Merge commit 'e9b2383bf86b38ad18a001801aee20c8182e29bd'
[ffmpeg.git] / libavcodec / h264.h
1 /*
2  * H.26L/H.264/AVC/JVT/14496-10/... encoder/decoder
3  * Copyright (c) 2003 Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
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 /**
23  * @file
24  * H.264 / AVC / MPEG4 part10 codec.
25  * @author Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
26  */
27
28 #ifndef AVCODEC_H264_H
29 #define AVCODEC_H264_H
30
31 #include "libavutil/intreadwrite.h"
32 #include "cabac.h"
33 #include "error_resilience.h"
34 #include "get_bits.h"
35 #include "h264chroma.h"
36 #include "h264dsp.h"
37 #include "h264pred.h"
38 #include "h264qpel.h"
39 #include "internal.h" // for avpriv_find_start_code()
40 #include "mpegutils.h"
41 #include "parser.h"
42 #include "qpeldsp.h"
43 #include "rectangle.h"
44 #include "videodsp.h"
45
46 #define H264_MAX_PICTURE_COUNT 36
47 #define H264_MAX_THREADS       32
48
49 #define MAX_SPS_COUNT          32
50 #define MAX_PPS_COUNT         256
51
52 #define MAX_MMCO_COUNT         66
53
54 #define MAX_DELAYED_PIC_COUNT  16
55
56 #define MAX_MBPAIR_SIZE (256*1024) // a tighter bound could be calculated if someone cares about a few bytes
57
58 /* Compiling in interlaced support reduces the speed
59  * of progressive decoding by about 2%. */
60 #define ALLOW_INTERLACE
61
62 #define FMO 0
63
64 /**
65  * The maximum number of slices supported by the decoder.
66  * must be a power of 2
67  */
68 #define MAX_SLICES 32
69
70 #ifdef ALLOW_INTERLACE
71 #define MB_MBAFF(h)    (h)->mb_mbaff
72 #define MB_FIELD(h)    (h)->mb_field_decoding_flag
73 #define FRAME_MBAFF(h) (h)->mb_aff_frame
74 #define FIELD_PICTURE(h) ((h)->picture_structure != PICT_FRAME)
75 #define LEFT_MBS 2
76 #define LTOP     0
77 #define LBOT     1
78 #define LEFT(i)  (i)
79 #else
80 #define MB_MBAFF(h)      0
81 #define MB_FIELD(h)      0
82 #define FRAME_MBAFF(h)   0
83 #define FIELD_PICTURE(h) 0
84 #undef  IS_INTERLACED
85 #define IS_INTERLACED(mb_type) 0
86 #define LEFT_MBS 1
87 #define LTOP     0
88 #define LBOT     0
89 #define LEFT(i)  0
90 #endif
91 #define FIELD_OR_MBAFF_PICTURE(h) (FRAME_MBAFF(h) || FIELD_PICTURE(h))
92
93 #ifndef CABAC
94 #define CABAC(h) (h)->pps.cabac
95 #endif
96
97 #define CHROMA(h)    ((h)->sps.chroma_format_idc)
98 #define CHROMA422(h) ((h)->sps.chroma_format_idc == 2)
99 #define CHROMA444(h) ((h)->sps.chroma_format_idc == 3)
100
101 #define EXTENDED_SAR       255
102
103 #define MB_TYPE_REF0       MB_TYPE_ACPRED // dirty but it fits in 16 bit
104 #define MB_TYPE_8x8DCT     0x01000000
105 #define IS_REF0(a)         ((a) & MB_TYPE_REF0)
106 #define IS_8x8DCT(a)       ((a) & MB_TYPE_8x8DCT)
107
108 #define QP_MAX_NUM (51 + 6*6)           // The maximum supported qp
109
110 /* NAL unit types */
111 enum {
112     NAL_SLICE           = 1,
113     NAL_DPA             = 2,
114     NAL_DPB             = 3,
115     NAL_DPC             = 4,
116     NAL_IDR_SLICE       = 5,
117     NAL_SEI             = 6,
118     NAL_SPS             = 7,
119     NAL_PPS             = 8,
120     NAL_AUD             = 9,
121     NAL_END_SEQUENCE    = 10,
122     NAL_END_STREAM      = 11,
123     NAL_FILLER_DATA     = 12,
124     NAL_SPS_EXT         = 13,
125     NAL_AUXILIARY_SLICE = 19,
126     NAL_FF_IGNORE       = 0xff0f001,
127 };
128
129 /**
130  * SEI message types
131  */
132 typedef enum {
133     SEI_TYPE_BUFFERING_PERIOD       = 0,   ///< buffering period (H.264, D.1.1)
134     SEI_TYPE_PIC_TIMING             = 1,   ///< picture timing
135     SEI_TYPE_USER_DATA_ITU_T_T35    = 4,   ///< user data registered by ITU-T Recommendation T.35
136     SEI_TYPE_USER_DATA_UNREGISTERED = 5,   ///< unregistered user data
137     SEI_TYPE_RECOVERY_POINT         = 6,   ///< recovery point (frame # to decoder sync)
138     SEI_TYPE_FRAME_PACKING          = 45,  ///< frame packing arrangement
139     SEI_TYPE_DISPLAY_ORIENTATION    = 47,  ///< display orientation
140 } SEI_Type;
141
142 /**
143  * pic_struct in picture timing SEI message
144  */
145 typedef enum {
146     SEI_PIC_STRUCT_FRAME             = 0, ///<  0: %frame
147     SEI_PIC_STRUCT_TOP_FIELD         = 1, ///<  1: top field
148     SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_FIELD      = 2, ///<  2: bottom field
149     SEI_PIC_STRUCT_TOP_BOTTOM        = 3, ///<  3: top field, bottom field, in that order
150     SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_TOP        = 4, ///<  4: bottom field, top field, in that order
151     SEI_PIC_STRUCT_TOP_BOTTOM_TOP    = 5, ///<  5: top field, bottom field, top field repeated, in that order
152     SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_TOP_BOTTOM = 6, ///<  6: bottom field, top field, bottom field repeated, in that order
153     SEI_PIC_STRUCT_FRAME_DOUBLING    = 7, ///<  7: %frame doubling
154     SEI_PIC_STRUCT_FRAME_TRIPLING    = 8  ///<  8: %frame tripling
155 } SEI_PicStructType;
156
157 /**
158  * frame_packing_arrangement types
159  */
160 typedef enum {
161     SEI_FPA_TYPE_CHECKERBOARD        = 0,
162     SEI_FPA_TYPE_INTERLEAVE_COLUMN   = 1,
163     SEI_FPA_TYPE_INTERLEAVE_ROW      = 2,
164     SEI_FPA_TYPE_SIDE_BY_SIDE        = 3,
