h264: move initialising the explicit pred weight table for MBAFF
[ffmpeg.git] / libavcodec / h264_parse.c
1 /*
2  * This file is part of Libav.
3  *
4  * Libav is free software; you can redistribute it and/or
5  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
6  * License as published by the Free Software Foundation; either
7  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
8  *
9  * Libav is distributed in the hope that it will be useful,
10  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
12  * Lesser General Public License for more details.
13  *
14  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
15  * License along with Libav; if not, write to the Free Software
16  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
17  */
18
19 #include "bytestream.h"
20 #include "get_bits.h"
21 #include "golomb.h"
22 #include "h264.h"
23 #include "h264_parse.h"
24
25 int ff_h264_pred_weight_table(GetBitContext *gb, const SPS *sps,
26                               const int *ref_count, int slice_type_nos,
27                               H264PredWeightTable *pwt)
28 {
29     int list, i, j;
30     int luma_def, chroma_def;
31
32     pwt->use_weight             = 0;
33     pwt->use_weight_chroma      = 0;
34     pwt->luma_log2_weight_denom = get_ue_golomb(gb);
35     if (sps->chroma_format_idc)
36         pwt->chroma_log2_weight_denom = get_ue_golomb(gb);
37     luma_def   = 1 << pwt->luma_log2_weight_denom;
38     chroma_def = 1 << pwt->chroma_log2_weight_denom;
39
40     for (list = 0; list < 2; list++) {
41         pwt->luma_weight_flag[list]   = 0;
42         pwt->chroma_weight_flag[list] = 0;
43         for (i = 0; i < ref_count[list]; i++) {
44             int luma_weight_flag, chroma_weight_flag;
45
46             luma_weight_flag = get_bits1(gb);
47             if (luma_weight_flag) {
48                 pwt->luma_weight[i][list][0] = get_se_golomb(gb);
49                 pwt->luma_weight[i][list][1] = get_se_golomb(gb);
50                 if (pwt->luma_weight[i][list][0] != luma_def ||
51                     pwt->luma_weight[i][list][1] != 0) {
52                     pwt->use_weight             = 1;
53                     pwt->luma_weight_flag[list] = 1;
54                 }
55             } else {
56                 pwt->luma_weight[i][list][0] = luma_def;
57                 pwt->luma_weight[i][list][1] = 0;
58             }
59
60             if (sps->chroma_format_idc) {
61                 chroma_weight_flag = get_bits1(gb);
62                 if (chroma_weight_flag) {
63                     int j;
64                     for (j = 0; j < 2; j++) {
65                         pwt->chroma_weight[i][list][j][0] = get_se_golomb(gb);
66                         pwt->chroma_weight[i][list][j][1] = get_se_golomb(gb);
67                         if (pwt->chroma_weight[i][list][j][0] != chroma_def ||
68                             pwt->chroma_weight[i][list][j][1] != 0) {
69                             pwt->use_weight_chroma        = 1;
70                             pwt->chroma_weight_flag[list] = 1;
71                         }
72                     }
73                 } else {
74                     int j;
75                     for (j = 0; j < 2; j++) {
76                         pwt->chroma_weight[i][list][j][0] = chroma_def;
77                         pwt->chroma_weight[i][list][j][1] = 0;
78                     }
79                 }
80             }
81
82             // for MBAFF
83             pwt->luma_weight[16 + 2 * i][list][0] = pwt->luma_weight[16 + 2 * i + 1][list][0] = pwt->luma_weight[i][list][0];
84             pwt->luma_weight[16 + 2 * i][list][1] = pwt->luma_weight[16 + 2 * i + 1][list][1] = pwt->luma_weight[i][list][1];
85             for (j = 0; j < 2; j++) {
86                 pwt->chroma_weight[16 + 2 * i][list][j][0] = pwt->chroma_weight[16 + 2 * i + 1][list][j][0] = pwt->chroma_weight[i][list][j][0];
87                 pwt->chroma_weight[16 + 2 * i][list][j][1] = pwt->chroma_weight[16 + 2 * i + 1][list][j][1] = pwt->chroma_weight[i][list][j][1];
88             }
89         }
90         if (slice_type_nos != AV_PICTURE_TYPE_B)
91             break;
92     }
93     pwt->use_weight = pwt->use_weight || pwt->use_weight_chroma;
94     return 0;
95 }
96
97 /**
98  * Check if the top & left blocks are available if needed and
99  * change the dc mode so it only uses the available blocks.
