e3e28911f57c4153838cb225f8c23bbe29952e44
[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 "error_resilience.h"
34 #include "get_bits.h"
35 #include "mpegvideo.h"
36 #include "h264chroma.h"
37 #include "h264dsp.h"
38 #include "h264pred.h"
39 #include "h264qpel.h"
40 #include "rectangle.h"
41
42 #define MAX_SPS_COUNT          32
43 #define MAX_PPS_COUNT         256
44
45 #define MAX_MMCO_COUNT         66
46
47 #define MAX_DELAYED_PIC_COUNT  16
48
49 /* Compiling in interlaced support reduces the speed
50  * of progressive decoding by about 2%. */
51 #define ALLOW_INTERLACE
52
53 #define FMO 0
54
55 /**
56  * The maximum number of slices supported by the decoder.
57  * must be a power of 2
58  */
59 #define MAX_SLICES 16
60
61 #ifdef ALLOW_INTERLACE
62 #define MB_MBAFF    h->mb_mbaff
63 #define MB_FIELD    h->mb_field_decoding_flag
64 #define FRAME_MBAFF h->mb_aff_frame
65 #define FIELD_PICTURE (h->picture_structure != PICT_FRAME)
66 #define LEFT_MBS 2
67 #define LTOP     0
68 #define LBOT     1
69 #define LEFT(i)  (i)
70 #else
71 #define MB_MBAFF      0
72 #define MB_FIELD      0
73 #define FRAME_MBAFF   0
74 #define FIELD_PICTURE 0
75 #undef  IS_INTERLACED
76 #define IS_INTERLACED(mb_type) 0
77 #define LEFT_MBS 1
78 #define LTOP     0
79 #define LBOT     0
80 #define LEFT(i)  0
81 #endif
82 #define FIELD_OR_MBAFF_PICTURE (FRAME_MBAFF || FIELD_PICTURE)
83
84 #ifndef CABAC
85 #define CABAC h->pps.cabac
86 #endif
87
88 #define CHROMA422 (h->sps.chroma_format_idc == 2)
89 #define CHROMA444 (h->sps.chroma_format_idc == 3)
90
91 #define EXTENDED_SAR       255
92
93 #define MB_TYPE_REF0       MB_TYPE_ACPRED // dirty but it fits in 16 bit
94 #define MB_TYPE_8x8DCT     0x01000000
95 #define IS_REF0(a)         ((a) & MB_TYPE_REF0)
96 #define IS_8x8DCT(a)       ((a) & MB_TYPE_8x8DCT)
97
98 #define QP_MAX_NUM (51 + 2 * 6)           // The maximum supported qp
99
100 /* NAL unit types */
101 enum {
102     NAL_SLICE = 1,
103     NAL_DPA,
104     NAL_DPB,
105     NAL_DPC,
106     NAL_IDR_SLICE,
107     NAL_SEI,
108     NAL_SPS,
109     NAL_PPS,
110     NAL_AUD,
111     NAL_END_SEQUENCE,
112     NAL_END_STREAM,
113     NAL_FILLER_DATA,
114     NAL_SPS_EXT,
115     NAL_AUXILIARY_SLICE = 19,
116     NAL_FF_IGNORE       = 0xff0f001,
117 };
118
119 /**
120  * SEI message types
121  */
122 typedef enum {
123     SEI_BUFFERING_PERIOD            = 0,   ///< buffering period (H.264, D.1.1)
124     SEI_TYPE_PIC_TIMING             = 1,   ///< picture timing
125     SEI_TYPE_USER_DATA_UNREGISTERED = 5,   ///< unregistered user data
126     SEI_TYPE_RECOVERY_POINT         = 6    ///< recovery point (frame # to decoder sync)
127 } SEI_Type;
128
129 /**
130  * pic_struct in picture timing SEI message
131  */
132 typedef enum {
133     SEI_PIC_STRUCT_FRAME             = 0, ///<  0: %frame
134     SEI_PIC_STRUCT_TOP_FIELD         = 1, ///<  1: top field
135     SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_FIELD      = 2, ///<  2: bottom field
136     SEI_PIC_STRUCT_TOP_BOTTOM        = 3, ///<  3: top field, bottom field, in that order
137     SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_TOP        = 4, ///<  4: bottom field, top field, in that order
138     SEI_PIC_STRUCT_TOP_BOTTOM_TOP    = 5, ///<  5: top field, bottom field, top field repeated, in that order
139     SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_TOP_BOTTOM = 6, ///<  6: bottom field, top field, bottom field repeated, in that order
140     SEI_PIC_STRUCT_FRAME_DOUBLING    = 7, ///<  7: %frame doubling
141     SEI_PIC_STRUCT_FRAME_TRIPLING    = 8  ///<  8: %frame tripling
142 } SEI_PicStructType;
143
144 /**
145  * Sequence parameter set
146  */
147 typedef struct SPS {
148     int profile_idc;
149     int level_idc;
150     int chroma_format_idc;
151     int transform_bypass;              ///< qpprime_y_zero_transform_bypass_flag
152     int log2_max_frame_num;            ///< log2_max_frame_num_minus4 + 4
153     int poc_type;                      ///< pic_order_cnt_type
