lavc: Replace av_dlog and tprintf with internal macros
[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 "h264chroma.h"
36 #include "h264dsp.h"
37 #include "h264pred.h"
38 #include "h264qpel.h"
39 #include "internal.h"
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 32
47 #define H264_MAX_THREADS       16
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 /* Compiling in interlaced support reduces the speed
57  * of progressive decoding by about 2%. */
58 #define ALLOW_INTERLACE
59
60 #define FMO 0
61
62 /**
63  * The maximum number of slices supported by the decoder.
64  * must be a power of 2
65  */
66 #define MAX_SLICES 32
67
68 #ifdef ALLOW_INTERLACE
69 #define MB_MBAFF(h)    h->mb_mbaff
70 #define MB_FIELD(h)    h->mb_field_decoding_flag
71 #define FRAME_MBAFF(h) h->mb_aff_frame
72 #define FIELD_PICTURE(h) (h->picture_structure != PICT_FRAME)
73 #define LEFT_MBS 2
74 #define LTOP     0
75 #define LBOT     1
76 #define LEFT(i)  (i)
77 #else
78 #define MB_MBAFF(h)      0
79 #define MB_FIELD(h)      0
80 #define FRAME_MBAFF(h)   0
81 #define FIELD_PICTURE(h) 0
82 #undef  IS_INTERLACED
83 #define IS_INTERLACED(mb_type) 0
84 #define LEFT_MBS 1
85 #define LTOP     0
86 #define LBOT     0
87 #define LEFT(i)  0
88 #endif
89 #define FIELD_OR_MBAFF_PICTURE(h) (FRAME_MBAFF(h) || FIELD_PICTURE(h))
90
91 #ifndef CABAC
92 #define CABAC(h) h->pps.cabac
93 #endif
94
95 #define CHROMA422(h) (h->sps.chroma_format_idc == 2)
96 #define CHROMA444(h) (h->sps.chroma_format_idc == 3)
97
98 #define EXTENDED_SAR       255
99
100 #define MB_TYPE_REF0       MB_TYPE_ACPRED // dirty but it fits in 16 bit
101 #define MB_TYPE_8x8DCT     0x01000000
102 #define IS_REF0(a)         ((a) & MB_TYPE_REF0)
103 #define IS_8x8DCT(a)       ((a) & MB_TYPE_8x8DCT)
104
105 #define QP_MAX_NUM (51 + 2 * 6)           // The maximum supported qp
106
107 /* NAL unit types */
108 enum {
109     NAL_SLICE           = 1,
110     NAL_DPA             = 2,
111     NAL_DPB             = 3,
112     NAL_DPC             = 4,
113     NAL_IDR_SLICE       = 5,
114     NAL_SEI             = 6,
115     NAL_SPS             = 7,
116     NAL_PPS             = 8,
117     NAL_AUD             = 9,
118     NAL_END_SEQUENCE    = 10,
119     NAL_END_STREAM      = 11,
120     NAL_FILLER_DATA     = 12,
121     NAL_SPS_EXT         = 13,
122     NAL_AUXILIARY_SLICE = 19,
123     NAL_FF_IGNORE       = 0xff0f001,
124 };
125
126 /**
127  * SEI message types
128  */
129 typedef enum {
130     SEI_TYPE_BUFFERING_PERIOD       = 0,   ///< buffering period (H.264, D.1.1)
131     SEI_TYPE_PIC_TIMING             = 1,   ///< picture timing
132     SEI_TYPE_USER_DATA_UNREGISTERED = 5,   ///< unregistered user data
133     SEI_TYPE_RECOVERY_POINT         = 6,   ///< recovery point (frame # to decoder sync)
134     SEI_TYPE_FRAME_PACKING          = 45,  ///< frame packing arrangement
135     SEI_TYPE_DISPLAY_ORIENTATION    = 47,  ///< display orientation
136 } SEI_Type;
137
138 /**
139  * pic_struct in picture timing SEI message
140  */
141 typedef enum {
142     SEI_PIC_STRUCT_FRAME             = 0, ///<  0: %frame
143     SEI_PIC_STRUCT_TOP_FIELD         = 1, ///<  1: top field
144     SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_FIELD      = 2, ///<  2: bottom field
145     SEI_PIC_STRUCT_TOP_BOTTOM        = 3, ///<  3: top field, bottom field, in that order
146     SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_TOP        = 4, ///<  4: bottom field, top field, in that order
147     SEI_PIC_STRUCT_TOP_BOTTOM_TOP    = 5, ///<  5: top field, bottom field, top field repeated, in that order
148     SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_TOP_BOTTOM = 6, ///<  6: bottom field, top field, bottom field repeated, in that order
149     SEI_PIC_STRUCT_FRAME_DOUBLING    = 7, ///<  7: %frame doubling
150     SEI_PIC_STRUCT_FRAME_TRIPLING    = 8  ///<  8: %frame tripling
151 } SEI_PicStructType;
152
153 /**
154  * Sequence parameter set
155  */
156 typedef struct SPS {
157     unsigned int sps_id;
158     int profile_idc;
159     int level_idc;
160     int chroma_format_idc;
161     int transform_bypass;              ///< qpprime_y_zero_transform_bypass_flag
162     int log2_max_frame_num;            ///< log2_max_frame_num_minus4 + 4
163     int poc_type;                      ///< pic_order_cnt_type
164     int log2_max_poc_lsb;              ///< log2_max_pic_order_cnt_lsb_minus4
165     int delta_pic_order_always_zero_flag;
166     int offset_for_non_ref_pic;
167     int offset_for_top_to_bottom_field;
168     int poc_cycle_length;              ///< num_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycle
169     int ref_frame_count;               ///< num_ref_frames
170     int gaps_in_frame_num_allowed_flag;
171     int mb_width;                      ///< pic_width_in_mbs_minus1 + 1
172     int mb_height;                     ///< pic_height_in_map_units_minus1 + 1
173     int frame_mbs_only_flag;
174     int mb_aff;                        ///< mb_adaptive_frame_field_flag
175     int direct_8x8_inference_flag;
176     int crop;                          ///< frame_cropping_flag
177
178     /* those 4 are already in luma samples */
179     unsigned int crop_left;            ///< frame_cropping_rect_left_offset
180     unsigned int crop_right;           ///< frame_cropping_rect_right_offset
181     unsigned int crop_top;             ///< frame_cropping_rect_top_offset
182     unsigned int crop_bottom;          ///< frame_cropping_rect_bottom_offset
183     int vui_parameters_present_flag;
184     AVRational sar;
185     int video_signal_type_present_flag;
186     int full_range;
187     int colour_description_present_flag;
188     enum AVColorPrimaries color_primaries;
189     enum AVColorTransferCharacteristic color_trc;
190     enum AVColorSpace colorspace;
191     int timing_info_present_flag;
192     uint32_t num_units_in_tick;
193     uint32_t time_scale;
194     int fixed_frame_rate_flag;
195     short offset_for_ref_frame[256]; // FIXME dyn aloc?
