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MSS2 decoder
[ffmpeg] / libavcodec / vc1.h
index 68cb77b1d19228d1bdd72e7a182e3bdbc8c82c4f..13011ae0385c5134fa13e703f8b4459a5bac0a79 100644 (file)
@@ -3,26 +3,36 @@
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  */
 
-/** Markers used if VC-1 AP frame data */
+#ifndef AVCODEC_VC1_H
+#define AVCODEC_VC1_H
+
+#include "avcodec.h"
+#include "mpegvideo.h"
+#include "intrax8.h"
+#include "vc1dsp.h"
+
+#define AC_VLC_BITS 9
+
+/** Markers used in VC-1 AP frame data */
 //@{
-enum VC1Code{
+enum VC1Code {
     VC1_CODE_RES0       = 0x00000100,
     VC1_CODE_ENDOFSEQ   = 0x0000010A,
     VC1_CODE_SLICE,
@@ -34,3 +44,418 @@ enum VC1Code{
 //@}
 
 #define IS_MARKER(x) (((x) & ~0xFF) == VC1_CODE_RES0)
+
+/** Available Profiles */
+//@{
+enum Profile {
+    PROFILE_SIMPLE,
+    PROFILE_MAIN,
+    PROFILE_COMPLEX, ///< TODO: WMV9 specific
+    PROFILE_ADVANCED
+};
+//@}
+
+/** Sequence quantizer mode */
+//@{
+enum QuantMode {
+    QUANT_FRAME_IMPLICIT,    ///< Implicitly specified at frame level
+    QUANT_FRAME_EXPLICIT,    ///< Explicitly specified at frame level
+    QUANT_NON_UNIFORM,       ///< Non-uniform quant used for all frames
+    QUANT_UNIFORM            ///< Uniform quant used for all frames
+};
+//@}
+
+/** Where quant can be changed */
+//@{
+enum DQProfile {
+    DQPROFILE_FOUR_EDGES,
+    DQPROFILE_DOUBLE_EDGES,
+    DQPROFILE_SINGLE_EDGE,
+    DQPROFILE_ALL_MBS
+};
+//@}
+
+/** @name Where quant can be changed
+ */
+//@{
+enum DQSingleEdge {
+    DQSINGLE_BEDGE_LEFT,
+    DQSINGLE_BEDGE_TOP,
+    DQSINGLE_BEDGE_RIGHT,
+    DQSINGLE_BEDGE_BOTTOM
+};
+//@}
+
+/** Which pair of edges is quantized with ALTPQUANT */
+//@{
+enum DQDoubleEdge {
+    DQDOUBLE_BEDGE_TOPLEFT,
+    DQDOUBLE_BEDGE_TOPRIGHT,
+    DQDOUBLE_BEDGE_BOTTOMRIGHT,
+    DQDOUBLE_BEDGE_BOTTOMLEFT
+};
+//@}
+
+/** MV modes for P frames */
+//@{
+enum MVModes {
+    MV_PMODE_1MV_HPEL_BILIN,
+    MV_PMODE_1MV,
+    MV_PMODE_1MV_HPEL,
+    MV_PMODE_MIXED_MV,
+    MV_PMODE_INTENSITY_COMP
+};
+//@}
+
+/** MBMODE for interlaced frame P-picture */
+//@{
+enum MBModesIntfr {
+    MV_PMODE_INTFR_1MV,
+    MV_PMODE_INTFR_2MV_FIELD,
+    MV_PMODE_INTFR_2MV,
+    MV_PMODE_INTFR_4MV_FIELD,
+    MV_PMODE_INTFR_4MV,
+    MV_PMODE_INTFR_INTRA,
+};
+//@}
+
+/** @name MV types for B frames */
+//@{
+enum BMVTypes {
+    BMV_TYPE_BACKWARD,
+    BMV_TYPE_FORWARD,
+    BMV_TYPE_INTERPOLATED,
+    BMV_TYPE_DIRECT
+};
+//@}
+
+/** @name Block types for P/B frames */
+//@{
+enum TransformTypes {
+    TT_8X8,
+    TT_8X4_BOTTOM,
+    TT_8X4_TOP,
+    TT_8X4,         // both halves
+    TT_4X8_RIGHT,
+    TT_4X8_LEFT,
+    TT_4X8,         // both halves
+    TT_4X4
+};
+//@}
+
+enum CodingSet {
+    CS_HIGH_MOT_INTRA = 0,
+    CS_HIGH_MOT_INTER,
+    CS_LOW_MOT_INTRA,
+    CS_LOW_MOT_INTER,
+    CS_MID_RATE_INTRA,
+    CS_MID_RATE_INTER,
+    CS_HIGH_RATE_INTRA,
+    CS_HIGH_RATE_INTER
+};
+
+/** @name Overlap conditions for Advanced Profile */
+//@{
+enum COTypes {
+    CONDOVER_NONE = 0,
+    CONDOVER_ALL,
+    CONDOVER_SELECT
+};
+//@}
+
+/**
+ * FCM Frame Coding Mode
+ * @note some content might be marked interlaced
+ * but have fcm set to 0 as well (e.g. HD-DVD)
+ */
+enum FrameCodingMode {
+    PROGRESSIVE = 0,    ///<  in the bitstream is reported as 00b
+    ILACE_FRAME,        ///<  in the bitstream is reported as 10b
+    ILACE_FIELD         ///<  in the bitstream is reported as 11b
+};
+
+/** The VC1 Context
+ * @todo Change size wherever another size is more efficient
+ * Many members are only used for Advanced Profile
+ */
+typedef struct VC1Context{
+    MpegEncContext s;
+    IntraX8Context x8;
+    VC1DSPContext vc1dsp;
+
+    int bits;
+
+    /** Simple/Main Profile sequence header */
+    //@{
+    int res_sprite;       ///< reserved, sprite mode