165     SEI_FPA_TYPE_TOP_BOTTOM          = 4,
166     SEI_FPA_TYPE_INTERLEAVE_TEMPORAL = 5,
167     SEI_FPA_TYPE_2D                  = 6,
168 } SEI_FpaType;
169
170 /**
171  * Sequence parameter set
172  */
173 typedef struct SPS {
174     unsigned int sps_id;
175     int profile_idc;
176     int level_idc;
177     int chroma_format_idc;
178     int transform_bypass;              ///< qpprime_y_zero_transform_bypass_flag
179     int log2_max_frame_num;            ///< log2_max_frame_num_minus4 + 4
180     int poc_type;                      ///< pic_order_cnt_type
181     int log2_max_poc_lsb;              ///< log2_max_pic_order_cnt_lsb_minus4
182     int delta_pic_order_always_zero_flag;
183     int offset_for_non_ref_pic;
184     int offset_for_top_to_bottom_field;
185     int poc_cycle_length;              ///< num_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycle
186     int ref_frame_count;               ///< num_ref_frames
187     int gaps_in_frame_num_allowed_flag;
188     int mb_width;                      ///< pic_width_in_mbs_minus1 + 1
189     int mb_height;                     ///< pic_height_in_map_units_minus1 + 1
190     int frame_mbs_only_flag;
191     int mb_aff;                        ///< mb_adaptive_frame_field_flag
192     int direct_8x8_inference_flag;
193     int crop;                          ///< frame_cropping_flag
194
195     /* those 4 are already in luma samples */
196     unsigned int crop_left;            ///< frame_cropping_rect_left_offset
197     unsigned int crop_right;           ///< frame_cropping_rect_right_offset
198     unsigned int crop_top;             ///< frame_cropping_rect_top_offset
199     unsigned int crop_bottom;          ///< frame_cropping_rect_bottom_offset
200     int vui_parameters_present_flag;
201     AVRational sar;
202     int video_signal_type_present_flag;
203     int full_range;
204     int colour_description_present_flag;
205     enum AVColorPrimaries color_primaries;
206     enum AVColorTransferCharacteristic color_trc;
207     enum AVColorSpace colorspace;
208     int timing_info_present_flag;
209     uint32_t num_units_in_tick;
210     uint32_t time_scale;
211     int fixed_frame_rate_flag;
212     short offset_for_ref_frame[256]; // FIXME dyn aloc?
213     int bitstream_restriction_flag;
214     int num_reorder_frames;
215     int scaling_matrix_present;
216     uint8_t scaling_matrix4[6][16];
217     uint8_t scaling_matrix8[6][64];
218     int nal_hrd_parameters_present_flag;
219     int vcl_hrd_parameters_present_flag;
220     int pic_struct_present_flag;
221     int time_offset_length;
222     int cpb_cnt;                          ///< See H.264 E.1.2
223     int initial_cpb_removal_delay_length; ///< initial_cpb_removal_delay_length_minus1 + 1
224     int cpb_removal_delay_length;         ///< cpb_removal_delay_length_minus1 + 1
225     int dpb_output_delay_length;          ///< dpb_output_delay_length_minus1 + 1
226     int bit_depth_luma;                   ///< bit_depth_luma_minus8 + 8
227     int bit_depth_chroma;                 ///< bit_depth_chroma_minus8 + 8
228     int residual_color_transform_flag;    ///< residual_colour_transform_flag
229     int constraint_set_flags;             ///< constraint_set[0-3]_flag
230     int new;                              ///< flag to keep track if the decoder context needs re-init due to changed SPS
231 } SPS;
232
233 /**
234  * Picture parameter set
235  */
236 typedef struct PPS {
237     unsigned int sps_id;
238     int cabac;                  ///< entropy_coding_mode_flag
239     int pic_order_present;      ///< pic_order_present_flag
240     int slice_group_count;      ///< num_slice_groups_minus1 + 1
241     int mb_slice_group_map_type;
242     unsigned int ref_count[2];  ///< num_ref_idx_l0/1_active_minus1 + 1
243     int weighted_pred;          ///< weighted_pred_flag
244     int weighted_bipred_idc;
245     int init_qp;                ///< pic_init_qp_minus26 + 26
246     int init_qs;                ///< pic_init_qs_minus26 + 26
247     int chroma_qp_index_offset[2];
248     int deblocking_filter_parameters_present; ///< deblocking_filter_parameters_present_flag
249     int constrained_intra_pred;     ///< constrained_intra_pred_flag
250     int redundant_pic_cnt_present;  ///< redundant_pic_cnt_present_flag
251     int transform_8x8_mode;         ///< transform_8x8_mode_flag
252     uint8_t scaling_matrix4[6][16];
253     uint8_t scaling_matrix8[6][64];
254     uint8_t chroma_qp_table[2][QP_MAX_NUM+1];  ///< pre-scaled (with chroma_qp_index_offset) version of qp_table
255     int chroma_qp_diff;
256 } PPS;
257
258 /**
259  * Frame Packing Arrangement Type
260  */
261 typedef struct FPA {
262     int         frame_packing_arrangement_id;
263     int         frame_packing_arrangement_cancel_flag; ///< is previous arrangement canceled, -1 if never received
264     SEI_FpaType frame_packing_arrangement_type;
265     int         frame_packing_arrangement_repetition_period;
266     int         content_interpretation_type;
267     int         quincunx_sampling_flag;
268 } FPA;
269
270 /**
271  * Memory management control operation opcode.