196     int bitstream_restriction_flag;
197     int num_reorder_frames;
198     int scaling_matrix_present;
199     uint8_t scaling_matrix4[6][16];
200     uint8_t scaling_matrix8[6][64];
201     int nal_hrd_parameters_present_flag;
202     int vcl_hrd_parameters_present_flag;
203     int pic_struct_present_flag;
204     int time_offset_length;
205     int cpb_cnt;                          ///< See H.264 E.1.2
206     int initial_cpb_removal_delay_length; ///< initial_cpb_removal_delay_length_minus1 + 1
207     int cpb_removal_delay_length;         ///< cpb_removal_delay_length_minus1 + 1
208     int dpb_output_delay_length;          ///< dpb_output_delay_length_minus1 + 1
209     int bit_depth_luma;                   ///< bit_depth_luma_minus8 + 8
210     int bit_depth_chroma;                 ///< bit_depth_chroma_minus8 + 8
211     int residual_color_transform_flag;    ///< residual_colour_transform_flag
212     int constraint_set_flags;             ///< constraint_set[0-3]_flag
213     int new;                              ///< flag to keep track if the decoder context needs re-init due to changed SPS
214 } SPS;
215
216 /**
217  * Picture parameter set
218  */
219 typedef struct PPS {
220     unsigned int sps_id;
221     int cabac;                  ///< entropy_coding_mode_flag
222     int pic_order_present;      ///< pic_order_present_flag
223     int slice_group_count;      ///< num_slice_groups_minus1 + 1
224     int mb_slice_group_map_type;
225     unsigned int ref_count[2];  ///< num_ref_idx_l0/1_active_minus1 + 1
226     int weighted_pred;          ///< weighted_pred_flag
227     int weighted_bipred_idc;
228     int init_qp;                ///< pic_init_qp_minus26 + 26
229     int init_qs;                ///< pic_init_qs_minus26 + 26
230     int chroma_qp_index_offset[2];
231     int deblocking_filter_parameters_present; ///< deblocking_filter_parameters_present_flag
232     int constrained_intra_pred;     ///< constrained_intra_pred_flag
233     int redundant_pic_cnt_present;  ///< redundant_pic_cnt_present_flag
234     int transform_8x8_mode;         ///< transform_8x8_mode_flag
235     uint8_t scaling_matrix4[6][16];
236     uint8_t scaling_matrix8[6][64];
237     uint8_t chroma_qp_table[2][64]; ///< pre-scaled (with chroma_qp_index_offset) version of qp_table
238     int chroma_qp_diff;
239 } PPS;
240
241 /**
242  * Memory management control operation opcode.
243  */
244 typedef enum MMCOOpcode {
245     MMCO_END = 0,
246     MMCO_SHORT2UNUSED,
247     MMCO_LONG2UNUSED,
248     MMCO_SHORT2LONG,
249     MMCO_SET_MAX_LONG,
250     MMCO_RESET,
251     MMCO_LONG,
252 } MMCOOpcode;
253
254 /**
255  * Memory management control operation.
