dst,
 148                                                          ptrdiff_t stride,
 149                                                          const uint8_t *left,
 150                                                          const uint8_t *top);
 151
 152     /*
 153      * dimension 1: 0=4x4, 1=8x8, 2=16x16, 3=32x32, 4=lossless (3-4=dct only)
 154      * dimension 2: 0=dct/dct, 1=dct/adst, 2=adst/dct, 3=adst/adst
 155      *
 156      * dst is aligned by transform-size (i.e. 4, 8, 16 or 32 pixels)
 157      * stride is aligned by 16 pixels
 158      * block is 16-byte aligned
 159      * eob indicates the position (+1) of the last non-zero coefficient,
 160      * in scan-order. This can be used to write faster versions, e.g. a
 161      * dc-only 4x4/8x8/16x16/32x32, or a 4x4-only (eob<10) 8x8/16x16/32x32,
 162      * etc.
 163      */
 164     // FIXME also write idct_add_block() versions for whole (inter) pred
 165     // blocks, so we can do 2 4x4s at once
 166     void (*itxfm_add[N_TXFM_SIZES + 1][N_TXFM_TYPES])(uint8_t *dst,
 167                                                       ptrdiff_t stride,
 168                                                       int16_t *block, int eob);
 169
 170     /*
 171      * dimension 1: width of filter (0=4, 1=8, 2=16)
 172      * dimension 2: 0=col-edge filter (h), 1=row-edge filter (v)
 173      *
 174      * dst/stride are aligned by 8
 175      */
 176     void (*loop_filter_8[3][2])(uint8_t *dst, ptrdiff_t stride,
 177                                 int mb_lim, int lim, int hev_thr);
 178
 179     /*
 180      * dimension 1: 0=col-edge filter (h), 1=row-edge filter (v)
 181      *
 182      * The width of filter is assumed to be 16; dst/stride are aligned by 16
 183      */
 184     void (*loop_filter_16[2])(uint8_t *dst, ptrdiff_t stride,
 185                               int mb_lim, int lim, int hev_thr);
 186
 187     /*
 188      * dimension 1/2: width of filter (0=4, 1=8) for each filter half
 189      * dimension 3: 0=col-edge filter (h), 1=row-edge filter (v)
 190      *
 191      * dst/stride are aligned by operation size
 192      * this basically calls loop_filter[d1][d3][0](), followed by
 193      * loop_filter[d2][d3][0]() on the next 8 pixels
 194      * mb_lim/lim/hev_thr contain two values in the lowest two bytes of the
 195      * integer.
 196      */
 197     // FIXME perhaps a mix4 that operates on 32px (for AVX2)
 198     void (*loop_filter_mix2[2][2][2])(uint8_t *dst, ptrdiff_t stride,
 199                                       int mb_lim, int lim, int hev_thr);
 200
 201     /*
 202      * dimension 1: hsize (0: 64, 1: 32, 2: 16, 3: 8, 4: 4)
 203      * dimension 2: filter type (0: smooth, 1: regular, 2: sharp, 3: bilin)
 204      * dimension 3: averaging type (0: put, 1: avg)
 205      * dimension 4: x subpel interpolation (0: none, 1: 8tap/bilin)
 206      * dimension 5: y subpel interpolation (1: none, 1: 8tap/bilin)
 207      *
 208      * dst/stride are aligned by hsize
 209      */
 210     vp9_mc_func mc[5][4][2][2][2];
 211 } VP9DSPContext;
 212
 213 enum CompPredMode {
 214     PRED_SINGLEREF,
 215     PRED_COMPREF,
 216     PRED_SWITCHABLE,
 217 };
 218
 219 typedef struct VP9MVRefPair {
 220     VP56mv mv[2];
 221     int8_t ref[2];
 222 } VP9MVRefPair;
 223
 224 typedef struct VP9Filter {