272  */
273 typedef enum MMCOOpcode {
274     MMCO_END = 0,
275     MMCO_SHORT2UNUSED,
276     MMCO_LONG2UNUSED,
277     MMCO_SHORT2LONG,
278     MMCO_SET_MAX_LONG,
279     MMCO_RESET,
280     MMCO_LONG,
281 } MMCOOpcode;
282
283 /**
284  * Memory management control operation.
285  */
286 typedef struct MMCO {
287     MMCOOpcode opcode;
288     int short_pic_num;  ///< pic_num without wrapping (pic_num & max_pic_num)
289     int long_arg;       ///< index, pic_num, or num long refs depending on opcode
290 } MMCO;
291
292 typedef struct H264Picture {
293     struct AVFrame f;
294     uint8_t avframe_padding[1024]; // hack to allow linking to a avutil with larger AVFrame
295     ThreadFrame tf;
296
297     AVBufferRef *qscale_table_buf;
298     int8_t *qscale_table;
299
300     AVBufferRef *motion_val_buf[2];
301     int16_t (*motion_val[2])[2];
302
303     AVBufferRef *mb_type_buf;
304     uint32_t *mb_type;
305
306     AVBufferRef *hwaccel_priv_buf;
307     void *hwaccel_picture_private; ///< hardware accelerator private data
308
309     AVBufferRef *ref_index_buf[2];
310     int8_t *ref_index[2];
311
312     int field_poc[2];       ///< top/bottom POC
313     int poc;                ///< frame POC
314     int frame_num;          ///< frame_num (raw frame_num from slice header)
315     int mmco_reset;         /**< MMCO_RESET set this 1. Reordering code must
316                                  not mix pictures before and after MMCO_RESET. */
317     int pic_id;             /**< pic_num (short -> no wrap version of pic_num,
318                                  pic_num & max_pic_num; long -> long_pic_num) */
319     int long_ref;           ///< 1->long term reference 0->short term reference
320     int ref_poc[2][2][32];  ///< POCs of the frames/fields used as reference (FIXME need per slice)
321     int ref_count[2][2];    ///< number of entries in ref_poc         (FIXME need per slice)
322     int mbaff;              ///< 1 -> MBAFF frame 0-> not MBAFF
323     int field_picture;      ///< whether or not picture was encoded in separate fields
324
325     int needs_realloc;      ///< picture needs to be reallocated (eg due to a frame size change)
326     int reference;
327     int recovered;          ///< picture at IDR or recovery point + recovery count
328     int invalid_gap;
329     int sei_recovery_frame_cnt;
330
331     int crop;
332     int crop_left;
333     int crop_top;
334 } H264Picture;
335
336 typedef struct H264SliceContext {
337     struct H264Context *h264;
338     GetBitContext gb;
339
340     int slice_num;
341     int slice_type;
342     int slice_type_nos;         ///< S free slice type (SI/SP are remapped to I/P)
343     int slice_type_fixed;
344
345     int qscale;
346     int chroma_qp[2];   // QPc
347     int qp_thresh;      ///< QP threshold to skip loopfilter
348     int last_qscale_diff;
349
350     // deblock
351     int deblocking_filter;          ///< disable_deblocking_filter_idc with 1 <-> 0
352     int slice_alpha_c0_offset;
353     int slice_beta_offset;
354
355     // Weighted pred stuff
356     int use_weight;
357     int use_weight_chroma;
358     int luma_log2_weight_denom;
359     int chroma_log2_weight_denom;
360     int luma_weight_flag[2];    ///< 7.4.3.2 luma_weight_lX_flag
361     int chroma_weight_flag[2];  ///< 7.4.3.2 chroma_weight_lX_flag
362     // The following 2 can be changed to int8_t but that causes 10cpu cycles speedloss
363     int luma_weight[48][2][2];
364     int chroma_weight[48][2][2][2];
365     int implicit_weight[48][48][2];
366
367     int prev_mb_skipped;
368     int next_mb_skipped;
369
370     int chroma_pred_mode;
371     int intra16x16_pred_mode;
372
373     int8_t intra4x4_pred_mode_cache[5 * 8];
374     int8_t(*intra4x4_pred_mode);
375
376     int topleft_mb_xy;
377     int top_mb_xy;
378     int topright_mb_xy;
379     int left_mb_xy[LEFT_MBS];
380
381     int topleft_type;
382     int top_type;
383     int topright_type;
384     int left_type[LEFT_MBS];
385
386     const uint8_t *left_block;
387     int topleft_partition;
388
389     unsigned int topleft_samples_available;
390     unsigned int top_samples_available;
391     unsigned int topright_samples_available;
392     unsigned int left_samples_available;
393
394     ptrdiff_t mb_linesize;  ///< may be equal to s->linesize or s->linesize * 2, for mbaff
395     ptrdiff_t mb_uvlinesize;
396
397     int mb_x, mb_y;
398     int mb_xy;
399     int resync_mb_x;
400     int resync_mb_y;
401     int mb_skip_run;
402     int is_complex;
403
404     int mb_field_decoding_flag;
405     int mb_mbaff;               ///< mb_aff_frame && mb_field_decoding_flag
406
407     int redundant_pic_count;
408
409     /**
410      * number of neighbors (top and/or left) that used 8x8 dct
411      */
412     int neighbor_transform_size;
413
414     int direct_spatial_mv_pred;
415     int col_parity;
416     int col_fieldoff;
417
418     int cbp;
419     int top_cbp;
420     int left_cbp;
421
422     int dist_scale_factor[32];
423     int dist_scale_factor_field[2][32];
424     int map_col_to_list0[2][16 + 32];
425     int map_col_to_list0_field[2][2][16 + 32];
426
427     /**
428      * num_ref_idx_l0/1_active_minus1 + 1
429      */
430     unsigned int ref_count[2];          ///< counts frames or fields, depending on current mb mode
431     unsigned int list_count;
432     H264Picture ref_list[2][48];        /**< 0..15: frame refs, 16..47: mbaff field refs.
433                                          *   Reordered version of default_ref_list
434                                          *   according to picture reordering in slice header */
435     int ref2frm[MAX_SLICES][2][64];     ///< reference to frame number lists, used in the loop filter, the first 2 are for -2,-1
436
437     const uint8_t *intra_pcm_ptr;
438
439     /**
440      * non zero coeff count cache.