256  */
257 typedef struct MMCO {
258     MMCOOpcode opcode;
259     int short_pic_num;  ///< pic_num without wrapping (pic_num & max_pic_num)
260     int long_arg;       ///< index, pic_num, or num long refs depending on opcode
261 } MMCO;
262
263 typedef struct H264Picture {
264     struct AVFrame f;
265     ThreadFrame tf;
266
267     AVBufferRef *qscale_table_buf;
268     int8_t *qscale_table;
269
270     AVBufferRef *motion_val_buf[2];
271     int16_t (*motion_val[2])[2];
272
273     AVBufferRef *mb_type_buf;
274     uint32_t *mb_type;
275
276     AVBufferRef *hwaccel_priv_buf;
277     void *hwaccel_picture_private; ///< hardware accelerator private data
278
279     AVBufferRef *ref_index_buf[2];
280     int8_t *ref_index[2];
281
282     int field_poc[2];       ///< top/bottom POC
283     int poc;                ///< frame POC
284     int frame_num;          ///< frame_num (raw frame_num from slice header)
285     int mmco_reset;         /**< MMCO_RESET set this 1. Reordering code must
286                                  not mix pictures before and after MMCO_RESET. */
287     int pic_id;             /**< pic_num (short -> no wrap version of pic_num,
288                                  pic_num & max_pic_num; long -> long_pic_num) */
289     int long_ref;           ///< 1->long term reference 0->short term reference
290     int ref_poc[2][2][32];  ///< POCs of the frames used as reference (FIXME need per slice)
291     int ref_count[2][2];    ///< number of entries in ref_poc         (FIXME need per slice)
292     int mbaff;              ///< 1 -> MBAFF frame 0-> not MBAFF
293     int field_picture;      ///< whether or not picture was encoded in separate fields
294
295     int needs_realloc;      ///< picture needs to be reallocated (eg due to a frame size change)
296     int reference;
297     int recovered;          ///< picture at IDR or recovery point + recovery count
298 } H264Picture;
299
300 typedef struct H264Ref {
301     uint8_t *data[3];
302     int linesize[3];
303
304     int reference;
305     int poc;
306     int pic_id;
307
308     H264Picture *parent;
309 } H264Ref;
310
311 typedef struct H264SliceContext {
312     struct H264Context *h264;
313     GetBitContext gb;
314     ERContext er;
315
316     int slice_num;
317     int slice_type;
318     int slice_type_nos;         ///< S free slice type (SI/SP are remapped to I/P)
319     int slice_type_fixed;
320
321     int qscale;
322     int chroma_qp[2];   // QPc
323     int qp_thresh;      ///< QP threshold to skip loopfilter
324     int last_qscale_diff;
325
326     // deblock
327     int deblocking_filter;          ///< disable_deblocking_filter_idc with 1 <-> 0
328     int slice_alpha_c0_offset;
329     int slice_beta_offset;
330
331     // Weighted pred stuff
332     int use_weight;
333     int use_weight_chroma;
334     int luma_log2_weight_denom;
335     int chroma_log2_weight_denom;
336     int luma_weight_flag[2];    ///< 7.4.3.2 luma_weight_lX_flag
337     int chroma_weight_flag[2];  ///< 7.4.3.2 chroma_weight_lX_flag
338     // The following 2 can be changed to int8_t but that causes 10cpu cycles speedloss
339     int luma_weight[48][2][2];
340     int chroma_weight[48][2][2][2];
341     int implicit_weight[48][48][2];
342
343     int prev_mb_skipped;
344     int next_mb_skipped;
345
346     int chroma_pred_mode;
347     int intra16x16_pred_mode;
348
349     int8_t intra4x4_pred_mode_cache[5 * 8];
350     int8_t(*intra4x4_pred_mode);
351
352     int topleft_mb_xy;
353     int top_mb_xy;
354     int topright_mb_xy;
355     int left_mb_xy[LEFT_MBS];
356
357     int topleft_type;
358     int top_type;
359     int topright_type;
360     int left_type[LEFT_MBS];
361
362     const uint8_t *left_block;
363     int topleft_partition;
364
365     unsigned int topleft_samples_available;
366     unsigned int top_samples_available;
367     unsigned int topright_samples_available;
368     unsigned int left_samples_available;
369
370     ptrdiff_t linesize, uvlinesize;
371     ptrdiff_t mb_linesize;  ///< may be equal to s->linesize or s->linesize * 2, for mbaff
372     ptrdiff_t mb_uvlinesize;
373
374     int mb_x, mb_y;
375     int mb_xy;
376     int resync_mb_x;
377     int resync_mb_y;
378     int mb_skip_run;
379     int is_complex;
380
381     int mb_field_decoding_flag;
382     int mb_mbaff;               ///< mb_aff_frame && mb_field_decoding_flag
383
384     int redundant_pic_count;
385
386     /**
387      * number of neighbors (top and/or left) that used 8x8 dct
388      */
389     int neighbor_transform_size;
390
391     int direct_spatial_mv_pred;
392     int col_parity;
393     int col_fieldoff;
394
395     int cbp;
396     int top_cbp;
397     int left_cbp;
398
399     int dist_scale_factor[32];
400     int dist_scale_factor_field[2][32];
401     int map_col_to_list0[2][16 + 32];
402     int map_col_to_list0_field[2][2][16 + 32];
403
404     /**
405      * num_ref_idx_l0/1_active_minus1 + 1
406      */
407     unsigned int ref_count[2];          ///< counts frames or fields, depending on current mb mode
408     unsigned int list_count;
409     H264Ref ref_list[2][48];        /**< 0..15: frame refs, 16..47: mbaff field refs.
410                                          *   Reordered version of default_ref_list
411                                          *   according to picture reordering in slice header */
412     int ref2frm[MAX_SLICES][2][64];     ///< reference to frame number lists, used in the loop filter, the first 2 are for -2,-1
413
414     const uint8_t *intra_pcm_ptr;
415     int16_t *dc_val_base;
416
417     uint8_t *bipred_scratchpad;
418     uint8_t *edge_emu_buffer;
419     uint8_t (*top_borders[2])[(16 * 3) * 2];
420     int bipred_scratchpad_allocated;
421     int edge_emu_buffer_allocated;
422     int top_borders_allocated[2];
423
424     /**
425      * non zero coeff count cache.
426      * is 64 if not available.
427      */
428     DECLARE_ALIGNED(8, uint8_t, non_zero_count_cache)[15 * 8];
429
430     /**
431      * Motion vector cache.