+    int res_y411;         ///< reserved, old interlaced mode
+    int res_x8;           ///< reserved
+    int multires;         ///< frame-level RESPIC syntax element present
+    int res_fasttx;       ///< reserved, always 1
+    int res_transtab;     ///< reserved, always 0
+    int rangered;         ///< RANGEREDFRM (range reduction) syntax element present
+                          ///< at frame level
+    int res_rtm_flag;     ///< reserved, set to 1
+    int reserved;         ///< reserved
+    //@}
+
+    /** Advanced Profile */
+    //@{
+    int level;            ///< 3bits, for Advanced/Simple Profile, provided by TS layer
+    int chromaformat;     ///< 2bits, 2=4:2:0, only defined
+    int postprocflag;     ///< Per-frame processing suggestion flag present
+    int broadcast;        ///< TFF/RFF present
+    int interlace;        ///< Progressive/interlaced (RPTFTM syntax element)
+    int tfcntrflag;       ///< TFCNTR present
+    int panscanflag;      ///< NUMPANSCANWIN, TOPLEFT{X,Y}, BOTRIGHT{X,Y} present
+    int refdist_flag;     ///< REFDIST syntax element present in II, IP, PI or PP field picture headers
+    int extended_dmv;     ///< Additional extended dmv range at P/B frame-level
+    int color_prim;       ///< 8bits, chroma coordinates of the color primaries
+    int transfer_char;    ///< 8bits, Opto-electronic transfer characteristics
+    int matrix_coef;      ///< 8bits, Color primaries->YCbCr transform matrix
+    int hrd_param_flag;   ///< Presence of Hypothetical Reference
+                          ///< Decoder parameters
+    int psf;              ///< Progressive Segmented Frame
+    //@}
+
+    /** Sequence header data for all Profiles
+     * TODO: choose between ints, uint8_ts and monobit flags
+     */
+    //@{
+    int profile;          ///< 2bits, Profile
+    int frmrtq_postproc;  ///< 3bits,
+    int bitrtq_postproc;  ///< 5bits, quantized framerate-based postprocessing strength
+    int fastuvmc;         ///< Rounding of qpel vector to hpel ? (not in Simple)
+    int extended_mv;      ///< Ext MV in P/B (not in Simple)
+    int dquant;           ///< How qscale varies with MBs, 2bits (not in Simple)
+    int vstransform;      ///< variable-size [48]x[48] transform type + info
+    int overlap;          ///< overlapped transforms in use
+    int quantizer_mode;   ///< 2bits, quantizer mode used for sequence, see QUANT_*
+    int finterpflag;      ///< INTERPFRM present
+    //@}
+
+    /** Frame decoding info for all profiles */
+    //@{
+    uint8_t mv_mode;             ///< MV coding monde
+    uint8_t mv_mode2;            ///< Secondary MV coding mode (B frames)
+    int k_x;                     ///< Number of bits for MVs (depends on MV range)
+    int k_y;                     ///< Number of bits for MVs (depends on MV range)
+    int range_x, range_y;        ///< MV range
+    uint8_t pq, altpq;           ///< Current/alternate frame quantizer scale
+    uint8_t zz_8x8[4][64];       ///< Zigzag table for TT_8x8, permuted for IDCT
+    int left_blk_sh, top_blk_sh; ///< Either 3 or 0, positions of l/t in blk[]
+    const uint8_t* zz_8x4;       ///< Zigzag scan table for TT_8x4 coding mode
+    const uint8_t* zz_4x8;       ///< Zigzag scan table for TT_4x8 coding mode
+    /** pquant parameters */
+    //@{
+    uint8_t dquantfrm;
+    uint8_t dqprofile;
+    uint8_t dqsbedge;
+    uint8_t dqbilevel;
+    //@}
+    /** AC coding set indexes
+     * @see 8.1.1.10, p(1)10
+     */
+    //@{
+    int c_ac_table_index;    ///< Chroma index from ACFRM element
+    int y_ac_table_index;    ///< Luma index from AC2FRM element
+    //@}
+    int ttfrm;               ///< Transform type info present at frame level
+    uint8_t ttmbf;           ///< Transform type flag
+    int *ttblk_base, *ttblk; ///< Transform type at the block level
