e8f8f1a5504b123ef27a3d48a0cb5dae74cded46
[ffmpeg.git] / libavcodec / hevc.h
1 /*
2  * HEVC video decoder
3  *
4  * Copyright (C) 2012 - 2013 Guillaume Martres
5  *
6  * This file is part of Libav.
7  *
8  * Libav is free software; you can redistribute it and/or
9  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
10  * License as published by the Free Software Foundation; either
11  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
12  *
13  * Libav is distributed in the hope that it will be useful,
14  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
15  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
16  * Lesser General Public License for more details.
17  *
18  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
19  * License along with Libav; if not, write to the Free Software
20  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
21  */
22
23 #ifndef AVCODEC_HEVC_H
24 #define AVCODEC_HEVC_H
25
26 #include <stddef.h>
27 #include <stdint.h>
28
29 #include "libavutil/buffer.h"
30 #include "libavutil/md5.h"
31
32 #include "avcodec.h"
33 #include "bswapdsp.h"
34 #include "cabac.h"
35 #include "get_bits.h"
36 #include "hevcdsp.h"
37 #include "internal.h"
38 #include "thread.h"
39 #include "videodsp.h"
40
41 #define MAX_DPB_SIZE 16 // A.4.1
42 #define MAX_REFS 16
43
44 /**
45  * 7.4.2.1
46  */
47 #define MAX_SUB_LAYERS 7
48 #define MAX_VPS_COUNT 16
49 #define MAX_SPS_COUNT 32
50 #define MAX_PPS_COUNT 256
51 #define MAX_SHORT_TERM_RPS_COUNT 64
52 #define MAX_CU_SIZE 128
53
54 //TODO: check if this is really the maximum
55 #define MAX_TRANSFORM_DEPTH 5
56
57 #define MAX_TB_SIZE 32
58 #define MAX_PB_SIZE 64
59 #define MAX_LOG2_CTB_SIZE 6
60 #define MAX_QP 51
61 #define DEFAULT_INTRA_TC_OFFSET 2
62
63 #define HEVC_CONTEXTS 183
64
65 #define MRG_MAX_NUM_CANDS     5
66
67 #define L0 0
68 #define L1 1
69
70 #define EPEL_EXTRA_BEFORE 1
71 #define EPEL_EXTRA_AFTER  2
72 #define EPEL_EXTRA        3
73
74 #define EDGE_EMU_BUFFER_STRIDE 80
75
76 /**
77  * Value of the luma sample at position (x, y) in the 2D array tab.
78  */
79 #define SAMPLE(tab, x, y) ((tab)[(y) * s->sps->width + (x)])
80 #define SAMPLE_CTB(tab, x, y) ((tab)[(y) * min_cb_width + (x)])
81 #define SAMPLE_CBF(tab, x, y) ((tab)[((y) & ((1<<log2_trafo_size)-1)) * MAX_CU_SIZE + ((x) & ((1<<log2_trafo_size)-1))])
82
83 #define IS_IDR(s) (s->nal_unit_type == NAL_IDR_W_RADL || s->nal_unit_type == NAL_IDR_N_LP)
84 #define IS_BLA(s) (s->nal_unit_type == NAL_BLA_W_RADL || s->nal_unit_type == NAL_BLA_W_LP || \
85                    s->nal_unit_type == NAL_BLA_N_LP)
86 #define IS_IRAP(s) (s->nal_unit_type >= 16 && s->nal_unit_type <= 23)
87
88 #define FFUDIV(a,b) (((a) > 0 ? (a) : (a) - (b) + 1) / (b))
89 #define FFUMOD(a,b) ((a) - (b) * FFUDIV(a,b))
90
91 /**
92  * Table 7-3: NAL unit type codes
93  */
94 enum NALUnitType {
95     NAL_TRAIL_N    = 0,
96     NAL_TRAIL_R    = 1,
97     NAL_TSA_N      = 2,
98     NAL_TSA_R      = 3,
99     NAL_STSA_N     = 4,
100     NAL_STSA_R     = 5,
101     NAL_RADL_N     = 6,
102     NAL_RADL_R     = 7,
103     NAL_RASL_N     = 8,
104     NAL_RASL_R     = 9,
105     NAL_BLA_W_LP   = 16,
106     NAL_BLA_W_RADL = 17,
107     NAL_BLA_N_LP   = 18,
108     NAL_IDR_W_RADL = 19,
109     NAL_IDR_N_LP   = 20,
110     NAL_CRA_NUT    = 21,
111     NAL_VPS        = 32,
112     NAL_SPS        = 33,
113     NAL_PPS        = 34,
114     NAL_AUD        = 35,
115     NAL_EOS_NUT    = 36,
116     NAL_EOB_NUT    = 37,
117     NAL_FD_NUT     = 38,
118     NAL_SEI_PREFIX = 39,
119     NAL_SEI_SUFFIX = 40,
120 };
121
122 enum RPSType {
123     ST_CURR_BEF = 0,
124     ST_CURR_AFT,
125     ST_FOLL,
126     LT_CURR,
127     LT_FOLL,
128     NB_RPS_TYPE,
129 };
130
131 enum SliceType {
132     B_SLICE = 0,
133     P_SLICE = 1,
134     I_SLICE = 2,
135 };
136
137 enum SyntaxElement {
138     SAO_MERGE_FLAG = 0,
139     SAO_TYPE_IDX,
140     SAO_EO_CLASS,
141     SAO_BAND_POSITION,
142     SAO_OFFSET_ABS,
143     SAO_OFFSET_SIGN,
144     END_OF_SLICE_FLAG,