154     int log2_max_poc_lsb;              ///< log2_max_pic_order_cnt_lsb_minus4
155     int delta_pic_order_always_zero_flag;
156     int offset_for_non_ref_pic;
157     int offset_for_top_to_bottom_field;
158     int poc_cycle_length;              ///< num_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycle
159     int ref_frame_count;               ///< num_ref_frames
160     int gaps_in_frame_num_allowed_flag;
161     int mb_width;                      ///< pic_width_in_mbs_minus1 + 1
162     int mb_height;                     ///< pic_height_in_map_units_minus1 + 1
163     int frame_mbs_only_flag;
164     int mb_aff;                        ///< mb_adaptive_frame_field_flag
165     int direct_8x8_inference_flag;
166     int crop;                          ///< frame_cropping_flag
167     unsigned int crop_left;            ///< frame_cropping_rect_left_offset
168     unsigned int crop_right;           ///< frame_cropping_rect_right_offset
169     unsigned int crop_top;             ///< frame_cropping_rect_top_offset
170     unsigned int crop_bottom;          ///< frame_cropping_rect_bottom_offset
171     int vui_parameters_present_flag;
172     AVRational sar;
173     int video_signal_type_present_flag;
174     int full_range;
175     int colour_description_present_flag;
176     enum AVColorPrimaries color_primaries;
177     enum AVColorTransferCharacteristic color_trc;
178     enum AVColorSpace colorspace;
179     int timing_info_present_flag;
180     uint32_t num_units_in_tick;
181     uint32_t time_scale;
182     int fixed_frame_rate_flag;
183     short offset_for_ref_frame[256]; // FIXME dyn aloc?
184     int bitstream_restriction_flag;
185     int num_reorder_frames;
186     int scaling_matrix_present;
187     uint8_t scaling_matrix4[6][16];
188     uint8_t scaling_matrix8[6][64];
189     int nal_hrd_parameters_present_flag;
190     int vcl_hrd_parameters_present_flag;
191     int pic_struct_present_flag;
192     int time_offset_length;
193     int cpb_cnt;                          ///< See H.264 E.1.2
194     int initial_cpb_removal_delay_length; ///< initial_cpb_removal_delay_length_minus1 + 1
195     int cpb_removal_delay_length;         ///< cpb_removal_delay_length_minus1 + 1
196     int dpb_output_delay_length;          ///< dpb_output_delay_length_minus1 + 1
197     int bit_depth_luma;                   ///< bit_depth_luma_minus8 + 8
198     int bit_depth_chroma;                 ///< bit_depth_chroma_minus8 + 8
199     int residual_color_transform_flag;    ///< residual_colour_transform_flag
200     int constraint_set_flags;             ///< constraint_set[0-3]_flag
201     int new;                              ///< flag to keep track if the decoder context needs re-init due to changed SPS
202 } SPS;
203
204 /**
205  * Picture parameter set
206  */
207 typedef struct PPS {
208     unsigned int sps_id;
209     int cabac;                  ///< entropy_coding_mode_flag
210     int pic_order_present;      ///< pic_order_present_flag
211     int slice_group_count;      ///< num_slice_groups_minus1 + 1
212     int mb_slice_group_map_type;
213     unsigned int ref_count[2];  ///< num_ref_idx_l0/1_active_minus1 + 1
214     int weighted_pred;          ///< weighted_pred_flag
215     int weighted_bipred_idc;
216     int init_qp;                ///< pic_init_qp_minus26 + 26
217     int init_qs;                ///< pic_init_qs_minus26 + 26
218     int chroma_qp_index_offset[2];
219     int deblocking_filter_parameters_present; ///< deblocking_filter_parameters_present_flag
220     int constrained_intra_pred;     ///< constrained_intra_pred_flag
221     int redundant_pic_cnt_present;  ///< redundant_pic_cnt_present_flag
222     int transform_8x8_mode;         ///< transform_8x8_mode_flag
223     uint8_t scaling_matrix4[6][16];
224     uint8_t scaling_matrix8[6][64];
225     uint8_t chroma_qp_table[2][64]; ///< pre-scaled (with chroma_qp_index_offset) version of qp_table
226     int chroma_qp_diff;
227 } PPS;
228
229 /**
230  * Memory management control operation opcode.
