h264: merge ff_h264_free_context() into h264_decode_end()
[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/buffer.h"
32 #include "libavutil/intreadwrite.h"
33 #include "libavutil/thread.h"
34 #include "cabac.h"
35 #include "error_resilience.h"
36 #include "get_bits.h"
37 #include "h264_parse.h"
38 #include "h264_sei.h"
39 #include "h2645_parse.h"
40 #include "h264chroma.h"
41 #include "h264dsp.h"
42 #include "h264pred.h"
43 #include "h264qpel.h"
44 #include "internal.h"
45 #include "mpegutils.h"
46 #include "parser.h"
47 #include "qpeldsp.h"
48 #include "rectangle.h"
49 #include "videodsp.h"
50
51 #define H264_MAX_PICTURE_COUNT 32
52 #define H264_MAX_THREADS       16
53
54 #define MAX_SPS_COUNT          32
55 #define MAX_PPS_COUNT         256
56
57 #define MAX_MMCO_COUNT         66
58
59 #define MAX_DELAYED_PIC_COUNT  16
60
61 /* Compiling in interlaced support reduces the speed
62  * of progressive decoding by about 2%. */
63 #define ALLOW_INTERLACE
64
65 #define FMO 0
66
67 /**
68  * The maximum number of slices supported by the decoder.
69  * must be a power of 2
70  */
71 #define MAX_SLICES 32
72
73 #ifdef ALLOW_INTERLACE
74 #define MB_MBAFF(h)    h->mb_mbaff
75 #define MB_FIELD(h)    h->mb_field_decoding_flag
76 #define FRAME_MBAFF(h) h->mb_aff_frame
77 #define FIELD_PICTURE(h) (h->picture_structure != PICT_FRAME)
78 #define LEFT_MBS 2
79 #define LTOP     0
80 #define LBOT     1
81 #define LEFT(i)  (i)
82 #else
83 #define MB_MBAFF(h)      0
84 #define MB_FIELD(h)      0
85 #define FRAME_MBAFF(h)   0
86 #define FIELD_PICTURE(h) 0
87 #undef  IS_INTERLACED
88 #define IS_INTERLACED(mb_type) 0
89 #define LEFT_MBS 1
90 #define LTOP     0
91 #define LBOT     0
92 #define LEFT(i)  0
93 #endif
94 #define FIELD_OR_MBAFF_PICTURE(h) (FRAME_MBAFF(h) || FIELD_PICTURE(h))
95
96 #ifndef CABAC
97 #define CABAC(h) h->ps.pps->cabac
98 #endif
99
100 #define CHROMA422(h) (h->ps.sps->chroma_format_idc == 2)
101 #define CHROMA444(h) (h->ps.sps->chroma_format_idc == 3)
102
103 #define EXTENDED_SAR       255
104
105 #define MB_TYPE_REF0       MB_TYPE_ACPRED // dirty but it fits in 16 bit
106 #define MB_TYPE_8x8DCT     0x01000000
107 #define IS_REF0(a)         ((a) & MB_TYPE_REF0)
108 #define IS_8x8DCT(a)       ((a) & MB_TYPE_8x8DCT)
109
110 #define QP_MAX_NUM (51 + 2 * 6)           // The maximum supported qp
111
112 /* NAL unit types */
113 enum {
114     NAL_SLICE           = 1,
115     NAL_DPA             = 2,
116     NAL_DPB             = 3,
117     NAL_DPC             = 4,
118     NAL_IDR_SLICE       = 5,
119     NAL_SEI             = 6,
120     NAL_SPS             = 7,
121     NAL_PPS             = 8,
122     NAL_AUD             = 9,
123     NAL_END_SEQUENCE    = 10,
124     NAL_END_STREAM      = 11,
125     NAL_FILLER_DATA     = 12,
126     NAL_SPS_EXT         = 13,
127     NAL_AUXILIARY_SLICE = 19,
128     NAL_FF_IGNORE       = 0xff0f001,
129 };
130
131 /**
132  * Sequence parameter set
133  */
134 typedef struct SPS {
135     unsigned int sps_id;
136     int profile_idc;
137     int level_idc;
138     int chroma_format_idc;
139     int transform_bypass;              ///< qpprime_y_zero_transform_bypass_flag
140     int log2_max_frame_num;            ///< log2_max_frame_num_minus4 + 4
141     int poc_type;                      ///< pic_order_cnt_type
142     int log2_max_poc_lsb;              ///< log2_max_pic_order_cnt_lsb_minus4
143     int delta_pic_order_always_zero_flag;
144     int offset_for_non_ref_pic;
145     int offset_for_top_to_bottom_field;
146     int poc_cycle_length;              ///< num_ref_frames_in_pic_order_cnt_cycle
147     int ref_frame_count;               ///< num_ref_frames
148     int gaps_in_frame_num_allowed_flag;
149     int mb_width;                      ///< pic_width_in_mbs_minus1 + 1
150     int mb_height;                     ///< pic_height_in_map_units_minus1 + 1
151     int frame_mbs_only_flag;
152     int mb_aff;                        ///< mb_adaptive_frame_field_flag
153     int direct_8x8_inference_flag;
154     int crop;                          ///< frame_cropping_flag
155
156     /* those 4 are already in luma samples */
157     unsigned int crop_left;            ///< frame_cropping_rect_left_offset
158     unsigned int crop_right;           ///< frame_cropping_rect_right_offset
159     unsigned int crop_top;             ///< frame_cropping_rect_top_offset
160     unsigned int crop_bottom;          ///< frame_cropping_rect_bottom_offset
161     int vui_parameters_present_flag;
162     AVRational sar;
163     int video_signal_type_present_flag;
164     int full_range;
165     int colour_description_present_flag;
166     enum AVColorPrimaries color_primaries;
167     enum AVColorTransferCharacteristic color_trc;
168     enum AVColorSpace colorspace;
169     int timing_info_present_flag;
170     uint32_t num_units_in_tick;
171     uint32_t time_scale;
172     int fixed_frame_rate_flag;
173     short offset_for_ref_frame[256]; // FIXME dyn aloc?
