VP8: fix broken sign bias code in MV pred
[ffmpeg.git] / libavcodec / vp8.c
1 /**
2  * VP8 compatible video decoder
3  *
4  * Copyright (C) 2010 David Conrad
5  * Copyright (C) 2010 Ronald S. Bultje
6  *
7  * This file is part of FFmpeg.
8  *
9  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
10  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
11  * License as published by the Free Software Foundation; either
12  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
13  *
14  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
15  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
17  * Lesser General Public License for more details.
18  *
19  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
20  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
21  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
22  */
23
24 #include "avcodec.h"
25 #include "vp56.h"
26 #include "vp8data.h"
27 #include "vp8dsp.h"
28 #include "h264pred.h"
29 #include "rectangle.h"
30
31 typedef struct {
32     uint8_t filter_level;
33     uint8_t inner_limit;
34     uint8_t inner_filter;
35 } VP8FilterStrength;
36
37 typedef struct {
38     uint8_t skip;
39     // todo: make it possible to check for at least (i4x4 or split_mv)
40     // in one op. are others needed?
41     uint8_t mode;
42     uint8_t ref_frame;
43     uint8_t partitioning;
44     VP56mv mv;
45     VP56mv bmv[16];
46 } VP8Macroblock;
47
48 typedef struct {
49     AVCodecContext *avctx;
50     DSPContext dsp;
51     VP8DSPContext vp8dsp;
52     H264PredContext hpc;
53     vp8_mc_func put_pixels_tab[3][3][3];
54     AVFrame frames[4];
55     AVFrame *framep[4];
56     uint8_t *edge_emu_buffer;
57     VP56RangeCoder c;   ///< header context, includes mb modes and motion vectors
58     int profile;
59
60     int mb_width;   /* number of horizontal MB */
61     int mb_height;  /* number of vertical MB */
62     int linesize;
63     int uvlinesize;
64
65     int keyframe;
66     int invisible;
67     int update_last;    ///< update VP56_FRAME_PREVIOUS with the current one
68     int update_golden;  ///< VP56_FRAME_NONE if not updated, or which frame to copy if so
69     int update_altref;
70     int deblock_filter;
71
72     /**
73      * If this flag is not set, all the probability updates
74      * are discarded after this frame is decoded.
75      */
76     int update_probabilities;
77
78     /**
79      * All coefficients are contained in separate arith coding contexts.
80      * There can be 1, 2, 4, or 8 of these after the header context.
81      */
82     int num_coeff_partitions;
83     VP56RangeCoder coeff_partition[8];
84
85     VP8Macroblock *macroblocks;
86     VP8Macroblock *macroblocks_base;
87     VP8FilterStrength *filter_strength;
88     int mb_stride;
89
90     uint8_t *intra4x4_pred_mode;
91     uint8_t *intra4x4_pred_mode_base;
92     uint8_t *segmentation_map;
93     int b4_stride;
94
95     /**
96      * Cache of the top row needed for intra prediction
97      * 16 for luma, 8 for each chroma plane
98      */
99     uint8_t (*top_border)[16+8+8];
100
101     /**
102      * For coeff decode, we need to know whether the above block had non-zero
103      * coefficients. This means for each macroblock, we need data for 4 luma
104      * blocks, 2 u blocks, 2 v blocks, and the luma dc block, for a total of 9
105      * per macroblock. We keep the last row in top_nnz.
106      */
107     uint8_t (*top_nnz)[9];
108     DECLARE_ALIGNED(8, uint8_t, left_nnz)[9];
109
110     /**
111      * This is the index plus one of the last non-zero coeff
112      * for each of the blocks in the current macroblock.
113      * So, 0 -> no coeffs
114      *     1 -> dc-only (special transform)
115      *     2+-> full transform
116      */
117     DECLARE_ALIGNED(16, uint8_t, non_zero_count_cache)[6][4];
118     DECLARE_ALIGNED(16, DCTELEM, block)[6][4][16];
119     uint8_t intra4x4_pred_mode_mb[16];
120
121     int chroma_pred_mode;    ///< 8x8c pred mode of the current macroblock
122     int segment;             ///< segment of the current macroblock
123
124     int mbskip_enabled;
125     int sign_bias[4]; ///< one state [0, 1] per ref frame type
126     int ref_count[3];
127
128     /**
129      * Base parameters for segmentation, i.e. per-macroblock parameters.
130      * These must be kept unchanged even if segmentation is not used for
131      * a frame, since the values persist between interframes.
132      */
133     struct {
134         int enabled;
135         int absolute_vals;
136         int update_map;
137         int8_t base_quant[4];
138         int8_t filter_level[4];     ///< base loop filter level
139     } segmentation;
140
141     /**
142      * Macroblocks can have one of 4 different quants in a frame when
143      * segmentation is enabled.
144      * If segmentation is disabled, only the first segment's values are used.
145      */
146     struct {
147         // [0] - DC qmul  [1] - AC qmul
148         int16_t luma_qmul[2];
149         int16_t luma_dc_qmul[2];    ///< luma dc-only block quant
150         int16_t chroma_qmul[2];
151     } qmat[4];
152
153     struct {
154         int simple;
155         int level;
156         int sharpness;
157     } filter;
158
159     struct {
160         int enabled;    ///< whether each mb can have a different strength based on mode/ref
161
162         /**
163          * filter strength adjustment for the following macroblock modes:
164          * [0] - i4x4
165          * [1] - zero mv
166          * [2] - inter modes except for zero or split mv
167          * [3] - split mv
168          *  i16x16 modes never have any adjustment
169          */
170         int8_t mode[4];
171
172         /**
173          * filter strength adjustment for macroblocks that reference:
174          * [0] - intra / VP56_FRAME_CURRENT
175          * [1] - VP56_FRAME_PREVIOUS
176          * [2] - VP56_FRAME_GOLDEN
177          * [3] - altref / VP56_FRAME_GOLDEN2
178          */
179         int8_t ref[4];
180     } lf_delta;
181
182     /**
183      * These are all of the updatable probabilities for binary decisions.
184      * They are only implictly reset on keyframes, making it quite likely
185      * for an interframe to desync if a prior frame's header was corrupt
186      * or missing outright!
187      */
188     struct {
189         uint8_t segmentid[3];
190         uint8_t mbskip;
191         uint8_t intra;
192         uint8_t last;
193         uint8_t golden;
194         uint8_t pred16x16[4];
195         uint8_t pred8x8c[3];
196         uint8_t token[4][8][3][NUM_DCT_TOKENS-1];
197         uint8_t mvc[2][19];
198     } prob[2];
199 } VP8Context;
200
201 #define RL24(p) (AV_RL16(p) + ((p)[2] << 16))
202
203 static void vp8_decode_flush(AVCodecContext *avctx)
204 {
205     VP8Context *s = avctx->priv_data;
206     int i;
207
208     for (i = 0; i < 4; i++)
209         if (s->frames[i].data[0])
210             avctx->release_buffer(avctx, &s->frames[i]);
211     memset(s->framep, 0, sizeof(s->framep));
212
213     av_freep(&s->macroblocks_base);
214     av_freep(&s->intra4x4_pred_mode_base);
215     av_freep(&s->top_nnz);
216     av_freep(&s->edge_emu_buffer);
217     av_freep(&s->top_border);
218     av_freep(&s->segmentation_map);
219
220     s->macroblocks        = NULL;
221     s->intra4x4_pred_mode = NULL;
222 }
223
224 static int update_dimensions(VP8Context *s, int width, int height)
225 {
226     int i;
227
228     if (avcodec_check_dimensions(s->avctx, width, height))
229         return AVERROR_INVALIDDATA;
230
231     vp8_decode_flush(s->avctx);
232
233     avcodec_set_dimensions(s->avctx, width, height);
234
235     s->mb_width  = (s->avctx->coded_width +15) / 16;
236     s->mb_height = (s->avctx->coded_height+15) / 16;
237
238     // we allocate a border around the top/left of intra4x4 modes
239     // this is 4 blocks for intra4x4 to keep 4-byte alignment for fill_rectangle
240     s->mb_stride = s->mb_width+1;
241     s->b4_stride = 4*s->mb_stride;
242
243     s->macroblocks_base        = av_mallocz((s->mb_stride+s->mb_height*2+2)*sizeof(*s->macroblocks));
244     s->filter_strength         = av_mallocz(s->mb_stride*sizeof(*s->filter_strength));
245     s->intra4x4_pred_mode_base = av_mallocz(s->b4_stride*(4*s->mb_height+1));
246     s->top_nnz                 = av_mallocz(s->mb_width*sizeof(*s->top_nnz));