432      */
433     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, mv_cache)[2][5 * 8][2];
434     DECLARE_ALIGNED(8,  int8_t, ref_cache)[2][5 * 8];
435     DECLARE_ALIGNED(16, uint8_t, mvd_cache)[2][5 * 8][2];
436     uint8_t direct_cache[5 * 8];
437
438     DECLARE_ALIGNED(8, uint16_t, sub_mb_type)[4];
439
440     ///< as a dct coeffecient is int32_t in high depth, we need to reserve twice the space.
441     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, mb)[16 * 48 * 2];
442     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, mb_luma_dc)[3][16 * 2];
443     ///< as mb is addressed by scantable[i] and scantable is uint8_t we can either
444     ///< check that i is not too large or ensure that there is some unused stuff after mb
445     int16_t mb_padding[256 * 2];
446
447     uint8_t (*mvd_table[2])[2];
448
449     /**
450      * Cabac
451      */
452     CABACContext cabac;
453     uint8_t cabac_state[1024];
454     int cabac_init_idc;
455
456     // rbsp buffer used for this slice
457     uint8_t *rbsp_buffer;
458     unsigned int rbsp_buffer_size;
459 } H264SliceContext;
460
461 /**
462  * H264Context
463  */
464 typedef struct H264Context {
465     AVCodecContext *avctx;
466     VideoDSPContext vdsp;
467     H264DSPContext h264dsp;
468     H264ChromaContext h264chroma;
469     H264QpelContext h264qpel;
470     GetBitContext gb;
471
472     H264Picture *DPB;
473     H264Picture *cur_pic_ptr;
474     H264Picture cur_pic;
475
476     H264SliceContext *slice_ctx;
477     int            nb_slice_ctx;
478
479     int pixel_shift;    ///< 0 for 8-bit H264, 1 for high-bit-depth H264
480
481     /* coded dimensions -- 16 * mb w/h */
482     int width, height;
483     int chroma_x_shift, chroma_y_shift;
484
485     int droppable;
486     int coded_picture_number;
487     int low_delay;
488
489     int context_initialized;
490     int flags;
491     int workaround_bugs;
492
493     int8_t(*intra4x4_pred_mode);
494     H264PredContext hpc;
495
496     uint8_t (*non_zero_count)[48];
497
498 #define LIST_NOT_USED -1 // FIXME rename?
499 #define PART_NOT_AVAILABLE -2
500
501     /**
502      * block_offset[ 0..23] for frame macroblocks
503      * block_offset[24..47] for field macroblocks
504      */
505     int block_offset[2 * (16 * 3)];
506
507     uint32_t *mb2b_xy;  // FIXME are these 4 a good idea?
508     uint32_t *mb2br_xy;
509     int b_stride;       // FIXME use s->b4_stride
510
511     SPS sps; ///< current sps
512     PPS pps; ///< current pps
513
514     uint32_t dequant4_buffer[6][QP_MAX_NUM + 1][16]; // FIXME should these be moved down?
515     uint32_t dequant8_buffer[6][QP_MAX_NUM + 1][64];
516     uint32_t(*dequant4_coeff[6])[16];
517     uint32_t(*dequant8_coeff[6])[64];
518
519     uint16_t *slice_table;      ///< slice_table_base + 2*mb_stride + 1
520
521     // interlacing specific flags
522     int mb_aff_frame;
523     int picture_structure;
524     int first_field;
525
526     uint8_t *list_counts;               ///< Array of list_count per MB specifying the slice type
527
528     /* 0x100 -> non null luma_dc, 0x80/0x40 -> non null chroma_dc (cb/cr), 0x?0 -> chroma_cbp(0, 1, 2), 0x0? luma_cbp */
529     uint16_t *cbp_table;
530
531     /* chroma_pred_mode for i4x4 or i16x16, else 0 */
532     uint8_t *chroma_pred_mode_table;
533     uint8_t (*mvd_table[2])[2];
534     uint8_t *direct_table;
535
536     uint8_t zigzag_scan[16];
537     uint8_t zigzag_scan8x8[64];
538     uint8_t zigzag_scan8x8_cavlc[64];
539     uint8_t field_scan[16];
540     uint8_t field_scan8x8[64];
541     uint8_t field_scan8x8_cavlc[64];
542     const uint8_t *zigzag_scan_q0;
543     const uint8_t *zigzag_scan8x8_q0;
544     const uint8_t *zigzag_scan8x8_cavlc_q0;
545     const uint8_t *field_scan_q0;
546     const uint8_t *field_scan8x8_q0;
547     const uint8_t *field_scan8x8_cavlc_q0;
548
549     int x264_build;
550
551     int mb_y;
552     int mb_height, mb_width;
553     int mb_stride;
554     int mb_num;
555
556     // =============================================================
557     // Things below are not used in the MB or more inner code
558
559     int nal_ref_idc;
560     int nal_unit_type;
561
562     /**
563      * Used to parse AVC variant of h264
564      */
565     int is_avc;           ///< this flag is != 0 if codec is avc1
566     int nal_length_size;  ///< Number of bytes used for nal length (1, 2 or 4)
567
568     int bit_depth_luma;         ///< luma bit depth from sps to detect changes
569     int chroma_format_idc;      ///< chroma format from sps to detect changes
570
571     SPS *sps_buffers[MAX_SPS_COUNT];
572     PPS *pps_buffers[MAX_PPS_COUNT];
573
574     int dequant_coeff_pps;      ///< reinit tables when pps changes
575
576     uint16_t *slice_table_base;
577
578     // POC stuff
579     int poc_lsb;
580     int poc_msb;
581     int delta_poc_bottom;
582     int delta_poc[2];
583     int frame_num;
584     int prev_poc_msb;           ///< poc_msb of the last reference pic for POC type 0
585     int prev_poc_lsb;           ///< poc_lsb of the last reference pic for POC type 0
586     int frame_num_offset;       ///< for POC type 2
587     int prev_frame_num_offset;  ///< for POC type 2
588     int prev_frame_num;         ///< frame_num of the last pic for POC type 1/2
589
590     /**
591      * frame_num for frames or 2 * frame_num + 1 for field pics.