174     int bitstream_restriction_flag;
175     int num_reorder_frames;
176     int scaling_matrix_present;
177     uint8_t scaling_matrix4[6][16];
178     uint8_t scaling_matrix8[6][64];
179     int nal_hrd_parameters_present_flag;
180     int vcl_hrd_parameters_present_flag;
181     int pic_struct_present_flag;
182     int time_offset_length;
183     int cpb_cnt;                          ///< See H.264 E.1.2
184     int initial_cpb_removal_delay_length; ///< initial_cpb_removal_delay_length_minus1 + 1
185     int cpb_removal_delay_length;         ///< cpb_removal_delay_length_minus1 + 1
186     int dpb_output_delay_length;          ///< dpb_output_delay_length_minus1 + 1
187     int bit_depth_luma;                   ///< bit_depth_luma_minus8 + 8
188     int bit_depth_chroma;                 ///< bit_depth_chroma_minus8 + 8
189     int residual_color_transform_flag;    ///< residual_colour_transform_flag
190     int constraint_set_flags;             ///< constraint_set[0-3]_flag
191 } SPS;
192
193 /**
194  * Picture parameter set
195  */
196 typedef struct PPS {
197     unsigned int sps_id;
198     int cabac;                  ///< entropy_coding_mode_flag
199     int pic_order_present;      ///< pic_order_present_flag
200     int slice_group_count;      ///< num_slice_groups_minus1 + 1
201     int mb_slice_group_map_type;
202     unsigned int ref_count[2];  ///< num_ref_idx_l0/1_active_minus1 + 1
203     int weighted_pred;          ///< weighted_pred_flag
204     int weighted_bipred_idc;
205     int init_qp;                ///< pic_init_qp_minus26 + 26
206     int init_qs;                ///< pic_init_qs_minus26 + 26
207     int chroma_qp_index_offset[2];
208     int deblocking_filter_parameters_present; ///< deblocking_filter_parameters_present_flag
209     int constrained_intra_pred;     ///< constrained_intra_pred_flag
210     int redundant_pic_cnt_present;  ///< redundant_pic_cnt_present_flag
211     int transform_8x8_mode;         ///< transform_8x8_mode_flag
212     uint8_t scaling_matrix4[6][16];
213     uint8_t scaling_matrix8[6][64];
214     uint8_t chroma_qp_table[2][64]; ///< pre-scaled (with chroma_qp_index_offset) version of qp_table
215     int chroma_qp_diff;
216
217     uint32_t dequant4_buffer[6][QP_MAX_NUM + 1][16];
218     uint32_t dequant8_buffer[6][QP_MAX_NUM + 1][64];
219     uint32_t(*dequant4_coeff[6])[16];
220     uint32_t(*dequant8_coeff[6])[64];
221 } PPS;
222
223 typedef struct H264ParamSets {
224     AVBufferRef *sps_list[MAX_SPS_COUNT];
225     AVBufferRef *pps_list[MAX_PPS_COUNT];
226
227     /* currently active parameters sets */
228     const PPS *pps;
229     // FIXME this should properly be const
230     SPS *sps;
231 } H264ParamSets;
232
233 /**
234  * Memory management control operation opcode.