247     s->top_border              = av_mallocz((s->mb_width+1)*sizeof(*s->top_border));
248     s->segmentation_map        = av_mallocz(s->mb_stride*s->mb_height);
249
250     if (!s->macroblocks_base || !s->filter_strength || !s->intra4x4_pred_mode_base ||
251         !s->top_nnz || !s->top_border || !s->segmentation_map)
252         return AVERROR(ENOMEM);
253
254     s->macroblocks        = s->macroblocks_base + 1;
255     s->intra4x4_pred_mode = s->intra4x4_pred_mode_base + 4 + s->b4_stride;
256
257     memset(s->intra4x4_pred_mode_base, DC_PRED, s->b4_stride);
258     for (i = 0; i < 4*s->mb_height; i++)
259         s->intra4x4_pred_mode[i*s->b4_stride-1] = DC_PRED;
260
261     return 0;
262 }
263
264 static void parse_segment_info(VP8Context *s)
265 {
266     VP56RangeCoder *c = &s->c;
267     int i;
268
269     s->segmentation.update_map = vp8_rac_get(c);
270
271     if (vp8_rac_get(c)) { // update segment feature data
272         s->segmentation.absolute_vals = vp8_rac_get(c);
273
274         for (i = 0; i < 4; i++)
275             s->segmentation.base_quant[i]   = vp8_rac_get_sint(c, 7);
276
277         for (i = 0; i < 4; i++)
278             s->segmentation.filter_level[i] = vp8_rac_get_sint(c, 6);
279     }
280     if (s->segmentation.update_map)
281         for (i = 0; i < 3; i++)
282             s->prob->segmentid[i] = vp8_rac_get(c) ? vp8_rac_get_uint(c, 8) : 255;
283 }
284
285 static void update_lf_deltas(VP8Context *s)
286 {
287     VP56RangeCoder *c = &s->c;
288     int i;
289
290     for (i = 0; i < 4; i++)
291         s->lf_delta.ref[i]  = vp8_rac_get_sint(c, 6);
292
293     for (i = 0; i < 4; i++)
294         s->lf_delta.mode[i] = vp8_rac_get_sint(c, 6);
295 }
296
297 static int setup_partitions(VP8Context *s, const uint8_t *buf, int buf_size)
298 {
299     const uint8_t *sizes = buf;
300     int i;
301
302     s->num_coeff_partitions = 1 << vp8_rac_get_uint(&s->c, 2);
303
304     buf      += 3*(s->num_coeff_partitions-1);
305     buf_size -= 3*(s->num_coeff_partitions-1);
306     if (buf_size < 0)
307         return -1;
308
309     for (i = 0; i < s->num_coeff_partitions-1; i++) {
310         int size = RL24(sizes + 3*i);
311         if (buf_size - size < 0)
312             return -1;
313
314         vp56_init_range_decoder(&s->coeff_partition[i], buf, size);
315         buf      += size;
316         buf_size -= size;
317     }
318     vp56_init_range_decoder(&s->coeff_partition[i], buf, buf_size);
319
320     return 0;
321 }
322
323 static void get_quants(VP8Context *s)
324 {
325     VP56RangeCoder *c = &s->c;
326     int i, base_qi;
327
328     int yac_qi     = vp8_rac_get_uint(c, 7);
329     int ydc_delta  = vp8_rac_get_sint(c, 4);
330     int y2dc_delta = vp8_rac_get_sint(c, 4);
331     int y2ac_delta = vp8_rac_get_sint(c, 4);
332     int uvdc_delta = vp8_rac_get_sint(c, 4);
333     int uvac_delta = vp8_rac_get_sint(c, 4);
334
335     for (i = 0; i < 4; i++) {
336         if (s->segmentation.enabled) {
337             base_qi = s->segmentation.base_quant[i];
338             if (!s->segmentation.absolute_vals)
339                 base_qi += yac_qi;
340         } else
341             base_qi = yac_qi;
342
343         s->qmat[i].luma_qmul[0]    =       vp8_dc_qlookup[av_clip(base_qi + ydc_delta , 0, 127)];
344         s->qmat[i].luma_qmul[1]    =       vp8_ac_qlookup[av_clip(base_qi             , 0, 127)];
345         s->qmat[i].luma_dc_qmul[0] =   2 * vp8_dc_qlookup[av_clip(base_qi + y2dc_delta, 0, 127)];
346         s->qmat[i].luma_dc_qmul[1] = 155 * vp8_ac_qlookup[av_clip(base_qi + y2ac_delta, 0, 127)] / 100;
347         s->qmat[i].chroma_qmul[0]  =       vp8_dc_qlookup[av_clip(base_qi + uvdc_delta, 0, 127)];
348         s->qmat[i].chroma_qmul[1]  =       vp8_ac_qlookup[av_clip(base_qi + uvac_delta, 0, 127)];
349
350         s->qmat[i].luma_dc_qmul[1] = FFMAX(s->qmat[i].luma_dc_qmul[1], 8);
351         s->qmat[i].chroma_qmul[0]  = FFMIN(s->qmat[i].chroma_qmul[0], 132);
352     }
353 }
354
355 /**
356  * Determine which buffers golden and altref should be updated with after this frame.
357  * The spec isn't clear here, so I'm going by my understanding of what libvpx does
358  *
359  * Intra frames update all 3 references
360  * Inter frames update VP56_FRAME_PREVIOUS if the update_last flag is set
361  * If the update (golden|altref) flag is set, it's updated with the current frame
362  *      if update_last is set, and VP56_FRAME_PREVIOUS otherwise.
363  * If the flag is not set, the number read means:
364  *      0: no update
365  *      1: VP56_FRAME_PREVIOUS
366  *      2: update golden with altref, or update altref with golden
367  */
368 static VP56Frame ref_to_update(VP8Context *s, int update, VP56Frame ref)
369 {
370     VP56RangeCoder *c = &s->c;
371
372     if (update)
373         return VP56_FRAME_CURRENT;
374
375     switch (vp8_rac_get_uint(c, 2)) {
376     case 1:
377         return VP56_FRAME_PREVIOUS;
378     case 2:
379         return (ref == VP56_FRAME_GOLDEN) ? VP56_FRAME_GOLDEN2 : VP56_FRAME_GOLDEN;
380     }
381     return VP56_FRAME_NONE;
382 }
383
384 static void update_refs(VP8Context *s)
385 {
386     VP56RangeCoder *c = &s->c;
387
388     int update_golden = vp8_rac_get(c);
389     int update_altref = vp8_rac_get(c);
390
391     s->update_golden = ref_to_update(s, update_golden, VP56_FRAME_GOLDEN);
392     s->update_altref = ref_to_update(s, update_altref, VP56_FRAME_GOLDEN2);
393 }
394
395 static int decode_frame_header(VP8Context *s, const uint8_t *buf, int buf_size)
396 {
397     VP56RangeCoder *c = &s->c;
398     int header_size, hscale, vscale, i, j, k, l, ret;
399     int width  = s->avctx->width;
400     int height = s->avctx->height;
401
402     s->keyframe  = !(buf[0] & 1);
403     s->profile   =  (buf[0]>>1) & 7;
404     s->invisible = !(buf[0] & 0x10);
405     header_size  = RL24(buf) >> 5;
406     buf      += 3;
407     buf_size -= 3;
408
409     if (s->profile > 3)
410         av_log(s->avctx, AV_LOG_WARNING, "Unknown profile %d\n", s->profile);
411
412     if (!s->profile)
413         memcpy(s->put_pixels_tab, s->vp8dsp.put_vp8_epel_pixels_tab, sizeof(s->put_pixels_tab));
414     else    // profile 1-3 use bilinear, 4+ aren't defined so whatever
415         memcpy(s->put_pixels_tab, s->vp8dsp.put_vp8_bilinear_pixels_tab, sizeof(s->put_pixels_tab));
416
417     if (header_size > buf_size - 7*s->keyframe) {
418         av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "Header size larger than data provided\n");
419         return AVERROR_INVALIDDATA;
420     }
421
422     if (s->keyframe) {
423         if (RL24(buf) != 0x2a019d) {
424             av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid start code 0x%x\n", RL24(buf));
425             return AVERROR_INVALIDDATA;
426         }
427         width  = AV_RL16(buf+3) & 0x3fff;
428         height = AV_RL16(buf+5) & 0x3fff;
429         hscale = buf[4] >> 6;
430         vscale = buf[6] >> 6;
431         buf      += 7;
432         buf_size -= 7;
433
434         if (hscale || vscale)
435             av_log_missing_feature(s->avctx, "Upscaling", 1);
436
437         s->update_golden = s->update_altref = VP56_FRAME_CURRENT;
438         memcpy(s->prob->token    , vp8_token_default_probs , sizeof(s->prob->token));
439         memcpy(s->prob->pred16x16, vp8_pred16x16_prob_inter, sizeof(s->prob->pred16x16));
440         memcpy(s->prob->pred8x8c , vp8_pred8x8c_prob_inter , sizeof(s->prob->pred8x8c));
441         memcpy(s->prob->mvc      , vp8_mv_default_prob     , sizeof(s->prob->mvc));
442         memset(&s->segmentation, 0, sizeof(s->segmentation));
443     }
444
445     if (!s->macroblocks_base || /* first frame */
446         width != s->avctx->width || height != s->avctx->height) {
447         if ((ret = update_dimensions(s, width, height) < 0))
448             return ret;
449     }
450
451     vp56_init_range_decoder(c, buf, header_size);
452     buf      += header_size;
453     buf_size -= header_size;
454
455     if (s->keyframe) {
456         if (vp8_rac_get(c))
457             av_log(s->avctx, AV_LOG_WARNING, "Unspecified colorspace\n");
458         vp8_rac_get(c); // whether we can skip clamping in dsp functions
459     }
460
461     if ((s->segmentation.enabled = vp8_rac_get(c)))
462         parse_segment_info(s);
463     else
464         s->segmentation.update_map = 0; // FIXME: move this to some init function?