592      */
593     int curr_pic_num;
594
595     /**
596      * max_frame_num or 2 * max_frame_num for field pics.
597      */
598     int max_pic_num;
599
600     H264Ref default_ref_list[2][32]; ///< base reference list for all slices of a coded picture
601     H264Picture *short_ref[32];
602     H264Picture *long_ref[32];
603     H264Picture *delayed_pic[MAX_DELAYED_PIC_COUNT + 2]; // FIXME size?
604     int last_pocs[MAX_DELAYED_PIC_COUNT];
605     H264Picture *next_output_pic;
606     int outputed_poc;
607     int next_outputed_poc;
608
609     /**
610      * memory management control operations buffer.
611      */
612     MMCO mmco[MAX_MMCO_COUNT];
613     int mmco_index;
614     int mmco_reset;
615
616     int long_ref_count;     ///< number of actual long term references
617     int short_ref_count;    ///< number of actual short term references
618
619     /**
620      * @name Members for slice based multithreading
621      * @{
622      */
623     /**
624      * current slice number, used to initalize slice_num of each thread/context
625      */
626     int current_slice;
627
628     /**
629      * Max number of threads / contexts.
630      * This is equal to AVCodecContext.thread_count unless
631      * multithreaded decoding is impossible, in which case it is
632      * reduced to 1.
633      */
634     int max_contexts;
635
636     int slice_context_count;
637
638     /**
639      *  1 if the single thread fallback warning has already been
640      *  displayed, 0 otherwise.
641      */
642     int single_decode_warning;
643
644     enum AVPictureType pict_type;
645
646     int last_slice_type;
647     /** @} */
648
649     /**
650      * pic_struct in picture timing SEI message
651      */
652     SEI_PicStructType sei_pic_struct;
653
654     /**
655      * Complement sei_pic_struct
656      * SEI_PIC_STRUCT_TOP_BOTTOM and SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_TOP indicate interlaced frames.
657      * However, soft telecined frames may have these values.
658      * This is used in an attempt to flag soft telecine progressive.
659      */
660     int prev_interlaced_frame;
661
662     /**
663      * frame_packing_arrangment SEI message
664      */
665     int sei_frame_packing_present;
666     int frame_packing_arrangement_type;
667     int content_interpretation_type;
668     int quincunx_subsampling;
669
670     /**
671      * display orientation SEI message
672      */
673     int sei_display_orientation_present;
674     int sei_anticlockwise_rotation;
675     int sei_hflip, sei_vflip;
676
677     /**
678      * Bit set of clock types for fields/frames in picture timing SEI message.
679      * For each found ct_type, appropriate bit is set (e.g., bit 1 for
680      * interlaced).
681      */
682     int sei_ct_type;
683
684     /**
685      * dpb_output_delay in picture timing SEI message, see H.264 C.2.2
686      */
687     int sei_dpb_output_delay;
688
689     /**
690      * cpb_removal_delay in picture timing SEI message, see H.264 C.1.2
691      */
692     int sei_cpb_removal_delay;
693
694     /**
695      * recovery_frame_cnt from SEI message
696      *
697      * Set to -1 if no recovery point SEI message found or to number of frames
698      * before playback synchronizes. Frames having recovery point are key
699      * frames.
700      */
701     int sei_recovery_frame_cnt;
702
703     /**
704      * recovery_frame is the frame_num at which the next frame should
705      * be fully constructed.
706      *
707      * Set to -1 when not expecting a recovery point.
708      */
709     int recovery_frame;
710
711 /**
712  * We have seen an IDR, so all the following frames in coded order are correctly
713  * decodable.
714  */
715 #define FRAME_RECOVERED_IDR  (1 << 0)
716 /**
717  * Sufficient number of frames have been decoded since a SEI recovery point,
718  * so all the following frames in presentation order are correct.
719  */
720 #define FRAME_RECOVERED_SEI  (1 << 1)
721
722     int frame_recovered;    ///< Initial frame has been completely recovered
723
724
725     // Timestamp stuff
726     int sei_buffering_period_present;   ///< Buffering period SEI flag
727     int initial_cpb_removal_delay[32];  ///< Initial timestamps for CPBs
728
729     int cur_chroma_format_idc;
730
731     int enable_er;
732
733     AVBufferPool *qscale_table_pool;
734     AVBufferPool *mb_type_pool;
735     AVBufferPool *motion_val_pool;
736     AVBufferPool *ref_index_pool;
737
738     /* Motion Estimation */
739     qpel_mc_func (*qpel_put)[16];
740     qpel_mc_func (*qpel_avg)[16];
741 } H264Context;
742
743 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).
744 extern const uint16_t ff_h264_mb_sizes[4];
745
746 /**
747  * Decode SEI
748  */
749 int ff_h264_decode_sei(H264Context *h);
750
751 /**
752  * Decode SPS
753  */
754 int ff_h264_decode_seq_parameter_set(H264Context *h);
755
756 /**
757  * compute profile from sps
758  */
759 int ff_h264_get_profile(SPS *sps);
760
761 /**
762  * Decode PPS
763  */
764 int ff_h264_decode_picture_parameter_set(H264Context *h, int bit_length);
765
766 /**
767  * Decode a network abstraction layer unit.