231  */
232 typedef enum MMCOOpcode {
233     MMCO_END = 0,
234     MMCO_SHORT2UNUSED,
235     MMCO_LONG2UNUSED,
236     MMCO_SHORT2LONG,
237     MMCO_SET_MAX_LONG,
238     MMCO_RESET,
239     MMCO_LONG,
240 } MMCOOpcode;
241
242 /**
243  * Memory management control operation.
244  */
245 typedef struct MMCO {
246     MMCOOpcode opcode;
247     int short_pic_num;  ///< pic_num without wrapping (pic_num & max_pic_num)
248     int long_arg;       ///< index, pic_num, or num long refs depending on opcode
249 } MMCO;
250
251 /**
252  * H264Context
253  */
254 typedef struct H264Context {
255     AVCodecContext *avctx;
256     DSPContext       dsp;
257     VideoDSPContext vdsp;
258     H264DSPContext h264dsp;
259     H264ChromaContext h264chroma;
260     H264QpelContext h264qpel;
261     MotionEstContext me;
262     ParseContext parse_context;
263     GetBitContext gb;
264     ERContext er;
265
266     Picture *DPB;
267     Picture *cur_pic_ptr;
268     Picture cur_pic;
269     int picture_count;
270     int picture_range_start, picture_range_end;
271
272     int pixel_shift;    ///< 0 for 8-bit H264, 1 for high-bit-depth H264
273     int chroma_qp[2];   // QPc
274
275     int qp_thresh;      ///< QP threshold to skip loopfilter
276
277     int width, height;
278     int linesize, uvlinesize;
279     int chroma_x_shift, chroma_y_shift;
280
281     int qscale;
282     int droppable;
283     int data_partitioning;
284     int coded_picture_number;
285     int low_delay;
286
287     int context_initialized;
288     int flags;
289     int workaround_bugs;
290
291     int prev_mb_skipped;
292     int next_mb_skipped;
293
294     // prediction stuff
295     int chroma_pred_mode;
296     int intra16x16_pred_mode;
297
298     int topleft_mb_xy;
299     int top_mb_xy;
300     int topright_mb_xy;
301     int left_mb_xy[LEFT_MBS];
302
303     int topleft_type;
304     int top_type;
305     int topright_type;
306     int left_type[LEFT_MBS];
307
308     const uint8_t *left_block;
309     int topleft_partition;
310
311     int8_t intra4x4_pred_mode_cache[5 * 8];
312     int8_t(*intra4x4_pred_mode);
313     H264PredContext hpc;
314     unsigned int topleft_samples_available;
315     unsigned int top_samples_available;
316     unsigned int topright_samples_available;
317     unsigned int left_samples_available;
318     uint8_t (*top_borders[2])[(16 * 3) * 2];
319
320     /**
321      * non zero coeff count cache.
322      * is 64 if not available.
323      */
324     DECLARE_ALIGNED(8, uint8_t, non_zero_count_cache)[15 * 8];
325
326     uint8_t (*non_zero_count)[48];
327
328     /**
329      * Motion vector cache.
330      */
331     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, mv_cache)[2][5 * 8][2];
332     DECLARE_ALIGNED(8, int8_t, ref_cache)[2][5 * 8];
333 #define LIST_NOT_USED -1 // FIXME rename?
334 #define PART_NOT_AVAILABLE -2
335
336     /**
337      * number of neighbors (top and/or left) that used 8x8 dct
338      */
339     int neighbor_transform_size;
340
341     /**
342      * block_offset[ 0..23] for frame macroblocks
343      * block_offset[24..47] for field macroblocks
344      */
345     int block_offset[2 * (16 * 3)];
346
347     uint32_t *mb2b_xy;  // FIXME are these 4 a good idea?
348     uint32_t *mb2br_xy;
349     int b_stride;       // FIXME use s->b4_stride
350
351     int mb_linesize;    ///< may be equal to s->linesize or s->linesize * 2, for mbaff
352     int mb_uvlinesize;
353
354     unsigned current_sps_id; ///< id of the current SPS
355     SPS sps; ///< current sps
356
357     /**
358      * current pps
359      */
360     PPS pps; // FIXME move to Picture perhaps? (->no) do we need that?
361
362     uint32_t dequant4_buffer[6][QP_MAX_NUM + 1][16]; // FIXME should these be moved down?