465
466     s->filter.simple    = vp8_rac_get(c);
467     s->filter.level     = vp8_rac_get_uint(c, 6);
468     s->filter.sharpness = vp8_rac_get_uint(c, 3);
469
470     if ((s->lf_delta.enabled = vp8_rac_get(c)))
471         if (vp8_rac_get(c))
472             update_lf_deltas(s);
473
474     if (setup_partitions(s, buf, buf_size)) {
475         av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid partitions\n");
476         return AVERROR_INVALIDDATA;
477     }
478
479     get_quants(s);
480
481     if (!s->keyframe) {
482         update_refs(s);
483         s->sign_bias[VP56_FRAME_GOLDEN]               = vp8_rac_get(c);
484         s->sign_bias[VP56_FRAME_GOLDEN2 /* altref */] = vp8_rac_get(c);
485     }
486
487     // if we aren't saving this frame's probabilities for future frames,
488     // make a copy of the current probabilities
489     if (!(s->update_probabilities = vp8_rac_get(c)))
490         s->prob[1] = s->prob[0];
491
492     s->update_last = s->keyframe || vp8_rac_get(c);
493
494     for (i = 0; i < 4; i++)
495         for (j = 0; j < 8; j++)
496             for (k = 0; k < 3; k++)
497                 for (l = 0; l < NUM_DCT_TOKENS-1; l++)
498                     if (vp56_rac_get_prob(c, vp8_token_update_probs[i][j][k][l]))
499                         s->prob->token[i][j][k][l] = vp8_rac_get_uint(c, 8);
500
501     if ((s->mbskip_enabled = vp8_rac_get(c)))
502         s->prob->mbskip = vp8_rac_get_uint(c, 8);
503
504     if (!s->keyframe) {
505         s->prob->intra  = vp8_rac_get_uint(c, 8);
506         s->prob->last   = vp8_rac_get_uint(c, 8);
507         s->prob->golden = vp8_rac_get_uint(c, 8);
508
509         if (vp8_rac_get(c))
510             for (i = 0; i < 4; i++)
511                 s->prob->pred16x16[i] = vp8_rac_get_uint(c, 8);
512         if (vp8_rac_get(c))
513             for (i = 0; i < 3; i++)
514                 s->prob->pred8x8c[i]  = vp8_rac_get_uint(c, 8);
515
516         // 17.2 MV probability update
517         for (i = 0; i < 2; i++)
518             for (j = 0; j < 19; j++)
519                 if (vp56_rac_get_prob(c, vp8_mv_update_prob[i][j]))
520                     s->prob->mvc[i][j] = vp8_rac_get_nn(c);
521     }
522
523     return 0;
524 }
525
526 static inline void clamp_mv(VP8Context *s, VP56mv *dst, const VP56mv *src,
527                             int mb_x, int mb_y)
528 {
529 #define MARGIN (16 << 2)
530     dst->x = av_clip(src->x, -((mb_x << 6) + MARGIN),
531                      ((s->mb_width  - 1 - mb_x) << 6) + MARGIN);
532     dst->y = av_clip(src->y, -((mb_y << 6) + MARGIN),
533                      ((s->mb_height - 1 - mb_y) << 6) + MARGIN);
534 }
535
536 static void find_near_mvs(VP8Context *s, VP8Macroblock *mb, int mb_x, int mb_y,
537                           VP56mv near[2], VP56mv *best, uint8_t cnt[4])
538 {
539     VP8Macroblock *mb_edge[3] = { mb + 2 /* top */,
540                                   mb - 1 /* left */,
541                                   mb + 1 /* top-left */ };
542     enum { EDGE_TOP, EDGE_LEFT, EDGE_TOPLEFT };
543     VP56mv near_mv[4]  = {{ 0 }};
544     enum { CNT_ZERO, CNT_NEAREST, CNT_NEAR, CNT_SPLITMV };
545     int idx = CNT_ZERO;
546     int best_idx = CNT_ZERO;
547     int cur_sign_bias = s->sign_bias[mb->ref_frame];
548     int *sign_bias = s->sign_bias;
549
550     /* Process MB on top, left and top-left */
551     #define MV_EDGE_CHECK(n)\
552     {\
553         VP8Macroblock *edge = mb_edge[n];\
554         int edge_ref = edge->ref_frame;\
555         if (edge_ref != VP56_FRAME_CURRENT) {\
556             uint32_t mv = AV_RN32A(&edge->mv);\
557             if (mv) {\
558                 if (cur_sign_bias != sign_bias[edge_ref]) {\
559                     /* SWAR negate of the values in mv. */\
560                     mv = ~mv;\
561                     mv = ((mv&0x7fff7fff) + 0x00010001) ^ (mv&0x80008000);\
562                 }\
563                 if (!n || mv != AV_RN32A(&near_mv[idx]))\
564                     AV_WN32A(&near_mv[++idx], mv);\
565                 cnt[idx]      += 1 + (n != 2);\
566             } else\
567                 cnt[CNT_ZERO] += 1 + (n != 2);\
568         }\
569     }
570     MV_EDGE_CHECK(0)
571     MV_EDGE_CHECK(1)
572     MV_EDGE_CHECK(2)
573
574     /* If we have three distinct MVs, merge first and last if they're the same */
575     if (cnt[CNT_SPLITMV] && AV_RN32A(&near_mv[1+EDGE_TOP]) == AV_RN32A(&near_mv[1+EDGE_TOPLEFT]))
576         cnt[CNT_NEAREST] += 1;
577
578     cnt[CNT_SPLITMV] = ((mb_edge[EDGE_LEFT]->mode   == VP8_MVMODE_SPLIT) +
579                         (mb_edge[EDGE_TOP]->mode    == VP8_MVMODE_SPLIT)) * 2 +
580                        (mb_edge[EDGE_TOPLEFT]->mode == VP8_MVMODE_SPLIT);
581
582     /* Swap near and nearest if necessary */
583     if (cnt[CNT_NEAR] > cnt[CNT_NEAREST]) {
584         FFSWAP(uint8_t,     cnt[CNT_NEAREST],     cnt[CNT_NEAR]);
585         FFSWAP( VP56mv, near_mv[CNT_NEAREST], near_mv[CNT_NEAR]);
586     }
587
588     /* Choose the best mv out of 0,0 and the nearest mv */
589     if (cnt[CNT_NEAREST] >= cnt[CNT_ZERO])
590         best_idx = CNT_NEAREST;
591
592     clamp_mv(s, best, &near_mv[best_idx], mb_x, mb_y);
593     near[0] = near_mv[CNT_NEAREST];
594     near[1] = near_mv[CNT_NEAR];
595 }
596
597 /**
598  * Motion vector coding, 17.1.
599  */
600 static int read_mv_component(VP56RangeCoder *c, const uint8_t *p)
601 {
602     int x = 0;
603
604     if (vp56_rac_get_prob(c, p[0])) {
605         int i;
606
607         for (i = 0; i < 3; i++)
608             x += vp56_rac_get_prob(c, p[9 + i]) << i;
609         for (i = 9; i > 3; i--)
610             x += vp56_rac_get_prob(c, p[9 + i]) << i;
611         if (!(x & 0xFFF0) || vp56_rac_get_prob(c, p[12]))
612             x += 8;
613     } else
614         x = vp8_rac_get_tree(c, vp8_small_mvtree, &p[2]);
615
616     return (x && vp56_rac_get_prob(c, p[1])) ? -x : x;
617 }
618
619 static const uint8_t *get_submv_prob(uint32_t left, uint32_t top)
620 {
621     if (left == top)
622         return vp8_submv_prob[4-!!left];
623     if (!top)
624         return vp8_submv_prob[2];
625     return vp8_submv_prob[1-!!left];
626 }
627
628 /**
629  * Split motion vector prediction, 16.4.