145     SPLIT_CODING_UNIT_FLAG,
146     CU_TRANSQUANT_BYPASS_FLAG,
147     SKIP_FLAG,
148     CU_QP_DELTA,
149     PRED_MODE_FLAG,
150     PART_MODE,
151     PCM_FLAG,
152     PREV_INTRA_LUMA_PRED_FLAG,
153     MPM_IDX,
154     REM_INTRA_LUMA_PRED_MODE,
155     INTRA_CHROMA_PRED_MODE,
156     MERGE_FLAG,
157     MERGE_IDX,
158     INTER_PRED_IDC,
159     REF_IDX_L0,
160     REF_IDX_L1,
161     ABS_MVD_GREATER0_FLAG,
162     ABS_MVD_GREATER1_FLAG,
163     ABS_MVD_MINUS2,
164     MVD_SIGN_FLAG,
165     MVP_LX_FLAG,
166     NO_RESIDUAL_DATA_FLAG,
167     SPLIT_TRANSFORM_FLAG,
168     CBF_LUMA,
169     CBF_CB_CR,
170     TRANSFORM_SKIP_FLAG,
171     LAST_SIGNIFICANT_COEFF_X_PREFIX,
172     LAST_SIGNIFICANT_COEFF_Y_PREFIX,
173     LAST_SIGNIFICANT_COEFF_X_SUFFIX,
174     LAST_SIGNIFICANT_COEFF_Y_SUFFIX,
175     SIGNIFICANT_COEFF_GROUP_FLAG,
176     SIGNIFICANT_COEFF_FLAG,
177     COEFF_ABS_LEVEL_GREATER1_FLAG,
178     COEFF_ABS_LEVEL_GREATER2_FLAG,
179     COEFF_ABS_LEVEL_REMAINING,
180     COEFF_SIGN_FLAG,
181 };
182
183 enum PartMode {
184     PART_2Nx2N = 0,
185     PART_2NxN  = 1,
186     PART_Nx2N  = 2,
187     PART_NxN   = 3,
188     PART_2NxnU = 4,
189     PART_2NxnD = 5,
190     PART_nLx2N = 6,
191     PART_nRx2N = 7,
192 };
193
194 enum PredMode {
195     MODE_INTER = 0,
196     MODE_INTRA,
197     MODE_SKIP,
198 };
199
200 enum InterPredIdc {
201     PRED_L0 = 0,
202     PRED_L1,
203     PRED_BI,
204 };
205
206 enum IntraPredMode {
207     INTRA_PLANAR = 0,
208     INTRA_DC,
209     INTRA_ANGULAR_2,
210     INTRA_ANGULAR_3,
211     INTRA_ANGULAR_4,
212     INTRA_ANGULAR_5,
213     INTRA_ANGULAR_6,
214     INTRA_ANGULAR_7,
215     INTRA_ANGULAR_8,
216     INTRA_ANGULAR_9,
217     INTRA_ANGULAR_10,
218     INTRA_ANGULAR_11,
219     INTRA_ANGULAR_12,
220     INTRA_ANGULAR_13,
221     INTRA_ANGULAR_14,
222     INTRA_ANGULAR_15,
223     INTRA_ANGULAR_16,
224     INTRA_ANGULAR_17,
225     INTRA_ANGULAR_18,
226     INTRA_ANGULAR_19,
227     INTRA_ANGULAR_20,
228     INTRA_ANGULAR_21,
229     INTRA_ANGULAR_22,
230     INTRA_ANGULAR_23,
231     INTRA_ANGULAR_24,
232     INTRA_ANGULAR_25,
233     INTRA_ANGULAR_26,
234     INTRA_ANGULAR_27,
235     INTRA_ANGULAR_28,
236     INTRA_ANGULAR_29,
237     INTRA_ANGULAR_30,
238     INTRA_ANGULAR_31,
239     INTRA_ANGULAR_32,
240     INTRA_ANGULAR_33,
241     INTRA_ANGULAR_34,
242 };
243
244 enum SAOType {
245     SAO_NOT_APPLIED = 0,
246     SAO_BAND,
247     SAO_EDGE,
248 };
249
250 enum SAOEOClass {
251     SAO_EO_HORIZ = 0,
252     SAO_EO_VERT,
253     SAO_EO_135D,
254     SAO_EO_45D,
255 };
256
257 enum ScanType {
258     SCAN_DIAG = 0,
259     SCAN_HORIZ,
260     SCAN_VERT,
261 };
262
263 typedef struct ShortTermRPS {
264     unsigned int num_negative_pics;
265     int num_delta_pocs;
266     int32_t delta_poc[32];
267     uint8_t used[32];
268 } ShortTermRPS;
269
270 typedef struct LongTermRPS {
271     int     poc[32];
272     uint8_t used[32];
273     uint8_t nb_refs;
274 } LongTermRPS;
275
276 typedef struct RefPicList {
277     struct HEVCFrame *ref[MAX_REFS];
278     int list[MAX_REFS];
279     int isLongTerm[MAX_REFS];
280     int nb_refs;
281 } RefPicList;
282
283 typedef struct RefPicListTab {
284     RefPicList refPicList[2];
285 } RefPicListTab;
286
287 typedef struct HEVCWindow {
288     int left_offset;
289     int right_offset;
290     int top_offset;
291     int bottom_offset;
292 } HEVCWindow;
293
294 typedef struct VUI {
295     AVRational sar;
296
297     int overscan_info_present_flag;
298     int overscan_appropriate_flag;
299
300     int video_signal_type_present_flag;
301     int video_format;
302     int video_full_range_flag;
303     int colour_description_present_flag;
304     uint8_t colour_primaries;
305     uint8_t transfer_characteristic;
306     uint8_t matrix_coeffs;
307
308     int chroma_loc_info_present_flag;
309     int chroma_sample_loc_type_top_field;
310     int chroma_sample_loc_type_bottom_field;
311     int neutra_chroma_indication_flag;