441      * is 64 if not available.
442      */
443     DECLARE_ALIGNED(8, uint8_t, non_zero_count_cache)[15 * 8];
444
445     /**
446      * Motion vector cache.
447      */
448     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, mv_cache)[2][5 * 8][2];
449     DECLARE_ALIGNED(8,  int8_t, ref_cache)[2][5 * 8];
450     DECLARE_ALIGNED(16, uint8_t, mvd_cache)[2][5 * 8][2];
451     uint8_t direct_cache[5 * 8];
452
453     DECLARE_ALIGNED(8, uint16_t, sub_mb_type)[4];
454
455     ///< as a dct coefficient is int32_t in high depth, we need to reserve twice the space.
456     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, mb)[16 * 48 * 2];
457     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, mb_luma_dc)[3][16 * 2];
458     ///< as mb is addressed by scantable[i] and scantable is uint8_t we can either
459     ///< check that i is not too large or ensure that there is some unused stuff after mb
460     int16_t mb_padding[256 * 2];
461
462     uint8_t (*mvd_table[2])[2];
463
464     /**
465      * Cabac
466      */
467     CABACContext cabac;
468     uint8_t cabac_state[1024];
469     int cabac_init_idc;
470 } H264SliceContext;
471
472 /**
473  * H264Context
474  */
475 typedef struct H264Context {
476     AVClass *av_class;
477     AVCodecContext *avctx;
478     VideoDSPContext vdsp;
479     H264DSPContext h264dsp;
480     H264ChromaContext h264chroma;
481     H264QpelContext h264qpel;
482     GetBitContext gb;
483     ERContext er;
484
485     H264Picture *DPB;
486     H264Picture *cur_pic_ptr;
487     H264Picture cur_pic;
488     H264Picture last_pic_for_ec;
489
490     H264SliceContext *slice_ctx;
491     int            nb_slice_ctx;
492
493     int pixel_shift;    ///< 0 for 8-bit H264, 1 for high-bit-depth H264
494
495     /* coded dimensions -- 16 * mb w/h */
496     int width, height;
497     ptrdiff_t linesize, uvlinesize;
498     int chroma_x_shift, chroma_y_shift;
499
500     int droppable;
501     int coded_picture_number;
502     int low_delay;
503
504     int context_initialized;
505     int flags;
506     int workaround_bugs;
507
508     int8_t(*intra4x4_pred_mode);
509     H264PredContext hpc;
510     uint8_t (*top_borders[2])[(16 * 3) * 2];
511
512     uint8_t (*non_zero_count)[48];
513
514 #define LIST_NOT_USED -1 // FIXME rename?
515 #define PART_NOT_AVAILABLE -2
516
517     /**
518      * block_offset[ 0..23] for frame macroblocks
519      * block_offset[24..47] for field macroblocks
520      */
521     int block_offset[2 * (16 * 3)];
522
523     uint32_t *mb2b_xy;  // FIXME are these 4 a good idea?
524     uint32_t *mb2br_xy;
525     int b_stride;       // FIXME use s->b4_stride
526
527
528     unsigned current_sps_id; ///< id of the current SPS
529     SPS sps; ///< current sps
530     PPS pps; ///< current pps
531
532     int au_pps_id; ///< pps_id of current access unit
533
534     uint32_t dequant4_buffer[6][QP_MAX_NUM + 1][16]; // FIXME should these be moved down?
535     uint32_t dequant8_buffer[6][QP_MAX_NUM + 1][64];
536     uint32_t(*dequant4_coeff[6])[16];
537     uint32_t(*dequant8_coeff[6])[64];
538
539     uint16_t *slice_table;      ///< slice_table_base + 2*mb_stride + 1
540
541     // interlacing specific flags
542     int mb_aff_frame;
543     int picture_structure;
544     int first_field;
545
546     uint8_t *list_counts;               ///< Array of list_count per MB specifying the slice type
547
548     /* 0x100 -> non null luma_dc, 0x80/0x40 -> non null chroma_dc (cb/cr), 0x?0 -> chroma_cbp(0, 1, 2), 0x0? luma_cbp */
549     uint16_t *cbp_table;
550
551     /* chroma_pred_mode for i4x4 or i16x16, else 0 */
552     uint8_t *chroma_pred_mode_table;
553     uint8_t (*mvd_table[2])[2];
554     uint8_t *direct_table;
555
556     uint8_t zigzag_scan[16];
557     uint8_t zigzag_scan8x8[64];
558     uint8_t zigzag_scan8x8_cavlc[64];
559     uint8_t field_scan[16];
560     uint8_t field_scan8x8[64];
561     uint8_t field_scan8x8_cavlc[64];
562     uint8_t zigzag_scan_q0[16];
563     uint8_t zigzag_scan8x8_q0[64];
564     uint8_t zigzag_scan8x8_cavlc_q0[64];
565     uint8_t field_scan_q0[16];
566     uint8_t field_scan8x8_q0[64];
567     uint8_t field_scan8x8_cavlc_q0[64];
568
569     int x264_build;
570
571     int mb_y;
572     int mb_height, mb_width;
573     int mb_stride;
574     int mb_num;
575
576     // =============================================================
577     // Things below are not used in the MB or more inner code
578
579     int nal_ref_idc;
580     int nal_unit_type;
581     uint8_t *rbsp_buffer;
582     unsigned int rbsp_buffer_size;
583
584     /**
585      * Used to parse AVC variant of h264
586      */
587     int is_avc;           ///< this flag is != 0 if codec is avc1
588     int nal_length_size;  ///< Number of bytes used for nal length (1, 2 or 4)
589
590     int bit_depth_luma;         ///< luma bit depth from sps to detect changes
591     int chroma_format_idc;      ///< chroma format from sps to detect changes
592
593     SPS *sps_buffers[MAX_SPS_COUNT];
594     PPS *pps_buffers[MAX_PPS_COUNT];
595
596     int dequant_coeff_pps;      ///< reinit tables when pps changes
597
598     uint16_t *slice_table_base;
599
600     // POC stuff
601     int poc_lsb;
602     int poc_msb;
603     int delta_poc_bottom;
604     int delta_poc[2];
605     int frame_num;
606     int prev_poc_msb;           ///< poc_msb of the last reference pic for POC type 0
607     int prev_poc_lsb;           ///< poc_lsb of the last reference pic for POC type 0
608     int frame_num_offset;       ///< for POC type 2
609     int prev_frame_num_offset;  ///< for POC type 2
610     int prev_frame_num;         ///< frame_num of the last pic for POC type 1/2
611
612     /**
613      * frame_num for frames or 2 * frame_num + 1 for field pics.
