Optimize partition mv decoding in VP8
[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 segment;
33     uint8_t skip;
34     // todo: make it possible to check for at least (i4x4 or split_mv)
35     // in one op. are others needed?
36     uint8_t mode;
37     uint8_t ref_frame;
38     uint8_t partitioning;
39     VP56mv mv;
40     VP56mv bmv[16];
41 } VP8Macroblock;
42
43 typedef struct {
44     AVCodecContext *avctx;
45     DSPContext dsp;
46     VP8DSPContext vp8dsp;
47     H264PredContext hpc;
48     vp8_mc_func put_pixels_tab[3][3][3];
49     AVFrame frames[4];
50     AVFrame *framep[4];
51     uint8_t *edge_emu_buffer;
52     VP56RangeCoder c;   ///< header context, includes mb modes and motion vectors
53     int profile;
54
55     int mb_width;   /* number of horizontal MB */
56     int mb_height;  /* number of vertical MB */
57     int linesize;
58     int uvlinesize;
59
60     int keyframe;
61     int invisible;
62     int update_last;    ///< update VP56_FRAME_PREVIOUS with the current one
63     int update_golden;  ///< VP56_FRAME_NONE if not updated, or which frame to copy if so
64     int update_altref;
65     int deblock_filter;
66
67     /**
68      * If this flag is not set, all the probability updates
69      * are discarded after this frame is decoded.
70      */
71     int update_probabilities;
72
73     /**
74      * All coefficients are contained in separate arith coding contexts.
75      * There can be 1, 2, 4, or 8 of these after the header context.
76      */
77     int num_coeff_partitions;
78     VP56RangeCoder coeff_partition[8];
79
80     VP8Macroblock *macroblocks;
81     VP8Macroblock *macroblocks_base;
82     int mb_stride;
83
84     uint8_t *intra4x4_pred_mode;
85     uint8_t *intra4x4_pred_mode_base;
86     int b4_stride;
87
88     /**
89      * Cache of the top row needed for intra prediction
90      * 16 for luma, 8 for each chroma plane
91      */
92     uint8_t (*top_border)[16+8+8];
93
94     /**
95      * For coeff decode, we need to know whether the above block had non-zero
96      * coefficients. This means for each macroblock, we need data for 4 luma
97      * blocks, 2 u blocks, 2 v blocks, and the luma dc block, for a total of 9
98      * per macroblock. We keep the last row in top_nnz.
99      */
100     uint8_t (*top_nnz)[9];
101     DECLARE_ALIGNED(8, uint8_t, left_nnz)[9];
102
103     /**
104      * This is the index plus one of the last non-zero coeff
105      * for each of the blocks in the current macroblock.
106      * So, 0 -> no coeffs
107      *     1 -> dc-only (special transform)
108      *     2+-> full transform
109      */
110     DECLARE_ALIGNED(16, uint8_t, non_zero_count_cache)[6][4];
111     DECLARE_ALIGNED(16, DCTELEM, block)[6][4][16];
112
113     int chroma_pred_mode;    ///< 8x8c pred mode of the current macroblock
114
115     int mbskip_enabled;
116     int sign_bias[4]; ///< one state [0, 1] per ref frame type
117
118     /**
119      * Base parameters for segmentation, i.e. per-macroblock parameters.
120      * These must be kept unchanged even if segmentation is not used for
121      * a frame, since the values persist between interframes.
122      */
123     struct {
124         int enabled;
125         int absolute_vals;
126         int update_map;
127         int8_t base_quant[4];
128         int8_t filter_level[4];     ///< base loop filter level
129     } segmentation;
130
131     /**
132      * Macroblocks can have one of 4 different quants in a frame when
133      * segmentation is enabled.
134      * If segmentation is disabled, only the first segment's values are used.
135      */
136     struct {
137         // [0] - DC qmul  [1] - AC qmul
138         int16_t luma_qmul[2];
139         int16_t luma_dc_qmul[2];    ///< luma dc-only block quant
140         int16_t chroma_qmul[2];
141     } qmat[4];
142
143     struct {
144         int simple;
145         int level;
146         int sharpness;
147     } filter;
148
149     struct {
150         int enabled;    ///< whether each mb can have a different strength based on mode/ref
151
152         /**
153          * filter strength adjustment for the following macroblock modes:
154          * [0] - i4x4
155          * [1] - zero mv
156          * [2] - inter modes except for zero or split mv
157          * [3] - split mv
158          *  i16x16 modes never have any adjustment
159          */
160         int8_t mode[4];
161
162         /**
163          * filter strength adjustment for macroblocks that reference:
164          * [0] - intra / VP56_FRAME_CURRENT
165          * [1] - VP56_FRAME_PREVIOUS
166          * [2] - VP56_FRAME_GOLDEN
167          * [3] - altref / VP56_FRAME_GOLDEN2
168          */
169         int8_t ref[4];
170     } lf_delta;
171
172     /**
173      * These are all of the updatable probabilities for binary decisions.
174      * They are only implictly reset on keyframes, making it quite likely
175      * for an interframe to desync if a prior frame's header was corrupt
176      * or missing outright!