+    int codingset;           ///< index of current table set from 11.8 to use for luma block decoding
+    int codingset2;          ///< index of current table set from 11.8 to use for chroma block decoding
+    int pqindex;             ///< raw pqindex used in coding set selection
+    int a_avail, c_avail;
+    uint8_t *mb_type_base, *mb_type[3];
+
+
+    /** Luma compensation parameters */
+    //@{
+    uint8_t lumscale;
+    uint8_t lumshift;
+    //@}
+    int16_t bfraction;    ///< Relative position % anchors=> how to scale MVs
+    uint8_t halfpq;       ///< Uniform quant over image and qp+.5
+    uint8_t respic;       ///< Frame-level flag for resized images
+    int buffer_fullness;  ///< HRD info
+    /** Ranges:
+     * -# 0 -> [-64n 63.f] x [-32, 31.f]
+     * -# 1 -> [-128, 127.f] x [-64, 63.f]
+     * -# 2 -> [-512, 511.f] x [-128, 127.f]
+     * -# 3 -> [-1024, 1023.f] x [-256, 255.f]
+     */
+    uint8_t mvrange;                ///< Extended MV range flag
+    uint8_t pquantizer;             ///< Uniform (over sequence) quantizer in use
+    VLC *cbpcy_vlc;                 ///< CBPCY VLC table
+    int tt_index;                   ///< Index for Transform Type tables (to decode TTMB)
+    uint8_t* mv_type_mb_plane;      ///< bitplane for mv_type == (4MV)
+    uint8_t* direct_mb_plane;       ///< bitplane for "direct" MBs
+    uint8_t* forward_mb_plane;      ///< bitplane for "forward" MBs
+    int mv_type_is_raw;             ///< mv type mb plane is not coded
+    int dmb_is_raw;                 ///< direct mb plane is raw
+    int fmb_is_raw;                 ///< forward mb plane is raw
+    int skip_is_raw;                ///< skip mb plane is not coded
+    uint8_t luty[256], lutuv[256];  ///< lookup tables used for intensity compensation
+    int use_ic;                     ///< use intensity compensation in B-frames
+    int rnd;                        ///< rounding control
+
+    /** Frame decoding info for S/M profiles only */
+    //@{
+    uint8_t rangeredfrm;            ///< out_sample = CLIP((in_sample-128)*2+128)
+    uint8_t interpfrm;
+    //@}
+
+    /** Frame decoding info for Advanced profile */
+    //@{
+    enum FrameCodingMode fcm;
+    uint8_t numpanscanwin;
+    uint8_t tfcntr;
+    uint8_t rptfrm, tff, rff;
+    uint16_t topleftx;
+    uint16_t toplefty;
+    uint16_t bottomrightx;
+    uint16_t bottomrighty;
+    uint8_t uvsamp;
+    uint8_t postproc;
+    int hrd_num_leaky_buckets;
+    uint8_t bit_rate_exponent;
+    uint8_t buffer_size_exponent;
+    uint8_t* acpred_plane;       ///< AC prediction flags bitplane
+    int acpred_is_raw;
+    uint8_t* over_flags_plane;   ///< Overflags bitplane
+    int overflg_is_raw;
+    uint8_t condover;
+    uint16_t *hrd_rate, *hrd_buffer;
+    uint8_t *hrd_fullness;
+    uint8_t range_mapy_flag;
+    uint8_t range_mapuv_flag;
+    uint8_t range_mapy;
+    uint8_t range_mapuv;
+    //@}
+
+    /** Frame decoding info for interlaced picture */
+    uint8_t dmvrange;   ///< Extended differential MV range flag
+    int fourmvswitch;
+    int intcomp;
+    uint8_t lumscale2;  ///< for interlaced field P picture
+    uint8_t lumshift2;
+    uint8_t luty2[256], lutuv2[256]; // lookup tables used for intensity compensation
+    VLC* mbmode_vlc;
+    VLC* imv_vlc;
+    VLC* twomvbp_vlc;
+    VLC* fourmvbp_vlc;
+    uint8_t twomvbp;
+    uint8_t fourmvbp;
+    uint8_t* fieldtx_plane;
+    int fieldtx_is_raw;
+    int8_t zzi_8x8[64];
+    uint8_t *blk_mv_type_base, *blk_mv_type;    ///< 0: frame MV, 1: field MV (interlaced frame)
+    uint8_t *mv_f_base, *mv_f[2];               ///< 0: MV obtained from same field, 1: opposite field
+    uint8_t *mv_f_last_base, *mv_f_last[2];
+    uint8_t *mv_f_next_base, *mv_f_next[2];
+    int field_mode;         ///< 1 for interlaced field pictures
+    int fptype;
+    int second_field;