630  * @returns the number of motion vectors parsed (2, 4 or 16)
631  */
632 static int decode_splitmvs(VP8Context    *s,  VP56RangeCoder *c,
633                             VP8Macroblock *mb, VP56mv         *base_mv)
634 {
635     int part_idx = mb->partitioning =
636         vp8_rac_get_tree(c, vp8_mbsplit_tree, vp8_mbsplit_prob);
637     int n, num = vp8_mbsplit_count[part_idx];
638     VP8Macroblock *top_mb  = &mb[2];
639     VP8Macroblock *left_mb = &mb[-1];
640     const uint8_t *mbsplits_left = vp8_mbsplits[left_mb->partitioning],
641                   *mbsplits_top = vp8_mbsplits[top_mb->partitioning],
642                   *mbsplits_cur = vp8_mbsplits[part_idx],
643                   *firstidx = vp8_mbfirstidx[part_idx];
644     VP56mv *top_mv  = top_mb->bmv;
645     VP56mv *left_mv = left_mb->bmv;
646     VP56mv *cur_mv  = mb->bmv;
647
648     for (n = 0; n < num; n++) {
649         int k = firstidx[n];
650         uint32_t left, above;
651         const uint8_t *submv_prob;
652
653         if (!(k & 3))
654             left = AV_RN32A(&left_mv[mbsplits_left[k + 3]]);
655         else
656             left  = AV_RN32A(&cur_mv[mbsplits_cur[k - 1]]);
657         if (k <= 3)
658             above = AV_RN32A(&top_mv[mbsplits_top[k + 12]]);
659         else
660             above = AV_RN32A(&cur_mv[mbsplits_cur[k - 4]]);
661
662         submv_prob = get_submv_prob(left, above);
663
664         switch (vp8_rac_get_tree(c, vp8_submv_ref_tree, submv_prob)) {
665         case VP8_SUBMVMODE_NEW4X4:
666             mb->bmv[n].y = base_mv->y + read_mv_component(c, s->prob->mvc[0]);
667             mb->bmv[n].x = base_mv->x + read_mv_component(c, s->prob->mvc[1]);
668             break;
669         case VP8_SUBMVMODE_ZERO4X4:
670             AV_WN32A(&mb->bmv[n], 0);
671             break;
672         case VP8_SUBMVMODE_LEFT4X4:
673             AV_WN32A(&mb->bmv[n], left);
674             break;
675         case VP8_SUBMVMODE_TOP4X4:
676             AV_WN32A(&mb->bmv[n], above);
677             break;
678         }
679     }
680
681     return num;
682 }
683
684 static inline void decode_intra4x4_modes(VP56RangeCoder *c, uint8_t *intra4x4,
685                                          int stride, int keyframe)
686 {
687     int x, y, t, l, i;
688
689     if (keyframe) {
690         const uint8_t *ctx;
691         for (y = 0; y < 4; y++) {
692             for (x = 0; x < 4; x++) {
693                 t = intra4x4[x - stride];
694                 l = intra4x4[x - 1];
695                 ctx = vp8_pred4x4_prob_intra[t][l];
696                 intra4x4[x] = vp8_rac_get_tree(c, vp8_pred4x4_tree, ctx);
697             }
698             intra4x4 += stride;
699         }
700     } else {
701         for (i = 0; i < 16; i++)
702             intra4x4[i] = vp8_rac_get_tree(c, vp8_pred4x4_tree, vp8_pred4x4_prob_inter);
703     }
704 }
705
706 static void decode_mb_mode(VP8Context *s, VP8Macroblock *mb, int mb_x, int mb_y,
707                            uint8_t *intra4x4, uint8_t *segment)
708 {
709     VP56RangeCoder *c = &s->c;
710
711     if (s->segmentation.update_map)
712         *segment = vp8_rac_get_tree(c, vp8_segmentid_tree, s->prob->segmentid);
713     s->segment = *segment;
714
715     mb->skip = s->mbskip_enabled ? vp56_rac_get_prob(c, s->prob->mbskip) : 0;
716
717     if (s->keyframe) {
718         mb->mode = vp8_rac_get_tree(c, vp8_pred16x16_tree_intra, vp8_pred16x16_prob_intra);
719
720         if (mb->mode == MODE_I4x4) {
721             decode_intra4x4_modes(c, intra4x4, s->b4_stride, 1);
722         } else
723             fill_rectangle(intra4x4, 4, 4, s->b4_stride, vp8_pred4x4_mode[mb->mode], 1);
724
725         s->chroma_pred_mode = vp8_rac_get_tree(c, vp8_pred8x8c_tree, vp8_pred8x8c_prob_intra);
726         mb->ref_frame = VP56_FRAME_CURRENT;
727     } else if (vp56_rac_get_prob(c, s->prob->intra)) {
728         VP56mv near[2], best;
729         uint8_t cnt[4] = { 0 };
730         uint8_t p[4];
731
732         // inter MB, 16.2
733         if (vp56_rac_get_prob(c, s->prob->last))
734             mb->ref_frame = vp56_rac_get_prob(c, s->prob->golden) ?
735                 VP56_FRAME_GOLDEN2 /* altref */ : VP56_FRAME_GOLDEN;
736         else
737             mb->ref_frame = VP56_FRAME_PREVIOUS;
738         s->ref_count[mb->ref_frame-1]++;
739
740         // motion vectors, 16.3
741         find_near_mvs(s, mb, mb_x, mb_y, near, &best, cnt);
742         p[0] = vp8_mode_contexts[cnt[0]][0];
743         p[1] = vp8_mode_contexts[cnt[1]][1];
744         p[2] = vp8_mode_contexts[cnt[2]][2];
745         p[3] = vp8_mode_contexts[cnt[3]][3];
746         mb->mode = vp8_rac_get_tree(c, vp8_pred16x16_tree_mvinter, p);
747         switch (mb->mode) {
748         case VP8_MVMODE_SPLIT:
749             mb->mv = mb->bmv[decode_splitmvs(s, c, mb, &best) - 1];
750             break;
751         case VP8_MVMODE_ZERO:
752             AV_WN32A(&mb->mv, 0);
753             break;
754         case VP8_MVMODE_NEAREST:
755             clamp_mv(s, &mb->mv, &near[0], mb_x, mb_y);
756             break;
757         case VP8_MVMODE_NEAR:
758             clamp_mv(s, &mb->mv, &near[1], mb_x, mb_y);
759             break;
760         case VP8_MVMODE_NEW:
761             mb->mv.y = best.y + read_mv_component(c, s->prob->mvc[0]);
762             mb->mv.x = best.x + read_mv_component(c, s->prob->mvc[1]);
763             break;
764         }
765         if (mb->mode != VP8_MVMODE_SPLIT) {
766             mb->partitioning = VP8_SPLITMVMODE_NONE;
767             mb->bmv[0] = mb->mv;
768         }
769     } else {
770         // intra MB, 16.1
771         mb->mode = vp8_rac_get_tree(c, vp8_pred16x16_tree_inter, s->prob->pred16x16);
772
773         if (mb->mode == MODE_I4x4)
774             decode_intra4x4_modes(c, intra4x4, 4, 0);
775
776         s->chroma_pred_mode = vp8_rac_get_tree(c, vp8_pred8x8c_tree, s->prob->pred8x8c);
777         mb->ref_frame = VP56_FRAME_CURRENT;
778         mb->partitioning = VP8_SPLITMVMODE_NONE;
779         AV_WN32A(&mb->bmv[0], 0);
780     }
781 }
782
783 /**
784  * @param c arithmetic bitstream reader context
785  * @param block destination for block coefficients
786  * @param probs probabilities to use when reading trees from the bitstream
787  * @param i initial coeff index, 0 unless a separate DC block is coded
788  * @param zero_nhood the initial prediction context for number of surrounding
789  *                   all-zero blocks (only left/top, so 0-2)
790  * @param qmul array holding the dc/ac dequant factor at position 0/1
791  * @return 0 if no coeffs were decoded
792  *         otherwise, the index of the last coeff decoded plus one
793  */
794 static int decode_block_coeffs(VP56RangeCoder *c, DCTELEM block[16],
795                                uint8_t probs[8][3][NUM_DCT_TOKENS-1],
796                                int i, int zero_nhood, int16_t qmul[2])
797 {
798     int token, nonzero = 0;
799     int offset = 0;
800
801     for (; i < 16; i++) {
802         token = vp8_rac_get_tree_with_offset(c, vp8_coeff_tree, probs[vp8_coeff_band[i]][zero_nhood], offset);
803
804         if (token == DCT_EOB)
805             break;
806         else if (token >= DCT_CAT1) {
807             int cat = token-DCT_CAT1;
808             token = vp8_rac_get_coeff(c, vp8_dct_cat_prob[cat]);
809             token += 3 + (2<<cat);
810         }
811
812         // after the first token, the non-zero prediction context becomes
813         // based on the last decoded coeff
814         if (!token) {
815             zero_nhood = 0;
816             offset = 1;
817             continue;
818         } else if (token == 1)
819             zero_nhood = 1;
820         else
821             zero_nhood = 2;
822
823         // todo: full [16] qmat? load into register?
824         block[zigzag_scan[i]] = (vp8_rac_get(c) ? -token : token) * qmul[!!i];
825         nonzero = i+1;
826         offset = 0;
827     }
828     return nonzero;
829 }
830
831 static void decode_mb_coeffs(VP8Context *s, VP56RangeCoder *c, VP8Macroblock *mb,
832                              uint8_t t_nnz[9], uint8_t l_nnz[9])
833 {
834     LOCAL_ALIGNED_16(DCTELEM, dc,[16]);
835     int i, x, y, luma_start = 0, luma_ctx = 3;
836     int nnz_pred, nnz, nnz_total = 0;
837     int segment = s->segment;
838
839     if (mb->mode != MODE_I4x4 && mb->mode != VP8_MVMODE_SPLIT) {
840         AV_ZERO128(dc);
841         AV_ZERO128(dc+8);
842         nnz_pred = t_nnz[8] + l_nnz[8];
843
844         // decode DC values and do hadamard
845         nnz = decode_block_coeffs(c, dc, s->prob->token[1], 0, nnz_pred,
846                                   s->qmat[segment].luma_dc_qmul);
847         l_nnz[8] = t_nnz[8] = !!nnz;
848         nnz_total += nnz;
849         s->vp8dsp.vp8_luma_dc_wht(s->block, dc);
850         luma_start = 1;
851         luma_ctx = 0;
852     }
853
854     // luma blocks
855     for (y = 0; y < 4; y++)
856         for (x = 0; x < 4; x++) {
857             nnz_pred = l_nnz[y] + t_nnz[x];
858             nnz = decode_block_coeffs(c, s->block[y][x], s->prob->token[luma_ctx], luma_start,
859                                       nnz_pred, s->qmat[segment].luma_qmul);
860             // nnz+luma_start may be one more than the actual last index, but we don't care
861             s->non_zero_count_cache[y][x] = nnz + luma_start;
862             t_nnz[x] = l_nnz[y] = !!nnz;
863             nnz_total += nnz;
864         }
865
866     // chroma blocks
867     // TODO: what to do about dimensions? 2nd dim for luma is x,
868     // but for chroma it's (y<<1)|x
869     for (i = 4; i < 6; i++)
870         for (y = 0; y < 2; y++)
871             for (x = 0; x < 2; x++) {
872                 nnz_pred = l_nnz[i+2*y] + t_nnz[i+2*x];
873                 nnz = decode_block_coeffs(c, s->block[i][(y<<1)+x], s->prob->token[2], 0,
874                                           nnz_pred, s->qmat[segment].chroma_qmul);
875                 s->non_zero_count_cache[i][(y<<1)+x] = nnz;
876                 t_nnz[i+2*x] = l_nnz[i+2*y] = !!nnz;
877                 nnz_total += nnz;
878             }
879
880     // if there were no coded coeffs despite the macroblock not being marked skip,
881     // we MUST not do the inner loop filter and should not do IDCT
882     // Since skip isn't used for bitstream prediction, just manually set it.