177      */
178     struct {
179         uint8_t segmentid[3];
180         uint8_t mbskip;
181         uint8_t intra;
182         uint8_t last;
183         uint8_t golden;
184         uint8_t pred16x16[4];
185         uint8_t pred8x8c[3];
186         uint8_t token[4][8][3][NUM_DCT_TOKENS-1];
187         uint8_t mvc[2][19];
188     } prob[2];
189 } VP8Context;
190
191 #define RL24(p) (AV_RL16(p) + ((p)[2] << 16))
192
193 static void vp8_decode_flush(AVCodecContext *avctx)
194 {
195     VP8Context *s = avctx->priv_data;
196     int i;
197
198     for (i = 0; i < 4; i++)
199         if (s->frames[i].data[0])
200             avctx->release_buffer(avctx, &s->frames[i]);
201     memset(s->framep, 0, sizeof(s->framep));
202
203     av_freep(&s->macroblocks_base);
204     av_freep(&s->intra4x4_pred_mode_base);
205     av_freep(&s->top_nnz);
206     av_freep(&s->edge_emu_buffer);
207     av_freep(&s->top_border);
208
209     s->macroblocks        = NULL;
210     s->intra4x4_pred_mode = NULL;
211 }
212
213 static int update_dimensions(VP8Context *s, int width, int height)
214 {
215     int i;
216
217     if (avcodec_check_dimensions(s->avctx, width, height))
218         return AVERROR_INVALIDDATA;
219
220     vp8_decode_flush(s->avctx);
221
222     avcodec_set_dimensions(s->avctx, width, height);
223
224     s->mb_width  = (s->avctx->coded_width +15) / 16;
225     s->mb_height = (s->avctx->coded_height+15) / 16;
226
227     // we allocate a border around the top/left of intra4x4 modes
228     // this is 4 blocks for intra4x4 to keep 4-byte alignment for fill_rectangle
229     s->mb_stride = s->mb_width+1;
230     s->b4_stride = 4*s->mb_stride;
231
232     s->macroblocks_base        = av_mallocz(s->mb_stride*(s->mb_height+1)*sizeof(*s->macroblocks));
233     s->intra4x4_pred_mode_base = av_mallocz(s->b4_stride*(4*s->mb_height+1));
234     s->top_nnz                 = av_mallocz(s->mb_width*sizeof(*s->top_nnz));
235     s->top_border              = av_mallocz((s->mb_width+1)*sizeof(*s->top_border));
236
237     if (!s->macroblocks_base || !s->intra4x4_pred_mode_base || !s->top_nnz || !s->top_border)
238         return AVERROR(ENOMEM);
239
240     s->macroblocks        = s->macroblocks_base        + 1 + s->mb_stride;
241     s->intra4x4_pred_mode = s->intra4x4_pred_mode_base + 4 + s->b4_stride;
242
243     memset(s->intra4x4_pred_mode_base, DC_PRED, s->b4_stride);
244     for (i = 0; i < 4*s->mb_height; i++)
245         s->intra4x4_pred_mode[i*s->b4_stride-1] = DC_PRED;
246
247     return 0;
248 }
249
250 static void parse_segment_info(VP8Context *s)
251 {
252     VP56RangeCoder *c = &s->c;
253     int i;
254
255     s->segmentation.update_map = vp8_rac_get(c);
256
257     if (vp8_rac_get(c)) { // update segment feature data
258         s->segmentation.absolute_vals = vp8_rac_get(c);
259
260         for (i = 0; i < 4; i++)
261             s->segmentation.base_quant[i]   = vp8_rac_get_sint(c, 7);
262
263         for (i = 0; i < 4; i++)
264             s->segmentation.filter_level[i] = vp8_rac_get_sint(c, 6);
265     }
266     if (s->segmentation.update_map)
267         for (i = 0; i < 3; i++)
268             s->prob->segmentid[i] = vp8_rac_get(c) ? vp8_rac_get_uint(c, 8) : 255;
269 }
270
271 static void update_lf_deltas(VP8Context *s)
272 {
273     VP56RangeCoder *c = &s->c;
274     int i;
275
276     for (i = 0; i < 4; i++)
277         s->lf_delta.ref[i]  = vp8_rac_get_sint(c, 6);
278
279     for (i = 0; i < 4; i++)
280         s->lf_delta.mode[i] = vp8_rac_get_sint(c, 6);
281 }
282
283 static int setup_partitions(VP8Context *s, const uint8_t *buf, int buf_size)
284 {
285     const uint8_t *sizes = buf;
286     int i;
287
288     s->num_coeff_partitions = 1 << vp8_rac_get_uint(&s->c, 2);
289
290     buf      += 3*(s->num_coeff_partitions-1);
291     buf_size -= 3*(s->num_coeff_partitions-1);
292     if (buf_size < 0)
293         return -1;
294
295     for (i = 0; i < s->num_coeff_partitions-1; i++) {
296         int size = RL24(sizes + 3*i);
297         if (buf_size - size < 0)
298             return -1;
299
300         vp56_init_range_decoder(&s->coeff_partition[i], buf, size);
301         buf      += size;
302         buf_size -= size;
303     }
304     vp56_init_range_decoder(&s->coeff_partition[i], buf, buf_size);
305
306     return 0;
307 }
308
309 static void get_quants(VP8Context *s)
310 {
311     VP56RangeCoder *c = &s->c;
312     int i, base_qi;
313
314     int yac_qi     = vp8_rac_get_uint(c, 7);
315     int ydc_delta  = vp8_rac_get_sint(c, 4);
316     int y2dc_delta = vp8_rac_get_sint(c, 4);
317     int y2ac_delta = vp8_rac_get_sint(c, 4);
318     int uvdc_delta = vp8_rac_get_sint(c, 4);
319     int uvac_delta = vp8_rac_get_sint(c, 4);
320
321     for (i = 0; i < 4; i++) {
322         if (s->segmentation.enabled) {
323             base_qi = s->segmentation.base_quant[i];
324             if (!s->segmentation.absolute_vals)
325                 base_qi += yac_qi;
326         } else
327             base_qi = yac_qi;
328
329         s->qmat[i].luma_qmul[0]    =       vp8_dc_qlookup[av_clip(base_qi + ydc_delta , 0, 127)];
330         s->qmat[i].luma_qmul[1]    =       vp8_ac_qlookup[av_clip(base_qi             , 0, 127)];
331         s->qmat[i].luma_dc_qmul[0] =   2 * vp8_dc_qlookup[av_clip(base_qi + y2dc_delta, 0, 127)];
332         s->qmat[i].luma_dc_qmul[1] = 155 * vp8_ac_qlookup[av_clip(base_qi + y2ac_delta, 0, 127)] / 100;
333         s->qmat[i].chroma_qmul[0]  =       vp8_dc_qlookup[av_clip(base_qi + uvdc_delta, 0, 127)];
334         s->qmat[i].chroma_qmul[1]  =       vp8_ac_qlookup[av_clip(base_qi + uvac_delta, 0, 127)];
335
336         s->qmat[i].luma_dc_qmul[1] = FFMAX(s->qmat[i].luma_dc_qmul[1], 8);
337         s->qmat[i].chroma_qmul[0]  = FFMIN(s->qmat[i].chroma_qmul[0], 132);
338     }
339 }
340
341 /**
342  * Determine which buffers golden and altref should be updated with after this frame.