768  * @param consumed is the number of bytes used as input
769  * @param length is the length of the array
770  * @param dst_length is the number of decoded bytes FIXME here
771  *                   or a decode rbsp tailing?
772  * @return decoded bytes, might be src+1 if no escapes
773  */
774 const uint8_t *ff_h264_decode_nal(H264Context *h, H264SliceContext *sl, const uint8_t *src,
775                                   int *dst_length, int *consumed, int length);
776
777 /**
778  * Free any data that may have been allocated in the H264 context
779  * like SPS, PPS etc.
780  */
781 void ff_h264_free_context(H264Context *h);
782
783 /**
784  * Reconstruct bitstream slice_type.
785  */
786 int ff_h264_get_slice_type(const H264SliceContext *sl);
787
788 /**
789  * Allocate tables.
790  * needs width/height
791  */
792 int ff_h264_alloc_tables(H264Context *h);
793
794 /**
795  * Fill the default_ref_list.
796  */
797 int ff_h264_fill_default_ref_list(H264Context *h, H264SliceContext *sl);
798
799 int ff_h264_decode_ref_pic_list_reordering(H264Context *h, H264SliceContext *sl);
800 void ff_h264_fill_mbaff_ref_list(H264Context *h, H264SliceContext *sl);
801 void ff_h264_remove_all_refs(H264Context *h);
802
803 /**
804  * Execute the reference picture marking (memory management control operations).
805  */
806 int ff_h264_execute_ref_pic_marking(H264Context *h, MMCO *mmco, int mmco_count);
807
808 int ff_h264_decode_ref_pic_marking(H264Context *h, GetBitContext *gb,
809                                    int first_slice);
810
811 int ff_generate_sliding_window_mmcos(H264Context *h, int first_slice);
812
813 /**
814  * Check if the top & left blocks are available if needed & change the
815  * dc mode so it only uses the available blocks.
816  */
817 int ff_h264_check_intra4x4_pred_mode(const H264Context *h, H264SliceContext *sl);
818
819 /**
820  * Check if the top & left blocks are available if needed & change the
821  * dc mode so it only uses the available blocks.
822  */
823 int ff_h264_check_intra_pred_mode(const H264Context *h, H264SliceContext *sl,
824                                   int mode, int is_chroma);
825
826 void ff_h264_hl_decode_mb(const H264Context *h, H264SliceContext *sl);
827 int ff_h264_decode_extradata(H264Context *h);
828 int ff_h264_decode_init(AVCodecContext *avctx);
829 void ff_h264_decode_init_vlc(void);
830
831 /**
832  * Decode a macroblock
833  * @return 0 if OK, ER_AC_ERROR / ER_DC_ERROR / ER_MV_ERROR on error
834  */
835 int ff_h264_decode_mb_cavlc(const H264Context *h, H264SliceContext *sl);
836
837 /**
838  * Decode a CABAC coded macroblock
839  * @return 0 if OK, ER_AC_ERROR / ER_DC_ERROR / ER_MV_ERROR on error
840  */
841 int ff_h264_decode_mb_cabac(const H264Context *h, H264SliceContext *sl);
842
843 void ff_h264_init_cabac_states(const H264Context *h, H264SliceContext *sl);
844
845 void h264_init_dequant_tables(H264Context *h);
846
847 void ff_h264_direct_dist_scale_factor(const H264Context *const h, H264SliceContext *sl);
848 void ff_h264_direct_ref_list_init(const H264Context *const h, H264SliceContext *sl);
849 void ff_h264_pred_direct_motion(const H264Context *const h, H264SliceContext *sl,
850                                 int *mb_type);
851
852 void ff_h264_filter_mb_fast(const H264Context *h, H264SliceContext *sl, int mb_x, int mb_y,
853                             uint8_t *img_y, uint8_t *img_cb, uint8_t *img_cr,
854                             unsigned int linesize, unsigned int uvlinesize);
855 void ff_h264_filter_mb(const H264Context *h, H264SliceContext *sl, int mb_x, int mb_y,
856                        uint8_t *img_y, uint8_t *img_cb, uint8_t *img_cr,
857                        unsigned int linesize, unsigned int uvlinesize);
858
859 /**
860  * Reset SEI values at the beginning of the frame.
861  *
862  * @param h H.264 context.
863  */
864 void ff_h264_reset_sei(H264Context *h);
865
866 /*
867  * o-o o-o
868  *  / / /
869  * o-o o-o
870  *  ,---'
871  * o-o o-o
872  *  / / /
873  * o-o o-o
874  */
875
876 /* Scan8 organization:
877  *    0 1 2 3 4 5 6 7
878  * 0  DY    y y y y y
879  * 1        y Y Y Y Y
880  * 2        y Y Y Y Y
881  * 3        y Y Y Y Y
882  * 4        y Y Y Y Y
883  * 5  DU    u u u u u
884  * 6        u U U U U
885  * 7        u U U U U
886  * 8        u U U U U
887  * 9        u U U U U
888  * 10 DV    v v v v v
889  * 11       v V V V V
890  * 12       v V V V V
891  * 13       v V V V V
892  * 14       v V V V V
893  * DY/DU/DV are for luma/chroma DC.