614      */
615     int curr_pic_num;
616
617     /**
618      * max_frame_num or 2 * max_frame_num for field pics.
619      */
620     int max_pic_num;
621
622     H264Picture default_ref_list[2][32]; ///< base reference list for all slices of a coded picture
623     H264Picture *short_ref[32];
624     H264Picture *long_ref[32];
625     H264Picture *delayed_pic[MAX_DELAYED_PIC_COUNT + 2]; // FIXME size?
626     int last_pocs[MAX_DELAYED_PIC_COUNT];
627     H264Picture *next_output_pic;
628     int outputed_poc;
629     int next_outputed_poc;
630
631     /**
632      * memory management control operations buffer.
633      */
634     MMCO mmco[MAX_MMCO_COUNT];
635     int mmco_index;
636     int mmco_reset;
637
638     int long_ref_count;     ///< number of actual long term references
639     int short_ref_count;    ///< number of actual short term references
640
641     /**
642      * @name Members for slice based multithreading
643      * @{
644      */
645     struct H264Context *thread_context[H264_MAX_THREADS];
646
647     /**
648      * current slice number, used to initialize slice_num of each thread/context
649      */
650     int current_slice;
651
652     /**
653      * Max number of threads / contexts.
654      * This is equal to AVCodecContext.thread_count unless
655      * multithreaded decoding is impossible, in which case it is
656      * reduced to 1.
657      */
658     int max_contexts;
659
660     int slice_context_count;
661
662     /**
663      *  1 if the single thread fallback warning has already been
664      *  displayed, 0 otherwise.
665      */
666     int single_decode_warning;
667
668     enum AVPictureType pict_type;
669
670     int last_slice_type;
671     unsigned int last_ref_count[2];
672     /** @} */
673
674     /**
675      * pic_struct in picture timing SEI message
676      */
677     SEI_PicStructType sei_pic_struct;
678
679     /**
680      * Complement sei_pic_struct
681      * SEI_PIC_STRUCT_TOP_BOTTOM and SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_TOP indicate interlaced frames.
682      * However, soft telecined frames may have these values.
683      * This is used in an attempt to flag soft telecine progressive.
684      */
685     int prev_interlaced_frame;
686
687     /**
688      * frame_packing_arrangment SEI message
689      */
690     int sei_frame_packing_present;
691     int frame_packing_arrangement_type;
692     int content_interpretation_type;
693     int quincunx_subsampling;
694
695     /**
696      * display orientation SEI message
697      */
698     int sei_display_orientation_present;
699     int sei_anticlockwise_rotation;
700     int sei_hflip, sei_vflip;
701
702     /**
703      * Bit set of clock types for fields/frames in picture timing SEI message.
704      * For each found ct_type, appropriate bit is set (e.g., bit 1 for
705      * interlaced).
706      */
707     int sei_ct_type;
708
709     /**
710      * dpb_output_delay in picture timing SEI message, see H.264 C.2.2
711      */
712     int sei_dpb_output_delay;
713
714     /**
715      * cpb_removal_delay in picture timing SEI message, see H.264 C.1.2
716      */
717     int sei_cpb_removal_delay;
718
719     /**
720      * recovery_frame_cnt from SEI message
721      *
722      * Set to -1 if no recovery point SEI message found or to number of frames
723      * before playback synchronizes. Frames having recovery point are key
724      * frames.
725      */
726     int sei_recovery_frame_cnt;
727
728     /**
729      * Are the SEI recovery points looking valid.
730      */
731     int valid_recovery_point;
732
733     FPA sei_fpa;
734
735     /**
736      * recovery_frame is the frame_num at which the next frame should
737      * be fully constructed.
738      *
739      * Set to -1 when not expecting a recovery point.
740      */
741     int recovery_frame;
742
743 /**
744  * We have seen an IDR, so all the following frames in coded order are correctly
745  * decodable.
746  */
747 #define FRAME_RECOVERED_IDR  (1 << 0)
748 /**
749  * Sufficient number of frames have been decoded since a SEI recovery point,
750  * so all the following frames in presentation order are correct.
751  */
752 #define FRAME_RECOVERED_SEI  (1 << 1)
753
754     int frame_recovered;    ///< Initial frame has been completely recovered
755
756     int has_recovery_point;
757
758     int missing_fields;
759
760
761     // Timestamp stuff
762     int sei_buffering_period_present;   ///< Buffering period SEI flag
763     int initial_cpb_removal_delay[32];  ///< Initial timestamps for CPBs
764
765     int cur_chroma_format_idc;
766     uint8_t *bipred_scratchpad;
767
768     int16_t slice_row[MAX_SLICES]; ///< to detect when MAX_SLICES is too low
769
770     uint8_t parse_history[6];
771     int parse_history_count;
772     int parse_last_mb;
773     uint8_t *edge_emu_buffer;
774     int16_t *dc_val_base;
775
776     AVBufferPool *qscale_table_pool;
777     AVBufferPool *mb_type_pool;
778     AVBufferPool *motion_val_pool;
779     AVBufferPool *ref_index_pool;
780
781     /* Motion Estimation */
782     qpel_mc_func (*qpel_put)[16];
783     qpel_mc_func (*qpel_avg)[16];
784 } H264Context;
785
786 extern const uint8_t ff_h264_chroma_qp[7][QP_MAX_NUM + 1]; ///< One chroma qp table for each possible bit depth (8-14).