235  */
236 typedef enum MMCOOpcode {
237     MMCO_END = 0,
238     MMCO_SHORT2UNUSED,
239     MMCO_LONG2UNUSED,
240     MMCO_SHORT2LONG,
241     MMCO_SET_MAX_LONG,
242     MMCO_RESET,
243     MMCO_LONG,
244 } MMCOOpcode;
245
246 /**
247  * Memory management control operation.
248  */
249 typedef struct MMCO {
250     MMCOOpcode opcode;
251     int short_pic_num;  ///< pic_num without wrapping (pic_num & max_pic_num)
252     int long_arg;       ///< index, pic_num, or num long refs depending on opcode
253 } MMCO;
254
255 typedef struct H264Picture {
256     AVFrame *f;
257     ThreadFrame tf;
258
259     AVBufferRef *qscale_table_buf;
260     int8_t *qscale_table;
261
262     AVBufferRef *motion_val_buf[2];
263     int16_t (*motion_val[2])[2];
264
265     AVBufferRef *mb_type_buf;
266     uint32_t *mb_type;
267
268     AVBufferRef *hwaccel_priv_buf;
269     void *hwaccel_picture_private; ///< hardware accelerator private data
270
271     AVBufferRef *ref_index_buf[2];
272     int8_t *ref_index[2];
273
274     int field_poc[2];       ///< top/bottom POC
275     int poc;                ///< frame POC
276     int frame_num;          ///< frame_num (raw frame_num from slice header)
277     int mmco_reset;         /**< MMCO_RESET set this 1. Reordering code must
278                                  not mix pictures before and after MMCO_RESET. */
279     int pic_id;             /**< pic_num (short -> no wrap version of pic_num,
280                                  pic_num & max_pic_num; long -> long_pic_num) */
281     int long_ref;           ///< 1->long term reference 0->short term reference
282     int ref_poc[2][2][32];  ///< POCs of the frames used as reference (FIXME need per slice)
283     int ref_count[2][2];    ///< number of entries in ref_poc         (FIXME need per slice)
284     int mbaff;              ///< 1 -> MBAFF frame 0-> not MBAFF
285     int field_picture;      ///< whether or not picture was encoded in separate fields
286
287     int reference;
288     int recovered;          ///< picture at IDR or recovery point + recovery count
289 } H264Picture;
290
291 typedef struct H264Ref {
292     uint8_t *data[3];
293     int linesize[3];
294
295     int reference;
296     int poc;
297     int pic_id;
298
299     H264Picture *parent;
300 } H264Ref;
301
302 typedef struct H264SliceContext {
303     struct H264Context *h264;
304     GetBitContext gb;
305     ERContext er;
306
307     int slice_num;
308     int slice_type;
309     int slice_type_nos;         ///< S free slice type (SI/SP are remapped to I/P)
310     int slice_type_fixed;
311
312     int qscale;
313     int chroma_qp[2];   // QPc
314     int qp_thresh;      ///< QP threshold to skip loopfilter
315     int last_qscale_diff;
316
317     // deblock
318     int deblocking_filter;          ///< disable_deblocking_filter_idc with 1 <-> 0
319     int slice_alpha_c0_offset;
320     int slice_beta_offset;
321
322     H264PredWeightTable pwt;
323
324     int prev_mb_skipped;
325     int next_mb_skipped;
326
327     int chroma_pred_mode;
328     int intra16x16_pred_mode;
329
330     int8_t intra4x4_pred_mode_cache[5 * 8];
331     int8_t(*intra4x4_pred_mode);
332
333     int topleft_mb_xy;
334     int top_mb_xy;
335     int topright_mb_xy;
336     int left_mb_xy[LEFT_MBS];
337
338     int topleft_type;
339     int top_type;
340     int topright_type;
341     int left_type[LEFT_MBS];
342
343     const uint8_t *left_block;
344     int topleft_partition;
345
346     unsigned int topleft_samples_available;
347     unsigned int top_samples_available;
348     unsigned int topright_samples_available;
349     unsigned int left_samples_available;
350
351     ptrdiff_t linesize, uvlinesize;
352     ptrdiff_t mb_linesize;  ///< may be equal to s->linesize or s->linesize * 2, for mbaff
353     ptrdiff_t mb_uvlinesize;
354
355     int mb_x, mb_y;
356     int mb_xy;
357     int resync_mb_x;
358     int resync_mb_y;
359     // index of the first MB of the next slice
360     int next_slice_idx;
361     int mb_skip_run;
362     int is_complex;
363
364     int mb_field_decoding_flag;
365     int mb_mbaff;               ///< mb_aff_frame && mb_field_decoding_flag
366
367     int redundant_pic_count;
368
369     /**
370      * number of neighbors (top and/or left) that used 8x8 dct
371      */
372     int neighbor_transform_size;
373
374     int direct_spatial_mv_pred;
375     int col_parity;
376     int col_fieldoff;
377
378     int cbp;
379     int top_cbp;
380     int left_cbp;
381
382     int dist_scale_factor[32];
383     int dist_scale_factor_field[2][32];
384     int map_col_to_list0[2][16 + 32];
385     int map_col_to_list0_field[2][2][16 + 32];
386
387     /**
388      * num_ref_idx_l0/1_active_minus1 + 1
389      */
390     unsigned int ref_count[2];          ///< counts frames or fields, depending on current mb mode
391     unsigned int list_count;
