a2d050a2b31a059db6b4f08bde6fd1695e4a8ace
[ffmpeg.git] / libavcodec / cavs.h
1 /*
2  * Chinese AVS video (AVS1-P2, JiZhun profile) decoder.
3  * Copyright (c) 2006  Stefan Gehrer <stefan.gehrer@gmx.de>
4  *
5  * This file is part of FFmpeg.
6  *
7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
9  * License as published by the Free Software Foundation; either
10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
11  *
12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
15  * Lesser General Public License for more details.
16  *
17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
20  */
21
22 #ifndef CAVS_H
23 #define CAVS_H
24
25 #include "dsputil.h"
26 #include "mpegvideo.h"
27
28 #define SLICE_MIN_START_CODE    0x00000101
29 #define SLICE_MAX_START_CODE    0x000001af
30 #define EXT_START_CODE          0x000001b5
31 #define USER_START_CODE         0x000001b2
32 #define CAVS_START_CODE         0x000001b0
33 #define PIC_I_START_CODE        0x000001b3
34 #define PIC_PB_START_CODE       0x000001b6
35
36 #define A_AVAIL                          1
37 #define B_AVAIL                          2
38 #define C_AVAIL                          4
39 #define D_AVAIL                          8
40 #define NOT_AVAIL                       -1
41 #define REF_INTRA                       -2
42 #define REF_DIR                         -3
43
44 #define ESCAPE_CODE                     59
45
46 #define FWD0                          0x01
47 #define FWD1                          0x02
48 #define BWD0                          0x04
49 #define BWD1                          0x08
50 #define SYM0                          0x10
51 #define SYM1                          0x20
52 #define SPLITH                        0x40
53 #define SPLITV                        0x80
54
55 #define MV_BWD_OFFS                     12
56 #define MV_STRIDE                        4
57
58 enum mb_t {
59   I_8X8 = 0,
60   P_SKIP,
61   P_16X16,
62   P_16X8,
63   P_8X16,
64   P_8X8,
65   B_SKIP,
66   B_DIRECT,
67   B_FWD_16X16,
68   B_BWD_16X16,
69   B_SYM_16X16,
70   B_8X8 = 29
71 };
72
73 enum sub_mb_t {
74   B_SUB_DIRECT,
75   B_SUB_FWD,
76   B_SUB_BWD,
77   B_SUB_SYM
78 };
79
80 enum intra_luma_t {
81   INTRA_L_VERT,
82   INTRA_L_HORIZ,
83   INTRA_L_LP,
84   INTRA_L_DOWN_LEFT,
85   INTRA_L_DOWN_RIGHT,
86   INTRA_L_LP_LEFT,
87   INTRA_L_LP_TOP,
88   INTRA_L_DC_128
89 };
90
91 enum intra_chroma_t {
92   INTRA_C_LP,
93   INTRA_C_HORIZ,
94   INTRA_C_VERT,
95   INTRA_C_PLANE,
96   INTRA_C_LP_LEFT,
97   INTRA_C_LP_TOP,
98   INTRA_C_DC_128,
99 };
100
101 enum mv_pred_t {
102   MV_PRED_MEDIAN,
103   MV_PRED_LEFT,
104   MV_PRED_TOP,
105   MV_PRED_TOPRIGHT,
106   MV_PRED_PSKIP,
107   MV_PRED_BSKIP
108 };
109
110 enum block_t {
111   BLK_16X16,
112   BLK_16X8,
113   BLK_8X16,
114   BLK_8X8
115 };
116
117 enum mv_loc_t {
118   MV_FWD_D3 = 0,
119   MV_FWD_B2,
120   MV_FWD_B3,
121   MV_FWD_C2,
122   MV_FWD_A1,
123   MV_FWD_X0,
124   MV_FWD_X1,
125   MV_FWD_A3 = 8,
126   MV_FWD_X2,
127   MV_FWD_X3,
128   MV_BWD_D3 = MV_BWD_OFFS,
129   MV_BWD_B2,
130   MV_BWD_B3,
131   MV_BWD_C2,
132   MV_BWD_A1,
133   MV_BWD_X0,
134   MV_BWD_X1,
135   MV_BWD_A3 = MV_BWD_OFFS+8,
136   MV_BWD_X2,
137   MV_BWD_X3
138 };
139
