lavc: Convert some remaining strides to ptrdiff_t
[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)    h->mb_mbaff
63 #define MB_FIELD(h)    h->mb_field_decoding_flag
64 #define FRAME_MBAFF(h) h->mb_aff_frame
65 #define FIELD_PICTURE(h) (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(h)      0
72 #define MB_FIELD(h)      0
73 #define FRAME_MBAFF(h)   0
74 #define FIELD_PICTURE(h) 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(h) (FRAME_MBAFF(h) || FIELD_PICTURE(h))
83
84 #ifndef CABAC
85 #define CABAC(h) h->pps.cabac
86 #endif
87
88 #define CHROMA422(h) (h->sps.chroma_format_idc == 2)
89 #define CHROMA444(h) (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
168     /* those 4 are already in luma samples */
169     unsigned int crop_left;            ///< frame_cropping_rect_left_offset
170     unsigned int crop_right;           ///< frame_cropping_rect_right_offset
171     unsigned int crop_top;             ///< frame_cropping_rect_top_offset
172     unsigned int crop_bottom;          ///< frame_cropping_rect_bottom_offset
173     int vui_parameters_present_flag;
174     AVRational sar;
175     int video_signal_type_present_flag;
176     int full_range;
177     int colour_description_present_flag;
178     enum AVColorPrimaries color_primaries;
179     enum AVColorTransferCharacteristic color_trc;
180     enum AVColorSpace colorspace;
181     int timing_info_present_flag;
182     uint32_t num_units_in_tick;
183     uint32_t time_scale;
184     int fixed_frame_rate_flag;
185     short offset_for_ref_frame[256]; // FIXME dyn aloc?
186     int bitstream_restriction_flag;
187     int num_reorder_frames;
188     int scaling_matrix_present;
189     uint8_t scaling_matrix4[6][16];
190     uint8_t scaling_matrix8[6][64];
191     int nal_hrd_parameters_present_flag;
192     int vcl_hrd_parameters_present_flag;
193     int pic_struct_present_flag;
194     int time_offset_length;
195     int cpb_cnt;                          ///< See H.264 E.1.2
196     int initial_cpb_removal_delay_length; ///< initial_cpb_removal_delay_length_minus1 + 1
197     int cpb_removal_delay_length;         ///< cpb_removal_delay_length_minus1 + 1
198     int dpb_output_delay_length;          ///< dpb_output_delay_length_minus1 + 1
199     int bit_depth_luma;                   ///< bit_depth_luma_minus8 + 8
200     int bit_depth_chroma;                 ///< bit_depth_chroma_minus8 + 8
201     int residual_color_transform_flag;    ///< residual_colour_transform_flag
202     int constraint_set_flags;             ///< constraint_set[0-3]_flag
203     int new;                              ///< flag to keep track if the decoder context needs re-init due to changed SPS
204 } SPS;
205
206 /**
207  * Picture parameter set
208  */
209 typedef struct PPS {
210     unsigned int sps_id;
211     int cabac;                  ///< entropy_coding_mode_flag
212     int pic_order_present;      ///< pic_order_present_flag
213     int slice_group_count;      ///< num_slice_groups_minus1 + 1
214     int mb_slice_group_map_type;
215     unsigned int ref_count[2];  ///< num_ref_idx_l0/1_active_minus1 + 1
216     int weighted_pred;          ///< weighted_pred_flag
217     int weighted_bipred_idc;
218     int init_qp;                ///< pic_init_qp_minus26 + 26
219     int init_qs;                ///< pic_init_qs_minus26 + 26
220     int chroma_qp_index_offset[2];
221     int deblocking_filter_parameters_present; ///< deblocking_filter_parameters_present_flag
222     int constrained_intra_pred;     ///< constrained_intra_pred_flag
223     int redundant_pic_cnt_present;  ///< redundant_pic_cnt_present_flag
224     int transform_8x8_mode;         ///< transform_8x8_mode_flag
225     uint8_t scaling_matrix4[6][16];
226     uint8_t scaling_matrix8[6][64];
227     uint8_t chroma_qp_table[2][64]; ///< pre-scaled (with chroma_qp_index_offset) version of qp_table
228     int chroma_qp_diff;
229 } PPS;
230
231 /**
232  * Memory management control operation opcode.