363     uint32_t dequant8_buffer[6][QP_MAX_NUM + 1][64];
364     uint32_t(*dequant4_coeff[6])[16];
365     uint32_t(*dequant8_coeff[6])[64];
366
367     int slice_num;
368     uint16_t *slice_table;      ///< slice_table_base + 2*mb_stride + 1
369     int slice_type;
370     int slice_type_nos;         ///< S free slice type (SI/SP are remapped to I/P)
371     int slice_type_fixed;
372
373     // interlacing specific flags
374     int mb_aff_frame;
375     int mb_field_decoding_flag;
376     int mb_mbaff;               ///< mb_aff_frame && mb_field_decoding_flag
377     int picture_structure;
378     int first_field;
379
380     DECLARE_ALIGNED(8, uint16_t, sub_mb_type)[4];
381
382     // Weighted pred stuff
383     int use_weight;
384     int use_weight_chroma;
385     int luma_log2_weight_denom;
386     int chroma_log2_weight_denom;
387     // The following 2 can be changed to int8_t but that causes 10cpu cycles speedloss
388     int luma_weight[48][2][2];
389     int chroma_weight[48][2][2][2];
390     int implicit_weight[48][48][2];
391
392     int direct_spatial_mv_pred;
393     int col_parity;
394     int col_fieldoff;
395     int dist_scale_factor[32];
396     int dist_scale_factor_field[2][32];
397     int map_col_to_list0[2][16 + 32];
398     int map_col_to_list0_field[2][2][16 + 32];
399
400     /**
401      * num_ref_idx_l0/1_active_minus1 + 1
402      */
403     unsigned int ref_count[2];          ///< counts frames or fields, depending on current mb mode
404     unsigned int list_count;
405     uint8_t *list_counts;               ///< Array of list_count per MB specifying the slice type
406     Picture ref_list[2][48];            /**< 0..15: frame refs, 16..47: mbaff field refs.
407                                          *   Reordered version of default_ref_list
408                                          *   according to picture reordering in slice header */
409     int ref2frm[MAX_SLICES][2][64];     ///< reference to frame number lists, used in the loop filter, the first 2 are for -2,-1
410
411     // data partitioning
412     GetBitContext intra_gb;
413     GetBitContext inter_gb;
414     GetBitContext *intra_gb_ptr;
415     GetBitContext *inter_gb_ptr;
416
417     const uint8_t *intra_pcm_ptr;
418     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.
419     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, mb_luma_dc)[3][16 * 2];
420     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
421
422     /**
423      * Cabac
424      */
425     CABACContext cabac;
426     uint8_t cabac_state[1024];
427
428     /* 0x100 -> non null luma_dc, 0x80/0x40 -> non null chroma_dc (cb/cr), 0x?0 -> chroma_cbp(0, 1, 2), 0x0? luma_cbp */
429     uint16_t *cbp_table;
430     int cbp;
431     int top_cbp;
432     int left_cbp;
433     /* chroma_pred_mode for i4x4 or i16x16, else 0 */
434     uint8_t *chroma_pred_mode_table;
435     int last_qscale_diff;
436     uint8_t (*mvd_table[2])[2];
437     DECLARE_ALIGNED(16, uint8_t, mvd_cache)[2][5 * 8][2];
438     uint8_t *direct_table;
439     uint8_t direct_cache[5 * 8];
440
441     uint8_t zigzag_scan[16];
442     uint8_t zigzag_scan8x8[64];
443     uint8_t zigzag_scan8x8_cavlc[64];
444     uint8_t field_scan[16];
445     uint8_t field_scan8x8[64];
446     uint8_t field_scan8x8_cavlc[64];
447     const uint8_t *zigzag_scan_q0;
448     const uint8_t *zigzag_scan8x8_q0;
449     const uint8_t *zigzag_scan8x8_cavlc_q0;
450     const uint8_t *field_scan_q0;
451     const uint8_t *field_scan8x8_q0;
452     const uint8_t *field_scan8x8_cavlc_q0;
453
454     int x264_build;
455
456     int mb_x, mb_y;
457     int resync_mb_x;
458     int resync_mb_y;
459     int mb_skip_run;
460     int mb_height, mb_width;
461     int mb_stride;
462     int mb_num;
463     int mb_xy;
464
465     int is_complex;
466
467     // deblock
468     int deblocking_filter;          ///< disable_deblocking_filter_idc with 1 <-> 0
469     int slice_alpha_c0_offset;
470     int slice_beta_offset;
471
472     // =============================================================
473     // Things below are not used in the MB or more inner code
474
475     int nal_ref_idc;
476     int nal_unit_type;
477     uint8_t *rbsp_buffer[2];
478     unsigned int rbsp_buffer_size[2];
479
480     /**
481      * Used to parse AVC variant of h264
482      */
483     int is_avc;           ///< this flag is != 0 if codec is avc1
484     int nal_length_size;  ///< Number of bytes used for nal length (1, 2 or 4)
485     int got_first;        ///< this flag is != 0 if we've parsed a frame
486
487     int bit_depth_luma;         ///< luma bit depth from sps to detect changes
488     int chroma_format_idc;      ///< chroma format from sps to detect changes
489
490     SPS *sps_buffers[MAX_SPS_COUNT];
491     PPS *pps_buffers[MAX_PPS_COUNT];
492
493     int dequant_coeff_pps;      ///< reinit tables when pps changes
494
495     uint16_t *slice_table_base;
496
497     // POC stuff
498     int poc_lsb;
499     int poc_msb;
500     int delta_poc_bottom;
501     int delta_poc[2];
502     int frame_num;
503     int prev_poc_msb;           ///< poc_msb of the last reference pic for POC type 0
504     int prev_poc_lsb;           ///< poc_lsb of the last reference pic for POC type 0
505     int frame_num_offset;       ///< for POC type 2
506     int prev_frame_num_offset;  ///< for POC type 2
507     int prev_frame_num;         ///< frame_num of the last pic for POC type 1/2
508
509     /**
510      * frame_num for frames or 2 * frame_num + 1 for field pics.