392     H264Ref ref_list[2][48];        /**< 0..15: frame refs, 16..47: mbaff field refs.
393                                          *   Reordered version of default_ref_list
394                                          *   according to picture reordering in slice header */
395     int ref2frm[MAX_SLICES][2][64];     ///< reference to frame number lists, used in the loop filter, the first 2 are for -2,-1
396
397     const uint8_t *intra_pcm_ptr;
398     int16_t *dc_val_base;
399
400     uint8_t *bipred_scratchpad;
401     uint8_t *edge_emu_buffer;
402     uint8_t (*top_borders[2])[(16 * 3) * 2];
403     int bipred_scratchpad_allocated;
404     int edge_emu_buffer_allocated;
405     int top_borders_allocated[2];
406
407     /**
408      * non zero coeff count cache.
409      * is 64 if not available.
410      */
411     DECLARE_ALIGNED(8, uint8_t, non_zero_count_cache)[15 * 8];
412
413     /**
414      * Motion vector cache.
415      */
416     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, mv_cache)[2][5 * 8][2];
417     DECLARE_ALIGNED(8,  int8_t, ref_cache)[2][5 * 8];
418     DECLARE_ALIGNED(16, uint8_t, mvd_cache)[2][5 * 8][2];
419     uint8_t direct_cache[5 * 8];
420
421     DECLARE_ALIGNED(8, uint16_t, sub_mb_type)[4];
422
423     ///< as a dct coeffecient is int32_t in high depth, we need to reserve twice the space.
424     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, mb)[16 * 48 * 2];
425     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, mb_luma_dc)[3][16 * 2];
426     ///< as mb is addressed by scantable[i] and scantable is uint8_t we can either
427     ///< check that i is not too large or ensure that there is some unused stuff after mb
428     int16_t mb_padding[256 * 2];
429
430     uint8_t (*mvd_table[2])[2];
431
432     /**
433      * Cabac
434      */
435     CABACContext cabac;
436     uint8_t cabac_state[1024];
437     int cabac_init_idc;
438
439     // rbsp buffer used for this slice
440     uint8_t *rbsp_buffer;
441     unsigned int rbsp_buffer_size;
442 } H264SliceContext;
443
444 /**
445  * H264Context
446  */
447 typedef struct H264Context {
448     const AVClass *class;
449     AVCodecContext *avctx;
450     VideoDSPContext vdsp;
451     H264DSPContext h264dsp;
452     H264ChromaContext h264chroma;
453     H264QpelContext h264qpel;
454     GetBitContext gb;
455
456     H264Picture DPB[H264_MAX_PICTURE_COUNT];
457     H264Picture *cur_pic_ptr;
458     H264Picture cur_pic;
459
460     H264SliceContext *slice_ctx;
461     int            nb_slice_ctx;
462
463     H2645Packet pkt;
464
465     int pixel_shift;    ///< 0 for 8-bit H264, 1 for high-bit-depth H264
466
467     /* coded dimensions -- 16 * mb w/h */
468     int width, height;
469     int chroma_x_shift, chroma_y_shift;
470
471     int droppable;
472     int coded_picture_number;
473
474     int context_initialized;
475     int flags;
476     int workaround_bugs;
477
478     int8_t(*intra4x4_pred_mode);
479     H264PredContext hpc;
480
481     uint8_t (*non_zero_count)[48];
482
483 #define LIST_NOT_USED -1 // FIXME rename?
484 #define PART_NOT_AVAILABLE -2
485
486     /**
487      * block_offset[ 0..23] for frame macroblocks
488      * block_offset[24..47] for field macroblocks
489      */
490     int block_offset[2 * (16 * 3)];
491
492     uint32_t *mb2b_xy;  // FIXME are these 4 a good idea?