233  */
234 typedef enum MMCOOpcode {
235     MMCO_END = 0,
236     MMCO_SHORT2UNUSED,
237     MMCO_LONG2UNUSED,
238     MMCO_SHORT2LONG,
239     MMCO_SET_MAX_LONG,
240     MMCO_RESET,
241     MMCO_LONG,
242 } MMCOOpcode;
243
244 /**
245  * Memory management control operation.
246  */
247 typedef struct MMCO {
248     MMCOOpcode opcode;
249     int short_pic_num;  ///< pic_num without wrapping (pic_num & max_pic_num)
250     int long_arg;       ///< index, pic_num, or num long refs depending on opcode
251 } MMCO;
252
253 /**
254  * H264Context
255  */
256 typedef struct H264Context {
257     AVCodecContext *avctx;
258     DSPContext       dsp;
259     VideoDSPContext vdsp;
260     H264DSPContext h264dsp;
261     H264ChromaContext h264chroma;
262     H264QpelContext h264qpel;
263     MotionEstContext me;
264     ParseContext parse_context;
265     GetBitContext gb;
266     ERContext er;
267
268     Picture *DPB;
269     Picture *cur_pic_ptr;
270     Picture cur_pic;
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     /* coded dimensions -- 16 * mb w/h */
278     int width, height;
279     ptrdiff_t linesize, uvlinesize;
280     int chroma_x_shift, chroma_y_shift;
281
282     int qscale;
283     int droppable;
284     int data_partitioning;
285     int coded_picture_number;
286     int low_delay;
287
288     int context_initialized;
289     int flags;
290     int workaround_bugs;
291
292     int prev_mb_skipped;
293     int next_mb_skipped;
294
295     // prediction stuff
296     int chroma_pred_mode;
297     int intra16x16_pred_mode;
298
299     int topleft_mb_xy;
300     int top_mb_xy;
301     int topright_mb_xy;
302     int left_mb_xy[LEFT_MBS];
303
304     int topleft_type;
305     int top_type;
306     int topright_type;
307     int left_type[LEFT_MBS];
308
309     const uint8_t *left_block;
310     int topleft_partition;
311
312     int8_t intra4x4_pred_mode_cache[5 * 8];
313     int8_t(*intra4x4_pred_mode);
314     H264PredContext hpc;
315     unsigned int topleft_samples_available;
316     unsigned int top_samples_available;
317     unsigned int topright_samples_available;
318     unsigned int left_samples_available;
319     uint8_t (*top_borders[2])[(16 * 3) * 2];
320
321     /**
322      * non zero coeff count cache.
323      * is 64 if not available.
324      */
325     DECLARE_ALIGNED(8, uint8_t, non_zero_count_cache)[15 * 8];
326
327     uint8_t (*non_zero_count)[48];
328
329     /**
330      * Motion vector cache.
331      */
332     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, mv_cache)[2][5 * 8][2];
333     DECLARE_ALIGNED(8, int8_t, ref_cache)[2][5 * 8];
334 #define LIST_NOT_USED -1 // FIXME rename?
335 #define PART_NOT_AVAILABLE -2
336
337     /**
338      * number of neighbors (top and/or left) that used 8x8 dct
339      */
340     int neighbor_transform_size;
341
342     /**
343      * block_offset[ 0..23] for frame macroblocks
344      * block_offset[24..47] for field macroblocks
345      */
346     int block_offset[2 * (16 * 3)];
347
348     uint32_t *mb2b_xy;  // FIXME are these 4 a good idea?
349     uint32_t *mb2br_xy;
350     int b_stride;       // FIXME use s->b4_stride
351
352     ptrdiff_t mb_linesize;  ///< may be equal to s->linesize or s->linesize * 2, for mbaff
353     ptrdiff_t mb_uvlinesize;
354
355     unsigned current_sps_id; ///< id of the current SPS
356     SPS sps; ///< current sps
357
358     /**
359      * current pps
360      */
361     PPS pps; // FIXME move to Picture perhaps? (->no) do we need that?
362
363     uint32_t dequant4_buffer[6][QP_MAX_NUM + 1][16]; // FIXME should these be moved down?