343  * The spec isn't clear here, so I'm going by my understanding of what libvpx does
344  *
345  * Intra frames update all 3 references
346  * Inter frames update VP56_FRAME_PREVIOUS if the update_last flag is set
347  * If the update (golden|altref) flag is set, it's updated with the current frame
348  *      if update_last is set, and VP56_FRAME_PREVIOUS otherwise.
349  * If the flag is not set, the number read means:
350  *      0: no update
351  *      1: VP56_FRAME_PREVIOUS
352  *      2: update golden with altref, or update altref with golden
353  */
354 static VP56Frame ref_to_update(VP8Context *s, int update, VP56Frame ref)
355 {
356     VP56RangeCoder *c = &s->c;
357
358     if (update)
359         return VP56_FRAME_CURRENT;
360
361     switch (vp8_rac_get_uint(c, 2)) {
362     case 1:
363         return VP56_FRAME_PREVIOUS;
364     case 2:
365         return (ref == VP56_FRAME_GOLDEN) ? VP56_FRAME_GOLDEN2 : VP56_FRAME_GOLDEN;
366     }
367     return VP56_FRAME_NONE;
368 }
369
370 static void update_refs(VP8Context *s)
371 {
372     VP56RangeCoder *c = &s->c;
373
374     int update_golden = vp8_rac_get(c);
375     int update_altref = vp8_rac_get(c);
376
377     s->update_golden = ref_to_update(s, update_golden, VP56_FRAME_GOLDEN);
378     s->update_altref = ref_to_update(s, update_altref, VP56_FRAME_GOLDEN2);
379 }
380
381 static int decode_frame_header(VP8Context *s, const uint8_t *buf, int buf_size)
382 {
383     VP56RangeCoder *c = &s->c;
384     int header_size, hscale, vscale, i, j, k, l, ret;
385     int width  = s->avctx->width;
386     int height = s->avctx->height;
387
388     s->keyframe  = !(buf[0] & 1);
389     s->profile   =  (buf[0]>>1) & 7;
390     s->invisible = !(buf[0] & 0x10);
391     header_size  = RL24(buf) >> 5;
392     buf      += 3;
393     buf_size -= 3;
394
395     if (s->profile > 3)
396         av_log(s->avctx, AV_LOG_WARNING, "Unknown profile %d\n", s->profile);
397
398     if (!s->profile)
399         memcpy(s->put_pixels_tab, s->vp8dsp.put_vp8_epel_pixels_tab, sizeof(s->put_pixels_tab));
400     else    // profile 1-3 use bilinear, 4+ aren't defined so whatever
401         memcpy(s->put_pixels_tab, s->vp8dsp.put_vp8_bilinear_pixels_tab, sizeof(s->put_pixels_tab));
402
403     if (header_size > buf_size - 7*s->keyframe) {
404         av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "Header size larger than data provided\n");
405         return AVERROR_INVALIDDATA;
406     }
407
408     if (s->keyframe) {
409         if (RL24(buf) != 0x2a019d) {
410             av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid start code 0x%x\n", RL24(buf));
411             return AVERROR_INVALIDDATA;
412         }
413         width  = AV_RL16(buf+3) & 0x3fff;
414         height = AV_RL16(buf+5) & 0x3fff;
415         hscale = buf[4] >> 6;
416         vscale = buf[6] >> 6;
417         buf      += 7;
418         buf_size -= 7;
419
420         if (hscale || vscale)
421             av_log_missing_feature(s->avctx, "Upscaling", 1);
422
423         s->update_golden = s->update_altref = VP56_FRAME_CURRENT;
424         memcpy(s->prob->token    , vp8_token_default_probs , sizeof(s->prob->token));
425         memcpy(s->prob->pred16x16, vp8_pred16x16_prob_inter, sizeof(s->prob->pred16x16));
426         memcpy(s->prob->pred8x8c , vp8_pred8x8c_prob_inter , sizeof(s->prob->pred8x8c));
427         memcpy(s->prob->mvc      , vp8_mv_default_prob     , sizeof(s->prob->mvc));
428         memset(&s->segmentation, 0, sizeof(s->segmentation));
429     }
430
431     if (!s->macroblocks_base || /* first frame */
432         width != s->avctx->width || height != s->avctx->height) {
433         if ((ret = update_dimensions(s, width, height) < 0))
434             return ret;
435     }
436
437     vp56_init_range_decoder(c, buf, header_size);
438     buf      += header_size;
439     buf_size -= header_size;
440
441     if (s->keyframe) {
442         if (vp8_rac_get(c))
443             av_log(s->avctx, AV_LOG_WARNING, "Unspecified colorspace\n");
444         vp8_rac_get(c); // whether we can skip clamping in dsp functions
445     }
446
447     if ((s->segmentation.enabled = vp8_rac_get(c)))
448         parse_segment_info(s);
449     else
450         s->segmentation.update_map = 0; // FIXME: move this to some init function?