312
313     int field_seq_flag;
314     int frame_field_info_present_flag;
315
316     int default_display_window_flag;
317     HEVCWindow def_disp_win;
318
319     int vui_timing_info_present_flag;
320     uint32_t vui_num_units_in_tick;
321     uint32_t vui_time_scale;
322     int vui_poc_proportional_to_timing_flag;
323     int vui_num_ticks_poc_diff_one_minus1;
324     int vui_hrd_parameters_present_flag;
325
326     int bitstream_restriction_flag;
327     int tiles_fixed_structure_flag;
328     int motion_vectors_over_pic_boundaries_flag;
329     int restricted_ref_pic_lists_flag;
330     int min_spatial_segmentation_idc;
331     int max_bytes_per_pic_denom;
332     int max_bits_per_min_cu_denom;
333     int log2_max_mv_length_horizontal;
334     int log2_max_mv_length_vertical;
335 } VUI;
336
337 typedef struct PTLCommon {
338     uint8_t profile_space;
339     uint8_t tier_flag;
340     uint8_t profile_idc;
341     uint8_t profile_compatibility_flag[32];
342     uint8_t level_idc;
343     uint8_t progressive_source_flag;
344     uint8_t interlaced_source_flag;
345     uint8_t non_packed_constraint_flag;
346     uint8_t frame_only_constraint_flag;
347 } PTLCommon;
348
349 typedef struct PTL {
350     PTLCommon general_ptl;
351     PTLCommon sub_layer_ptl[MAX_SUB_LAYERS];
352
353     uint8_t sub_layer_profile_present_flag[MAX_SUB_LAYERS];
354     uint8_t sub_layer_level_present_flag[MAX_SUB_LAYERS];
355 } PTL;
356
357 typedef struct HEVCVPS {
358     uint8_t vps_temporal_id_nesting_flag;
359     int vps_max_layers;
360     int vps_max_sub_layers; ///< vps_max_temporal_layers_minus1 + 1
361
362     PTL ptl;
363     int vps_sub_layer_ordering_info_present_flag;
364     unsigned int vps_max_dec_pic_buffering[MAX_SUB_LAYERS];
365     unsigned int vps_num_reorder_pics[MAX_SUB_LAYERS];
366     unsigned int vps_max_latency_increase[MAX_SUB_LAYERS];
367     int vps_max_layer_id;
368     int vps_num_layer_sets; ///< vps_num_layer_sets_minus1 + 1
369     uint8_t vps_timing_info_present_flag;
370     uint32_t vps_num_units_in_tick;
371     uint32_t vps_time_scale;
372     uint8_t vps_poc_proportional_to_timing_flag;
373     int vps_num_ticks_poc_diff_one; ///< vps_num_ticks_poc_diff_one_minus1 + 1
374     int vps_num_hrd_parameters;
375 } HEVCVPS;
376
377 typedef struct ScalingList {
378     /* This is a little wasteful, since sizeID 0 only needs 8 coeffs,
379      * and size ID 3 only has 2 arrays, not 6. */
380     uint8_t sl[4][6][64];
381     uint8_t sl_dc[2][6];
382 } ScalingList;
383
384 typedef struct HEVCSPS {
385     int vps_id;
386     int chroma_format_idc;
387     uint8_t separate_colour_plane_flag;
388
389     ///< output (i.e. cropped) values
390     int output_width, output_height;
391     HEVCWindow output_window;
392
393     HEVCWindow pic_conf_win;
394
395     int bit_depth;
396     int pixel_shift;
397     enum AVPixelFormat pix_fmt;
398
399     unsigned int log2_max_poc_lsb;
400     int pcm_enabled_flag;
401
402     int max_sub_layers;
403     struct {
404         int max_dec_pic_buffering;
405         int num_reorder_pics;
406         int max_latency_increase;
407     } temporal_layer[MAX_SUB_LAYERS];
408
409     VUI vui;
410     PTL ptl;
411
412     uint8_t scaling_list_enable_flag;
413     ScalingList scaling_list;
414
415     unsigned int nb_st_rps;
416     ShortTermRPS st_rps[MAX_SHORT_TERM_RPS_COUNT];
417
418     uint8_t amp_enabled_flag;
419     uint8_t sao_enabled;
420
421     uint8_t long_term_ref_pics_present_flag;
422     uint16_t lt_ref_pic_poc_lsb_sps[32];
423     uint8_t used_by_curr_pic_lt_sps_flag[32];
424     uint8_t num_long_term_ref_pics_sps;
425
426     struct {
427         uint8_t bit_depth;
428         uint8_t bit_depth_chroma;
429         unsigned int log2_min_pcm_cb_size;
430         unsigned int log2_max_pcm_cb_size;
431         uint8_t loop_filter_disable_flag;
432     } pcm;
433     uint8_t sps_temporal_mvp_enabled_flag;
434     uint8_t sps_strong_intra_smoothing_enable_flag;