364     uint32_t dequant8_buffer[6][QP_MAX_NUM + 1][64];
365     uint32_t(*dequant4_coeff[6])[16];
366     uint32_t(*dequant8_coeff[6])[64];
367
368     int slice_num;
369     uint16_t *slice_table;      ///< slice_table_base + 2*mb_stride + 1
370     int slice_type;
371     int slice_type_nos;         ///< S free slice type (SI/SP are remapped to I/P)
372     int slice_type_fixed;
373
374     // interlacing specific flags
375     int mb_aff_frame;
376     int mb_field_decoding_flag;
377     int mb_mbaff;               ///< mb_aff_frame && mb_field_decoding_flag
378     int picture_structure;
379     int first_field;
380
381     DECLARE_ALIGNED(8, uint16_t, sub_mb_type)[4];
382
383     // Weighted pred stuff
384     int use_weight;
385     int use_weight_chroma;
386     int luma_log2_weight_denom;
387     int chroma_log2_weight_denom;
388     // The following 2 can be changed to int8_t but that causes 10cpu cycles speedloss
389     int luma_weight[48][2][2];
390     int chroma_weight[48][2][2][2];
391     int implicit_weight[48][48][2];
392
393     int direct_spatial_mv_pred;
394     int col_parity;
395     int col_fieldoff;
396     int dist_scale_factor[32];
397     int dist_scale_factor_field[2][32];
398     int map_col_to_list0[2][16 + 32];
399     int map_col_to_list0_field[2][2][16 + 32];
400
401     /**
402      * num_ref_idx_l0/1_active_minus1 + 1
403      */
404     unsigned int ref_count[2];          ///< counts frames or fields, depending on current mb mode
405     unsigned int list_count;
406     uint8_t *list_counts;               ///< Array of list_count per MB specifying the slice type
407     Picture ref_list[2][48];            /**< 0..15: frame refs, 16..47: mbaff field refs.
408                                          *   Reordered version of default_ref_list
409                                          *   according to picture reordering in slice header */
410     int ref2frm[MAX_SLICES][2][64];     ///< reference to frame number lists, used in the loop filter, the first 2 are for -2,-1
411
412     // data partitioning
413     GetBitContext intra_gb;
414     GetBitContext inter_gb;
415     GetBitContext *intra_gb_ptr;
416     GetBitContext *inter_gb_ptr;
417
418     const uint8_t *intra_pcm_ptr;
419     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.
420     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, mb_luma_dc)[3][16 * 2];
421     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
422
423     /**
424      * Cabac
425      */
426     CABACContext cabac;
427     uint8_t cabac_state[1024];
428
429     /* 0x100 -> non null luma_dc, 0x80/0x40 -> non null chroma_dc (cb/cr), 0x?0 -> chroma_cbp(0, 1, 2), 0x0? luma_cbp */
430     uint16_t *cbp_table;
431     int cbp;
432     int top_cbp;
433     int left_cbp;
434     /* chroma_pred_mode for i4x4 or i16x16, else 0 */
435     uint8_t *chroma_pred_mode_table;
436     int last_qscale_diff;
437     uint8_t (*mvd_table[2])[2];
438     DECLARE_ALIGNED(16, uint8_t, mvd_cache)[2][5 * 8][2];
439     uint8_t *direct_table;
440     uint8_t direct_cache[5 * 8];
441
442     uint8_t zigzag_scan[16];
443     uint8_t zigzag_scan8x8[64];
444     uint8_t zigzag_scan8x8_cavlc[64];
445     uint8_t field_scan[16];
446     uint8_t field_scan8x8[64];
447     uint8_t field_scan8x8_cavlc[64];
448     const uint8_t *zigzag_scan_q0;
449     const uint8_t *zigzag_scan8x8_q0;
450     const uint8_t *zigzag_scan8x8_cavlc_q0;
451     const uint8_t *field_scan_q0;
452     const uint8_t *field_scan8x8_q0;
453     const uint8_t *field_scan8x8_cavlc_q0;
454
455     int x264_build;
456
457     int mb_x, mb_y;
458     int resync_mb_x;
459     int resync_mb_y;
460     int mb_skip_run;
461     int mb_height, mb_width;
462     int mb_stride;
463     int mb_num;
464     int mb_xy;
465
