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