511      */
512     int curr_pic_num;
513
514     /**
515      * max_frame_num or 2 * max_frame_num for field pics.
516      */
517     int max_pic_num;
518
519     int redundant_pic_count;
520
521     Picture default_ref_list[2][32]; ///< base reference list for all slices of a coded picture
522     Picture *short_ref[32];
523     Picture *long_ref[32];
524     Picture *delayed_pic[MAX_DELAYED_PIC_COUNT + 2]; // FIXME size?
525     int last_pocs[MAX_DELAYED_PIC_COUNT];
526     Picture *next_output_pic;
527     int outputed_poc;
528     int next_outputed_poc;
529
530     /**
531      * memory management control operations buffer.
532      */
533     MMCO mmco[MAX_MMCO_COUNT];
534     int mmco_index;
535     int mmco_reset;
536
537     int long_ref_count;     ///< number of actual long term references
538     int short_ref_count;    ///< number of actual short term references
539
540     int cabac_init_idc;
541
542     /**
543      * @name Members for slice based multithreading
544      * @{
545      */
546     struct H264Context *thread_context[MAX_THREADS];
547
548     /**
549      * current slice number, used to initalize slice_num of each thread/context
550      */
551     int current_slice;
552
553     /**
554      * Max number of threads / contexts.
555      * This is equal to AVCodecContext.thread_count unless
556      * multithreaded decoding is impossible, in which case it is
557      * reduced to 1.
558      */
559     int max_contexts;
560
561     int slice_context_count;
562
563     /**
564      *  1 if the single thread fallback warning has already been
565      *  displayed, 0 otherwise.
566      */
567     int single_decode_warning;
568
569     enum AVPictureType pict_type;
570
571     int last_slice_type;
572     /** @} */
573
574     /**
575      * pic_struct in picture timing SEI message
576      */
577     SEI_PicStructType sei_pic_struct;
578
579     /**
580      * Complement sei_pic_struct
581      * SEI_PIC_STRUCT_TOP_BOTTOM and SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_TOP indicate interlaced frames.
582      * However, soft telecined frames may have these values.
583      * This is used in an attempt to flag soft telecine progressive.
584      */
585     int prev_interlaced_frame;
586
587     /**
588      * Bit set of clock types for fields/frames in picture timing SEI message.
589      * For each found ct_type, appropriate bit is set (e.g., bit 1 for
590      * interlaced).
591      */
592     int sei_ct_type;
593
594     /**
595      * dpb_output_delay in picture timing SEI message, see H.264 C.2.2
596      */
597     int sei_dpb_output_delay;
598
599     /**
600      * cpb_removal_delay in picture timing SEI message, see H.264 C.1.2
601      */
602     int sei_cpb_removal_delay;
603
604     /**
605      * recovery_frame_cnt from SEI message
606      *
607      * Set to -1 if no recovery point SEI message found or to number of frames
608      * before playback synchronizes. Frames having recovery point are key
609      * frames.
610      */
611     int sei_recovery_frame_cnt;
612
613     int luma_weight_flag[2];    ///< 7.4.3.2 luma_weight_lX_flag
614     int chroma_weight_flag[2];  ///< 7.4.3.2 chroma_weight_lX_flag
615
616     // Timestamp stuff
617     int sei_buffering_period_present;   ///< Buffering period SEI flag
618     int initial_cpb_removal_delay[32];  ///< Initial timestamps for CPBs
619
620     int cur_chroma_format_idc;
621     uint8_t *bipred_scratchpad;
622     uint8_t *edge_emu_buffer;
623     int16_t *dc_val_base;
624 } H264Context;
625
626 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).
627 extern const uint16_t ff_h264_mb_sizes[4];
628
629 /**
630  * Decode SEI
631  */
632 int ff_h264_decode_sei(H264Context *h);
633
634 /**
635  * Decode SPS
636  */
637 int ff_h264_decode_seq_parameter_set(H264Context *h);
638
639 /**
640  * compute profile from sps
641  */
642 int ff_h264_get_profile(SPS *sps);
643
644 /**
645  * Decode PPS
646  */
647 int ff_h264_decode_picture_parameter_set(H264Context *h, int bit_length);
648
649 /**
650  * Decode a network abstraction layer unit.