883     if (!nnz_total)
884         mb->skip = 1;
885 }
886
887 static av_always_inline
888 void backup_mb_border(uint8_t *top_border, uint8_t *src_y, uint8_t *src_cb, uint8_t *src_cr,
889                       int linesize, int uvlinesize, int simple)
890 {
891     AV_COPY128(top_border, src_y + 15*linesize);
892     if (!simple) {
893         AV_COPY64(top_border+16, src_cb + 7*uvlinesize);
894         AV_COPY64(top_border+24, src_cr + 7*uvlinesize);
895     }
896 }
897
898 static av_always_inline
899 void xchg_mb_border(uint8_t *top_border, uint8_t *src_y, uint8_t *src_cb, uint8_t *src_cr,
900                     int linesize, int uvlinesize, int mb_x, int mb_y, int mb_width,
901                     int simple, int xchg)
902 {
903     uint8_t *top_border_m1 = top_border-32;     // for TL prediction
904     src_y  -=   linesize;
905     src_cb -= uvlinesize;
906     src_cr -= uvlinesize;
907
908 #define XCHG(a,b,xchg) do {                     \
909         if (xchg) AV_SWAP64(b,a);               \
910         else      AV_COPY64(b,a);               \
911     } while (0)
912
913     XCHG(top_border_m1+8, src_y-8, xchg);
914     XCHG(top_border,      src_y,   xchg);
915     XCHG(top_border+8,    src_y+8, 1);
916     if (mb_x < mb_width-1)
917         XCHG(top_border+32, src_y+16, 1);
918
919     // only copy chroma for normal loop filter
920     // or to initialize the top row to 127
921     if (!simple || !mb_y) {
922         XCHG(top_border_m1+16, src_cb-8, xchg);
923         XCHG(top_border_m1+24, src_cr-8, xchg);
924         XCHG(top_border+16,    src_cb, 1);
925         XCHG(top_border+24,    src_cr, 1);
926     }
927 }
928
929 static int check_intra_pred_mode(int mode, int mb_x, int mb_y)
930 {
931     if (mode == DC_PRED8x8) {
932         if (!(mb_x|mb_y))
933             mode = DC_128_PRED8x8;
934         else if (!mb_y)
935             mode = LEFT_DC_PRED8x8;
936         else if (!mb_x)
937             mode = TOP_DC_PRED8x8;
938     }
939     return mode;
940 }
941
942 static void intra_predict(VP8Context *s, uint8_t *dst[3], VP8Macroblock *mb,
943                           uint8_t *intra4x4, int mb_x, int mb_y)
944 {
945     int x, y, mode, nnz, tr;
946
947     // for the first row, we need to run xchg_mb_border to init the top edge to 127
948     // otherwise, skip it if we aren't going to deblock
949     if (s->deblock_filter || !mb_y)
950         xchg_mb_border(s->top_border[mb_x+1], dst[0], dst[1], dst[2],
951                        s->linesize, s->uvlinesize, mb_x, mb_y, s->mb_width,
952                        s->filter.simple, 1);
953
954     if (mb->mode < MODE_I4x4) {
955         mode = check_intra_pred_mode(mb->mode, mb_x, mb_y);
956         s->hpc.pred16x16[mode](dst[0], s->linesize);
957     } else {
958         uint8_t *ptr = dst[0];
959         int stride = s->keyframe ? s->b4_stride : 4;
960
961         // all blocks on the right edge of the macroblock use bottom edge
962         // the top macroblock for their topright edge
963         uint8_t *tr_right = ptr - s->linesize + 16;
964
965         // if we're on the right edge of the frame, said edge is extended
966         // from the top macroblock
967         if (mb_x == s->mb_width-1) {
968             tr = tr_right[-1]*0x01010101;
969             tr_right = (uint8_t *)&tr;
970         }
971
972         if (mb->skip)
973             AV_ZERO128(s->non_zero_count_cache);
974
975         for (y = 0; y < 4; y++) {
976             uint8_t *topright = ptr + 4 - s->linesize;
977             for (x = 0; x < 4; x++) {
978                 if (x == 3)
979                     topright = tr_right;
980
981                 s->hpc.pred4x4[intra4x4[x]](ptr+4*x, topright, s->linesize);
982
983                 nnz = s->non_zero_count_cache[y][x];
984                 if (nnz) {
985                     if (nnz == 1)
986                         s->vp8dsp.vp8_idct_dc_add(ptr+4*x, s->block[y][x], s->linesize);
987                     else
988                         s->vp8dsp.vp8_idct_add(ptr+4*x, s->block[y][x], s->linesize);
989                 }
990                 topright += 4;
991             }
992
993             ptr   += 4*s->linesize;
994             intra4x4 += stride;
995         }
996     }
997
998     mode = check_intra_pred_mode(s->chroma_pred_mode, mb_x, mb_y);
999     s->hpc.pred8x8[mode](dst[1], s->uvlinesize);
1000     s->hpc.pred8x8[mode](dst[2], s->uvlinesize);
1001
1002     if (s->deblock_filter || !mb_y)
1003         xchg_mb_border(s->top_border[mb_x+1], dst[0], dst[1], dst[2],
1004                        s->linesize, s->uvlinesize, mb_x, mb_y, s->mb_width,
1005                        s->filter.simple, 0);
1006 }
1007
1008 /**
1009  * Generic MC function.
1010  *
1011  * @param s VP8 decoding context
1012  * @param luma 1 for luma (Y) planes, 0 for chroma (Cb/Cr) planes
1013  * @param dst target buffer for block data at block position
1014  * @param src reference picture buffer at origin (0, 0)
1015  * @param mv motion vector (relative to block position) to get pixel data from
1016  * @param x_off horizontal position of block from origin (0, 0)
1017  * @param y_off vertical position of block from origin (0, 0)
1018  * @param block_w width of block (16, 8 or 4)
1019  * @param block_h height of block (always same as block_w)
1020  * @param width width of src/dst plane data
1021  * @param height height of src/dst plane data
1022  * @param linesize size of a single line of plane data, including padding
1023  * @param mc_func motion compensation function pointers (bilinear or sixtap MC)
1024  */
1025 static inline void vp8_mc(VP8Context *s, int luma,
1026                           uint8_t *dst, uint8_t *src, const VP56mv *mv,
1027                           int x_off, int y_off, int block_w, int block_h,
1028                           int width, int height, int linesize,
1029                           vp8_mc_func mc_func[3][3])
1030 {
1031     if (AV_RN32A(mv)) {
1032         static const uint8_t idx[8] = { 0, 1, 2, 1, 2, 1, 2, 1 };
1033         int mx = (mv->x << luma)&7, mx_idx = idx[mx];
1034         int my = (mv->y << luma)&7, my_idx = idx[my];
1035
1036         x_off += mv->x >> (3 - luma);
1037         y_off += mv->y >> (3 - luma);
1038
1039         // edge emulation
1040         src += y_off * linesize + x_off;
1041         if (x_off < 2 || x_off >= width  - block_w - 3 ||
1042             y_off < 2 || y_off >= height - block_h - 3) {
1043             ff_emulated_edge_mc(s->edge_emu_buffer, src - 2 * linesize - 2, linesize,
1044                                 block_w + 5, block_h + 5,
1045                                 x_off - 2, y_off - 2, width, height);
1046             src = s->edge_emu_buffer + 2 + linesize * 2;
1047         }
1048         mc_func[my_idx][mx_idx](dst, linesize, src, linesize, block_h, mx, my);
1049     } else
1050         mc_func[0][0](dst, linesize, src + y_off * linesize + x_off, linesize, block_h, 0, 0);
1051 }
1052
1053 static inline void vp8_mc_part(VP8Context *s, uint8_t *dst[3],
1054                                AVFrame *ref_frame, int x_off, int y_off,
1055                                int bx_off, int by_off,
1056                                int block_w, int block_h,
1057                                int width, int height, VP56mv *mv)
1058 {
1059     VP56mv uvmv = *mv;
1060
1061     /* Y */
1062     vp8_mc(s, 1, dst[0] + by_off * s->linesize + bx_off,
1063            ref_frame->data[0], mv, x_off + bx_off, y_off + by_off,
1064            block_w, block_h, width, height, s->linesize,
1065            s->put_pixels_tab[block_w == 8]);
1066
1067     /* U/V */
1068     if (s->profile == 3) {
1069         uvmv.x &= ~7;
1070         uvmv.y &= ~7;
1071     }
1072     x_off   >>= 1; y_off   >>= 1;
1073     bx_off  >>= 1; by_off  >>= 1;
1074     width   >>= 1; height  >>= 1;
1075     block_w >>= 1; block_h >>= 1;
1076     vp8_mc(s, 0, dst[1] + by_off * s->uvlinesize + bx_off,
1077            ref_frame->data[1], &uvmv, x_off + bx_off, y_off + by_off,
1078            block_w, block_h, width, height, s->uvlinesize,
1079            s->put_pixels_tab[1 + (block_w == 4)]);
1080     vp8_mc(s, 0, dst[2] + by_off * s->uvlinesize + bx_off,
1081            ref_frame->data[2], &uvmv, x_off + bx_off, y_off + by_off,
1082            block_w, block_h, width, height, s->uvlinesize,
1083            s->put_pixels_tab[1 + (block_w == 4)]);
1084 }
1085
1086 /* Fetch pixels for estimated mv 4 macroblocks ahead.