435
436     unsigned int log2_min_cb_size;
437     unsigned int log2_diff_max_min_coding_block_size;
438     unsigned int log2_min_tb_size;
439     unsigned int log2_max_trafo_size;
440     unsigned int log2_ctb_size;
441     unsigned int log2_min_pu_size;
442
443     int max_transform_hierarchy_depth_inter;
444     int max_transform_hierarchy_depth_intra;
445
446     ///< coded frame dimension in various units
447     int width;
448     int height;
449     int ctb_width;
450     int ctb_height;
451     int ctb_size;
452     int min_cb_width;
453     int min_cb_height;
454     int min_tb_width;
455     int min_tb_height;
456     int min_pu_width;
457     int min_pu_height;
458
459     int hshift[3];
460     int vshift[3];
461
462     int qp_bd_offset;
463 } HEVCSPS;
464
465 typedef struct HEVCPPS {
466     unsigned int sps_id; ///< seq_parameter_set_id
467
468     uint8_t sign_data_hiding_flag;
469
470     uint8_t cabac_init_present_flag;
471
472     int num_ref_idx_l0_default_active; ///< num_ref_idx_l0_default_active_minus1 + 1
473     int num_ref_idx_l1_default_active; ///< num_ref_idx_l1_default_active_minus1 + 1
474     int pic_init_qp_minus26;
475
476     uint8_t constrained_intra_pred_flag;
477     uint8_t transform_skip_enabled_flag;
478
479     uint8_t cu_qp_delta_enabled_flag;
480     int diff_cu_qp_delta_depth;
481
482     int cb_qp_offset;
483     int cr_qp_offset;
484     uint8_t pic_slice_level_chroma_qp_offsets_present_flag;
485     uint8_t weighted_pred_flag;
486     uint8_t weighted_bipred_flag;
487     uint8_t output_flag_present_flag;
488     uint8_t transquant_bypass_enable_flag;
489
490     uint8_t dependent_slice_segments_enabled_flag;
491     uint8_t tiles_enabled_flag;
492     uint8_t entropy_coding_sync_enabled_flag;
493
494     int num_tile_columns;   ///< num_tile_columns_minus1 + 1
495     int num_tile_rows;      ///< num_tile_rows_minus1 + 1
496     uint8_t uniform_spacing_flag;
497     uint8_t loop_filter_across_tiles_enabled_flag;
498
499     uint8_t seq_loop_filter_across_slices_enabled_flag;
500
501     uint8_t deblocking_filter_control_present_flag;
502     uint8_t deblocking_filter_override_enabled_flag;
503     uint8_t disable_dbf;
504     int beta_offset;    ///< beta_offset_div2 * 2
505     int tc_offset;      ///< tc_offset_div2 * 2
506
507     uint8_t scaling_list_data_present_flag;
508     ScalingList scaling_list;
509
510     uint8_t lists_modification_present_flag;
511     int log2_parallel_merge_level; ///< log2_parallel_merge_level_minus2 + 2
512     int num_extra_slice_header_bits;
513     uint8_t slice_header_extension_present_flag;
514
515     // Inferred parameters
516     unsigned int *column_width;  ///< ColumnWidth
517     unsigned int *row_height;    ///< RowHeight
518     unsigned int *col_bd;        ///< ColBd
519     unsigned int *row_bd;        ///< RowBd
520     int *col_idxX;
521
522     int *ctb_addr_rs_to_ts; ///< CtbAddrRSToTS
523     int *ctb_addr_ts_to_rs; ///< CtbAddrTSToRS
524     int *tile_id;           ///< TileId
525     int *tile_pos_rs;       ///< TilePosRS
526     int *min_tb_addr_zs;    ///< MinTbAddrZS
527 } HEVCPPS;
528
529 typedef struct SliceHeader {
530     unsigned int pps_id;
531
532     ///< address (in raster order) of the first block in the current slice segment
533     unsigned int   slice_segment_addr;
534     ///< address (in raster order) of the first block in the current slice
535     unsigned int   slice_addr;
536
537     enum SliceType slice_type;
538
539     int pic_order_cnt_lsb;
540
541     uint8_t first_slice_in_pic_flag;
542     uint8_t dependent_slice_segment_flag;
543     uint8_t pic_output_flag;
544     uint8_t colour_plane_id;
545
546     ///< RPS coded in the slice header itself is stored here
547     ShortTermRPS slice_rps;
548     const ShortTermRPS *short_term_rps;
549     LongTermRPS long_term_rps;
550     unsigned int list_entry_lx[2][32];
551
552     uint8_t rpl_modification_flag[2];
553     uint8_t no_output_of_prior_pics_flag;