787 extern const uint16_t ff_h264_mb_sizes[4];
788
789 /**
790  * Decode SEI
791  */
792 int ff_h264_decode_sei(H264Context *h);
793
794 /**
795  * Decode SPS
796  */
797 int ff_h264_decode_seq_parameter_set(H264Context *h);
798
799 /**
800  * compute profile from sps
801  */
802 int ff_h264_get_profile(SPS *sps);
803
804 /**
805  * Decode PPS
806  */
807 int ff_h264_decode_picture_parameter_set(H264Context *h, int bit_length);
808
809 /**
810  * Decode a network abstraction layer unit.
811  * @param consumed is the number of bytes used as input
812  * @param length is the length of the array
813  * @param dst_length is the number of decoded bytes FIXME here
814  *                   or a decode rbsp tailing?
815  * @return decoded bytes, might be src+1 if no escapes
816  */
817 const uint8_t *ff_h264_decode_nal(H264Context *h, const uint8_t *src,
818                                   int *dst_length, int *consumed, int length);
819
820 /**
821  * Free any data that may have been allocated in the H264 context
822  * like SPS, PPS etc.
823  */
824 void ff_h264_free_context(H264Context *h);
825
826 /**
827  * Reconstruct bitstream slice_type.
828  */
829 int ff_h264_get_slice_type(const H264SliceContext *sl);
830
831 /**
832  * Allocate tables.
833  * needs width/height
834  */
835 int ff_h264_alloc_tables(H264Context *h);
836
837 /**
838  * Fill the default_ref_list.
839  */
840 int ff_h264_fill_default_ref_list(H264Context *h, H264SliceContext *sl);
841
842 int ff_h264_decode_ref_pic_list_reordering(H264Context *h, H264SliceContext *sl);
843 void ff_h264_fill_mbaff_ref_list(H264Context *h, H264SliceContext *sl);
844 void ff_h264_remove_all_refs(H264Context *h);
845
846 /**
847  * Execute the reference picture marking (memory management control operations).
848  */
849 int ff_h264_execute_ref_pic_marking(H264Context *h, MMCO *mmco, int mmco_count);
850
851 int ff_h264_decode_ref_pic_marking(H264Context *h, GetBitContext *gb,
852                                    int first_slice);
853
854 int ff_generate_sliding_window_mmcos(H264Context *h, int first_slice);
855
856 /**
857  * Check if the top & left blocks are available if needed & change the
858  * dc mode so it only uses the available blocks.
859  */
860 int ff_h264_check_intra4x4_pred_mode(H264Context *h, H264SliceContext *sl);
861
862 /**
863  * Check if the top & left blocks are available if needed & change the
864  * dc mode so it only uses the available blocks.
865  */
866 int ff_h264_check_intra_pred_mode(H264Context *h, H264SliceContext *sl,
867                                   int mode, int is_chroma);
868
869 void ff_h264_hl_decode_mb(const H264Context *h, H264SliceContext *sl);
870 int ff_h264_decode_extradata(H264Context *h, const uint8_t *buf, int size);
871 int ff_h264_decode_init(AVCodecContext *avctx);
872 void ff_h264_decode_init_vlc(void);
873
874 /**
875  * Decode a macroblock
876  * @return 0 if OK, ER_AC_ERROR / ER_DC_ERROR / ER_MV_ERROR on error
877  */
878 int ff_h264_decode_mb_cavlc(H264Context *h, H264SliceContext *sl);
879
880 /**
881  * Decode a CABAC coded macroblock
882  * @return 0 if OK, ER_AC_ERROR / ER_DC_ERROR / ER_MV_ERROR on error
883  */
884 int ff_h264_decode_mb_cabac(H264Context *h, H264SliceContext *sl);
885
886 void ff_h264_init_cabac_states(H264Context *h, H264SliceContext *sl);
887
888 void ff_h264_init_dequant_tables(H264Context *h);
889
890 void ff_h264_direct_dist_scale_factor(const H264Context *const h, H264SliceContext *sl);
891 void ff_h264_direct_ref_list_init(const H264Context *const h, H264SliceContext *sl);
892 void ff_h264_pred_direct_motion(const H264Context *const h, H264SliceContext *sl,
893                                 int *mb_type);
894
895 void ff_h264_filter_mb_fast(H264Context *h, H264SliceContext *sl, int mb_x, int mb_y,
896                             uint8_t *img_y, uint8_t *img_cb, uint8_t *img_cr,
897                             unsigned int linesize, unsigned int uvlinesize);
898 void ff_h264_filter_mb(H264Context *h, H264SliceContext *sl, int mb_x, int mb_y,
899                        uint8_t *img_y, uint8_t *img_cb, uint8_t *img_cr,
900                        unsigned int linesize, unsigned int uvlinesize);
901
902 /**
903  * Reset SEI values at the beginning of the frame.
904  *
905  * @param h H.264 context.
906  */
907 void ff_h264_reset_sei(H264Context *h);
908
909 /**
910  * Get stereo_mode string from the h264 frame_packing_arrangement
911  * @param h H.264 context.
912  */
913 const char* ff_h264_sei_stereo_mode(H264Context *h);
914
915 #define COPY_PICTURE(dst, src) \
916 do {\
917     *(dst) = *(src);\
918     (dst)->f.extended_data = (dst)->f.data;\
919     (dst)->tf.f = &(dst)->f;\
920 } while (0)
921
922 /*
923  * o-o o-o
924  *  / / /
925  * o-o o-o
926  *  ,---'
927  * o-o o-o
928  *  / / /
929  * o-o o-o
930  */
931
932 /* Scan8 organization:
933  *    0 1 2 3 4 5 6 7
934  * 0  DY    y y y y y
935  * 1        y Y Y Y Y
936  * 2        y Y Y Y Y
937  * 3        y Y Y Y Y
938  * 4        y Y Y Y Y
939  * 5  DU    u u u u u
940  * 6        u U U U U
941  * 7        u U U U U
942  * 8        u U U U U
943  * 9        u U U U U
944  * 10 DV    v v v v v
945  * 11       v V V V V
946  * 12       v V V V V
947  * 13       v V V V V
948  * 14       v V V V V
949  * DY/DU/DV are for luma/chroma DC.