451
452     s->filter.simple    = vp8_rac_get(c);
453     s->filter.level     = vp8_rac_get_uint(c, 6);
454     s->filter.sharpness = vp8_rac_get_uint(c, 3);
455
456     if ((s->lf_delta.enabled = vp8_rac_get(c)))
457         if (vp8_rac_get(c))
458             update_lf_deltas(s);
459
460     if (setup_partitions(s, buf, buf_size)) {
461         av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid partitions\n");
462         return AVERROR_INVALIDDATA;
463     }
464
465     get_quants(s);
466
467     if (!s->keyframe) {
468         update_refs(s);
469         s->sign_bias[VP56_FRAME_GOLDEN]               = vp8_rac_get(c);
470         s->sign_bias[VP56_FRAME_GOLDEN2 /* altref */] = vp8_rac_get(c);
471     }
472
473     // if we aren't saving this frame's probabilities for future frames,
474     // make a copy of the current probabilities
475     if (!(s->update_probabilities = vp8_rac_get(c)))
476         s->prob[1] = s->prob[0];
477
478     s->update_last = s->keyframe || vp8_rac_get(c);
479
480     for (i = 0; i < 4; i++)
481         for (j = 0; j < 8; j++)
482             for (k = 0; k < 3; k++)
483                 for (l = 0; l < NUM_DCT_TOKENS-1; l++)
484                     if (vp56_rac_get_prob(c, vp8_token_update_probs[i][j][k][l]))
485                         s->prob->token[i][j][k][l] = vp8_rac_get_uint(c, 8);
486
487     if ((s->mbskip_enabled = vp8_rac_get(c)))
488         s->prob->mbskip = vp8_rac_get_uint(c, 8);
489
490     if (!s->keyframe) {
491         s->prob->intra  = vp8_rac_get_uint(c, 8);
492         s->prob->last   = vp8_rac_get_uint(c, 8);
493         s->prob->golden = vp8_rac_get_uint(c, 8);
494
495         if (vp8_rac_get(c))
496             for (i = 0; i < 4; i++)
497                 s->prob->pred16x16[i] = vp8_rac_get_uint(c, 8);
498         if (vp8_rac_get(c))
499             for (i = 0; i < 3; i++)
500                 s->prob->pred8x8c[i]  = vp8_rac_get_uint(c, 8);
501
502         // 17.2 MV probability update
503         for (i = 0; i < 2; i++)
504             for (j = 0; j < 19; j++)
505                 if (vp56_rac_get_prob(c, vp8_mv_update_prob[i][j]))
506                     s->prob->mvc[i][j] = vp8_rac_get_nn(c);
507     }
508
509     return 0;
510 }
511
512 static inline void clamp_mv(VP8Context *s, VP56mv *dst, const VP56mv *src,
513                             int mb_x, int mb_y)
514 {
515 #define MARGIN (16 << 2)
516     dst->x = av_clip(src->x, -((mb_x << 6) + MARGIN),
517                      ((s->mb_width  - 1 - mb_x) << 6) + MARGIN);
518     dst->y = av_clip(src->y, -((mb_y << 6) + MARGIN),
519                      ((s->mb_height - 1 - mb_y) << 6) + MARGIN);
520 }
521
522 static void find_near_mvs(VP8Context *s, VP8Macroblock *mb, int mb_x, int mb_y,
523                           VP56mv near[2], VP56mv *best, uint8_t cnt[4])
524 {
525     int mb_stride = s->mb_stride;
526     VP8Macroblock *mb_edge[3] = { mb - mb_stride     /* top */,
527                                   mb - 1             /* left */,
528                                   mb - mb_stride - 1 /* top-left */ };
529     enum { EDGE_TOP, EDGE_LEFT, EDGE_TOPLEFT };
530     VP56mv near_mv[4]  = {{ 0 }};
531     enum { CNT_ZERO, CNT_NEAREST, CNT_NEAR, CNT_SPLITMV };
532     int idx = CNT_ZERO;
533     int best_idx = CNT_ZERO;
534     int cur_sign_bias = s->sign_bias[mb->ref_frame];
535     int *sign_bias = s->sign_bias;
536
537     /* Process MB on top, left and top-left */
538     #define MV_EDGE_CHECK(n)\
539     {\
540         VP8Macroblock *edge = mb_edge[n];\
541         int edge_ref = edge->ref_frame;\
542         if (edge_ref != VP56_FRAME_CURRENT) {\
543             uint32_t mv = AV_RN32A(&edge->mv);\
544             if (mv) {\
545                 if (cur_sign_bias != sign_bias[edge_ref]) {\
546                     /* SWAR negate of the values in mv. */\
547                     mv = ((mv&0x80008000) + 0x00010001) ^ (mv&0x7fff7fff);\
548                 }\
549                 if (!n || mv != AV_RN32A(&near_mv[idx]))\
550                     AV_WN32A(&near_mv[++idx], mv);\
551                 cnt[idx]      += 1 + (n != 2);\
552             } else\
553                 cnt[CNT_ZERO] += 1 + (n != 2);\
554         }\
555     }
556     MV_EDGE_CHECK(0)
557     MV_EDGE_CHECK(1)
558     MV_EDGE_CHECK(2)
559
560     /* If we have three distinct MVs, merge first and last if they're the same */
561     if (cnt[CNT_SPLITMV] && AV_RN32A(&near_mv[1+EDGE_TOP]) == AV_RN32A(&near_mv[1+EDGE_TOPLEFT]))
562         cnt[CNT_NEAREST] += 1;
563
564     cnt[CNT_SPLITMV] = ((mb_edge[EDGE_LEFT]->mode   == VP8_MVMODE_SPLIT) +
565                         (mb_edge[EDGE_TOP]->mode    == VP8_MVMODE_SPLIT)) * 2 +
566                        (mb_edge[EDGE_TOPLEFT]->mode == VP8_MVMODE_SPLIT);
567
568     /* Swap near and nearest if necessary */
569     if (cnt[CNT_NEAR] > cnt[CNT_NEAREST]) {
570         FFSWAP(uint8_t,     cnt[CNT_NEAREST],     cnt[CNT_NEAR]);
571         FFSWAP( VP56mv, near_mv[CNT_NEAREST], near_mv[CNT_NEAR]);
572     }
573
574     /* Choose the best mv out of 0,0 and the nearest mv */
575     if (cnt[CNT_NEAREST] >= cnt[CNT_ZERO])
576         best_idx = CNT_NEAREST;
577
578     clamp_mv(s, best, &near_mv[best_idx], mb_x, mb_y);
579     near[0] = near_mv[CNT_NEAREST];
580     near[1] = near_mv[CNT_NEAR];
581 }
582
583 /**
584  * Motion vector coding, 17.1.