140 DECLARE_ALIGNED_8(typedef, struct) {
141     int16_t x;
142     int16_t y;
143     int16_t dist;
144     int16_t ref;
145 } vector_t;
146
147 typedef struct residual_vlc_t {
148   int8_t rltab[59][3];
149   int8_t level_add[27];
150   int8_t golomb_order;
151   int inc_limit;
152   int8_t max_run;
153 } residual_vlc_t;
154
155 typedef struct {
156     MpegEncContext s;
157     Picture picture; ///< currently decoded frame
158     Picture DPB[2];  ///< reference frames
159     int dist[2];     ///< temporal distances from current frame to ref frames
160     int profile, level;
161     int aspect_ratio;
162     int mb_width, mb_height;
163     int pic_type;
164     int progressive;
165     int pic_structure;
166     int skip_mode_flag; ///< select between skip_count or one skip_flag per MB
167     int loop_filter_disable;
168     int alpha_offset, beta_offset;
169     int ref_flag;
170     int mbx, mby;      ///< macroblock coordinates
171     int flags;         ///< availability flags of neighbouring macroblocks
172     int stc;           ///< last start code
173     uint8_t *cy, *cu, *cv; ///< current MB sample pointers
174     int left_qp;
175     uint8_t *top_qp;
176
177     /** mv motion vector cache
178        0:    D3  B2  B3  C2
179        4:    A1  X0  X1   -
180        8:    A3  X2  X3   -
181
182        X are the vectors in the current macroblock (5,6,9,10)
183        A is the macroblock to the left (4,8)
184        B is the macroblock to the top (1,2)
185        C is the macroblock to the top-right (3)
186        D is the macroblock to the top-left (0)
187
188        the same is repeated for backward motion vectors */
189     vector_t mv[2*4*3];
190     vector_t *top_mv[2];
191     vector_t *col_mv;
192
193     /** luma pred mode cache
194        0:    --  B2  B3
195        3:    A1  X0  X1
196        6:    A3  X2  X3   */
197     int pred_mode_Y[3*3];
198     int *top_pred_Y;
199     int l_stride, c_stride;
200     int luma_scan[4];
201     int qp;
202     int qp_fixed;
203     int cbp;
204     ScanTable scantable;
205
206     /** intra prediction is done with un-deblocked samples
207      they are saved here before deblocking the MB  */
208     uint8_t *top_border_y, *top_border_u, *top_border_v;
209     uint8_t left_border_y[26], left_border_u[10], left_border_v[10];
210     uint8_t intern_border_y[26];
211     uint8_t topleft_border_y, topleft_border_u, topleft_border_v;
212
213     void (*intra_pred_l[8])(uint8_t *d,uint8_t *top,uint8_t *left,int stride);
214     void (*intra_pred_c[7])(uint8_t *d,uint8_t *top,uint8_t *left,int stride);
215     uint8_t *col_type_base;
216     uint8_t *col_type;
217
218     /* scaling factors for MV prediction */
219     int sym_factor;    ///< for scaling in symmetrical B block
220     int direct_den[2]; ///< for scaling in direct B block
221     int scale_den[2];  ///< for scaling neighbouring MVs
222
223     int got_keyframe;
224     DCTELEM *block;
225 } AVSContext;
226
227 extern const vector_t ff_cavs_un_mv;
228
229 static inline void load_intra_pred_luma(AVSContext *h, uint8_t *top,
230                                         uint8_t **left, int block) {
231     int i;
232
233     switch(block) {
234     case 0:
235         *left = h->left_border_y;
236         h->left_border_y[0] = h->left_border_y[1];
237         memset(&h->left_border_y[17],h->left_border_y[16],9);
238         memcpy(&top[1],&h->top_border_y[h->mbx*16],16);
239         top[17] = top[16];
240         top[0] = top[1];
241         if((h->flags & A_AVAIL) && (h->flags & B_AVAIL))
242             h->left_border_y[0] = top[0] = h->topleft_border_y;
243         break;
244     case 1:
245         *left = h->intern_border_y;
246         for(i=0;i<8;i++)
247             h->intern_border_y[i+1] = *(h->cy + 7 + i*h->l_stride);
248         memset(&h->intern_border_y[9],h->intern_border_y[8],9);
249         h->intern_border_y[0] = h->intern_border_y[1];
250         memcpy(&top[1],&h->top_border_y[h->mbx*16+8],8);
251         if(h->flags & C_AVAIL)
252             memcpy(&top[9],&h->top_border_y[(h->mbx + 1)*16],8);
253         else
254             memset(&top[9],top[8],9);
255         top[17] = top[16];
256         top[0] = top[1];
257         if(h->flags & B_AVAIL)
258             h->intern_border_y[0] = top[0] = h->top_border_y[h->mbx*16+7];
259         break;
260     case 2:
261         *left = &h->left_border_y[8];
262         memcpy(&top[1],h->cy + 7*h->l_stride,16);
263         top[17] = top[16];
264         top[0] = top[1];
265         if(h->flags & A_AVAIL)
266             top[0] = h->left_border_y[8];
267         break;
268     case 3:
269         *left = &h->intern_border_y[8];
270         for(i=0;i<8;i++)
271             h->intern_border_y[i+9] = *(h->cy + 7 + (i+8)*h->l_stride);
272         memset(&h->intern_border_y[17],h->intern_border_y[16],9);
273         memcpy(&top[0],h->cy + 7 + 7*h->l_stride,9);
274         memset(&top[9],top[8],9);
275         break;
276     }
277 }
278
279 static inline void load_intra_pred_chroma(AVSContext *h) {
280     /* extend borders by one pixel */
281     h->left_border_u[9] = h->left_border_u[8];
282     h->left_border_v[9] = h->left_border_v[8];
283     h->top_border_u[h->mbx*10+9] = h->top_border_u[h->mbx*10+8];
284     h->top_border_v[h->mbx*10+9] = h->top_border_v[h->mbx*10+8];
285     if(h->mbx && h->mby) {
286         h->top_border_u[h->mbx*10] = h->left_border_u[0] = h->topleft_border_u;
287         h->top_border_v[h->mbx*10] = h->left_border_v[0] = h->topleft_border_v;
288     } else {
289         h->left_border_u[0] = h->left_border_u[1];
290         h->left_border_v[0] = h->left_border_v[1];
291         h->top_border_u[h->mbx*10] = h->top_border_u[h->mbx*10+1];
292         h->top_border_v[h->mbx*10] = h->top_border_v[h->mbx*10+1];
293     }
294 }
295
296 static inline void modify_pred(const int_fast8_t *mod_table, int *mode) {
297     *mode = mod_table[*mode];
298     if(*mode < 0) {
299         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Illegal intra prediction mode\n");
300         *mode = 0;
301     }
302 }
303
304 static inline void set_mvs(vector_t *mv, enum block_t size) {
305     switch(size) {
306     case BLK_16X16:
307         mv[MV_STRIDE  ] = mv[0];
308         mv[MV_STRIDE+1] = mv[0];
309     case BLK_16X8:
310         mv[1] = mv[0];
311         break;
312     case BLK_8X16:
313         mv[MV_STRIDE] = mv[0];
314         break;