466     int is_complex;
467
468     // deblock
469     int deblocking_filter;          ///< disable_deblocking_filter_idc with 1 <-> 0
470     int slice_alpha_c0_offset;
471     int slice_beta_offset;
472
473     // =============================================================
474     // Things below are not used in the MB or more inner code
475
476     int nal_ref_idc;
477     int nal_unit_type;
478     uint8_t *rbsp_buffer[2];
479     unsigned int rbsp_buffer_size[2];
480
481     /**
482      * Used to parse AVC variant of h264
483      */
484     int is_avc;           ///< this flag is != 0 if codec is avc1
485     int nal_length_size;  ///< Number of bytes used for nal length (1, 2 or 4)
486     int got_first;        ///< this flag is != 0 if we've parsed a frame
487
488     int bit_depth_luma;         ///< luma bit depth from sps to detect changes
489     int chroma_format_idc;      ///< chroma format from sps to detect changes
490
491     SPS *sps_buffers[MAX_SPS_COUNT];
492     PPS *pps_buffers[MAX_PPS_COUNT];
493
494     int dequant_coeff_pps;      ///< reinit tables when pps changes
495
496     uint16_t *slice_table_base;
497
498     // POC stuff
499     int poc_lsb;
500     int poc_msb;
501     int delta_poc_bottom;
502     int delta_poc[2];
503     int frame_num;
504     int prev_poc_msb;           ///< poc_msb of the last reference pic for POC type 0
505     int prev_poc_lsb;           ///< poc_lsb of the last reference pic for POC type 0
506     int frame_num_offset;       ///< for POC type 2
507     int prev_frame_num_offset;  ///< for POC type 2
508     int prev_frame_num;         ///< frame_num of the last pic for POC type 1/2
509
510     /**
511      * frame_num for frames or 2 * frame_num + 1 for field pics.
512      */
513     int curr_pic_num;
514
515     /**
516      * max_frame_num or 2 * max_frame_num for field pics.
517      */
518     int max_pic_num;
519
520     int redundant_pic_count;
521
522     Picture default_ref_list[2][32]; ///< base reference list for all slices of a coded picture
523     Picture *short_ref[32];
524     Picture *long_ref[32];
525     Picture *delayed_pic[MAX_DELAYED_PIC_COUNT + 2]; // FIXME size?
526     int last_pocs[MAX_DELAYED_PIC_COUNT];
527     Picture *next_output_pic;
528     int outputed_poc;
529     int next_outputed_poc;
530
531     /**
532      * memory management control operations buffer.
533      */
534     MMCO mmco[MAX_MMCO_COUNT];
535     int mmco_index;
536     int mmco_reset;
537
538     int long_ref_count;     ///< number of actual long term references
539     int short_ref_count;    ///< number of actual short term references
540
541     int cabac_init_idc;
542
543     /**
544      * @name Members for slice based multithreading
545      * @{
546      */
547     struct H264Context *thread_context[MAX_THREADS];
548
549     /**
550      * current slice number, used to initalize slice_num of each thread/context
551      */
552     int current_slice;
553
554     /**
555      * Max number of threads / contexts.
556      * This is equal to AVCodecContext.thread_count unless
557      * multithreaded decoding is impossible, in which case it is
558      * reduced to 1.
559      */
560     int max_contexts;
561
562     int slice_context_count;
563
564     /**
565      *  1 if the single thread fallback warning has already been
566      *  displayed, 0 otherwise.
567      */
568     int single_decode_warning;
569
570     enum AVPictureType pict_type;
571
572     int last_slice_type;
573     /** @} */
574
575     /**
576      * pic_struct in picture timing SEI message
577      */
578     SEI_PicStructType sei_pic_struct;
579
580     /**
581      * Complement sei_pic_struct
582      * SEI_PIC_STRUCT_TOP_BOTTOM and SEI_PIC_STRUCT_BOTTOM_TOP indicate interlaced frames.