651  * @param consumed is the number of bytes used as input
652  * @param length is the length of the array
653  * @param dst_length is the number of decoded bytes FIXME here
654  *                   or a decode rbsp tailing?
655  * @return decoded bytes, might be src+1 if no escapes
656  */
657 const uint8_t *ff_h264_decode_nal(H264Context *h, const uint8_t *src,
658                                   int *dst_length, int *consumed, int length);
659
660 /**
661  * Free any data that may have been allocated in the H264 context
662  * like SPS, PPS etc.
663  */
664 void ff_h264_free_context(H264Context *h);
665
666 /**
667  * Reconstruct bitstream slice_type.
668  */
669 int ff_h264_get_slice_type(const H264Context *h);
670
671 /**
672  * Allocate tables.
673  * needs width/height
674  */
675 int ff_h264_alloc_tables(H264Context *h);
676
677 /**
678  * Fill the default_ref_list.
679  */
680 int ff_h264_fill_default_ref_list(H264Context *h);
681
682 int ff_h264_decode_ref_pic_list_reordering(H264Context *h);
683 void ff_h264_fill_mbaff_ref_list(H264Context *h);
684 void ff_h264_remove_all_refs(H264Context *h);
685
686 /**
687  * Execute the reference picture marking (memory management control operations).
688  */
689 int ff_h264_execute_ref_pic_marking(H264Context *h, MMCO *mmco, int mmco_count);
690
691 int ff_h264_decode_ref_pic_marking(H264Context *h, GetBitContext *gb,
692                                    int first_slice);
693
694 int ff_generate_sliding_window_mmcos(H264Context *h, int first_slice);
695
696 /**
697  * Check if the top & left blocks are available if needed & change the
698  * dc mode so it only uses the available blocks.
699  */
700 int ff_h264_check_intra4x4_pred_mode(H264Context *h);
701
702 /**
703  * Check if the top & left blocks are available if needed & change the
704  * dc mode so it only uses the available blocks.
705  */
706 int ff_h264_check_intra_pred_mode(H264Context *h, int mode, int is_chroma);
707
708 void ff_h264_hl_decode_mb(H264Context *h);
709 int ff_h264_frame_start(H264Context *h);
710 int ff_h264_decode_extradata(H264Context *h);
711 int ff_h264_decode_init(AVCodecContext *avctx);
712 void ff_h264_decode_init_vlc(void);
713
714 /**
715  * Decode a macroblock
716  * @return 0 if OK, ER_AC_ERROR / ER_DC_ERROR / ER_MV_ERROR on error
717  */
718 int ff_h264_decode_mb_cavlc(H264Context *h);
719
720 /**
721  * Decode a CABAC coded macroblock
722  * @return 0 if OK, ER_AC_ERROR / ER_DC_ERROR / ER_MV_ERROR on error
723  */
724 int ff_h264_decode_mb_cabac(H264Context *h);
725
726 void ff_h264_init_cabac_states(H264Context *h);
727
728 void ff_h264_direct_dist_scale_factor(H264Context *const h);
729 void ff_h264_direct_ref_list_init(H264Context *const h);
730 void ff_h264_pred_direct_motion(H264Context *const h, int *mb_type);
731
732 void ff_h264_filter_mb_fast(H264Context *h, int mb_x, int mb_y,
733                             uint8_t *img_y, uint8_t *img_cb, uint8_t *img_cr,
734                             unsigned int linesize, unsigned int uvlinesize);
735 void ff_h264_filter_mb(H264Context *h, int mb_x, int mb_y,
736                        uint8_t *img_y, uint8_t *img_cb, uint8_t *img_cr,
737                        unsigned int linesize, unsigned int uvlinesize);
738
739 /**
740  * Reset SEI values at the beginning of the frame.
741  *
742  * @param h H.264 context.
743  */
744 void ff_h264_reset_sei(H264Context *h);
745
746 /*
747  * o-o o-o
748  *  / / /
749  * o-o o-o
750  *  ,---'
751  * o-o o-o
752  *  / / /
753  * o-o o-o
754  */
755
756 /* Scan8 organization:
757  *    0 1 2 3 4 5 6 7
758  * 0  DY    y y y y y
759  * 1        y Y Y Y Y
760  * 2        y Y Y Y Y
761  * 3        y Y Y Y Y
762  * 4        y Y Y Y Y
763  * 5  DU    u u u u u
764  * 6        u U U U U
765  * 7        u U U U U
766  * 8        u U U U U
767  * 9        u U U U U
768  * 10 DV    v v v v v
769  * 11       v V V V V
770  * 12       v V V V V
771  * 13       v V V V V
772  * 14       v V V V V
773  * DY/DU/DV are for luma/chroma DC.