554     uint8_t slice_temporal_mvp_enabled_flag;
555
556     unsigned int nb_refs[2];
557
558     uint8_t slice_sample_adaptive_offset_flag[3];
559     uint8_t mvd_l1_zero_flag;
560
561     uint8_t cabac_init_flag;
562     uint8_t disable_deblocking_filter_flag; ///< slice_header_disable_deblocking_filter_flag
563     uint8_t slice_loop_filter_across_slices_enabled_flag;
564     uint8_t collocated_list;
565
566     unsigned int collocated_ref_idx;
567
568     int slice_qp_delta;
569     int slice_cb_qp_offset;
570     int slice_cr_qp_offset;
571
572     int beta_offset;    ///< beta_offset_div2 * 2
573     int tc_offset;      ///< tc_offset_div2 * 2
574
575     unsigned int max_num_merge_cand; ///< 5 - 5_minus_max_num_merge_cand
576
577     int num_entry_point_offsets;
578
579     int8_t slice_qp;
580
581     uint8_t luma_log2_weight_denom;
582     int16_t chroma_log2_weight_denom;
583
584     int16_t luma_weight_l0[16];
585     int16_t chroma_weight_l0[16][2];
586     int16_t chroma_weight_l1[16][2];
587     int16_t luma_weight_l1[16];
588
589     int16_t luma_offset_l0[16];
590     int16_t chroma_offset_l0[16][2];
591
592     int16_t luma_offset_l1[16];
593     int16_t chroma_offset_l1[16][2];
594
595     int slice_ctb_addr_rs;
596 } SliceHeader;
597
598 typedef struct CodingTree {
599     int depth; ///< ctDepth
600 } CodingTree;
601
602 typedef struct CodingUnit {
603     int x;
604     int y;
605
606     enum PredMode pred_mode;    ///< PredMode
607     enum PartMode part_mode;    ///< PartMode
608
609     uint8_t rqt_root_cbf;
610
611     uint8_t pcm_flag;
612
613     // Inferred parameters
614     uint8_t intra_split_flag;   ///< IntraSplitFlag
615     uint8_t max_trafo_depth;    ///< MaxTrafoDepth
616     uint8_t cu_transquant_bypass_flag;
617 } CodingUnit;
618
619 typedef struct Mv {
620     int16_t x;  ///< horizontal component of motion vector
621     int16_t y;  ///< vertical component of motion vector
622 } Mv;
623
624 typedef struct MvField {
625     Mv mv[2];
626     int8_t ref_idx[2];
627     int8_t pred_flag[2];
628     uint8_t is_intra;
629 } MvField;
630
631 typedef struct NeighbourAvailable {
632     int cand_bottom_left;
633     int cand_left;
634     int cand_up;
635     int cand_up_left;
636     int cand_up_right;
637     int cand_up_right_sap;
638 } NeighbourAvailable;
639
640 typedef struct PredictionUnit {
641     int mpm_idx;
642     int rem_intra_luma_pred_mode;
643     uint8_t intra_pred_mode[4];
644     Mv mvd;
645     uint8_t merge_flag;
646     uint8_t intra_pred_mode_c;
647 } PredictionUnit;
648
649 typedef struct TransformTree {
650     uint8_t cbf_cb[MAX_TRANSFORM_DEPTH][MAX_CU_SIZE * MAX_CU_SIZE];
651     uint8_t cbf_cr[MAX_TRANSFORM_DEPTH][MAX_CU_SIZE * MAX_CU_SIZE];
652     uint8_t cbf_luma;
653
654     // Inferred parameters
655     uint8_t inter_split_flag;
656 } TransformTree;
657
658 typedef struct TransformUnit {
659     int cu_qp_delta;
660
661     // Inferred parameters;
662     int cur_intra_pred_mode;
663     uint8_t is_cu_qp_delta_coded;
664 } TransformUnit;
665
666 typedef struct DBParams {
667     int beta_offset;
668     int tc_offset;
669 } DBParams;
670
671 #define HEVC_FRAME_FLAG_OUTPUT    (1 << 0)
672 #define HEVC_FRAME_FLAG_SHORT_REF (1 << 1)
673 #define HEVC_FRAME_FLAG_LONG_REF  (1 << 2)
674
675 typedef struct HEVCFrame {
676     AVFrame *frame;
677     ThreadFrame tf;
678     MvField *tab_mvf;
679     RefPicList *refPicList;
680     RefPicListTab **rpl_tab;
681     int ctb_count;
682     int poc;
683     struct HEVCFrame *collocated_ref;
684
685     HEVCWindow window;
686
687     AVBufferRef *tab_mvf_buf;
688     AVBufferRef *rpl_tab_buf;
689     AVBufferRef *rpl_buf;
690
691     /**
692      * A sequence counter, so that old frames are output first
693      * after a POC reset
694      */
695     uint16_t sequence;
696
697     /**
698      * A combination of HEVC_FRAME_FLAG_*
699      */
700     uint8_t flags;
701 } HEVCFrame;
702