583      * However, soft telecined frames may have these values.
584      * This is used in an attempt to flag soft telecine progressive.
585      */
586     int prev_interlaced_frame;
587
588     /**
589      * Bit set of clock types for fields/frames in picture timing SEI message.
590      * For each found ct_type, appropriate bit is set (e.g., bit 1 for
591      * interlaced).
592      */
593     int sei_ct_type;
594
595     /**
596      * dpb_output_delay in picture timing SEI message, see H.264 C.2.2
597      */
598     int sei_dpb_output_delay;
599
600     /**
601      * cpb_removal_delay in picture timing SEI message, see H.264 C.1.2
602      */
603     int sei_cpb_removal_delay;
604
605     /**
606      * recovery_frame_cnt from SEI message
607      *
608      * Set to -1 if no recovery point SEI message found or to number of frames
609      * before playback synchronizes. Frames having recovery point are key
610      * frames.
611      */
612     int sei_recovery_frame_cnt;
613
614     int luma_weight_flag[2];    ///< 7.4.3.2 luma_weight_lX_flag
615     int chroma_weight_flag[2];  ///< 7.4.3.2 chroma_weight_lX_flag
616
617     // Timestamp stuff
618     int sei_buffering_period_present;   ///< Buffering period SEI flag
619     int initial_cpb_removal_delay[32];  ///< Initial timestamps for CPBs
620
621     int cur_chroma_format_idc;
622     uint8_t *bipred_scratchpad;
623     uint8_t *edge_emu_buffer;
624     int16_t *dc_val_base;
625
626     AVBufferPool *qscale_table_pool;
627     AVBufferPool *mb_type_pool;
628     AVBufferPool *motion_val_pool;
629     AVBufferPool *ref_index_pool;
630 } H264Context;
631
632 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).
633 extern const uint16_t ff_h264_mb_sizes[4];
634
635 /**
636  * Decode SEI
637  */
638 int ff_h264_decode_sei(H264Context *h);
639
640 /**
641  * Decode SPS
642  */
643 int ff_h264_decode_seq_parameter_set(H264Context *h);
644
645 /**
646  * compute profile from sps
647  */
648 int ff_h264_get_profile(SPS *sps);
649
650 /**
651  * Decode PPS
652  */
653 int ff_h264_decode_picture_parameter_set(H264Context *h, int bit_length);
654
655 /**
656  * Decode a network abstraction layer unit.
657  * @param consumed is the number of bytes used as input
658  * @param length is the length of the array
659  * @param dst_length is the number of decoded bytes FIXME here
660  *                   or a decode rbsp tailing?
661  * @return decoded bytes, might be src+1 if no escapes
662  */
663 const uint8_t *ff_h264_decode_nal(H264Context *h, const uint8_t *src,
664                                   int *dst_length, int *consumed, int length);
665
666 /**
667  * Free any data that may have been allocated in the H264 context
668  * like SPS, PPS etc.
669  */
670 void ff_h264_free_context(H264Context *h);
671
672 /**
673  * Reconstruct bitstream slice_type.
674  */
675 int ff_h264_get_slice_type(const H264Context *h);
676
677 /**
678  * Allocate tables.
679  * needs width/height
680  */
681 int ff_h264_alloc_tables(H264Context *h);
682
683 /**
684  * Fill the default_ref_list.
685  */
686 int ff_h264_fill_default_ref_list(H264Context *h);
687
688 int ff_h264_decode_ref_pic_list_reordering(H264Context *h);
689 void ff_h264_fill_mbaff_ref_list(H264Context *h);
690 void ff_h264_remove_all_refs(H264Context *h);
691
692 /**
693  * Execute the reference picture marking (memory management control operations).
694  */
695 int ff_h264_execute_ref_pic_marking(H264Context *h, MMCO *mmco, int mmco_count);
696
697 int ff_h264_decode_ref_pic_marking(H264Context *h, GetBitContext *gb,
698                                    int first_slice);
699
700 int ff_generate_sliding_window_mmcos(H264Context *h, int first_slice);
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_intra4x4_pred_mode(H264Context *h);
707
708 /**
709  * Check if the top & left blocks are available if needed & change the
710  * dc mode so it only uses the available blocks.