100  */
101 int ff_h264_check_intra4x4_pred_mode(int8_t *pred_mode_cache, void *logctx,
102                                      int top_samples_available, int left_samples_available)
103 {
104     static const int8_t top[12] = {
105         -1, 0, LEFT_DC_PRED, -1, -1, -1, -1, -1, 0
106     };
107     static const int8_t left[12] = {
108         0, -1, TOP_DC_PRED, 0, -1, -1, -1, 0, -1, DC_128_PRED
109     };
110     int i;
111
112     if (!(top_samples_available & 0x8000)) {
113         for (i = 0; i < 4; i++) {
114             int status = top[pred_mode_cache[scan8[0] + i]];
115             if (status < 0) {
116                 av_log(logctx, AV_LOG_ERROR,
117                        "top block unavailable for requested intra4x4 mode %d\n",
118                        status);
119                 return AVERROR_INVALIDDATA;
120             } else if (status) {
121                 pred_mode_cache[scan8[0] + i] = status;
122             }
123         }
124     }
125
126     if ((left_samples_available & 0x8888) != 0x8888) {
127         static const int mask[4] = { 0x8000, 0x2000, 0x80, 0x20 };
128         for (i = 0; i < 4; i++)
129             if (!(left_samples_available & mask[i])) {
130                 int status = left[pred_mode_cache[scan8[0] + 8 * i]];
131                 if (status < 0) {
132                     av_log(logctx, AV_LOG_ERROR,
133                            "left block unavailable for requested intra4x4 mode %d\n",
134                            status);
135                     return AVERROR_INVALIDDATA;
136                 } else if (status) {
137                     pred_mode_cache[scan8[0] + 8 * i] = status;
138                 }
139             }
140     }
141
142     return 0;
143 }
144
145 /**
146  * Check if the top & left blocks are available if needed and
147  * change the dc mode so it only uses the available blocks.
148  */
149 int ff_h264_check_intra_pred_mode(void *logctx, int top_samples_available,
150                                   int left_samples_available,
151                                   int mode, int is_chroma)
152 {
153     static const int8_t top[4]  = { LEFT_DC_PRED8x8, 1, -1, -1 };
154     static const int8_t left[5] = { TOP_DC_PRED8x8, -1,  2, -1, DC_128_PRED8x8 };
155
156     if (mode > 3U) {
157         av_log(logctx, AV_LOG_ERROR,
158                "out of range intra chroma pred mode\n");
159         return AVERROR_INVALIDDATA;
160     }
161
162     if (!(top_samples_available & 0x8000)) {
163         mode = top[mode];
164         if (mode < 0) {
165             av_log(logctx, AV_LOG_ERROR,
166                    "top block unavailable for requested intra mode\n");
167             return AVERROR_INVALIDDATA;
168         }
169     }
170
171     if ((left_samples_available & 0x8080) != 0x8080) {
172         mode = left[mode];
173         if (is_chroma && (left_samples_available & 0x8080)) {
174             // mad cow disease mode, aka MBAFF + constrained_intra_pred
175             mode = ALZHEIMER_DC_L0T_PRED8x8 +
176                    (!(left_samples_available & 0x8000)) +
177                    2 * (mode == DC_128_PRED8x8);
178         }