1087  * Optimized for 64-byte cache lines.  Inspired by ffh264 prefetch_motion. */
1088 static inline void prefetch_motion(VP8Context *s, VP8Macroblock *mb, int mb_x, int mb_y, int mb_xy, int ref)
1089 {
1090     /* Don't prefetch refs that haven't been used very often this frame. */
1091     if (s->ref_count[ref-1] > (mb_xy >> 5)) {
1092         int x_off = mb_x << 4, y_off = mb_y << 4;
1093         int mx = mb->mv.x + x_off + 8;
1094         int my = mb->mv.y + y_off;
1095         uint8_t **src= s->framep[ref]->data;
1096         int off= mx + (my + (mb_x&3)*4)*s->linesize + 64;
1097         s->dsp.prefetch(src[0]+off, s->linesize, 4);
1098         off= (mx>>1) + ((my>>1) + (mb_x&7))*s->uvlinesize + 64;
1099         s->dsp.prefetch(src[1]+off, src[2]-src[1], 2);
1100     }
1101 }
1102
1103 /**
1104  * Apply motion vectors to prediction buffer, chapter 18.
1105  */
1106 static void inter_predict(VP8Context *s, uint8_t *dst[3], VP8Macroblock *mb,
1107                           int mb_x, int mb_y)
1108 {
1109     int x_off = mb_x << 4, y_off = mb_y << 4;
1110     int width = 16*s->mb_width, height = 16*s->mb_height;
1111     AVFrame *ref = s->framep[mb->ref_frame];
1112     VP56mv *bmv = mb->bmv;
1113
1114     if (mb->mode < VP8_MVMODE_SPLIT) {
1115         vp8_mc_part(s, dst, ref, x_off, y_off,
1116                     0, 0, 16, 16, width, height, &mb->mv);
1117     } else switch (mb->partitioning) {
1118     case VP8_SPLITMVMODE_4x4: {
1119         int x, y;
1120         VP56mv uvmv;
1121
1122         /* Y */
1123         for (y = 0; y < 4; y++) {
1124             for (x = 0; x < 4; x++) {
1125                 vp8_mc(s, 1, dst[0] + 4*y*s->linesize + x*4,
1126                        ref->data[0], &bmv[4*y + x],
1127                        4*x + x_off, 4*y + y_off, 4, 4,
1128                        width, height, s->linesize,
1129                        s->put_pixels_tab[2]);
1130             }
1131         }
1132
1133         /* U/V */
1134         x_off >>= 1; y_off >>= 1; width >>= 1; height >>= 1;
1135         for (y = 0; y < 2; y++) {
1136             for (x = 0; x < 2; x++) {
1137                 uvmv.x = mb->bmv[ 2*y    * 4 + 2*x  ].x +
1138                          mb->bmv[ 2*y    * 4 + 2*x+1].x +
1139                          mb->bmv[(2*y+1) * 4 + 2*x  ].x +
1140                          mb->bmv[(2*y+1) * 4 + 2*x+1].x;
1141                 uvmv.y = mb->bmv[ 2*y    * 4 + 2*x  ].y +
1142                          mb->bmv[ 2*y    * 4 + 2*x+1].y +
1143                          mb->bmv[(2*y+1) * 4 + 2*x  ].y +
1144                          mb->bmv[(2*y+1) * 4 + 2*x+1].y;
1145                 uvmv.x = (uvmv.x + 2 + (uvmv.x >> (INT_BIT-1))) >> 2;
1146                 uvmv.y = (uvmv.y + 2 + (uvmv.y >> (INT_BIT-1))) >> 2;
1147                 if (s->profile == 3) {
1148                     uvmv.x &= ~7;
1149                     uvmv.y &= ~7;
1150                 }
1151                 vp8_mc(s, 0, dst[1] + 4*y*s->uvlinesize + x*4,
1152                        ref->data[1], &uvmv,
1153                        4*x + x_off, 4*y + y_off, 4, 4,
1154                        width, height, s->uvlinesize,
1155                        s->put_pixels_tab[2]);
1156                 vp8_mc(s, 0, dst[2] + 4*y*s->uvlinesize + x*4,
1157                        ref->data[2], &uvmv,
1158                        4*x + x_off, 4*y + y_off, 4, 4,
1159                        width, height, s->uvlinesize,
1160                        s->put_pixels_tab[2]);
1161             }
1162         }
1163         break;
1164     }
1165     case VP8_SPLITMVMODE_16x8:
1166         vp8_mc_part(s, dst, ref, x_off, y_off,
1167                     0, 0, 16, 8, width, height, &bmv[0]);
1168         vp8_mc_part(s, dst, ref, x_off, y_off,
1169                     0, 8, 16, 8, width, height, &bmv[1]);
1170         break;
1171     case VP8_SPLITMVMODE_8x16:
1172         vp8_mc_part(s, dst, ref, x_off, y_off,
1173                     0, 0, 8, 16, width, height, &bmv[0]);
1174         vp8_mc_part(s, dst, ref, x_off, y_off,
1175                     8, 0, 8, 16, width, height, &bmv[1]);
1176         break;
1177     case VP8_SPLITMVMODE_8x8:
1178         vp8_mc_part(s, dst, ref, x_off, y_off,
1179                     0, 0, 8, 8, width, height, &bmv[0]);
1180         vp8_mc_part(s, dst, ref, x_off, y_off,
1181                     8, 0, 8, 8, width, height, &bmv[1]);
1182         vp8_mc_part(s, dst, ref, x_off, y_off,
1183                     0, 8, 8, 8, width, height, &bmv[2]);
1184         vp8_mc_part(s, dst, ref, x_off, y_off,
1185                     8, 8, 8, 8, width, height, &bmv[3]);
1186         break;
1187     }
1188 }
1189
1190 static void idct_mb(VP8Context *s, uint8_t *dst[3], VP8Macroblock *mb)
1191 {
1192     int x, y, ch;
1193
1194     if (mb->mode != MODE_I4x4) {
1195         uint8_t *y_dst = dst[0];
1196         for (y = 0; y < 4; y++) {
1197             uint32_t nnz4 = AV_RN32A(s->non_zero_count_cache[y]);
1198             if (nnz4) {
1199                 if (nnz4&~0x01010101) {
1200                     for (x = 0; x < 4; x++) {
1201                         int nnz = s->non_zero_count_cache[y][x];
1202                         if (nnz) {
1203                             if (nnz == 1)
1204                                 s->vp8dsp.vp8_idct_dc_add(y_dst+4*x, s->block[y][x], s->linesize);
1205                             else
1206                                 s->vp8dsp.vp8_idct_add(y_dst+4*x, s->block[y][x], s->linesize);
1207                         }
1208                     }
1209                 } else {
1210                     s->vp8dsp.vp8_idct_dc_add4y(y_dst, s->block[y], s->linesize);
1211                 }
1212             }
1213             y_dst += 4*s->linesize;
1214         }
1215     }
1216
1217     for (ch = 0; ch < 2; ch++) {
1218         uint32_t nnz4 = AV_RN32A(s->non_zero_count_cache[4+ch]);
1219         if (nnz4) {
1220             uint8_t *ch_dst = dst[1+ch];
1221             if (nnz4&~0x01010101) {
1222                 for (y = 0; y < 2; y++) {
1223                     for (x = 0; x < 2; x++) {
1224                         int nnz = s->non_zero_count_cache[4+ch][(y<<1)+x];
1225                         if (nnz) {
1226                             if (nnz == 1)
1227                                 s->vp8dsp.vp8_idct_dc_add(ch_dst+4*x, s->block[4+ch][(y<<1)+x], s->uvlinesize);
1228                             else
1229                                 s->vp8dsp.vp8_idct_add(ch_dst+4*x, s->block[4+ch][(y<<1)+x], s->uvlinesize);
1230                         }
1231                     }
1232                     ch_dst += 4*s->uvlinesize;
1233                 }
1234             } else {
1235                 s->vp8dsp.vp8_idct_dc_add4uv(ch_dst, s->block[4+ch], s->uvlinesize);
1236             }
1237         }
1238     }
1239 }
1240
1241 static void filter_level_for_mb(VP8Context *s, VP8Macroblock *mb, VP8FilterStrength *f )
1242 {
1243     int interior_limit, filter_level;
1244
1245     if (s->segmentation.enabled) {
1246         filter_level = s->segmentation.filter_level[s->segment];
1247         if (!s->segmentation.absolute_vals)
1248             filter_level += s->filter.level;
1249     } else
1250         filter_level = s->filter.level;
1251
1252     if (s->lf_delta.enabled) {
1253         filter_level += s->lf_delta.ref[mb->ref_frame];
1254
1255         if (mb->ref_frame == VP56_FRAME_CURRENT) {
1256             if (mb->mode == MODE_I4x4)
1257                 filter_level += s->lf_delta.mode[0];
1258         } else {
1259             if (mb->mode == VP8_MVMODE_ZERO)
1260                 filter_level += s->lf_delta.mode[1];
1261             else if (mb->mode == VP8_MVMODE_SPLIT)
1262                 filter_level += s->lf_delta.mode[3];
1263             else
1264                 filter_level += s->lf_delta.mode[2];
1265         }
1266     }
1267     filter_level = av_clip(filter_level, 0, 63);
1268
1269     interior_limit = filter_level;
1270     if (s->filter.sharpness) {
1271         interior_limit >>= s->filter.sharpness > 4 ? 2 : 1;