585  */
586 static int read_mv_component(VP56RangeCoder *c, const uint8_t *p)
587 {
588     int x = 0;
589
590     if (vp56_rac_get_prob(c, p[0])) {
591         int i;
592
593         for (i = 0; i < 3; i++)
594             x += vp56_rac_get_prob(c, p[9 + i]) << i;
595         for (i = 9; i > 3; i--)
596             x += vp56_rac_get_prob(c, p[9 + i]) << i;
597         if (!(x & 0xFFF0) || vp56_rac_get_prob(c, p[12]))
598             x += 8;
599     } else
600         x = vp8_rac_get_tree(c, vp8_small_mvtree, &p[2]);
601
602     return (x && vp56_rac_get_prob(c, p[1])) ? -x : x;
603 }
604
605 static const uint8_t *get_submv_prob(uint32_t left, uint32_t top)
606 {
607     if (left == top)
608         return vp8_submv_prob[4-!!left];
609     if (!top)
610         return vp8_submv_prob[2];
611     return vp8_submv_prob[1-!!left];
612 }
613
614 /**
615  * Split motion vector prediction, 16.4.
616  * @returns the number of motion vectors parsed (2, 4 or 16)
617  */
618 static int decode_splitmvs(VP8Context    *s,  VP56RangeCoder *c,
619                             VP8Macroblock *mb, VP56mv         *base_mv)
620 {
621     int part_idx = mb->partitioning =
622         vp8_rac_get_tree(c, vp8_mbsplit_tree, vp8_mbsplit_prob);
623     int n, num = vp8_mbsplit_count[part_idx];
624     VP8Macroblock *top_mb  = &mb[-s->mb_stride];
625     VP8Macroblock *left_mb = &mb[-1];
626     const uint8_t *mbsplits_left = vp8_mbsplits[left_mb->partitioning],
627                   *mbsplits_top = vp8_mbsplits[top_mb->partitioning],
628                   *mbsplits_cur = vp8_mbsplits[part_idx],
629                   *firstidx = vp8_mbfirstidx[part_idx];
630     VP56mv *top_mv   = top_mb->bmv;
631     VP56mv *left_mv  = left_mb->bmv;
632     VP56mv *cur_mv   = mb->bmv;
633
634     for (n = 0; n < num; n++) {
635         int k = firstidx[n];
636         uint32_t left, above;
637         const uint8_t *submv_prob;
638
639         if (!(k & 3))
640             left = AV_RN32A(&left_mv[mbsplits_left[k + 3]]);
641         else
642             left  = AV_RN32A(&cur_mv[mbsplits_cur[k - 1]]);
643         if (k <= 3)
644             above = AV_RN32A(&top_mv[mbsplits_top[k + 12]]);
645         else
646             above = AV_RN32A(&cur_mv[mbsplits_cur[k - 4]]);
647
648         submv_prob = get_submv_prob(left, above);
649
650         switch (vp8_rac_get_tree(c, vp8_submv_ref_tree, submv_prob)) {
651         case VP8_SUBMVMODE_NEW4X4:
652             mb->bmv[n].y = base_mv->y + read_mv_component(c, s->prob->mvc[0]);
653             mb->bmv[n].x = base_mv->x + read_mv_component(c, s->prob->mvc[1]);
654             break;
655         case VP8_SUBMVMODE_ZERO4X4:
656             AV_WN32A(&mb->bmv[n], 0);
657             break;
658         case VP8_SUBMVMODE_LEFT4X4:
659             AV_WN32A(&mb->bmv[n], left);
660             break;
661         case VP8_SUBMVMODE_TOP4X4:
662             AV_WN32A(&mb->bmv[n], above);
663             break;
664         }
665     }
666
667     return num;
668 }
669
670 static inline void decode_intra4x4_modes(VP56RangeCoder *c, uint8_t *intra4x4,
671                                          int stride, int keyframe)
672 {
673     int x, y, t, l;
674     const uint8_t *ctx = vp8_pred4x4_prob_inter;
675
676     for (y = 0; y < 4; y++) {
677         for (x = 0; x < 4; x++) {
678             if (keyframe) {
679                 t = intra4x4[x - stride];
680                 l = intra4x4[x - 1];
681                 ctx = vp8_pred4x4_prob_intra[t][l];
682             }
683             intra4x4[x] = vp8_rac_get_tree(c, vp8_pred4x4_tree, ctx);
684         }
685         intra4x4 += stride;
686     }
687 }
688
689 static void decode_mb_mode(VP8Context *s, VP8Macroblock *mb, int mb_x, int mb_y,
690                            uint8_t *intra4x4)
691 {
692     VP56RangeCoder *c = &s->c;
693
694     if (s->segmentation.update_map)
695         mb->segment = vp8_rac_get_tree(c, vp8_segmentid_tree, s->prob->segmentid);
696
697     mb->skip = s->mbskip_enabled ? vp56_rac_get_prob(c, s->prob->mbskip) : 0;
698
699     if (s->keyframe) {
700         mb->mode = vp8_rac_get_tree(c, vp8_pred16x16_tree_intra, vp8_pred16x16_prob_intra);
701
702         if (mb->mode == MODE_I4x4) {
703             decode_intra4x4_modes(c, intra4x4, s->b4_stride, 1);
704         } else
705             fill_rectangle(intra4x4, 4, 4, s->b4_stride, vp8_pred4x4_mode[mb->mode], 1);
706
707         s->chroma_pred_mode = vp8_rac_get_tree(c, vp8_pred8x8c_tree, vp8_pred8x8c_prob_intra);
708         mb->ref_frame = VP56_FRAME_CURRENT;
709     } else if (vp56_rac_get_prob(c, s->prob->intra)) {
710         VP56mv near[2], best;
711         uint8_t cnt[4] = { 0 };
712         uint8_t p[4];
713
714         // inter MB, 16.2
715         if (vp56_rac_get_prob(c, s->prob->last))
716             mb->ref_frame = vp56_rac_get_prob(c, s->prob->golden) ?