894  */
895
896 #define LUMA_DC_BLOCK_INDEX   48
897 #define CHROMA_DC_BLOCK_INDEX 49
898
899 // This table must be here because scan8[constant] must be known at compiletime
900 static const uint8_t scan8[16 * 3 + 3] = {
901     4 +  1 * 8, 5 +  1 * 8, 4 +  2 * 8, 5 +  2 * 8,
902     6 +  1 * 8, 7 +  1 * 8, 6 +  2 * 8, 7 +  2 * 8,
903     4 +  3 * 8, 5 +  3 * 8, 4 +  4 * 8, 5 +  4 * 8,
904     6 +  3 * 8, 7 +  3 * 8, 6 +  4 * 8, 7 +  4 * 8,
905     4 +  6 * 8, 5 +  6 * 8, 4 +  7 * 8, 5 +  7 * 8,
906     6 +  6 * 8, 7 +  6 * 8, 6 +  7 * 8, 7 +  7 * 8,
907     4 +  8 * 8, 5 +  8 * 8, 4 +  9 * 8, 5 +  9 * 8,
908     6 +  8 * 8, 7 +  8 * 8, 6 +  9 * 8, 7 +  9 * 8,
909     4 + 11 * 8, 5 + 11 * 8, 4 + 12 * 8, 5 + 12 * 8,
910     6 + 11 * 8, 7 + 11 * 8, 6 + 12 * 8, 7 + 12 * 8,
911     4 + 13 * 8, 5 + 13 * 8, 4 + 14 * 8, 5 + 14 * 8,
912     6 + 13 * 8, 7 + 13 * 8, 6 + 14 * 8, 7 + 14 * 8,
913     0 +  0 * 8, 0 +  5 * 8, 0 + 10 * 8
914 };
915
916 static av_always_inline uint32_t pack16to32(int a, int b)
917 {
918 #if HAVE_BIGENDIAN
919     return (b & 0xFFFF) + (a << 16);
920 #else
921     return (a & 0xFFFF) + (b << 16);
922 #endif
923 }
924
925 static av_always_inline uint16_t pack8to16(int a, int b)
926 {
927 #if HAVE_BIGENDIAN
928     return (b & 0xFF) + (a << 8);
929 #else
930     return (a & 0xFF) + (b << 8);
931 #endif
932 }
933
934 /**
935  * Get the chroma qp.
936  */
937 static av_always_inline int get_chroma_qp(const H264Context *h, int t, int qscale)
938 {
939     return h->pps.chroma_qp_table[t][qscale];
940 }
941
942 /**
943  * Get the predicted intra4x4 prediction mode.
944  */
945 static av_always_inline int pred_intra_mode(const H264Context *h,
946                                             H264SliceContext *sl, int n)
947 {
948     const int index8 = scan8[n];
949     const int left   = sl->intra4x4_pred_mode_cache[index8 - 1];
950     const int top    = sl->intra4x4_pred_mode_cache[index8 - 8];
951     const int min    = FFMIN(left, top);
952
953     ff_tlog(h->avctx, "mode:%d %d min:%d\n", left, top, min);
954
955     if (min < 0)
956         return DC_PRED;
957     else
958         return min;
959 }
960
961 static av_always_inline void write_back_intra_pred_mode(const H264Context *h,
962                                                         H264SliceContext *sl)
963 {
964     int8_t *i4x4       = sl->intra4x4_pred_mode + h->mb2br_xy[sl->mb_xy];
965     int8_t *i4x4_cache = sl->intra4x4_pred_mode_cache;
966
967     AV_COPY32(i4x4, i4x4_cache + 4 + 8 * 4);
968     i4x4[4] = i4x4_cache[7 + 8 * 3];
969     i4x4[5] = i4x4_cache[7 + 8 * 2];
970     i4x4[6] = i4x4_cache[7 + 8 * 1];
971 }
972
973 static av_always_inline void write_back_non_zero_count(const H264Context *h,
974                                                        H264SliceContext *sl)
975 {
976     const int mb_xy    = sl->mb_xy;
977     uint8_t *nnz       = h->non_zero_count[mb_xy];
978     uint8_t *nnz_cache = sl->non_zero_count_cache;
979
980     AV_COPY32(&nnz[ 0], &nnz_cache[4 + 8 * 1]);
981     AV_COPY32(&nnz[ 4], &nnz_cache[4 + 8 * 2]);
982     AV_COPY32(&nnz[ 8], &nnz_cache[4 + 8 * 3]);
983     AV_COPY32(&nnz[12], &nnz_cache[4 + 8 * 4]);
984     AV_COPY32(&nnz[16], &nnz_cache[4 + 8 * 6]);
985     AV_COPY32(&nnz[20], &nnz_cache[4 + 8 * 7]);
986     AV_COPY32(&nnz[32], &nnz_cache[4 + 8 * 11]);
987     AV_COPY32(&nnz[36], &nnz_cache[4 + 8 * 12]);
988
989     if (!h->chroma_y_shift) {
990         AV_COPY32(&nnz[24], &nnz_cache[4 + 8 * 8]);
991         AV_COPY32(&nnz[28], &nnz_cache[4 + 8 * 9]);
992         AV_COPY32(&nnz[40], &nnz_cache[4 + 8 * 13]);
993         AV_COPY32(&nnz[44], &nnz_cache[4 + 8 * 14]);
994     }
995 }
996
997 static av_always_inline void write_back_motion_list(const H264Context *h,
998                                                     H264SliceContext *sl,
999                                                     int b_stride,
1000                                                     int b_xy, int b8_xy,
1001                                                     int mb_type, int list)
1002 {
1003     int16_t(*mv_dst)[2] = &h->cur_pic.motion_val[list][b_xy];