711  */
712 int ff_h264_check_intra_pred_mode(H264Context *h, int mode, int is_chroma);
713
714 void ff_h264_hl_decode_mb(H264Context *h);
715 int ff_h264_decode_extradata(H264Context *h);
716 int ff_h264_decode_init(AVCodecContext *avctx);
717 void ff_h264_decode_init_vlc(void);
718
719 /**
720  * Decode a macroblock
721  * @return 0 if OK, ER_AC_ERROR / ER_DC_ERROR / ER_MV_ERROR on error
722  */
723 int ff_h264_decode_mb_cavlc(H264Context *h);
724
725 /**
726  * Decode a CABAC coded macroblock
727  * @return 0 if OK, ER_AC_ERROR / ER_DC_ERROR / ER_MV_ERROR on error
728  */
729 int ff_h264_decode_mb_cabac(H264Context *h);
730
731 void ff_h264_init_cabac_states(H264Context *h);
732
733 void ff_h264_direct_dist_scale_factor(H264Context *const h);
734 void ff_h264_direct_ref_list_init(H264Context *const h);
735 void ff_h264_pred_direct_motion(H264Context *const h, int *mb_type);
736
737 void ff_h264_filter_mb_fast(H264Context *h, int mb_x, int mb_y,
738                             uint8_t *img_y, uint8_t *img_cb, uint8_t *img_cr,
739                             unsigned int linesize, unsigned int uvlinesize);
740 void ff_h264_filter_mb(H264Context *h, int mb_x, int mb_y,
741                        uint8_t *img_y, uint8_t *img_cb, uint8_t *img_cr,
742                        unsigned int linesize, unsigned int uvlinesize);
743
744 /**
745  * Reset SEI values at the beginning of the frame.
746  *
747  * @param h H.264 context.
748  */
749 void ff_h264_reset_sei(H264Context *h);
750
751 /*
752  * o-o o-o
753  *  / / /
754  * o-o o-o
755  *  ,---'
756  * o-o o-o
757  *  / / /
758  * o-o o-o
759  */
760
761 /* Scan8 organization:
762  *    0 1 2 3 4 5 6 7
763  * 0  DY    y y y y y
764  * 1        y Y Y Y Y
765  * 2        y Y Y Y Y
766  * 3        y Y Y Y Y
767  * 4        y Y Y Y Y
768  * 5  DU    u u u u u
769  * 6        u U U U U
770  * 7        u U U U U
771  * 8        u U U U U
772  * 9        u U U U U
773  * 10 DV    v v v v v
774  * 11       v V V V V
775  * 12       v V V V V
776  * 13       v V V V V
777  * 14       v V V V V
778  * DY/DU/DV are for luma/chroma DC.
779  */
780
781 #define LUMA_DC_BLOCK_INDEX   48
782 #define CHROMA_DC_BLOCK_INDEX 49
783
784 // This table must be here because scan8[constant] must be known at compiletime
785 static const uint8_t scan8[16 * 3 + 3] = {
786     4 +  1 * 8, 5 +  1 * 8, 4 +  2 * 8, 5 +  2 * 8,
787     6 +  1 * 8, 7 +  1 * 8, 6 +  2 * 8, 7 +  2 * 8,
788     4 +  3 * 8, 5 +  3 * 8, 4 +  4 * 8, 5 +  4 * 8,
789     6 +  3 * 8, 7 +  3 * 8, 6 +  4 * 8, 7 +  4 * 8,
790     4 +  6 * 8, 5 +  6 * 8, 4 +  7 * 8, 5 +  7 * 8,
791     6 +  6 * 8, 7 +  6 * 8, 6 +  7 * 8, 7 +  7 * 8,
792     4 +  8 * 8, 5 +  8 * 8, 4 +  9 * 8, 5 +  9 * 8,
793     6 +  8 * 8, 7 +  8 * 8, 6 +  9 * 8, 7 +  9 * 8,
794     4 + 11 * 8, 5 + 11 * 8, 4 + 12 * 8, 5 + 12 * 8,
795     6 + 11 * 8, 7 + 11 * 8, 6 + 12 * 8, 7 + 12 * 8,
796     4 + 13 * 8, 5 + 13 * 8, 4 + 14 * 8, 5 + 14 * 8,
797     6 + 13 * 8, 7 + 13 * 8, 6 + 14 * 8, 7 + 14 * 8,
798     0 +  0 * 8, 0 +  5 * 8, 0 + 10 * 8
799 };
800
801 static av_always_inline uint32_t pack16to32(int a, int b)
802 {
803 #if HAVE_BIGENDIAN
804     return (b & 0xFFFF) + (a << 16);
805 #else
806     return (a & 0xFFFF) + (b << 16);
807 #endif
808 }
809
810 static av_always_inline uint16_t pack8to16(int a, int b)
811 {
812 #if HAVE_BIGENDIAN
813     return (b & 0xFF) + (a << 8);
814 #else
815     return (a & 0xFF) + (b << 8);
816 #endif
817 }
818
819 /**
820  * Get the chroma qp.