+    int refdist;            ///< distance of the current picture from reference
+    int numref;             ///< number of past field pictures used as reference
+                            // 0 corresponds to 1 and 1 corresponds to 2 references
+    int reffield;           ///< if numref = 0 (1 reference) then reffield decides which
+                            // field to use among the two fields from previous frame
+    int intcompfield;       ///< which of the two fields to be intensity compensated
+                            // 0: both fields, 1: bottom field, 2: top field
+    int cur_field_type;     ///< 0: top, 1: bottom
+    int ref_field_type[2];  ///< forward and backward reference field type (top or bottom)
+    int blocks_off, mb_off;
+    int qs_last;            ///< if qpel has been used in the previous (tr.) picture
+    int bmvtype;
+    int frfd, brfd;         ///< reference frame distance (forward or backward)
+    int pic_header_flag;
+
+    /** Frame decoding info for sprite modes */
+    //@{
+    int new_sprite;
+    int two_sprites;
+    AVFrame sprite_output_frame;
+    int output_width, output_height, sprite_width, sprite_height;
+    uint8_t* sr_rows[2][2];      ///< Sprite resizer line cache
+    //@}
+
+    int p_frame_skipped;
+    int bi_type;
+    int x8_type;
+
+    DCTELEM (*block)[6][64];
+    int n_allocated_blks, cur_blk_idx, left_blk_idx, topleft_blk_idx, top_blk_idx;
+    uint32_t *cbp_base, *cbp;
+    uint8_t *is_intra_base, *is_intra;
+    int16_t (*luma_mv_base)[2], (*luma_mv)[2];
+    uint8_t bfraction_lut_index; ///< Index for BFRACTION value (see Table 40, reproduced into ff_vc1_bfraction_lut[])
+    uint8_t broken_link;         ///< Broken link flag (BROKEN_LINK syntax element)
+    uint8_t closed_entry;        ///< Closed entry point flag (CLOSED_ENTRY syntax element)
+
+    int end_mb_x;                ///< Horizontal macroblock limit (used only by mss2)
+
+    int parse_only;              ///< Context is used within parser
+
+    int warn_interlaced;
+} VC1Context;
+
+/** Find VC-1 marker in buffer
+ * @return position where next marker starts or end of buffer if no marker found
+ */
+static av_always_inline const uint8_t* find_next_marker(const uint8_t *src, const uint8_t *end)
+{
+    uint32_t mrk = 0xFFFFFFFF;
+
+    if (end-src < 4)
+        return end;
+    while (src < end) {
+        mrk = (mrk << 8) | *src++;
+        if (IS_MARKER(mrk))
+            return src - 4;
+    }
+    return end;
+}
+
+static av_always_inline int vc1_unescape_buffer(const uint8_t *src, int size, uint8_t *dst)
+{
+    int dsize = 0, i;
+
+    if (size < 4) {
+        for (dsize = 0; dsize < size; dsize++)
+            *dst++ = *src++;
+        return size;
+    }
+    for (i = 0; i < size; i++, src++) {
+        if (src[0] == 3 && i >= 2 && !src[-1] && !src[-2] && i < size-1 && src[1] < 4) {
+            dst[dsize++] = src[1];
+            src++;
+            i++;
+        } else
+            dst[dsize++] = *src;
+    }
+    return dsize;
+}
+
+/**
+ * Decode Simple/Main Profiles sequence header
+ * @see Figure 7-8, p16-17
+ * @param avctx Codec context
+ * @param gb GetBit context initialized from Codec context extra_data
+ * @return Status
+ */
+int ff_vc1_decode_sequence_header(AVCodecContext *avctx, VC1Context *v, GetBitContext *gb);
+
+int ff_vc1_decode_entry_point(AVCodecContext *avctx, VC1Context *v, GetBitContext *gb);
+
+int ff_vc1_parse_frame_header    (VC1Context *v, GetBitContext *gb);
+int ff_vc1_parse_frame_header_adv(VC1Context *v, GetBitContext *gb);
+int ff_vc1_init_common(VC1Context *v);
+
+av_cold int  ff_vc1_decode_init_alloc_tables(VC1Context *v);
+av_cold void ff_vc1_init_transposed_scantables(VC1Context *v);
+av_cold int  ff_vc1_decode_end(AVCodecContext *avctx);
+void ff_vc1_decode_blocks(VC1Context *v);
+
+#endif /* AVCODEC_VC1_H */