950  */
951
952 #define LUMA_DC_BLOCK_INDEX   48
953 #define CHROMA_DC_BLOCK_INDEX 49
954
955 // This table must be here because scan8[constant] must be known at compiletime
956 static const uint8_t scan8[16 * 3 + 3] = {
957     4 +  1 * 8, 5 +  1 * 8, 4 +  2 * 8, 5 +  2 * 8,
958     6 +  1 * 8, 7 +  1 * 8, 6 +  2 * 8, 7 +  2 * 8,
959     4 +  3 * 8, 5 +  3 * 8, 4 +  4 * 8, 5 +  4 * 8,
960     6 +  3 * 8, 7 +  3 * 8, 6 +  4 * 8, 7 +  4 * 8,
961     4 +  6 * 8, 5 +  6 * 8, 4 +  7 * 8, 5 +  7 * 8,
962     6 +  6 * 8, 7 +  6 * 8, 6 +  7 * 8, 7 +  7 * 8,
963     4 +  8 * 8, 5 +  8 * 8, 4 +  9 * 8, 5 +  9 * 8,
964     6 +  8 * 8, 7 +  8 * 8, 6 +  9 * 8, 7 +  9 * 8,
965     4 + 11 * 8, 5 + 11 * 8, 4 + 12 * 8, 5 + 12 * 8,
966     6 + 11 * 8, 7 + 11 * 8, 6 + 12 * 8, 7 + 12 * 8,
967     4 + 13 * 8, 5 + 13 * 8, 4 + 14 * 8, 5 + 14 * 8,
968     6 + 13 * 8, 7 + 13 * 8, 6 + 14 * 8, 7 + 14 * 8,
969     0 +  0 * 8, 0 +  5 * 8, 0 + 10 * 8
970 };
971
972 static av_always_inline uint32_t pack16to32(unsigned a, unsigned b)
973 {
974 #if HAVE_BIGENDIAN
975     return (b & 0xFFFF) + (a << 16);
976 #else
977     return (a & 0xFFFF) + (b << 16);
978 #endif
979 }
980
981 static av_always_inline uint16_t pack8to16(unsigned a, unsigned b)
982 {
983 #if HAVE_BIGENDIAN
984     return (b & 0xFF) + (a << 8);
985 #else
986     return (a & 0xFF) + (b << 8);
987 #endif
988 }
989
990 /**
991  * Get the chroma qp.
992  */
993 static av_always_inline int get_chroma_qp(const H264Context *h, int t, int qscale)
994 {
995     return h->pps.chroma_qp_table[t][qscale];
996 }
997
998 /**
999  * Get the predicted intra4x4 prediction mode.
1000  */
1001 static av_always_inline int pred_intra_mode(const H264Context *h,
1002                                             H264SliceContext *sl, int n)
1003 {
1004     const int index8 = scan8[n];
1005     const int left   = sl->intra4x4_pred_mode_cache[index8 - 1];
1006     const int top    = sl->intra4x4_pred_mode_cache[index8 - 8];
1007     const int min    = FFMIN(left, top);
1008
1009     tprintf(h->avctx, "mode:%d %d min:%d\n", left, top, min);
1010
1011     if (min < 0)
1012         return DC_PRED;
1013     else
1014         return min;
1015 }
1016
1017 static av_always_inline void write_back_intra_pred_mode(const H264Context *h,
1018                                                         H264SliceContext *sl)
1019 {
1020     int8_t *i4x4       = sl->intra4x4_pred_mode + h->mb2br_xy[sl->mb_xy];
1021     int8_t *i4x4_cache = sl->intra4x4_pred_mode_cache;
1022
1023     AV_COPY32(i4x4, i4x4_cache + 4 + 8 * 4);
1024     i4x4[4] = i4x4_cache[7 + 8 * 3];
1025     i4x4[5] = i4x4_cache[7 + 8 * 2];
1026     i4x4[6] = i4x4_cache[7 + 8 * 1];
1027 }
1028
1029 static av_always_inline void write_back_non_zero_count(const H264Context *h,
1030                                                        H264SliceContext *sl)
1031 {
1032     const int mb_xy    = sl->mb_xy;
1033     uint8_t *nnz       = h->non_zero_count[mb_xy];
1034     uint8_t *nnz_cache = sl->non_zero_count_cache;
1035
1036     AV_COPY32(&nnz[ 0], &nnz_cache[4 + 8 * 1]);
1037     AV_COPY32(&nnz[ 4], &nnz_cache[4 + 8 * 2]);
1038     AV_COPY32(&nnz[ 8], &nnz_cache[4 + 8 * 3]);
1039     AV_COPY32(&nnz[12], &nnz_cache[4 + 8 * 4]);
1040     AV_COPY32(&nnz[16], &nnz_cache[4 + 8 * 6]);
1041     AV_COPY32(&nnz[20], &nnz_cache[4 + 8 * 7]);
1042     AV_COPY32(&nnz[32], &nnz_cache[4 + 8 * 11]);
1043     AV_COPY32(&nnz[36], &nnz_cache[4 + 8 * 12]);
1044
1045     if (!h->chroma_y_shift) {
1046         AV_COPY32(&nnz[24], &nnz_cache[4 + 8 * 8]);
1047         AV_COPY32(&nnz[28], &nnz_cache[4 + 8 * 9]);
1048         AV_COPY32(&nnz[40], &nnz_cache[4 + 8 * 13]);
1049         AV_COPY32(&nnz[44], &nnz_cache[4 + 8 * 14]);
1050     }
1051 }
1052
1053 static av_always_inline void write_back_motion_list(const H264Context *h,
1054                                                     H264SliceContext *sl,
1055                                                     int b_stride,
1056                                                     int b_xy, int b8_xy,
1057                                                     int mb_type, int list)
1058 {
1059     int16_t(*mv_dst)[2] = &h->cur_pic.motion_val[list][b_xy];
1060     int16_t(*mv_src)[2] = &sl->mv_cache[list][scan8[0]];
1061     AV_COPY128(mv_dst + 0 * b_stride, mv_src + 8 * 0);
1062     AV_COPY128(mv_dst + 1 * b_stride, mv_src + 8 * 1);
1063     AV_COPY128(mv_dst + 2 * b_stride, mv_src + 8 * 2);
1064     AV_COPY128(mv_dst + 3 * b_stride, mv_src + 8 * 3);
1065     if (CABAC(h)) {
1066         uint8_t (*mvd_dst)[2] = &sl->mvd_table[list][FMO ? 8 * sl->mb_xy
1067                                                         : h->mb2br_xy[sl->mb_xy]];