 225     uint8_t level[8 * 8];
 226     uint8_t /* bit=col */ mask[2 /* 0=y, 1=uv */][2 /* 0=col, 1=row */]
 227                               [8 /* rows */][4 /* 0=16, 1=8, 2=4, 3=inner4 */];
 228 } VP9Filter;
 229
 230 typedef struct VP9Frame {
 231     ThreadFrame tf;
 232
 233     uint8_t *segmentation_map;
 234     VP9MVRefPair *mv;
 235
 236     AVBufferRef *segmentation_map_buf;
 237     AVBufferRef *mv_buf;
 238 } VP9Frame;
 239
 240 enum BlockLevel {
 241     BL_64X64,
 242     BL_32X32,
 243     BL_16X16,
 244     BL_8X8,
 245 };
 246
 247 enum BlockSize {
 248     BS_64x64,
 249     BS_64x32,
 250     BS_32x64,
 251     BS_32x32,
 252     BS_32x16,
 253     BS_16x32,
 254     BS_16x16,
 255     BS_16x8,
 256     BS_8x16,
 257     BS_8x8,
 258     BS_8x4,
 259     BS_4x8,
 260     BS_4x4,
 261     N_BS_SIZES,
 262 };
 263
 264 typedef struct VP9Block {
 265     uint8_t seg_id, intra, comp, ref[2], mode[4], uvmode, skip;
 266     enum FilterMode filter;
 267     VP56mv mv[4 /* b_idx */][2 /* ref */];
 268     enum BlockSize bs;
 269     enum TxfmMode tx, uvtx;
 270
 271     int row, row7, col, col7;
 272     uint8_t *dst[3];
 273     ptrdiff_t y_stride, uv_stride;
 274
 275     enum BlockLevel bl;
 276     enum BlockPartition bp;
 277 } VP9Block;
 278
 279 typedef struct VP9Context {
 280     VP9DSPContext dsp;
 281     VideoDSPContext vdsp;
 282     GetBitContext gb;
 283     VP56RangeCoder c;
 284     VP56RangeCoder *c_b;
 285     unsigned c_b_size;
 286     VP9Block *b;
 287     VP9Block *b_base;
 288
 289     int alloc_width;
 290     int alloc_height;
 291
 292     int pass;
 293     int uses_2pass;
 294     int last_uses_2pass;
 295     int setup_finished;
 296
 297     // bitstream header
 298     uint8_t profile;
 299     uint8_t keyframe, last_keyframe;
 300     uint8_t invisible;
 301     uint8_t use_last_frame_mvs;
 302     uint8_t errorres;
 303     uint8_t colorspace;
 304     uint8_t sub_x;
 305     uint8_t sub_y;
 306     uint8_t fullrange;
 307     uint8_t intraonly;
 308     uint8_t resetctx;
 309     uint8_t refreshrefmask;
 310     uint8_t highprecisionmvs;
 311     enum FilterMode filtermode;
 312     uint8_t allowcompinter;
 313     uint8_t fixcompref;
 314     uint8_t refreshctx;
 315     uint8_t parallelmode;
 316     uint8_t framectxid;
 317     uint8_t refidx[3];
 318     uint8_t signbias[3];
 319     uint8_t varcompref[2];
 320
 321     ThreadFrame refs[8];
 322
 323 #define CUR_FRAME 0
 324 #define LAST_FRAME 1
 325     VP9Frame frames[2];
 326
 327     struct {
 328         uint8_t level;
 329         int8_t sharpness;
 330         uint8_t lim_lut[64];
 331         uint8_t mblim_lut[64];
 332     } filter;
 333     struct {
 334         uint8_t enabled;
 335         int8_t mode[2];
 336         int8_t ref[4];
 337     } lf_delta;
 338     uint8_t yac_qi;
 339     int8_t ydc_qdelta, uvdc_qdelta, uvac_qdelta;
 340     uint8_t lossless;
 341     struct {
 342         uint8_t enabled;
 343         uint8_t temporal;
 344         uint8_t absolute_vals;
 345         uint8_t update_map;
 346         #define MAX_SEGMENT 8
 347         struct {
 348             uint8_t q_enabled;
 349             uint8_t lf_enabled;
 350             uint8_t ref_enabled;
 351             uint8_t skip_enabled;
 352             uint8_t ref_val;