703 typedef struct HEVCNAL {
704     uint8_t *rbsp_buffer;
705     int rbsp_buffer_size;
706
707     int size;
708     const uint8_t *data;
709 } HEVCNAL;
710
711 struct HEVCContext;
712
713 typedef struct HEVCPredContext {
714     void (*intra_pred[4])(struct HEVCContext *s, int x0, int y0, int c_idx);
715
716     void (*pred_planar[4])(uint8_t *src, const uint8_t *top,
717                            const uint8_t *left, ptrdiff_t stride);
718     void (*pred_dc)(uint8_t *src, const uint8_t *top, const uint8_t *left,
719                     ptrdiff_t stride, int log2_size, int c_idx);
720     void (*pred_angular[4])(uint8_t *src, const uint8_t *top,
721                             const uint8_t *left, ptrdiff_t stride,
722                             int c_idx, int mode);
723 } HEVCPredContext;
724
725 typedef struct HEVCLocalContext {
726     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, mc_buffer[(MAX_PB_SIZE + 7) * MAX_PB_SIZE]);
727     uint8_t cabac_state[HEVC_CONTEXTS];
728
729     uint8_t first_qp_group;
730
731     GetBitContext gb;
732     CABACContext cc;
733     TransformTree tt;
734
735     int8_t qp_y;
736     int8_t curr_qp_y;
737
738     TransformUnit tu;
739
740     uint8_t ctb_left_flag;
741     uint8_t ctb_up_flag;
742     uint8_t ctb_up_right_flag;
743     uint8_t ctb_up_left_flag;
744     int     start_of_tiles_x;
745     int     end_of_tiles_x;
746     int     end_of_tiles_y;
747     /* +7 is for subpixel interpolation, *2 for high bit depths */
748     DECLARE_ALIGNED(32, uint8_t, edge_emu_buffer)[(MAX_PB_SIZE + 7) * EDGE_EMU_BUFFER_STRIDE * 2];
749     CodingTree ct;
750     CodingUnit cu;
751     PredictionUnit pu;
752     NeighbourAvailable na;
753
754     uint8_t slice_or_tiles_left_boundary;
755     uint8_t slice_or_tiles_up_boundary;
756 } HEVCLocalContext;
757
758 typedef struct HEVCContext {
759     const AVClass *c;  // needed by private avoptions
760     AVCodecContext *avctx;
761
762     HEVCLocalContext HEVClc;
763
764     uint8_t cabac_state[HEVC_CONTEXTS];
765
766     /** 1 if the independent slice segment header was successfully parsed */
767     uint8_t slice_initialized;
768
769     AVFrame *frame;
770     AVFrame *sao_frame;
771     AVFrame *tmp_frame;
772     AVFrame *output_frame;
773
774     const HEVCVPS *vps;
775     const HEVCSPS *sps;
776     const HEVCPPS *pps;
777     AVBufferRef *vps_list[MAX_VPS_COUNT];
778     AVBufferRef *sps_list[MAX_SPS_COUNT];
779     AVBufferRef *pps_list[MAX_PPS_COUNT];
780
781     AVBufferPool *tab_mvf_pool;
782     AVBufferPool *rpl_tab_pool;
783
784     ///< candidate references for the current frame
785     RefPicList rps[5];
786
787     SliceHeader sh;
788     SAOParams *sao;
789     DBParams *deblock;
790     enum NALUnitType nal_unit_type;
791     int temporal_id;  ///< temporal_id_plus1 - 1
792     HEVCFrame *ref;
793     HEVCFrame DPB[32];
794     int poc;
795     int pocTid0;
796     int slice_idx; ///< number of the slice being currently decoded
797     int eos;       ///< current packet contains an EOS/EOB NAL
798     int max_ra;
799     int bs_width;
800     int bs_height;
801
802     int is_decoded;
803
804     HEVCPredContext hpc;
805     HEVCDSPContext hevcdsp;
806     VideoDSPContext vdsp;
807     BswapDSPContext bdsp;
808     int8_t *qp_y_tab;
809     uint8_t *horizontal_bs;
810     uint8_t *vertical_bs;
811
812     int32_t *tab_slice_address;
813
814     //  CU
815     uint8_t *skip_flag;
816     uint8_t *tab_ct_depth;
817     // PU
818     uint8_t *tab_ipm;
819
820     uint8_t *cbf_luma; // cbf_luma of colocated TU
821     uint8_t *is_pcm;
822
823     // CTB-level flags affecting loop filter operation
824     uint8_t *filter_slice_edges;
825
826     /** used on BE to byteswap the lines for checksumming */
827     uint8_t *checksum_buf;
828     int      checksum_buf_size;
829
830     /**
831      * Sequence counters for decoded and output frames, so that old
832      * frames are output first after a POC reset
833      */