774  */
775
776 #define LUMA_DC_BLOCK_INDEX   48
777 #define CHROMA_DC_BLOCK_INDEX 49
778
779 // This table must be here because scan8[constant] must be known at compiletime
780 static const uint8_t scan8[16 * 3 + 3] = {
781     4 +  1 * 8, 5 +  1 * 8, 4 +  2 * 8, 5 +  2 * 8,
782     6 +  1 * 8, 7 +  1 * 8, 6 +  2 * 8, 7 +  2 * 8,
783     4 +  3 * 8, 5 +  3 * 8, 4 +  4 * 8, 5 +  4 * 8,
784     6 +  3 * 8, 7 +  3 * 8, 6 +  4 * 8, 7 +  4 * 8,
785     4 +  6 * 8, 5 +  6 * 8, 4 +  7 * 8, 5 +  7 * 8,
786     6 +  6 * 8, 7 +  6 * 8, 6 +  7 * 8, 7 +  7 * 8,
787     4 +  8 * 8, 5 +  8 * 8, 4 +  9 * 8, 5 +  9 * 8,
788     6 +  8 * 8, 7 +  8 * 8, 6 +  9 * 8, 7 +  9 * 8,
789     4 + 11 * 8, 5 + 11 * 8, 4 + 12 * 8, 5 + 12 * 8,
790     6 + 11 * 8, 7 + 11 * 8, 6 + 12 * 8, 7 + 12 * 8,
791     4 + 13 * 8, 5 + 13 * 8, 4 + 14 * 8, 5 + 14 * 8,
792     6 + 13 * 8, 7 + 13 * 8, 6 + 14 * 8, 7 + 14 * 8,
793     0 +  0 * 8, 0 +  5 * 8, 0 + 10 * 8
794 };
795
796 static av_always_inline uint32_t pack16to32(int a, int b)
797 {
798 #if HAVE_BIGENDIAN
799     return (b & 0xFFFF) + (a << 16);
800 #else
801     return (a & 0xFFFF) + (b << 16);
802 #endif
803 }
804
805 static av_always_inline uint16_t pack8to16(int a, int b)
806 {
807 #if HAVE_BIGENDIAN
808     return (b & 0xFF) + (a << 8);
809 #else
810     return (a & 0xFF) + (b << 8);
811 #endif
812 }
813
814 /**
815  * Get the chroma qp.
816  */
817 static av_always_inline int get_chroma_qp(H264Context *h, int t, int qscale)
818 {
819     return h->pps.chroma_qp_table[t][qscale];
820 }
821
822 /**
823  * Get the predicted intra4x4 prediction mode.
824  */
825 static av_always_inline int pred_intra_mode(H264Context *h, int n)
826 {
827     const int index8 = scan8[n];
828     const int left   = h->intra4x4_pred_mode_cache[index8 - 1];
829     const int top    = h->intra4x4_pred_mode_cache[index8 - 8];
830     const int min    = FFMIN(left, top);
831
832     tprintf(h->avctx, "mode:%d %d min:%d\n", left, top, min);
833
834     if (min < 0)
835         return DC_PRED;
836     else
837         return min;
838 }
839
840 static av_always_inline void write_back_intra_pred_mode(H264Context *h)
841 {
842     int8_t *i4x4       = h->intra4x4_pred_mode + h->mb2br_xy[h->mb_xy];
843     int8_t *i4x4_cache = h->intra4x4_pred_mode_cache;
844
845     AV_COPY32(i4x4, i4x4_cache + 4 + 8 * 4);
846     i4x4[4] = i4x4_cache[7 + 8 * 3];
847     i4x4[5] = i4x4_cache[7 + 8 * 2];
848     i4x4[6] = i4x4_cache[7 + 8 * 1];
849 }
850
851 static av_always_inline void write_back_non_zero_count(H264Context *h)
852 {
853     const int mb_xy    = h->mb_xy;
854     uint8_t *nnz       = h->non_zero_count[mb_xy];
855     uint8_t *nnz_cache = h->non_zero_count_cache;
856
857     AV_COPY32(&nnz[ 0], &nnz_cache[4 + 8 * 1]);
858     AV_COPY32(&nnz[ 4], &nnz_cache[4 + 8 * 2]);
859     AV_COPY32(&nnz[ 8], &nnz_cache[4 + 8 * 3]);
860     AV_COPY32(&nnz[12], &nnz_cache[4 + 8 * 4]);
861     AV_COPY32(&nnz[16], &nnz_cache[4 + 8 * 6]);
862     AV_COPY32(&nnz[20], &nnz_cache[4 + 8 * 7]);
863     AV_COPY32(&nnz[32], &nnz_cache[4 + 8 * 11]);
864     AV_COPY32(&nnz[36], &nnz_cache[4 + 8 * 12]);
865
866     if (!h->chroma_y_shift) {
867         AV_COPY32(&nnz[24], &nnz_cache[4 + 8 * 8]);
868         AV_COPY32(&nnz[28], &nnz_cache[4 + 8 * 9]);
869         AV_COPY32(&nnz[40], &nnz_cache[4 + 8 * 13]);