1272         interior_limit = FFMIN(interior_limit, 9 - s->filter.sharpness);
1273     }
1274     interior_limit = FFMAX(interior_limit, 1);
1275
1276     f->filter_level = filter_level;
1277     f->inner_limit = interior_limit;
1278     f->inner_filter = !mb->skip || mb->mode == MODE_I4x4 || mb->mode == VP8_MVMODE_SPLIT;
1279 }
1280
1281 static void filter_mb(VP8Context *s, uint8_t *dst[3], VP8FilterStrength *f, int mb_x, int mb_y)
1282 {
1283     int mbedge_lim, bedge_lim, hev_thresh;
1284     int filter_level = f->filter_level;
1285     int inner_limit = f->inner_limit;
1286     int inner_filter = f->inner_filter;
1287     int linesize = s->linesize;
1288     int uvlinesize = s->uvlinesize;
1289
1290     if (!filter_level)
1291         return;
1292
1293     mbedge_lim = 2*(filter_level+2) + inner_limit;
1294      bedge_lim = 2* filter_level    + inner_limit;
1295     hev_thresh = filter_level >= 15;
1296
1297     if (s->keyframe) {
1298         if (filter_level >= 40)
1299             hev_thresh = 2;
1300     } else {
1301         if (filter_level >= 40)
1302             hev_thresh = 3;
1303         else if (filter_level >= 20)
1304             hev_thresh = 2;
1305     }
1306
1307     if (mb_x) {
1308         s->vp8dsp.vp8_h_loop_filter16y(dst[0],     linesize,
1309                                        mbedge_lim, inner_limit, hev_thresh);
1310         s->vp8dsp.vp8_h_loop_filter8uv(dst[1],     dst[2],      uvlinesize,
1311                                        mbedge_lim, inner_limit, hev_thresh);
1312     }
1313
1314     if (inner_filter) {
1315         s->vp8dsp.vp8_h_loop_filter16y_inner(dst[0]+ 4, linesize, bedge_lim,
1316                                              inner_limit, hev_thresh);
1317         s->vp8dsp.vp8_h_loop_filter16y_inner(dst[0]+ 8, linesize, bedge_lim,
1318                                              inner_limit, hev_thresh);
1319         s->vp8dsp.vp8_h_loop_filter16y_inner(dst[0]+12, linesize, bedge_lim,
1320                                              inner_limit, hev_thresh);
1321         s->vp8dsp.vp8_h_loop_filter8uv_inner(dst[1] + 4, dst[2] + 4,
1322                                              uvlinesize,  bedge_lim,
1323                                              inner_limit, hev_thresh);
1324     }
1325
1326     if (mb_y) {
1327         s->vp8dsp.vp8_v_loop_filter16y(dst[0],     linesize,
1328                                        mbedge_lim, inner_limit, hev_thresh);
1329         s->vp8dsp.vp8_v_loop_filter8uv(dst[1],     dst[2],      uvlinesize,
1330                                        mbedge_lim, inner_limit, hev_thresh);
1331     }
1332
1333     if (inner_filter) {
1334         s->vp8dsp.vp8_v_loop_filter16y_inner(dst[0]+ 4*linesize,
1335                                              linesize,    bedge_lim,
1336                                              inner_limit, hev_thresh);
1337         s->vp8dsp.vp8_v_loop_filter16y_inner(dst[0]+ 8*linesize,
1338                                              linesize,    bedge_lim,
1339                                              inner_limit, hev_thresh);
1340         s->vp8dsp.vp8_v_loop_filter16y_inner(dst[0]+12*linesize,
1341                                              linesize,    bedge_lim,
1342                                              inner_limit, hev_thresh);
1343         s->vp8dsp.vp8_v_loop_filter8uv_inner(dst[1] + 4 * uvlinesize,
1344                                              dst[2] + 4 * uvlinesize,
1345                                              uvlinesize,  bedge_lim,
1346                                              inner_limit, hev_thresh);
1347     }
1348 }
1349
1350 static void filter_mb_simple(VP8Context *s, uint8_t *dst, VP8FilterStrength *f, int mb_x, int mb_y)
1351 {
1352     int mbedge_lim, bedge_lim;
1353     int filter_level = f->filter_level;
1354     int inner_limit = f->inner_limit;
1355     int inner_filter = f->inner_filter;
1356     int linesize = s->linesize;
1357
1358     if (!filter_level)
1359         return;
1360
1361     mbedge_lim = 2*(filter_level+2) + inner_limit;
1362      bedge_lim = 2* filter_level    + inner_limit;
1363
1364     if (mb_x)
1365         s->vp8dsp.vp8_h_loop_filter_simple(dst, linesize, mbedge_lim);
1366     if (inner_filter) {
1367         s->vp8dsp.vp8_h_loop_filter_simple(dst+ 4, linesize, bedge_lim);
1368         s->vp8dsp.vp8_h_loop_filter_simple(dst+ 8, linesize, bedge_lim);
1369         s->vp8dsp.vp8_h_loop_filter_simple(dst+12, linesize, bedge_lim);
1370     }
1371
1372     if (mb_y)
1373         s->vp8dsp.vp8_v_loop_filter_simple(dst, linesize, mbedge_lim);
1374     if (inner_filter) {
1375         s->vp8dsp.vp8_v_loop_filter_simple(dst+ 4*linesize, linesize, bedge_lim);
1376         s->vp8dsp.vp8_v_loop_filter_simple(dst+ 8*linesize, linesize, bedge_lim);
1377         s->vp8dsp.vp8_v_loop_filter_simple(dst+12*linesize, linesize, bedge_lim);
1378     }
1379 }
1380
1381 static void filter_mb_row(VP8Context *s, int mb_y)
1382 {
1383     VP8FilterStrength *f = s->filter_strength;
1384     uint8_t *dst[3] = {
1385         s->framep[VP56_FRAME_CURRENT]->data[0] + 16*mb_y*s->linesize,
1386         s->framep[VP56_FRAME_CURRENT]->data[1] +  8*mb_y*s->uvlinesize,
1387         s->framep[VP56_FRAME_CURRENT]->data[2] +  8*mb_y*s->uvlinesize
1388     };
1389     int mb_x;
1390
1391     for (mb_x = 0; mb_x < s->mb_width; mb_x++) {
1392         backup_mb_border(s->top_border[mb_x+1], dst[0], dst[1], dst[2], s->linesize, s->uvlinesize, 0);
1393         filter_mb(s, dst, f++, mb_x, mb_y);
1394         dst[0] += 16;
1395         dst[1] += 8;
1396         dst[2] += 8;
1397     }
1398 }
1399
1400 static void filter_mb_row_simple(VP8Context *s, int mb_y)
1401 {
1402     VP8FilterStrength *f = s->filter_strength;
1403     uint8_t *dst = s->framep[VP56_FRAME_CURRENT]->data[0] + 16*mb_y*s->linesize;
1404     int mb_x;
1405
1406     for (mb_x = 0; mb_x < s->mb_width; mb_x++) {
1407         backup_mb_border(s->top_border[mb_x+1], dst, NULL, NULL, s->linesize, 0, 1);
1408         filter_mb_simple(s, dst, f++, mb_x, mb_y);
1409         dst += 16;
1410     }
1411 }
1412
1413 static int vp8_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data, int *data_size,
1414                             AVPacket *avpkt)
1415 {
1416     VP8Context *s = avctx->priv_data;
1417     int ret, mb_x, mb_y, i, y, referenced;
1418     enum AVDiscard skip_thresh;
1419     AVFrame *curframe = NULL;
1420
1421     if ((ret = decode_frame_header(s, avpkt->data, avpkt->size)) < 0)
1422         return ret;
1423
1424     referenced = s->update_last || s->update_golden == VP56_FRAME_CURRENT
1425                                 || s->update_altref == VP56_FRAME_CURRENT;
1426
1427     skip_thresh = !referenced ? AVDISCARD_NONREF :
1428                     !s->keyframe ? AVDISCARD_NONKEY : AVDISCARD_ALL;
1429
1430     if (avctx->skip_frame >= skip_thresh) {
1431         s->invisible = 1;
1432         goto skip_decode;
1433     }
1434     s->deblock_filter = s->filter.level && avctx->skip_loop_filter < skip_thresh;
1435
1436     for (i = 0; i < 4; i++)
1437         if (&s->frames[i] != s->framep[VP56_FRAME_PREVIOUS] &&
1438             &s->frames[i] != s->framep[VP56_FRAME_GOLDEN] &&
1439             &s->frames[i] != s->framep[VP56_FRAME_GOLDEN2]) {
1440             curframe = s->framep[VP56_FRAME_CURRENT] = &s->frames[i];
1441             break;
1442         }
1443     if (curframe->data[0])
1444         avctx->release_buffer(avctx, curframe);
1445
1446     curframe->key_frame = s->keyframe;
1447     curframe->pict_type = s->keyframe ? FF_I_TYPE : FF_P_TYPE;
1448     curframe->reference = referenced ? 3 : 0;
1449     if ((ret = avctx->get_buffer(avctx, curframe))) {
1450         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed!\n");
1451         return ret;
1452     }
1453
1454     // Given that arithmetic probabilities are updated every frame, it's quite likely
1455     // that the values we have on a random interframe are complete junk if we didn't
1456     // start decode on a keyframe. So just don't display anything rather than junk.