493     uint32_t *mb2br_xy;
494     int b_stride;       // FIXME use s->b4_stride
495
496     uint16_t *slice_table;      ///< slice_table_base + 2*mb_stride + 1
497
498     // interlacing specific flags
499     int mb_aff_frame;
500     int picture_structure;
501     int first_field;
502
503     uint8_t *list_counts;               ///< Array of list_count per MB specifying the slice type
504
505     /* 0x100 -> non null luma_dc, 0x80/0x40 -> non null chroma_dc (cb/cr), 0x?0 -> chroma_cbp(0, 1, 2), 0x0? luma_cbp */
506     uint16_t *cbp_table;
507
508     /* chroma_pred_mode for i4x4 or i16x16, else 0 */
509     uint8_t *chroma_pred_mode_table;
510     uint8_t (*mvd_table[2])[2];
511     uint8_t *direct_table;
512
513     uint8_t zigzag_scan[16];
514     uint8_t zigzag_scan8x8[64];
515     uint8_t zigzag_scan8x8_cavlc[64];
516     uint8_t field_scan[16];
517     uint8_t field_scan8x8[64];
518     uint8_t field_scan8x8_cavlc[64];
519     const uint8_t *zigzag_scan_q0;
520     const uint8_t *zigzag_scan8x8_q0;
521     const uint8_t *zigzag_scan8x8_cavlc_q0;
522     const uint8_t *field_scan_q0;
523     const uint8_t *field_scan8x8_q0;
524     const uint8_t *field_scan8x8_cavlc_q0;
525
526     int mb_y;
527     int mb_height, mb_width;
528     int mb_stride;
529     int mb_num;
530
531     // =============================================================
532     // Things below are not used in the MB or more inner code
533
534     int nal_ref_idc;
535     int nal_unit_type;
536
537     /**
538      * Used to parse AVC variant of h264
539      */
540     int is_avc;           ///< this flag is != 0 if codec is avc1
541     int nal_length_size;  ///< Number of bytes used for nal length (1, 2 or 4)
542
543     int bit_depth_luma;         ///< luma bit depth from sps to detect changes
544     int chroma_format_idc;      ///< chroma format from sps to detect changes
545
546     H264ParamSets ps;
547
548     uint16_t *slice_table_base;
549
550     H264POCContext poc;
551
552     /**
553      * frame_num for frames or 2 * frame_num + 1 for field pics.
554      */
555     int curr_pic_num;
556
557     /**
558      * max_frame_num or 2 * max_frame_num for field pics.
559      */
560     int max_pic_num;
561
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 next_outputed_poc;
568
569     /**
570      * memory management control operations buffer.
571      */
572     MMCO mmco[MAX_MMCO_COUNT];
573     int mmco_index;
574     int mmco_reset;
575
576     int long_ref_count;     ///< number of actual long term references
577     int short_ref_count;    ///< number of actual short term references
578
579     /**
580      * @name Members for slice based multithreading
581      * @{
582      */
583     /**
584      * current slice number, used to initalize slice_num of each thread/context
585      */
586     int current_slice;
587
588     /**
589      * Max number of threads / contexts.
590      * This is equal to AVCodecContext.thread_count unless
591      * multithreaded decoding is impossible, in which case it is
592      * reduced to 1.
593      */
594     int max_contexts;
595
596     int slice_context_count;
597
598     /**
599      *  1 if the single thread fallback warning has already been
600      *  displayed, 0 otherwise.
601      */
602     int single_decode_warning;
603
604     enum AVPictureType pict_type;
605
606     /** @} */
607
608     /**
609      * Complement sei_pic_struct
610      * SEI_PIC_STRUCT_TOP_BOTTOM and SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_TOP indicate interlaced frames.
611      * However, soft telecined frames may have these values.
612      * This is used in an attempt to flag soft telecine progressive.
613      */
614     int prev_interlaced_frame;
615
616     /**
617      * recovery_frame is the frame_num at which the next frame should
618      * be fully constructed.
619      *
620      * Set to -1 when not expecting a recovery point.
621      */
622     int recovery_frame;
623
624 /**
625  * We have seen an IDR, so all the following frames in coded order are correctly
626  * decodable.
627  */
628 #define FRAME_RECOVERED_IDR  (1 << 0)
629 /**
630  * Sufficient number of frames have been decoded since a SEI recovery point,
631  * so all the following frames in presentation order are correct.
632  */
633 #define FRAME_RECOVERED_SEI  (1 << 1)
634
635     int frame_recovered;    ///< Initial frame has been completely recovered
636
637     /* for frame threading, this is set to 1
638      * after finish_setup() has been called, so we cannot modify
639      * some context properties (which are supposed to stay constant between
640      * slices) anymore */
641     int setup_finished;
642
643     int enable_er;
644
645     H264SEIContext sei;
646
647     AVBufferPool *qscale_table_pool;
648     AVBufferPool *mb_type_pool;
649     AVBufferPool *motion_val_pool;
650     AVBufferPool *ref_index_pool;
651
652     /* Motion Estimation */
653     qpel_mc_func (*qpel_put)[16];
654     qpel_mc_func (*qpel_avg)[16];
655 } H264Context;
656
657 extern const uint16_t ff_h264_mb_sizes[4];
658
659 /**
660  * Decode SPS
661  */
662 int ff_h264_decode_seq_parameter_set(GetBitContext *gb, AVCodecContext *avctx,
663                                      H264ParamSets *ps);
664
665 /**
666  * Decode PPS
667  */
668 int ff_h264_decode_picture_parameter_set(GetBitContext *gb, AVCodecContext *avctx,
669                                          H264ParamSets *ps, int bit_length);
670
671 /**
672  * Reconstruct bitstream slice_type.