717                 VP56_FRAME_GOLDEN2 /* altref */ : VP56_FRAME_GOLDEN;
718         else
719             mb->ref_frame = VP56_FRAME_PREVIOUS;
720
721         // motion vectors, 16.3
722         find_near_mvs(s, mb, mb_x, mb_y, near, &best, cnt);
723         p[0] = vp8_mode_contexts[cnt[0]][0];
724         p[1] = vp8_mode_contexts[cnt[1]][1];
725         p[2] = vp8_mode_contexts[cnt[2]][2];
726         p[3] = vp8_mode_contexts[cnt[3]][3];
727         mb->mode = vp8_rac_get_tree(c, vp8_pred16x16_tree_mvinter, p);
728         switch (mb->mode) {
729         case VP8_MVMODE_SPLIT:
730             mb->mv = mb->bmv[decode_splitmvs(s, c, mb, &best) - 1];
731             break;
732         case VP8_MVMODE_ZERO:
733             mb->mv.x = 0;
734             mb->mv.y = 0;
735             break;
736         case VP8_MVMODE_NEAREST:
737             clamp_mv(s, &mb->mv, &near[0], mb_x, mb_y);
738             break;
739         case VP8_MVMODE_NEAR:
740             clamp_mv(s, &mb->mv, &near[1], mb_x, mb_y);
741             break;
742         case VP8_MVMODE_NEW:
743             mb->mv.y = best.y + read_mv_component(c, s->prob->mvc[0]);
744             mb->mv.x = best.x + read_mv_component(c, s->prob->mvc[1]);
745             break;
746         }
747         if (mb->mode != VP8_MVMODE_SPLIT) {
748             mb->partitioning = VP8_SPLITMVMODE_NONE;
749             mb->bmv[0] = mb->mv;
750         }
751     } else {
752         // intra MB, 16.1
753         mb->mode = vp8_rac_get_tree(c, vp8_pred16x16_tree_inter, s->prob->pred16x16);
754
755         if (mb->mode == MODE_I4x4) {
756             decode_intra4x4_modes(c, intra4x4, s->b4_stride, 0);
757         } else
758             fill_rectangle(intra4x4, 4, 4, s->b4_stride, vp8_pred4x4_mode[mb->mode], 1);
759
760         s->chroma_pred_mode = vp8_rac_get_tree(c, vp8_pred8x8c_tree, s->prob->pred8x8c);
761         mb->ref_frame = VP56_FRAME_CURRENT;
762     }
763 }
764
765 /**
766  * @param c arithmetic bitstream reader context
767  * @param block destination for block coefficients
768  * @param probs probabilities to use when reading trees from the bitstream
769  * @param i initial coeff index, 0 unless a separate DC block is coded
770  * @param zero_nhood the initial prediction context for number of surrounding
771  *                   all-zero blocks (only left/top, so 0-2)
772  * @param qmul array holding the dc/ac dequant factor at position 0/1
773  * @return 0 if no coeffs were decoded
774  *         otherwise, the index of the last coeff decoded plus one
775  */
776 static int decode_block_coeffs(VP56RangeCoder *c, DCTELEM block[16],
777                                uint8_t probs[8][3][NUM_DCT_TOKENS-1],
778                                int i, int zero_nhood, int16_t qmul[2])
779 {
780     int token, nonzero = 0;
781     int offset = 0;
782
783     for (; i < 16; i++) {
784         token = vp8_rac_get_tree_with_offset(c, vp8_coeff_tree, probs[vp8_coeff_band[i]][zero_nhood], offset);
785
786         if (token == DCT_EOB)
787             break;
788         else if (token >= DCT_CAT1) {
789             int cat = token-DCT_CAT1;
790             token = vp8_rac_get_coeff(c, vp8_dct_cat_prob[cat]);
791             token += vp8_dct_cat_offset[cat];
792         }
793
794         // after the first token, the non-zero prediction context becomes
795         // based on the last decoded coeff
796         if (!token) {
797             zero_nhood = 0;
798             offset = 1;
799             continue;
800         } else if (token == 1)
801             zero_nhood = 1;
802         else
803             zero_nhood = 2;
804
805         // todo: full [16] qmat? load into register?