834     uint16_t seq_decode;
835     uint16_t seq_output;
836
837     HEVCNAL *nals;
838     int nb_nals;
839     int nals_allocated;
840     // type of the first VCL NAL of the current frame
841     enum NALUnitType first_nal_type;
842
843     // for checking the frame checksums
844     struct AVMD5 *md5_ctx;
845     uint8_t       md5[3][16];
846     uint8_t is_md5;
847
848     uint8_t context_initialized;
849     uint8_t is_nalff;       ///< this flag is != 0 if bitstream is encapsulated
850                             ///< as a format defined in 14496-15
851     int apply_defdispwin;
852
853     int nal_length_size;    ///< Number of bytes used for nal length (1, 2 or 4)
854     int nuh_layer_id;
855
856     /** frame packing arrangement variables */
857     int sei_frame_packing_present;
858     int frame_packing_arrangement_type;
859     int content_interpretation_type;
860     int quincunx_subsampling;
861
862     /** display orientation */
863     int sei_display_orientation_present;
864     int sei_anticlockwise_rotation;
865     int sei_hflip, sei_vflip;
866 } HEVCContext;
867
868 int ff_hevc_decode_short_term_rps(HEVCContext *s, ShortTermRPS *rps,
869                                   const HEVCSPS *sps, int is_slice_header);
870 int ff_hevc_decode_nal_vps(HEVCContext *s);
871 int ff_hevc_decode_nal_sps(HEVCContext *s);
872 int ff_hevc_decode_nal_pps(HEVCContext *s);
873 int ff_hevc_decode_nal_sei(HEVCContext *s);
874
875 /**
876  * Mark all frames in DPB as unused for reference.
877  */
878 void ff_hevc_clear_refs(HEVCContext *s);
879
880 /**
881  * Drop all frames currently in DPB.
882  */
883 void ff_hevc_flush_dpb(HEVCContext *s);
884
885 /**
886  * Compute POC of the current frame and return it.
887  */
888 int ff_hevc_compute_poc(HEVCContext *s, int poc_lsb);
889
890 RefPicList *ff_hevc_get_ref_list(HEVCContext *s, HEVCFrame *frame,
891                                  int x0, int y0);
892
893 /**
894  * Construct the reference picture sets for the current frame.
895  */
896 int ff_hevc_frame_rps(HEVCContext *s);
897
898 /**
899  * Construct the reference picture list(s) for the current slice.
900  */
901 int ff_hevc_slice_rpl(HEVCContext *s);
902
903 void ff_hevc_save_states(HEVCContext *s, int ctb_addr_ts);
904 void ff_hevc_cabac_init(HEVCContext *s, int ctb_addr_ts);
905 int ff_hevc_sao_merge_flag_decode(HEVCContext *s);
906 int ff_hevc_sao_type_idx_decode(HEVCContext *s);
907 int ff_hevc_sao_band_position_decode(HEVCContext *s);
908 int ff_hevc_sao_offset_abs_decode(HEVCContext *s);
909 int ff_hevc_sao_offset_sign_decode(HEVCContext *s);
910 int ff_hevc_sao_eo_class_decode(HEVCContext *s);
911 int ff_hevc_end_of_slice_flag_decode(HEVCContext *s);
912 int ff_hevc_cu_transquant_bypass_flag_decode(HEVCContext *s);
913 int ff_hevc_skip_flag_decode(HEVCContext *s, int x0, int y0,
914                              int x_cb, int y_cb);
915 int ff_hevc_pred_mode_decode(HEVCContext *s);
916 int ff_hevc_split_coding_unit_flag_decode(HEVCContext *s, int ct_depth,
917                                           int x0, int y0);
918 int ff_hevc_part_mode_decode(HEVCContext *s, int log2_cb_size);
919 int ff_hevc_pcm_flag_decode(HEVCContext *s);
920 int ff_hevc_prev_intra_luma_pred_flag_decode(HEVCContext *s);
921 int ff_hevc_mpm_idx_decode(HEVCContext *s);
922 int ff_hevc_rem_intra_luma_pred_mode_decode(HEVCContext *s);
923 int ff_hevc_intra_chroma_pred_mode_decode(HEVCContext *s);
924 int ff_hevc_merge_idx_decode(HEVCContext *s);
925 int ff_hevc_merge_flag_decode(HEVCContext *s);
926 int ff_hevc_inter_pred_idc_decode(HEVCContext *s, int nPbW, int nPbH);
927 int ff_hevc_ref_idx_lx_decode(HEVCContext *s, int num_ref_idx_lx);
928 int ff_hevc_mvp_lx_flag_decode(HEVCContext *s);
929 int ff_hevc_no_residual_syntax_flag_decode(HEVCContext *s);
930 int ff_hevc_abs_mvd_greater0_flag_decode(HEVCContext *s);
931 int ff_hevc_abs_mvd_greater1_flag_decode(HEVCContext *s);
932 int ff_hevc_mvd_decode(HEVCContext *s);
933 int ff_hevc_mvd_sign_flag_decode(HEVCContext *s);