673  */
674 int ff_h264_get_slice_type(const H264SliceContext *sl);
675
676 /**
677  * Allocate tables.
678  * needs width/height
679  */
680 int ff_h264_alloc_tables(H264Context *h);
681
682 int ff_h264_decode_ref_pic_list_reordering(const H264Context *h, H264SliceContext *sl);
683 void ff_h264_fill_mbaff_ref_list(H264SliceContext *sl);
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 void ff_h264_hl_decode_mb(const H264Context *h, H264SliceContext *sl);
697 int ff_h264_decode_init(AVCodecContext *avctx);
698 void ff_h264_decode_init_vlc(void);
699
700 /**
701  * Decode a macroblock
702  * @return 0 if OK, ER_AC_ERROR / ER_DC_ERROR / ER_MV_ERROR on error
703  */
704 int ff_h264_decode_mb_cavlc(const H264Context *h, H264SliceContext *sl);
705
706 /**
707  * Decode a CABAC coded macroblock
708  * @return 0 if OK, ER_AC_ERROR / ER_DC_ERROR / ER_MV_ERROR on error
709  */
710 int ff_h264_decode_mb_cabac(const H264Context *h, H264SliceContext *sl);
711
712 void ff_h264_init_cabac_states(const H264Context *h, H264SliceContext *sl);
713
714 void ff_h264_init_dequant_tables(H264Context *h);
715
716 void ff_h264_direct_dist_scale_factor(const H264Context *const h, H264SliceContext *sl);
717 void ff_h264_direct_ref_list_init(const H264Context *const h, H264SliceContext *sl);
718 void ff_h264_pred_direct_motion(const H264Context *const h, H264SliceContext *sl,
719                                 int *mb_type);
720
721 void ff_h264_filter_mb_fast(const H264Context *h, H264SliceContext *sl, int mb_x, int mb_y,
722                             uint8_t *img_y, uint8_t *img_cb, uint8_t *img_cr,
723                             unsigned int linesize, unsigned int uvlinesize);
724 void ff_h264_filter_mb(const H264Context *h, H264SliceContext *sl, int mb_x, int mb_y,
725                        uint8_t *img_y, uint8_t *img_cb, uint8_t *img_cr,
726                        unsigned int linesize, unsigned int uvlinesize);
727
728 /*
729  * o-o o-o
730  *  / / /
731  * o-o o-o
732  *  ,---'
733  * o-o o-o
734  *  / / /
735  * o-o o-o
736  */
737
738 /* Scan8 organization:
739  *    0 1 2 3 4 5 6 7
740  * 0  DY    y y y y y
741  * 1        y Y Y Y Y
742  * 2        y Y Y Y Y
743  * 3        y Y Y Y Y
744  * 4        y Y Y Y Y
745  * 5  DU    u u u u u
746  * 6        u U U U U
747  * 7        u U U U U
748  * 8        u U U U U
749  * 9        u U U U U
750  * 10 DV    v v v v v
751  * 11       v V V V V
752  * 12       v V V V V
753  * 13       v V V V V
754  * 14       v V V V V
755  * DY/DU/DV are for luma/chroma DC.