179         if (mode < 0) {
180             av_log(logctx, AV_LOG_ERROR,
181                    "left block unavailable for requested intra mode\n");
182             return AVERROR_INVALIDDATA;
183         }
184     }
185
186     return mode;
187 }
188
189 int ff_h264_parse_ref_count(int *plist_count, int ref_count[2],
190                             GetBitContext *gb, const PPS *pps,
191                             int slice_type_nos, int picture_structure)
192 {
193     int list_count;
194     int num_ref_idx_active_override_flag, max_refs;
195
196     // set defaults, might be overridden a few lines later
197     ref_count[0] = pps->ref_count[0];
198     ref_count[1] = pps->ref_count[1];
199
200     if (slice_type_nos != AV_PICTURE_TYPE_I) {
201         num_ref_idx_active_override_flag = get_bits1(gb);
202
203         if (num_ref_idx_active_override_flag) {
204             ref_count[0] = get_ue_golomb(gb) + 1;
205             if (ref_count[0] < 1)
206                 goto fail;
207             if (slice_type_nos == AV_PICTURE_TYPE_B) {
208                 ref_count[1] = get_ue_golomb(gb) + 1;
209                 if (ref_count[1] < 1)
210                     goto fail;
211             }
212         }
213
214         if (slice_type_nos == AV_PICTURE_TYPE_B)
215             list_count = 2;
216         else
217             list_count = 1;
218     } else {
219         list_count   = 0;
220         ref_count[0] = ref_count[1] = 0;
221     }
222
223     max_refs = picture_structure == PICT_FRAME ? 16 : 32;
224
225     if (ref_count[0] > max_refs || ref_count[1] > max_refs)
226         goto fail;
227
228     *plist_count = list_count;
229
230     return 0;
231 fail:
232     *plist_count = 0;
233     ref_count[0] = 0;
234     ref_count[1] = 0;
235     return AVERROR_INVALIDDATA;
236 }
237
238 int ff_h264_init_poc(int pic_field_poc[2], int *pic_poc,
239                      const SPS *sps, H264POCContext *pc,
240                      int picture_structure, int nal_ref_idc)
241 {
242     const int max_frame_num = 1 << sps->log2_max_frame_num;
243     int field_poc[2];
244
245     pc->frame_num_offset = pc->prev_frame_num_offset;
246     if (pc->frame_num < pc->prev_frame_num)
247         pc->frame_num_offset += max_frame_num;
248
249     if (sps->poc_type == 0) {
250         const int max_poc_lsb = 1 << sps->log2_max_poc_lsb;
251
252         if (pc->poc_lsb < pc->prev_poc_lsb &&
253             pc->prev_poc_lsb - pc->poc_lsb >= max_poc_lsb / 2)
254             pc->poc_msb = pc->prev_poc_msb + max_poc_lsb;
255         else if (pc->poc_lsb > pc->prev_poc_lsb &&
256                  pc->prev_poc_lsb - pc->poc_lsb < -max_poc_lsb / 2)
257             pc->poc_msb = pc->prev_poc_msb - max_poc_lsb;
258         else
259             pc->poc_msb = pc->prev_poc_msb;
260         field_poc[0] =
261         field_poc[1] = pc->poc_msb + pc->poc_lsb;
262         if (picture_structure == PICT_FRAME)
263             field_poc[1] += pc->delta_poc_bottom;
264     } else if (sps->poc_type == 1) {
265         int abs_frame_num, expected_delta_per_poc_cycle, expectedpoc;
266         int i;
267
268         if (sps->poc_cycle_length != 0)