870         AV_COPY32(&nnz[44], &nnz_cache[4 + 8 * 14]);
871     }
872 }
873
874 static av_always_inline void write_back_motion_list(H264Context *h,
875                                                     int b_stride,
876                                                     int b_xy, int b8_xy,
877                                                     int mb_type, int list)
878 {
879     int16_t(*mv_dst)[2] = &h->cur_pic.f.motion_val[list][b_xy];
880     int16_t(*mv_src)[2] = &h->mv_cache[list][scan8[0]];
881     AV_COPY128(mv_dst + 0 * b_stride, mv_src + 8 * 0);
882     AV_COPY128(mv_dst + 1 * b_stride, mv_src + 8 * 1);
883     AV_COPY128(mv_dst + 2 * b_stride, mv_src + 8 * 2);
884     AV_COPY128(mv_dst + 3 * b_stride, mv_src + 8 * 3);
885     if (CABAC) {
886         uint8_t (*mvd_dst)[2] = &h->mvd_table[list][FMO ? 8 * h->mb_xy
887                                                         : h->mb2br_xy[h->mb_xy]];
888         uint8_t(*mvd_src)[2]  = &h->mvd_cache[list][scan8[0]];
889         if (IS_SKIP(mb_type)) {
890             AV_ZERO128(mvd_dst);
891         } else {
892             AV_COPY64(mvd_dst, mvd_src + 8 * 3);
893             AV_COPY16(mvd_dst + 3 + 3, mvd_src + 3 + 8 * 0);
894             AV_COPY16(mvd_dst + 3 + 2, mvd_src + 3 + 8 * 1);
895             AV_COPY16(mvd_dst + 3 + 1, mvd_src + 3 + 8 * 2);
896         }
897     }
898
899     {
900         int8_t *ref_index = &h->cur_pic.f.ref_index[list][b8_xy];
901         int8_t *ref_cache = h->ref_cache[list];
902         ref_index[0 + 0 * 2] = ref_cache[scan8[0]];
903         ref_index[1 + 0 * 2] = ref_cache[scan8[4]];
904         ref_index[0 + 1 * 2] = ref_cache[scan8[8]];
905         ref_index[1 + 1 * 2] = ref_cache[scan8[12]];
906     }
907 }
908
909 static av_always_inline void write_back_motion(H264Context *h, int mb_type)
910 {
911     const int b_stride      = h->b_stride;
912     const int b_xy  = 4 * h->mb_x + 4 * h->mb_y * h->b_stride; // try mb2b(8)_xy
913     const int b8_xy = 4 * h->mb_xy;
914
915     if (USES_LIST(mb_type, 0)) {
916         write_back_motion_list(h, b_stride, b_xy, b8_xy, mb_type, 0);
917     } else {
918         fill_rectangle(&h->cur_pic.f.ref_index[0][b8_xy],
919                        2, 2, 2, (uint8_t)LIST_NOT_USED, 1);
920     }
921     if (USES_LIST(mb_type, 1))
922         write_back_motion_list(h, b_stride, b_xy, b8_xy, mb_type, 1);
923
924     if (h->slice_type_nos == AV_PICTURE_TYPE_B && CABAC) {
925         if (IS_8X8(mb_type)) {
926             uint8_t *direct_table = &h->direct_table[4 * h->mb_xy];
927             direct_table[1] = h->sub_mb_type[1] >> 1;
928             direct_table[2] = h->sub_mb_type[2] >> 1;
929             direct_table[3] = h->sub_mb_type[3] >> 1;
930         }
931     }
932 }
933
934 static av_always_inline int get_dct8x8_allowed(H264Context *h)
935 {
936     if (h->sps.direct_8x8_inference_flag)
937         return !(AV_RN64A(h->sub_mb_type) &
938                  ((MB_TYPE_16x8 | MB_TYPE_8x16 | MB_TYPE_8x8) *
939                   0x0001000100010001ULL));
940     else
941         return !(AV_RN64A(h->sub_mb_type) &
942                  ((MB_TYPE_16x8 | MB_TYPE_8x16 | MB_TYPE_8x8 | MB_TYPE_DIRECT2) *
943                   0x0001000100010001ULL));
944 }
945
946 void ff_h264_draw_horiz_band(H264Context *h, int y, int height);
947
948 #endif /* AVCODEC_H264_H */