806         block[zigzag_scan[i]] = (vp8_rac_get(c) ? -token : token) * qmul[!!i];
807         nonzero = i+1;
808         offset = 0;
809     }
810     return nonzero;
811 }
812
813 static void decode_mb_coeffs(VP8Context *s, VP56RangeCoder *c, VP8Macroblock *mb,
814                              uint8_t t_nnz[9], uint8_t l_nnz[9])
815 {
816     LOCAL_ALIGNED_16(DCTELEM, dc,[16]);
817     int i, x, y, luma_start = 0, luma_ctx = 3;
818     int nnz_pred, nnz, nnz_total = 0;
819     int segment = s->segmentation.enabled ? mb->segment : 0;
820
821     s->dsp.clear_blocks((DCTELEM *)s->block);
822
823     if (mb->mode != MODE_I4x4 && mb->mode != VP8_MVMODE_SPLIT) {
824         AV_ZERO128(dc);
825         AV_ZERO128(dc+8);
826         nnz_pred = t_nnz[8] + l_nnz[8];
827
828         // decode DC values and do hadamard
829         nnz = decode_block_coeffs(c, dc, s->prob->token[1], 0, nnz_pred,
830                                   s->qmat[segment].luma_dc_qmul);
831         l_nnz[8] = t_nnz[8] = !!nnz;
832         nnz_total += nnz;
833         s->vp8dsp.vp8_luma_dc_wht(s->block, dc);
834         luma_start = 1;
835         luma_ctx = 0;
836     }
837
838     // luma blocks
839     for (y = 0; y < 4; y++)
840         for (x = 0; x < 4; x++) {
841             nnz_pred = l_nnz[y] + t_nnz[x];
842             nnz = decode_block_coeffs(c, s->block[y][x], s->prob->token[luma_ctx], luma_start,
843                                       nnz_pred, s->qmat[segment].luma_qmul);
844             // nnz+luma_start may be one more than the actual last index, but we don't care
845             s->non_zero_count_cache[y][x] = nnz + luma_start;
846             t_nnz[x] = l_nnz[y] = !!nnz;
847             nnz_total += nnz;
848         }
849
850     // chroma blocks
851     // TODO: what to do about dimensions? 2nd dim for luma is x,
852     // but for chroma it's (y<<1)|x
853     for (i = 4; i < 6; i++)
854         for (y = 0; y < 2; y++)
855             for (x = 0; x < 2; x++) {
856                 nnz_pred = l_nnz[i+2*y] + t_nnz[i+2*x];
857                 nnz = decode_block_coeffs(c, s->block[i][(y<<1)+x], s->prob->token[2], 0,
858                                           nnz_pred, s->qmat[segment].chroma_qmul);
859                 s->non_zero_count_cache[i][(y<<1)+x] = nnz;
860                 t_nnz[i+2*x] = l_nnz[i+2*y] = !!nnz;
861                 nnz_total += nnz;
862             }
863
864     // if there were no coded coeffs despite the macroblock not being marked skip,
865     // we MUST not do the inner loop filter and should not do IDCT
866     // Since skip isn't used for bitstream prediction, just manually set it.
867     if (!nnz_total)
868         mb->skip = 1;
869 }
870
871 static av_always_inline
872 void backup_mb_border(uint8_t *top_border, uint8_t *src_y, uint8_t *src_cb, uint8_t *src_cr,
873                       int linesize, int uvlinesize, int simple)
874 {
875     AV_COPY128(top_border, src_y + 15*linesize);
876     if (!simple) {
877         AV_COPY64(top_border+16, src_cb + 7*uvlinesize);
878         AV_COPY64(top_border+24, src_cr + 7*uvlinesize);
879     }
880 }
881
882 static av_always_inline
883 void xchg_mb_border(uint8_t *top_border, uint8_t *src_y, uint8_t *src_cb, uint8_t *src_cr,
884                     int linesize, int uvlinesize, int mb_x, int mb_y, int mb_width,
885                     int simple, int xchg)
886 {
887     uint8_t *top_border_m1 = top_border-32;     // for TL prediction
888     src_y  -=   linesize;
889     src_cb -= uvlinesize;
890     src_cr -= uvlinesize;
891
892 #define XCHG(a,b,xchg) do {                     \
893         if (xchg) AV_SWAP64(b,a);               \
894         else      AV_COPY64(b,a);               \
895     } while (0)
896
897     XCHG(top_border_m1+8, src_y-8, xchg);
898     XCHG(top_border,      src_y,   xchg);
899     XCHG(top_border+8,    src_y+8, 1);
900     if (mb_x < mb_width-1)
901         XCHG(top_border+32, src_y+16, 1);
902
903     // only copy chroma for normal loop filter
904     // or to initialize the top row to 127
905     if (!simple || !mb_y) {
906         XCHG(top_border_m1+16, src_cb-8, xchg);
907         XCHG(top_border_m1+24, src_cr-8, xchg);
908         XCHG(top_border+16,    src_cb, 1);
909         XCHG(top_border+24,    src_cr, 1);
910     }
911 }
912
913 static int check_intra_pred_mode(int mode, int mb_x, int mb_y)
914 {
915     if (mode == DC_PRED8x8) {
916         if (!(mb_x|mb_y))
917             mode = DC_128_PRED8x8;
918         else if (!mb_y)
919             mode = LEFT_DC_PRED8x8;
920         else if (!mb_x)
921             mode = TOP_DC_PRED8x8;
922     }
923     return mode;
924 }
925
926 static void intra_predict(VP8Context *s, uint8_t *dst[3], VP8Macroblock *mb,
927                           uint8_t *bmode, int mb_x, int mb_y)
928 {
929     int x, y, mode, nnz, tr;
930
931     // for the first row, we need to run xchg_mb_border to init the top edge to 127
932     // otherwise, skip it if we aren't going to deblock
933     if (s->deblock_filter || !mb_y)
934         xchg_mb_border(s->top_border[mb_x+1], dst[0], dst[1], dst[2],
935                        s->linesize, s->uvlinesize, mb_x, mb_y, s->mb_width,
936                        s->filter.simple, 1);
937
938     if (mb->mode < MODE_I4x4) {
939         mode = check_intra_pred_mode(mb->mode, mb_x, mb_y);