269             abs_frame_num = pc->frame_num_offset + pc->frame_num;
270         else
271             abs_frame_num = 0;
272
273         if (nal_ref_idc == 0 && abs_frame_num > 0)
274             abs_frame_num--;
275
276         expected_delta_per_poc_cycle = 0;
277         for (i = 0; i < sps->poc_cycle_length; i++)
278             // FIXME integrate during sps parse
279             expected_delta_per_poc_cycle += sps->offset_for_ref_frame[i];
280
281         if (abs_frame_num > 0) {
282             int poc_cycle_cnt          = (abs_frame_num - 1) / sps->poc_cycle_length;
283             int frame_num_in_poc_cycle = (abs_frame_num - 1) % sps->poc_cycle_length;
284
285             expectedpoc = poc_cycle_cnt * expected_delta_per_poc_cycle;
286             for (i = 0; i <= frame_num_in_poc_cycle; i++)
287                 expectedpoc = expectedpoc + sps->offset_for_ref_frame[i];
288         } else
289             expectedpoc = 0;
290
291         if (nal_ref_idc == 0)
292             expectedpoc = expectedpoc + sps->offset_for_non_ref_pic;
293
294         field_poc[0] = expectedpoc + pc->delta_poc[0];
295         field_poc[1] = field_poc[0] + sps->offset_for_top_to_bottom_field;
296
297         if (picture_structure == PICT_FRAME)
298             field_poc[1] += pc->delta_poc[1];
299     } else {
300         int poc = 2 * (pc->frame_num_offset + pc->frame_num);
301
302         if (!nal_ref_idc)
303             poc--;
304
305         field_poc[0] = poc;
306         field_poc[1] = poc;
307     }
308
309     if (picture_structure != PICT_BOTTOM_FIELD)
310         pic_field_poc[0] = field_poc[0];
311     if (picture_structure != PICT_TOP_FIELD)
312         pic_field_poc[1] = field_poc[1];
313     *pic_poc = FFMIN(pic_field_poc[0], pic_field_poc[1]);
314
315     return 0;
316 }
317
318 static int decode_extradata_ps(const uint8_t *data, int size, H264ParamSets *ps,
319                                int is_avc, void *logctx)
320 {
321     H2645Packet pkt = { 0 };
322     int i, ret = 0;
323
324     ret = ff_h2645_packet_split(&pkt, data, size, logctx, is_avc, 2, AV_CODEC_ID_H264);
325     if (ret < 0)
326         goto fail;
327
328     for (i = 0; i < pkt.nb_nals; i++) {
329         H2645NAL *nal = &pkt.nals[i];
330         switch (nal->type) {
331         case NAL_SPS:
332             ret = ff_h264_decode_seq_parameter_set(&nal->gb, logctx, ps);
333             if (ret < 0)
334                 goto fail;
335             break;
336         case NAL_PPS:
337             ret = ff_h264_decode_picture_parameter_set(&nal->gb, logctx, ps,
338                                                        nal->size_bits);
339             if (ret < 0)
340                 goto fail;
341             break;
342         default:
343             av_log(logctx, AV_LOG_VERBOSE, "Ignoring NAL type %d in extradata\n",
344                    nal->type);
345             break;
346         }
347     }
348
349 fail:
350     ff_h2645_packet_uninit(&pkt);
351     return ret;
352 }
353
354 /* There are (invalid) samples in the wild with mp4-style extradata, where the
355  * parameter sets are stored unescaped (i.e. as RBSP).