1068         uint8_t(*mvd_src)[2]  = &sl->mvd_cache[list][scan8[0]];
1069         if (IS_SKIP(mb_type)) {
1070             AV_ZERO128(mvd_dst);
1071         } else {
1072             AV_COPY64(mvd_dst, mvd_src + 8 * 3);
1073             AV_COPY16(mvd_dst + 3 + 3, mvd_src + 3 + 8 * 0);
1074             AV_COPY16(mvd_dst + 3 + 2, mvd_src + 3 + 8 * 1);
1075             AV_COPY16(mvd_dst + 3 + 1, mvd_src + 3 + 8 * 2);
1076         }
1077     }
1078
1079     {
1080         int8_t *ref_index = &h->cur_pic.ref_index[list][b8_xy];
1081         int8_t *ref_cache = sl->ref_cache[list];
1082         ref_index[0 + 0 * 2] = ref_cache[scan8[0]];
1083         ref_index[1 + 0 * 2] = ref_cache[scan8[4]];
1084         ref_index[0 + 1 * 2] = ref_cache[scan8[8]];
1085         ref_index[1 + 1 * 2] = ref_cache[scan8[12]];
1086     }
1087 }
1088
1089 static av_always_inline void write_back_motion(const H264Context *h,
1090                                                H264SliceContext *sl,
1091                                                int mb_type)
1092 {
1093     const int b_stride      = h->b_stride;
1094     const int b_xy  = 4 * sl->mb_x + 4 * sl->mb_y * h->b_stride; // try mb2b(8)_xy
1095     const int b8_xy = 4 * sl->mb_xy;
1096
1097     if (USES_LIST(mb_type, 0)) {
1098         write_back_motion_list(h, sl, b_stride, b_xy, b8_xy, mb_type, 0);
1099     } else {
1100         fill_rectangle(&h->cur_pic.ref_index[0][b8_xy],
1101                        2, 2, 2, (uint8_t)LIST_NOT_USED, 1);
1102     }
1103     if (USES_LIST(mb_type, 1))
1104         write_back_motion_list(h, sl, b_stride, b_xy, b8_xy, mb_type, 1);
1105
1106     if (sl->slice_type_nos == AV_PICTURE_TYPE_B && CABAC(h)) {
1107         if (IS_8X8(mb_type)) {
1108             uint8_t *direct_table = &h->direct_table[4 * sl->mb_xy];
1109             direct_table[1] = sl->sub_mb_type[1] >> 1;
1110             direct_table[2] = sl->sub_mb_type[2] >> 1;
1111             direct_table[3] = sl->sub_mb_type[3] >> 1;
1112         }
1113     }
1114 }
1115
1116 static av_always_inline int get_dct8x8_allowed(const H264Context *h, H264SliceContext *sl)
1117 {
1118     if (h->sps.direct_8x8_inference_flag)
1119         return !(AV_RN64A(sl->sub_mb_type) &
1120                  ((MB_TYPE_16x8 | MB_TYPE_8x16 | MB_TYPE_8x8) *
1121                   0x0001000100010001ULL));
1122     else
1123         return !(AV_RN64A(sl->sub_mb_type) &
1124                  ((MB_TYPE_16x8 | MB_TYPE_8x16 | MB_TYPE_8x8 | MB_TYPE_DIRECT2) *
1125                   0x0001000100010001ULL));
1126 }
1127
1128 static inline int find_start_code(const uint8_t *buf, int buf_size,
1129                            int buf_index, int next_avc)
1130 {
1131     uint32_t state = -1;
1132
1133     buf_index = avpriv_find_start_code(buf + buf_index, buf + next_avc + 1, &state) - buf - 1;
1134
1135     return FFMIN(buf_index, buf_size);
1136 }
1137
1138 static inline int get_avc_nalsize(H264Context *h, const uint8_t *buf,
1139                            int buf_size, int *buf_index)
1140 {
1141     int i, nalsize = 0;
1142
1143     if (*buf_index >= buf_size - h->nal_length_size)
1144         return -1;
1145
1146     for (i = 0; i < h->nal_length_size; i++)
1147         nalsize = ((unsigned)nalsize << 8) | buf[(*buf_index)++];
1148     if (nalsize <= 0 || nalsize > buf_size - *buf_index) {
1149         av_log(h->avctx, AV_LOG_ERROR,
1150                "AVC: nal size %d\n", nalsize);
1151         return -1;
1152     }
1153     return nalsize;
1154 }
1155
1156 int ff_h264_field_end(H264Context *h, H264SliceContext *sl, int in_setup);
1157
1158 int ff_h264_ref_picture(H264Context *h, H264Picture *dst, H264Picture *src);
1159 void ff_h264_unref_picture(H264Context *h, H264Picture *pic);
1160
1161 int ff_h264_context_init(H264Context *h);
1162 int ff_h264_set_parameter_from_sps(H264Context *h);
1163
1164 void ff_h264_draw_horiz_band(H264Context *h, H264SliceContext *sl, int y, int height);
1165 int ff_init_poc(H264Context *h, int pic_field_poc[2], int *pic_poc);
1166 int ff_pred_weight_table(H264Context *h, H264SliceContext *sl);
1167 int ff_set_ref_count(H264Context *h, H264SliceContext *sl);
1168
1169 int ff_h264_decode_slice_header(H264Context *h, H264SliceContext *sl, H264Context *h0);
1170 #define SLICE_SINGLETHREAD 1
1171 #define SLICE_SKIPED 2
1172
1173 int ff_h264_execute_decode_slices(H264Context *h, unsigned context_count);
1174 int ff_h264_update_thread_context(AVCodecContext *dst,
1175                                   const AVCodecContext *src);
1176
1177 void ff_h264_flush_change(H264Context *h);
1178
1179 void ff_h264_free_tables(H264Context *h, int free_rbsp);
1180
1181 void ff_h264_set_erpic(ERPicture *dst, H264Picture *src);
1182
1183 #endif /* AVCODEC_H264_H */