821  */
822 static av_always_inline int get_chroma_qp(H264Context *h, int t, int qscale)
823 {
824     return h->pps.chroma_qp_table[t][qscale];
825 }
826
827 /**
828  * Get the predicted intra4x4 prediction mode.
829  */
830 static av_always_inline int pred_intra_mode(H264Context *h, int n)
831 {
832     const int index8 = scan8[n];
833     const int left   = h->intra4x4_pred_mode_cache[index8 - 1];
834     const int top    = h->intra4x4_pred_mode_cache[index8 - 8];
835     const int min    = FFMIN(left, top);
836
837     tprintf(h->avctx, "mode:%d %d min:%d\n", left, top, min);
838
839     if (min < 0)
840         return DC_PRED;
841     else
842         return min;
843 }
844
845 static av_always_inline void write_back_intra_pred_mode(H264Context *h)
846 {
847     int8_t *i4x4       = h->intra4x4_pred_mode + h->mb2br_xy[h->mb_xy];
848     int8_t *i4x4_cache = h->intra4x4_pred_mode_cache;
849
850     AV_COPY32(i4x4, i4x4_cache + 4 + 8 * 4);
851     i4x4[4] = i4x4_cache[7 + 8 * 3];
852     i4x4[5] = i4x4_cache[7 + 8 * 2];
853     i4x4[6] = i4x4_cache[7 + 8 * 1];
854 }
855
856 static av_always_inline void write_back_non_zero_count(H264Context *h)
857 {
858     const int mb_xy    = h->mb_xy;
859     uint8_t *nnz       = h->non_zero_count[mb_xy];
860     uint8_t *nnz_cache = h->non_zero_count_cache;
861
862     AV_COPY32(&nnz[ 0], &nnz_cache[4 + 8 * 1]);
863     AV_COPY32(&nnz[ 4], &nnz_cache[4 + 8 * 2]);
864     AV_COPY32(&nnz[ 8], &nnz_cache[4 + 8 * 3]);
865     AV_COPY32(&nnz[12], &nnz_cache[4 + 8 * 4]);
866     AV_COPY32(&nnz[16], &nnz_cache[4 + 8 * 6]);
867     AV_COPY32(&nnz[20], &nnz_cache[4 + 8 * 7]);
868     AV_COPY32(&nnz[32], &nnz_cache[4 + 8 * 11]);
869     AV_COPY32(&nnz[36], &nnz_cache[4 + 8 * 12]);
870
871     if (!h->chroma_y_shift) {
872         AV_COPY32(&nnz[24], &nnz_cache[4 + 8 * 8]);
873         AV_COPY32(&nnz[28], &nnz_cache[4 + 8 * 9]);
874         AV_COPY32(&nnz[40], &nnz_cache[4 + 8 * 13]);
875         AV_COPY32(&nnz[44], &nnz_cache[4 + 8 * 14]);
876     }
877 }
878
879 static av_always_inline void write_back_motion_list(H264Context *h,
880                                                     int b_stride,
881                                                     int b_xy, int b8_xy,
882                                                     int mb_type, int list)
883 {
884     int16_t(*mv_dst)[2] = &h->cur_pic.motion_val[list][b_xy];
885     int16_t(*mv_src)[2] = &h->mv_cache[list][scan8[0]];
886     AV_COPY128(mv_dst + 0 * b_stride, mv_src + 8 * 0);
887     AV_COPY128(mv_dst + 1 * b_stride, mv_src + 8 * 1);
888     AV_COPY128(mv_dst + 2 * b_stride, mv_src + 8 * 2);
889     AV_COPY128(mv_dst + 3 * b_stride, mv_src + 8 * 3);
890     if (CABAC(h)) {