315     }
316 }
317
318 /**
319  * initialise predictors for motion vectors and intra prediction
320  */
321 static inline void init_mb(AVSContext *h) {
322     int i;
323
324     /* copy predictors from top line (MB B and C) into cache */
325     for(i=0;i<3;i++) {
326         h->mv[MV_FWD_B2+i] = h->top_mv[0][h->mbx*2+i];
327         h->mv[MV_BWD_B2+i] = h->top_mv[1][h->mbx*2+i];
328     }
329     h->pred_mode_Y[1] = h->top_pred_Y[h->mbx*2+0];
330     h->pred_mode_Y[2] = h->top_pred_Y[h->mbx*2+1];
331     /* clear top predictors if MB B is not available */
332     if(!(h->flags & B_AVAIL)) {
333         h->mv[MV_FWD_B2] = ff_cavs_un_mv;
334         h->mv[MV_FWD_B3] = ff_cavs_un_mv;
335         h->mv[MV_BWD_B2] = ff_cavs_un_mv;
336         h->mv[MV_BWD_B3] = ff_cavs_un_mv;
337         h->pred_mode_Y[1] = h->pred_mode_Y[2] = NOT_AVAIL;
338         h->flags &= ~(C_AVAIL|D_AVAIL);
339     } else if(h->mbx) {
340         h->flags |= D_AVAIL;
341     }
342     if(h->mbx == h->mb_width-1) //MB C not available
343         h->flags &= ~C_AVAIL;
344     /* clear top-right predictors if MB C is not available */
345     if(!(h->flags & C_AVAIL)) {
346         h->mv[MV_FWD_C2] = ff_cavs_un_mv;
347         h->mv[MV_BWD_C2] = ff_cavs_un_mv;
348     }
349     /* clear top-left predictors if MB D is not available */
350     if(!(h->flags & D_AVAIL)) {
351         h->mv[MV_FWD_D3] = ff_cavs_un_mv;
352         h->mv[MV_BWD_D3] = ff_cavs_un_mv;
353     }
354     /* set pointer for co-located macroblock type */
355     h->col_type = &h->col_type_base[h->mby*h->mb_width + h->mbx];
356 }
357
358 static inline void check_for_slice(AVSContext *h);
359
360 /**
361  * save predictors for later macroblocks and increase
362  * macroblock address
363  * @returns 0 if end of frame is reached, 1 otherwise
364  */
365 static inline int next_mb(AVSContext *h) {
366     int i;
367
368     h->flags |= A_AVAIL;
369     h->cy += 16;
370     h->cu += 8;
371     h->cv += 8;
372     /* copy mvs as predictors to the left */
373     for(i=0;i<=20;i+=4)
374         h->mv[i] = h->mv[i+2];
375     /* copy bottom mvs from cache to top line */
376     h->top_mv[0][h->mbx*2+0] = h->mv[MV_FWD_X2];
377     h->top_mv[0][h->mbx*2+1] = h->mv[MV_FWD_X3];
378     h->top_mv[1][h->mbx*2+0] = h->mv[MV_BWD_X2];
379     h->top_mv[1][h->mbx*2+1] = h->mv[MV_BWD_X3];
380     /* next MB address */
381     h->mbx++;
382     if(h->mbx == h->mb_width) { //new mb line
383         h->flags = B_AVAIL|C_AVAIL;
384         /* clear left pred_modes */
385         h->pred_mode_Y[3] = h->pred_mode_Y[6] = NOT_AVAIL;
386         /* clear left mv predictors */
387         for(i=0;i<=20;i+=4)
388             h->mv[i] = ff_cavs_un_mv;
389         h->mbx = 0;
390         h->mby++;
391         /* re-calculate sample pointers */
392         h->cy = h->picture.data[0] + h->mby*16*h->l_stride;
393         h->cu = h->picture.data[1] + h->mby*8*h->c_stride;
394         h->cv = h->picture.data[2] + h->mby*8*h->c_stride;
395         if(h->mby == h->mb_height) { //frame end
396             return 0;
397         } else {
398             //check_for_slice(h);
399         }
400     }
401     return 1;
402 }
403
404 #endif /* CAVS_H */