934 int ff_hevc_split_transform_flag_decode(HEVCContext *s, int log2_trafo_size);
935 int ff_hevc_cbf_cb_cr_decode(HEVCContext *s, int trafo_depth);
936 int ff_hevc_cbf_luma_decode(HEVCContext *s, int trafo_depth);
937 int ff_hevc_transform_skip_flag_decode(HEVCContext *s, int c_idx);
938 int ff_hevc_last_significant_coeff_x_prefix_decode(HEVCContext *s, int c_idx,
939                                                    int log2_size);
940 int ff_hevc_last_significant_coeff_y_prefix_decode(HEVCContext *s, int c_idx,
941                                                    int log2_size);
942 int ff_hevc_last_significant_coeff_suffix_decode(HEVCContext *s,
943                                                  int last_significant_coeff_prefix);
944 int ff_hevc_significant_coeff_group_flag_decode(HEVCContext *s, int c_idx,
945                                                 int ctx_cg);
946 int ff_hevc_significant_coeff_flag_decode(HEVCContext *s, int c_idx, int x_c,
947                                           int y_c, int log2_trafo_size,
948                                           int scan_idx, int prev_sig);
949 int ff_hevc_coeff_abs_level_greater1_flag_decode(HEVCContext *s, int c_idx,
950                                                  int ctx_set);
951 int ff_hevc_coeff_abs_level_greater2_flag_decode(HEVCContext *s, int c_idx,
952                                                  int inc);
953 int ff_hevc_coeff_abs_level_remaining(HEVCContext *s, int base_level,
954                                       int rc_rice_param);
955 int ff_hevc_coeff_sign_flag(HEVCContext *s, uint8_t nb);
956
957 /**
958  * Get the number of candidate references for the current frame.
959  */
960 int ff_hevc_frame_nb_refs(HEVCContext *s);
961
962 int ff_hevc_set_new_ref(HEVCContext *s, AVFrame **frame, int poc);
963
964 /**
965  * Find next frame in output order and put a reference to it in frame.
966  * @return 1 if a frame was output, 0 otherwise
967  */
968 int ff_hevc_output_frame(HEVCContext *s, AVFrame *frame, int flush);
969
970 void ff_hevc_unref_frame(HEVCContext *s, HEVCFrame *frame, int flags);
971
972 void ff_hevc_set_neighbour_available(HEVCContext *s, int x0, int y0,
973                                      int nPbW, int nPbH);
974 void ff_hevc_luma_mv_merge_mode(HEVCContext *s, int x0, int y0,
975                                 int nPbW, int nPbH, int log2_cb_size,
976                                 int part_idx, int merge_idx, MvField *mv);
977 void ff_hevc_luma_mv_mvp_mode(HEVCContext *s, int x0, int y0,
978                               int nPbW, int nPbH, int log2_cb_size,
979                               int part_idx, int merge_idx,
980                               MvField *mv, int mvp_lx_flag, int LX);
981 void ff_hevc_set_qPy(HEVCContext *s, int xC, int yC, int xBase, int yBase,
982                      int log2_cb_size);
983 void ff_hevc_deblocking_boundary_strengths(HEVCContext *s, int x0, int y0,
984                                            int log2_trafo_size,
985                                            int slice_or_tiles_up_boundary,
986                                            int slice_or_tiles_left_boundary);
987 int ff_hevc_cu_qp_delta_sign_flag(HEVCContext *s);
988 int ff_hevc_cu_qp_delta_abs(HEVCContext *s);
989 void ff_hevc_hls_filter(HEVCContext *s, int x, int y);
990 void ff_hevc_hls_filters(HEVCContext *s, int x_ctb, int y_ctb, int ctb_size);
991
992 void ff_hevc_pps_free(HEVCPPS **ppps);
993
994 void ff_hevc_pred_init(HEVCPredContext *hpc, int bit_depth);
995
996 extern const uint8_t ff_hevc_qpel_extra_before[4];
997 extern const uint8_t ff_hevc_qpel_extra_after[4];
998 extern const uint8_t ff_hevc_qpel_extra[4];
999
1000 extern const uint8_t ff_hevc_diag_scan4x4_x[16];
1001 extern const uint8_t ff_hevc_diag_scan4x4_y[16];
1002 extern const uint8_t ff_hevc_diag_scan8x8_x[64];
1003 extern const uint8_t ff_hevc_diag_scan8x8_y[64];
1004
1005 #endif /* AVCODEC_HEVC_H */