1004     int16_t(*mv_src)[2] = &sl->mv_cache[list][scan8[0]];
1005     AV_COPY128(mv_dst + 0 * b_stride, mv_src + 8 * 0);
1006     AV_COPY128(mv_dst + 1 * b_stride, mv_src + 8 * 1);
1007     AV_COPY128(mv_dst + 2 * b_stride, mv_src + 8 * 2);
1008     AV_COPY128(mv_dst + 3 * b_stride, mv_src + 8 * 3);
1009     if (CABAC(h)) {
1010         uint8_t (*mvd_dst)[2] = &sl->mvd_table[list][FMO ? 8 * sl->mb_xy
1011                                                         : h->mb2br_xy[sl->mb_xy]];
1012         uint8_t(*mvd_src)[2]  = &sl->mvd_cache[list][scan8[0]];
1013         if (IS_SKIP(mb_type)) {
1014             AV_ZERO128(mvd_dst);
1015         } else {
1016             AV_COPY64(mvd_dst, mvd_src + 8 * 3);
1017             AV_COPY16(mvd_dst + 3 + 3, mvd_src + 3 + 8 * 0);
1018             AV_COPY16(mvd_dst + 3 + 2, mvd_src + 3 + 8 * 1);
1019             AV_COPY16(mvd_dst + 3 + 1, mvd_src + 3 + 8 * 2);
1020         }
1021     }
1022
1023     {
1024         int8_t *ref_index = &h->cur_pic.ref_index[list][b8_xy];
1025         int8_t *ref_cache = sl->ref_cache[list];
1026         ref_index[0 + 0 * 2] = ref_cache[scan8[0]];
1027         ref_index[1 + 0 * 2] = ref_cache[scan8[4]];
1028         ref_index[0 + 1 * 2] = ref_cache[scan8[8]];
1029         ref_index[1 + 1 * 2] = ref_cache[scan8[12]];
1030     }
1031 }
1032
1033 static av_always_inline void write_back_motion(const H264Context *h,
1034                                                H264SliceContext *sl,
1035                                                int mb_type)
1036 {
1037     const int b_stride      = h->b_stride;
1038     const int b_xy  = 4 * sl->mb_x + 4 * sl->mb_y * h->b_stride; // try mb2b(8)_xy
1039     const int b8_xy = 4 * sl->mb_xy;
1040
1041     if (USES_LIST(mb_type, 0)) {
1042         write_back_motion_list(h, sl, b_stride, b_xy, b8_xy, mb_type, 0);
1043     } else {
1044         fill_rectangle(&h->cur_pic.ref_index[0][b8_xy],
1045                        2, 2, 2, (uint8_t)LIST_NOT_USED, 1);
1046     }
1047     if (USES_LIST(mb_type, 1))
1048         write_back_motion_list(h, sl, b_stride, b_xy, b8_xy, mb_type, 1);
1049
1050     if (sl->slice_type_nos == AV_PICTURE_TYPE_B && CABAC(h)) {
1051         if (IS_8X8(mb_type)) {
1052             uint8_t *direct_table = &h->direct_table[4 * sl->mb_xy];
1053             direct_table[1] = sl->sub_mb_type[1] >> 1;
1054             direct_table[2] = sl->sub_mb_type[2] >> 1;
1055             direct_table[3] = sl->sub_mb_type[3] >> 1;
1056         }
1057     }
1058 }
1059
1060 static av_always_inline int get_dct8x8_allowed(const H264Context *h, H264SliceContext *sl)
1061 {
1062     if (h->sps.direct_8x8_inference_flag)
1063         return !(AV_RN64A(sl->sub_mb_type) &
1064                  ((MB_TYPE_16x8 | MB_TYPE_8x16 | MB_TYPE_8x8) *
1065                   0x0001000100010001ULL));
1066     else
1067         return !(AV_RN64A(sl->sub_mb_type) &
1068                  ((MB_TYPE_16x8 | MB_TYPE_8x16 | MB_TYPE_8x8 | MB_TYPE_DIRECT2) *
1069                   0x0001000100010001ULL));
1070 }
1071
1072 int ff_h264_field_end(H264Context *h, H264SliceContext *sl, int in_setup);
1073
1074 int ff_h264_ref_picture(H264Context *h, H264Picture *dst, H264Picture *src);
1075 void ff_h264_unref_picture(H264Context *h, H264Picture *pic);
1076
1077 int ff_h264_slice_context_init(H264Context *h, H264SliceContext *sl);
1078 int ff_h264_set_parameter_from_sps(H264Context *h);
1079
1080 void ff_h264_draw_horiz_band(const H264Context *h, H264SliceContext *sl, int y, int height);
1081 int ff_init_poc(H264Context *h, int pic_field_poc[2], int *pic_poc);
1082 int ff_pred_weight_table(H264Context *h, H264SliceContext *sl);
1083 int ff_set_ref_count(H264Context *h, H264SliceContext *sl);
1084
1085 int ff_h264_decode_slice_header(H264Context *h, H264SliceContext *sl);
1086 int ff_h264_execute_decode_slices(H264Context *h, unsigned context_count);
1087 int ff_h264_update_thread_context(AVCodecContext *dst,
1088                                   const AVCodecContext *src);
1089
1090 void ff_h264_flush_change(H264Context *h);
1091
1092 void ff_h264_free_tables(H264Context *h, int free_rbsp);
1093
1094 #endif /* AVCODEC_H264_H */