756  */
757
758 #define LUMA_DC_BLOCK_INDEX   48
759 #define CHROMA_DC_BLOCK_INDEX 49
760
761 // This table must be here because scan8[constant] must be known at compiletime
762 static const uint8_t scan8[16 * 3 + 3] = {
763     4 +  1 * 8, 5 +  1 * 8, 4 +  2 * 8, 5 +  2 * 8,
764     6 +  1 * 8, 7 +  1 * 8, 6 +  2 * 8, 7 +  2 * 8,
765     4 +  3 * 8, 5 +  3 * 8, 4 +  4 * 8, 5 +  4 * 8,
766     6 +  3 * 8, 7 +  3 * 8, 6 +  4 * 8, 7 +  4 * 8,
767     4 +  6 * 8, 5 +  6 * 8, 4 +  7 * 8, 5 +  7 * 8,
768     6 +  6 * 8, 7 +  6 * 8, 6 +  7 * 8, 7 +  7 * 8,
769     4 +  8 * 8, 5 +  8 * 8, 4 +  9 * 8, 5 +  9 * 8,
770     6 +  8 * 8, 7 +  8 * 8, 6 +  9 * 8, 7 +  9 * 8,
771     4 + 11 * 8, 5 + 11 * 8, 4 + 12 * 8, 5 + 12 * 8,
772     6 + 11 * 8, 7 + 11 * 8, 6 + 12 * 8, 7 + 12 * 8,
773     4 + 13 * 8, 5 + 13 * 8, 4 + 14 * 8, 5 + 14 * 8,
774     6 + 13 * 8, 7 + 13 * 8, 6 + 14 * 8, 7 + 14 * 8,
775     0 +  0 * 8, 0 +  5 * 8, 0 + 10 * 8
776 };
777
778 static av_always_inline uint32_t pack16to32(int a, int b)
779 {
780 #if HAVE_BIGENDIAN
781     return (b & 0xFFFF) + (a << 16);
782 #else
783     return (a & 0xFFFF) + (b << 16);
784 #endif
785 }
786
787 static av_always_inline uint16_t pack8to16(int a, int b)
788 {
789 #if HAVE_BIGENDIAN
790     return (b & 0xFF) + (a << 8);
791 #else
792     return (a & 0xFF) + (b << 8);
793 #endif
794 }
795
796 /**
797  * Get the chroma qp.
798  */
799 static av_always_inline int get_chroma_qp(const H264Context *h, int t, int qscale)
800 {
801     return h->ps.pps->chroma_qp_table[t][qscale];
802 }
803
804 /**
805  * Get the predicted intra4x4 prediction mode.
806  */
807 static av_always_inline int pred_intra_mode(const H264Context *h,
808                                             H264SliceContext *sl, int n)
809 {
810     const int index8 = scan8[n];
811     const int left   = sl->intra4x4_pred_mode_cache[index8 - 1];
812     const int top    = sl->intra4x4_pred_mode_cache[index8 - 8];
813     const int min    = FFMIN(left, top);
814
815     ff_tlog(h->avctx, "mode:%d %d min:%d\n", left, top, min);
816
817     if (min < 0)
818         return DC_PRED;
819     else
820         return min;
821 }
822
823 static av_always_inline void write_back_intra_pred_mode(const H264Context *h,
824                                                         H264SliceContext *sl)
825 {
826     int8_t *i4x4       = sl->intra4x4_pred_mode + h->mb2br_xy[sl->mb_xy];
827     int8_t *i4x4_cache = sl->intra4x4_pred_mode_cache;
828
829     AV_COPY32(i4x4, i4x4_cache + 4 + 8 * 4);
830     i4x4[4] = i4x4_cache[7 + 8 * 3];
831     i4x4[5] = i4x4_cache[7 + 8 * 2];
832     i4x4[6] = i4x4_cache[7 + 8 * 1];
833 }
834
835 static av_always_inline void write_back_non_zero_count(const H264Context *h,
836                                                        H264SliceContext *sl)
837 {
838     const int mb_xy    = sl->mb_xy;
839     uint8_t *nnz       = h->non_zero_count[mb_xy];
840     uint8_t *nnz_cache = sl->non_zero_count_cache;
841
842     AV_COPY32(&nnz[ 0], &nnz_cache[4 + 8 * 1]);
843     AV_COPY32(&nnz[ 4], &nnz_cache[4 + 8 * 2]);
844     AV_COPY32(&nnz[ 8], &nnz_cache[4 + 8 * 3]);
845     AV_COPY32(&nnz[12], &nnz_cache[4 + 8 * 4]);
846     AV_COPY32(&nnz[16], &nnz_cache[4 + 8 * 6]);
847     AV_COPY32(&nnz[20], &nnz_cache[4 + 8 * 7]);
848     AV_COPY32(&nnz[32], &nnz_cache[4 + 8 * 11]);
849     AV_COPY32(&nnz[36], &nnz_cache[4 + 8 * 12]);
850
851     if (!h->chroma_y_shift) {
852         AV_COPY32(&nnz[24], &nnz_cache[4 + 8 * 8]);
853         AV_COPY32(&nnz[28], &nnz_cache[4 + 8 * 9]);
854         AV_COPY32(&nnz[40], &nnz_cache[4 + 8 * 13]);
855         AV_COPY32(&nnz[44], &nnz_cache[4 + 8 * 14]);
856     }
857 }
858
859 static av_always_inline void write_back_motion_list(const H264Context *h,
860                                                     H264SliceContext *sl,
861                                                     int b_stride,
862                                                     int b_xy, int b8_xy,