1457     if (!s->keyframe && (!s->framep[VP56_FRAME_PREVIOUS] ||
1458                          !s->framep[VP56_FRAME_GOLDEN] ||
1459                          !s->framep[VP56_FRAME_GOLDEN2])) {
1460         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Discarding interframe without a prior keyframe!\n");
1461         return AVERROR_INVALIDDATA;
1462     }
1463
1464     s->linesize   = curframe->linesize[0];
1465     s->uvlinesize = curframe->linesize[1];
1466
1467     if (!s->edge_emu_buffer)
1468         s->edge_emu_buffer = av_malloc(21*s->linesize);
1469
1470     memset(s->top_nnz, 0, s->mb_width*sizeof(*s->top_nnz));
1471
1472     /* Zero macroblock structures for top/left prediction from outside the frame. */
1473     memset(s->macroblocks, 0, (s->mb_width + s->mb_height*2)*sizeof(*s->macroblocks));
1474
1475     // top edge of 127 for intra prediction
1476     memset(s->top_border, 127, (s->mb_width+1)*sizeof(*s->top_border));
1477     memset(s->ref_count, 0, sizeof(s->ref_count));
1478
1479     for (mb_y = 0; mb_y < s->mb_height; mb_y++) {
1480         VP56RangeCoder *c = &s->coeff_partition[mb_y & (s->num_coeff_partitions-1)];
1481         VP8Macroblock *mb = s->macroblocks + (s->mb_height - mb_y - 1)*2;
1482         uint8_t *intra4x4 = s->intra4x4_pred_mode + 4*mb_y*s->b4_stride;
1483         uint8_t *segment_map = s->segmentation_map + mb_y*s->mb_stride;
1484         int mb_xy = mb_y * s->mb_stride;
1485         uint8_t *dst[3] = {
1486             curframe->data[0] + 16*mb_y*s->linesize,
1487             curframe->data[1] +  8*mb_y*s->uvlinesize,
1488             curframe->data[2] +  8*mb_y*s->uvlinesize
1489         };
1490
1491         memset(s->left_nnz, 0, sizeof(s->left_nnz));
1492
1493         // left edge of 129 for intra prediction
1494         if (!(avctx->flags & CODEC_FLAG_EMU_EDGE))
1495             for (i = 0; i < 3; i++)
1496                 for (y = 0; y < 16>>!!i; y++)
1497                     dst[i][y*curframe->linesize[i]-1] = 129;
1498         if (mb_y)
1499             memset(s->top_border, 129, sizeof(*s->top_border));
1500
1501         for (mb_x = 0; mb_x < s->mb_width; mb_x++, mb_xy++, mb++) {
1502             uint8_t *intra4x4_mb = s->keyframe ? intra4x4 + 4*mb_x : s->intra4x4_pred_mode_mb;
1503             uint8_t *segment_mb = segment_map+mb_x;
1504
1505             /* Prefetch the current frame, 4 MBs ahead */
1506             s->dsp.prefetch(dst[0] + (mb_x&3)*4*s->linesize + 64, s->linesize, 4);
1507             s->dsp.prefetch(dst[1] + (mb_x&7)*s->uvlinesize + 64, dst[2] - dst[1], 2);
1508
1509             decode_mb_mode(s, mb, mb_x, mb_y, intra4x4_mb, segment_mb);
1510
1511             prefetch_motion(s, mb, mb_x, mb_y, mb_xy, VP56_FRAME_PREVIOUS);
1512
1513             if (!mb->skip)
1514                 decode_mb_coeffs(s, c, mb, s->top_nnz[mb_x], s->left_nnz);
1515
1516             if (mb->mode <= MODE_I4x4)
1517                 intra_predict(s, dst, mb, intra4x4_mb, mb_x, mb_y);
1518             else
1519                 inter_predict(s, dst, mb, mb_x, mb_y);
1520
1521             prefetch_motion(s, mb, mb_x, mb_y, mb_xy, VP56_FRAME_GOLDEN);
1522
1523             if (!mb->skip) {
1524                 idct_mb(s, dst, mb);
1525             } else {
1526                 AV_ZERO64(s->left_nnz);
1527                 AV_WN64(s->top_nnz[mb_x], 0);   // array of 9, so unaligned
1528
1529                 // Reset DC block predictors if they would exist if the mb had coefficients
1530                 if (mb->mode != MODE_I4x4 && mb->mode != VP8_MVMODE_SPLIT) {
1531                     s->left_nnz[8]      = 0;
1532                     s->top_nnz[mb_x][8] = 0;
1533                 }
1534             }
1535
1536             if (s->deblock_filter)
1537                 filter_level_for_mb(s, mb, &s->filter_strength[mb_x]);
1538
1539             prefetch_motion(s, mb, mb_x, mb_y, mb_xy, VP56_FRAME_GOLDEN2);
1540
1541             dst[0] += 16;
1542             dst[1] += 8;
1543             dst[2] += 8;
1544         }
1545         if (s->deblock_filter) {
1546             if (s->filter.simple)
1547                 filter_mb_row_simple(s, mb_y);
1548             else
1549                 filter_mb_row(s, mb_y);
1550         }
1551     }
1552
1553 skip_decode:
1554     // if future frames don't use the updated probabilities,
1555     // reset them to the values we saved
1556     if (!s->update_probabilities)
1557         s->prob[0] = s->prob[1];
1558
1559     // check if golden and altref are swapped
1560     if (s->update_altref == VP56_FRAME_GOLDEN &&
1561         s->update_golden == VP56_FRAME_GOLDEN2)
1562         FFSWAP(AVFrame *, s->framep[VP56_FRAME_GOLDEN], s->framep[VP56_FRAME_GOLDEN2]);
1563     else {
1564         if (s->update_altref != VP56_FRAME_NONE)
1565             s->framep[VP56_FRAME_GOLDEN2] = s->framep[s->update_altref];
1566
1567         if (s->update_golden != VP56_FRAME_NONE)
1568             s->framep[VP56_FRAME_GOLDEN] = s->framep[s->update_golden];
1569     }
1570
1571     if (s->update_last) // move cur->prev
1572         s->framep[VP56_FRAME_PREVIOUS] = s->framep[VP56_FRAME_CURRENT];
1573
1574     // release no longer referenced frames
1575     for (i = 0; i < 4; i++)
1576         if (s->frames[i].data[0] &&
1577             &s->frames[i] != s->framep[VP56_FRAME_CURRENT] &&
1578             &s->frames[i] != s->framep[VP56_FRAME_PREVIOUS] &&
1579             &s->frames[i] != s->framep[VP56_FRAME_GOLDEN] &&
1580             &s->frames[i] != s->framep[VP56_FRAME_GOLDEN2])
1581             avctx->release_buffer(avctx, &s->frames[i]);
1582
1583     if (!s->invisible) {
1584         *(AVFrame*)data = *s->framep[VP56_FRAME_CURRENT];
1585         *data_size = sizeof(AVFrame);
1586     }
1587
1588     return avpkt->size;
1589 }
1590
1591 static av_cold int vp8_decode_init(AVCodecContext *avctx)
1592 {
1593     VP8Context *s = avctx->priv_data;
1594
1595     s->avctx = avctx;
1596     avctx->pix_fmt = PIX_FMT_YUV420P;
1597
1598     dsputil_init(&s->dsp, avctx);
1599     ff_h264_pred_init(&s->hpc, CODEC_ID_VP8);
1600     ff_vp8dsp_init(&s->vp8dsp);
1601
1602     // intra pred needs edge emulation among other things
1603     if (avctx->flags&CODEC_FLAG_EMU_EDGE) {
1604         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Edge emulation not supported\n");
1605         return AVERROR_PATCHWELCOME;
1606     }
1607
1608     return 0;
1609 }
1610
1611 static av_cold int vp8_decode_free(AVCodecContext *avctx)
1612 {
1613     vp8_decode_flush(avctx);
1614     return 0;
1615 }
1616
1617 AVCodec vp8_decoder = {
1618     "vp8",
1619     AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1620     CODEC_ID_VP8,
1621     sizeof(VP8Context),
1622     vp8_decode_init,
1623     NULL,
1624     vp8_decode_free,
1625     vp8_decode_frame,
1626     CODEC_CAP_DR1,
1627     .flush = vp8_decode_flush,
1628     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("On2 VP8"),
1629 };