 353             int16_t q_val;
 354             int8_t lf_val;
 355             int16_t qmul[2][2];
 356             uint8_t lflvl[4][2];
 357         } feat[MAX_SEGMENT];
 358     } segmentation;
 359     struct {
 360         unsigned log2_tile_cols, log2_tile_rows;
 361         unsigned tile_cols, tile_rows;
 362         unsigned tile_row_start, tile_row_end, tile_col_start, tile_col_end;
 363     } tiling;
 364     unsigned sb_cols, sb_rows, rows, cols;
 365     struct {
 366         ProbContext p;
 367         uint8_t coef[4][2][2][6][6][3];
 368     } prob_ctx[4];
 369     struct {
 370         ProbContext p;
 371         uint8_t coef[4][2][2][6][6][11];
 372         uint8_t seg[7];
 373         uint8_t segpred[3];
 374     } prob;
 375     struct {
 376         unsigned y_mode[4][10];
 377         unsigned uv_mode[10][10];
 378         unsigned filter[4][3];
 379         unsigned mv_mode[7][4];
 380         unsigned intra[4][2];
 381         unsigned comp[5][2];
 382         unsigned single_ref[5][2][2];
 383         unsigned comp_ref[5][2];
 384         unsigned tx32p[2][4];
 385         unsigned tx16p[2][3];
 386         unsigned tx8p[2][2];
 387         unsigned skip[3][2];
 388         unsigned mv_joint[4];
 389         struct {
 390             unsigned sign[2];
 391             unsigned classes[11];
 392             unsigned class0[2];
 393             unsigned bits[10][2];
 394             unsigned class0_fp[2][4];
 395             unsigned fp[4];
 396             unsigned class0_hp[2];
 397             unsigned hp[2];
 398         } mv_comp[2];
 399         unsigned partition[4][4][4];
 400         unsigned coef[4][2][2][6][6][3];
 401         unsigned eob[4][2][2][6][6][2];
 402     } counts;
 403     enum TxfmMode txfmmode;
 404     enum CompPredMode comppredmode;
 405
 406     // contextual (left/above) cache
 407     uint8_t left_partition_ctx[8], *above_partition_ctx;
 408     uint8_t left_mode_ctx[16], *above_mode_ctx;
 409     // FIXME maybe merge some of the below in a flags field?
 410     uint8_t left_y_nnz_ctx[16], *above_y_nnz_ctx;
 411     uint8_t left_uv_nnz_ctx[2][8], *above_uv_nnz_ctx[2];
 412     uint8_t left_skip_ctx[8], *above_skip_ctx; // 1bit
 413     uint8_t left_txfm_ctx[8], *above_txfm_ctx; // 2bit
 414     uint8_t left_segpred_ctx[8], *above_segpred_ctx; // 1bit
 415     uint8_t left_intra_ctx[8], *above_intra_ctx; // 1bit
 416     uint8_t left_comp_ctx[8], *above_comp_ctx; // 1bit
 417     uint8_t left_ref_ctx[8], *above_ref_ctx; // 2bit
 418     uint8_t left_filter_ctx[8], *above_filter_ctx;
 419     VP56mv left_mv_ctx[16][2], (*above_mv_ctx)[2];
 420
 421     // whole-frame cache
 422     uint8_t *intra_pred_data[3];
 423     VP9Filter *lflvl;
 424     DECLARE_ALIGNED(32, uint8_t, edge_emu_buffer)[71 * 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 void ff_vp9dsp_init(VP9DSPContext *dsp);
 435
 436 void ff_vp9dsp_init_x86(VP9DSPContext *dsp);
 437
 438 void ff_vp9_fill_mv(VP9Context *s, VP56mv *mv, int mode, int sb);
 439
 440 void ff_vp9_adapt_probs(VP9Context *s);
 441
 442 int ff_vp9_decode_block(AVCodecContext *avctx, int row, int col,
 443                         VP9Filter *lflvl, ptrdiff_t yoff, ptrdiff_t uvoff,
 444                         enum BlockLevel bl, enum BlockPartition bp);
 445
 446 #endif /* AVCODEC_VP9_H */