863                                                     int mb_type, int list)
864 {
865     int16_t(*mv_dst)[2] = &h->cur_pic.motion_val[list][b_xy];
866     int16_t(*mv_src)[2] = &sl->mv_cache[list][scan8[0]];
867     AV_COPY128(mv_dst + 0 * b_stride, mv_src + 8 * 0);
868     AV_COPY128(mv_dst + 1 * b_stride, mv_src + 8 * 1);
869     AV_COPY128(mv_dst + 2 * b_stride, mv_src + 8 * 2);
870     AV_COPY128(mv_dst + 3 * b_stride, mv_src + 8 * 3);
871     if (CABAC(h)) {
872         uint8_t (*mvd_dst)[2] = &sl->mvd_table[list][FMO ? 8 * sl->mb_xy
873                                                         : h->mb2br_xy[sl->mb_xy]];
874         uint8_t(*mvd_src)[2]  = &sl->mvd_cache[list][scan8[0]];
875         if (IS_SKIP(mb_type)) {
876             AV_ZERO128(mvd_dst);
877         } else {
878             AV_COPY64(mvd_dst, mvd_src + 8 * 3);
879             AV_COPY16(mvd_dst + 3 + 3, mvd_src + 3 + 8 * 0);
880             AV_COPY16(mvd_dst + 3 + 2, mvd_src + 3 + 8 * 1);
881             AV_COPY16(mvd_dst + 3 + 1, mvd_src + 3 + 8 * 2);
882         }
883     }
884
885     {
886         int8_t *ref_index = &h->cur_pic.ref_index[list][b8_xy];
887         int8_t *ref_cache = sl->ref_cache[list];
888         ref_index[0 + 0 * 2] = ref_cache[scan8[0]];
889         ref_index[1 + 0 * 2] = ref_cache[scan8[4]];
890         ref_index[0 + 1 * 2] = ref_cache[scan8[8]];
891         ref_index[1 + 1 * 2] = ref_cache[scan8[12]];
892     }
893 }
894
895 static av_always_inline void write_back_motion(const H264Context *h,
896                                                H264SliceContext *sl,
897                                                int mb_type)
898 {
899     const int b_stride      = h->b_stride;
900     const int b_xy  = 4 * sl->mb_x + 4 * sl->mb_y * h->b_stride; // try mb2b(8)_xy
901     const int b8_xy = 4 * sl->mb_xy;
902
903     if (USES_LIST(mb_type, 0)) {
904         write_back_motion_list(h, sl, b_stride, b_xy, b8_xy, mb_type, 0);
905     } else {
906         fill_rectangle(&h->cur_pic.ref_index[0][b8_xy],
907                        2, 2, 2, (uint8_t)LIST_NOT_USED, 1);
908     }
909     if (USES_LIST(mb_type, 1))
910         write_back_motion_list(h, sl, b_stride, b_xy, b8_xy, mb_type, 1);
911
912     if (sl->slice_type_nos == AV_PICTURE_TYPE_B && CABAC(h)) {
913         if (IS_8X8(mb_type)) {
914             uint8_t *direct_table = &h->direct_table[4 * sl->mb_xy];
915             direct_table[1] = sl->sub_mb_type[1] >> 1;
916             direct_table[2] = sl->sub_mb_type[2] >> 1;
917             direct_table[3] = sl->sub_mb_type[3] >> 1;
918         }
919     }
920 }
921
922 static av_always_inline int get_dct8x8_allowed(const H264Context *h, H264SliceContext *sl)
923 {
924     if (h->ps.sps->direct_8x8_inference_flag)
925         return !(AV_RN64A(sl->sub_mb_type) &
926                  ((MB_TYPE_16x8 | MB_TYPE_8x16 | MB_TYPE_8x8) *
927                   0x0001000100010001ULL));
928     else
929         return !(AV_RN64A(sl->sub_mb_type) &
930                  ((MB_TYPE_16x8 | MB_TYPE_8x16 | MB_TYPE_8x8 | MB_TYPE_DIRECT2) *
931                   0x0001000100010001ULL));
932 }
933
934 int ff_h264_field_end(H264Context *h, H264SliceContext *sl, int in_setup);
935
936 int ff_h264_ref_picture(H264Context *h, H264Picture *dst, H264Picture *src);
937 void ff_h264_unref_picture(H264Context *h, H264Picture *pic);
938
939 int ff_h264_slice_context_init(H264Context *h, H264SliceContext *sl);
940
941 void ff_h264_draw_horiz_band(const H264Context *h, H264SliceContext *sl, int y, int height);
942
943 int ff_h264_decode_slice_header(H264Context *h, H264SliceContext *sl);
944 int ff_h264_execute_decode_slices(H264Context *h, unsigned context_count);
945 int ff_h264_update_thread_context(AVCodecContext *dst,
946                                   const AVCodecContext *src);
947
948 void ff_h264_flush_change(H264Context *h);
949
950 void ff_h264_free_tables(H264Context *h);
951
952 #endif /* AVCODEC_H264_H */