891         uint8_t (*mvd_dst)[2] = &h->mvd_table[list][FMO ? 8 * h->mb_xy
892                                                         : h->mb2br_xy[h->mb_xy]];
893         uint8_t(*mvd_src)[2]  = &h->mvd_cache[list][scan8[0]];
894         if (IS_SKIP(mb_type)) {
895             AV_ZERO128(mvd_dst);
896         } else {
897             AV_COPY64(mvd_dst, mvd_src + 8 * 3);
898             AV_COPY16(mvd_dst + 3 + 3, mvd_src + 3 + 8 * 0);
899             AV_COPY16(mvd_dst + 3 + 2, mvd_src + 3 + 8 * 1);
900             AV_COPY16(mvd_dst + 3 + 1, mvd_src + 3 + 8 * 2);
901         }
902     }
903
904     {
905         int8_t *ref_index = &h->cur_pic.ref_index[list][b8_xy];
906         int8_t *ref_cache = h->ref_cache[list];
907         ref_index[0 + 0 * 2] = ref_cache[scan8[0]];
908         ref_index[1 + 0 * 2] = ref_cache[scan8[4]];
909         ref_index[0 + 1 * 2] = ref_cache[scan8[8]];
910         ref_index[1 + 1 * 2] = ref_cache[scan8[12]];
911     }
912 }
913
914 static av_always_inline void write_back_motion(H264Context *h, int mb_type)
915 {
916     const int b_stride      = h->b_stride;
917     const int b_xy  = 4 * h->mb_x + 4 * h->mb_y * h->b_stride; // try mb2b(8)_xy
918     const int b8_xy = 4 * h->mb_xy;
919
920     if (USES_LIST(mb_type, 0)) {
921         write_back_motion_list(h, b_stride, b_xy, b8_xy, mb_type, 0);
922     } else {
923         fill_rectangle(&h->cur_pic.ref_index[0][b8_xy],
924                        2, 2, 2, (uint8_t)LIST_NOT_USED, 1);
925     }
926     if (USES_LIST(mb_type, 1))
927         write_back_motion_list(h, b_stride, b_xy, b8_xy, mb_type, 1);
928
929     if (h->slice_type_nos == AV_PICTURE_TYPE_B && CABAC(h)) {
930         if (IS_8X8(mb_type)) {
931             uint8_t *direct_table = &h->direct_table[4 * h->mb_xy];
932             direct_table[1] = h->sub_mb_type[1] >> 1;
933             direct_table[2] = h->sub_mb_type[2] >> 1;
934             direct_table[3] = h->sub_mb_type[3] >> 1;
935         }
936     }
937 }
938
939 static av_always_inline int get_dct8x8_allowed(H264Context *h)
940 {
941     if (h->sps.direct_8x8_inference_flag)
942         return !(AV_RN64A(h->sub_mb_type) &
943                  ((MB_TYPE_16x8 | MB_TYPE_8x16 | MB_TYPE_8x8) *
944                   0x0001000100010001ULL));
945     else
946         return !(AV_RN64A(h->sub_mb_type) &
947                  ((MB_TYPE_16x8 | MB_TYPE_8x16 | MB_TYPE_8x8 | MB_TYPE_DIRECT2) *
948                   0x0001000100010001ULL));
949 }
950
951 void ff_h264_draw_horiz_band(H264Context *h, int y, int height);
952 int ff_init_poc(H264Context *h, int pic_field_poc[2], int *pic_poc);
953 int ff_pred_weight_table(H264Context *h);
954 int ff_set_ref_count(H264Context *h);
955
956 #endif /* AVCODEC_H264_H */