356  * This function catches the parameter set decoding failure and tries again
357  * after escaping it */
358 static int decode_extradata_ps_mp4(const uint8_t *buf, int buf_size, H264ParamSets *ps,
359                                    int err_recognition, void *logctx)
360 {
361     int ret;
362
363     ret = decode_extradata_ps(buf, buf_size, ps, 1, logctx);
364     if (ret < 0 && !(err_recognition & AV_EF_EXPLODE)) {
365         GetByteContext gbc;
366         PutByteContext pbc;
367         uint8_t *escaped_buf;
368         int escaped_buf_size;
369
370         av_log(logctx, AV_LOG_WARNING,
371                "SPS decoding failure, trying again after escaping the NAL\n");
372
373         if (buf_size / 2 >= (INT16_MAX - AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE) / 3)
374             return AVERROR(ERANGE);
375         escaped_buf_size = buf_size * 3 / 2 + AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE;
376         escaped_buf = av_mallocz(escaped_buf_size);
377         if (!escaped_buf)
378             return AVERROR(ENOMEM);
379
380         bytestream2_init(&gbc, buf, buf_size);
381         bytestream2_init_writer(&pbc, escaped_buf, escaped_buf_size);
382
383         while (bytestream2_get_bytes_left(&gbc)) {
384             if (bytestream2_get_bytes_left(&gbc) >= 3 &&
385                 bytestream2_peek_be24(&gbc) <= 3) {
386                 bytestream2_put_be24(&pbc, 3);
387                 bytestream2_skip(&gbc, 2);
388             } else
389                 bytestream2_put_byte(&pbc, bytestream2_get_byte(&gbc));
390         }
391
392         escaped_buf_size = bytestream2_tell_p(&pbc);
393         AV_WB16(escaped_buf, escaped_buf_size - 2);
394
395         ret = decode_extradata_ps(escaped_buf, escaped_buf_size, ps, 1, logctx);
396         av_freep(&escaped_buf);
397         if (ret < 0)
398             return ret;
399     }
400
401     return 0;
402 }
403
404 int ff_h264_decode_extradata(const uint8_t *data, int size, H264ParamSets *ps,
405                              int *is_avc, int *nal_length_size,
406                              int err_recognition, void *logctx)
407 {
408     int ret;
409
410     if (data[0] == 1) {
411         int i, cnt, nalsize;
412         const uint8_t *p = data;
413
414         *is_avc = 1;
415
416         if (size < 7) {
417             av_log(logctx, AV_LOG_ERROR, "avcC %d too short\n", size);
418             return AVERROR_INVALIDDATA;
419         }
420
421         // Decode sps from avcC
422         cnt = *(p + 5) & 0x1f; // Number of sps
423         p  += 6;
424         for (i = 0; i < cnt; i++) {
425             nalsize = AV_RB16(p) + 2;
426             if (p - data + nalsize > size)
427                 return AVERROR_INVALIDDATA;
428             ret = decode_extradata_ps_mp4(p, nalsize, ps, err_recognition, logctx);
429             if (ret < 0) {
430                 av_log(logctx, AV_LOG_ERROR,
431                        "Decoding sps %d from avcC failed\n", i);
432                 return ret;
433             }
434             p += nalsize;
435         }
436         // Decode pps from avcC
437         cnt = *(p++); // Number of pps
438         for (i = 0; i < cnt; i++) {
439             nalsize = AV_RB16(p) + 2;
440             if (p - data + nalsize > size)
441                 return AVERROR_INVALIDDATA;
442             ret = decode_extradata_ps_mp4(p, nalsize, ps, err_recognition, logctx);
443             if (ret < 0) {
444                 av_log(logctx, AV_LOG_ERROR,
445                        "Decoding pps %d from avcC failed\n", i);
446                 return ret;
447             }
448             p += nalsize;
449         }
450         // Store right nal length size that will be used to parse all other nals
451         *nal_length_size = (data[4] & 0x03) + 1;
452     } else {
453         *is_avc = 0;
454         ret = decode_extradata_ps(data, size, ps, 0, logctx);
455         if (ret < 0)
456             return ret;
457     }
458     return 0;
459 }
460
461 /**
462  * Compute profile from profile_idc and constraint_set?_flags.
463  *
464  * @param sps SPS
465  *
466  * @return profile as defined by FF_PROFILE_H264_*
467  */
468 int ff_h264_get_profile(const SPS *sps)
469 {
470     int profile = sps->profile_idc;
471
472     switch (sps->profile_idc) {
473     case FF_PROFILE_H264_BASELINE:
474         // constraint_set1_flag set to 1
475         profile |= (sps->constraint_set_flags & 1 << 1) ? FF_PROFILE_H264_CONSTRAINED : 0;
476         break;
477     case FF_PROFILE_H264_HIGH_10:
478     case FF_PROFILE_H264_HIGH_422:
479     case FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE:
480         // constraint_set3_flag set to 1
481         profile |= (sps->constraint_set_flags & 1 << 3) ? FF_PROFILE_H264_INTRA : 0;
482         break;
483     }
484
485     return profile;
486 }