940         s->hpc.pred16x16[mode](dst[0], s->linesize);
941     } else {
942         uint8_t *ptr = dst[0];
943
944         // all blocks on the right edge of the macroblock use bottom edge
945         // the top macroblock for their topright edge
946         uint8_t *tr_right = ptr - s->linesize + 16;
947
948         // if we're on the right edge of the frame, said edge is extended
949         // from the top macroblock
950         if (mb_x == s->mb_width-1) {
951             tr = tr_right[-1]*0x01010101;
952             tr_right = (uint8_t *)&tr;
953         }
954
955         for (y = 0; y < 4; y++) {
956             uint8_t *topright = ptr + 4 - s->linesize;
957             for (x = 0; x < 4; x++) {
958                 if (x == 3)
959                     topright = tr_right;
960
961                 s->hpc.pred4x4[bmode[x]](ptr+4*x, topright, s->linesize);
962
963                 nnz = s->non_zero_count_cache[y][x];
964                 if (nnz) {
965                     if (nnz == 1)
966                         s->vp8dsp.vp8_idct_dc_add(ptr+4*x, s->block[y][x], s->linesize);
967                     else
968                         s->vp8dsp.vp8_idct_add(ptr+4*x, s->block[y][x], s->linesize);
969                 }
970                 topright += 4;
971             }
972
973             ptr   += 4*s->linesize;
974             bmode += s->b4_stride;
975         }
976     }
977
978     mode = check_intra_pred_mode(s->chroma_pred_mode, mb_x, mb_y);
979     s->hpc.pred8x8[mode](dst[1], s->uvlinesize);
980     s->hpc.pred8x8[mode](dst[2], s->uvlinesize);
981
982     if (s->deblock_filter || !mb_y)
983         xchg_mb_border(s->top_border[mb_x+1], dst[0], dst[1], dst[2],
984                        s->linesize, s->uvlinesize, mb_x, mb_y, s->mb_width,
985                        s->filter.simple, 0);
986 }
987
988 /**
989  * Generic MC function.
990  *
991  * @param s VP8 decoding context
992  * @param luma 1 for luma (Y) planes, 0 for chroma (Cb/Cr) planes
993  * @param dst target buffer for block data at block position
994  * @param src reference picture buffer at origin (0, 0)
995  * @param mv motion vector (relative to block position) to get pixel data from
996  * @param x_off horizontal position of block from origin (0, 0)
997  * @param y_off vertical position of block from origin (0, 0)
998  * @param block_w width of block (16, 8 or 4)
999  * @param block_h height of block (always same as block_w)
1000  * @param width width of src/dst plane data
1001  * @param height height of src/dst plane data
1002  * @param linesize size of a single line of plane data, including padding
1003  * @param mc_func motion compensation function pointers (bilinear or sixtap MC)
1004  */
1005 static inline void vp8_mc(VP8Context *s, int luma,
1006                           uint8_t *dst, uint8_t *src, const VP56mv *mv,
1007                           int x_off, int y_off, int block_w, int block_h,
1008                           int width, int height, int linesize,
1009                           vp8_mc_func mc_func[3][3])
1010 {
1011     if (AV_RN32A(mv)) {
1012         static const uint8_t idx[8] = { 0, 1, 2, 1, 2, 1, 2, 1 };
1013         int mx = (mv->x << luma)&7, mx_idx = idx[mx];
1014         int my = (mv->y << luma)&7, my_idx = idx[my];
1015
1016         x_off += mv->x >> (3 - luma);
1017         y_off += mv->y >> (3 - luma);
1018
1019         // edge emulation
1020         src += y_off * linesize + x_off;
1021         if (x_off < 2 || x_off >= width  - block_w - 3 ||
1022             y_off < 2 || y_off >= height - block_h - 3) {
1023             ff_emulated_edge_mc(s->edge_emu_buffer, src - 2 * linesize - 2, linesize,
1024                                 block_w + 5, block_h + 5,
1025                                 x_off - 2, y_off - 2, width, height);
1026             src = s->edge_emu_buffer + 2 + linesize * 2;
1027         }
1028         mc_func[my_idx][mx_idx](dst, linesize, src, linesize, block_h, mx, my);
1029     } else
1030         mc_func[0][0](dst, linesize, src + y_off * linesize + x_off, linesize, block_h, 0, 0);
1031 }
1032
1033 static inline void vp8_mc_part(VP8Context *s, uint8_t *dst[3],
1034                                AVFrame *ref_frame, int x_off, int y_off,
1035                                int bx_off, int by_off,
1036                                int block_w, int block_h,
1037                                int width, int height, VP56mv *mv)
1038 {
1039     VP56mv uvmv = *mv;
1040
1041     /* Y */
1042     vp8_mc(s, 1, dst[0] + by_off * s->linesize + bx_off,
1043            ref_frame->data[0], mv, x_off + bx_off, y_off + by_off,
1044            block_w, block_h, width, height, s->linesize,
1045            s->put_pixels_tab[block_w == 8]);
1046
1047     /* U/V */
1048     if (s->profile == 3) {
1049         uvmv.x &= ~7;
1050         uvmv.y &= ~7;
1051     }
1052     x_off   >>= 1; y_off   >>= 1;
1053     bx_off  >>= 1; by_off  >>= 1;
1054     width   >>= 1; height  >>= 1;
1055     block_w >>= 1; block_h >>= 1;
1056     vp8_mc(s, 0, dst[1] + by_off * s->uvlinesize + bx_off,
1057            ref_frame->data[1], &uvmv, x_off + bx_off, y_off + by_off,
1058            block_w, block_h, width, height, s->uvlinesize,
1059            s->put_pixels_tab[1 + (block_w == 4)]);
1060     vp8_mc(s, 0, dst[2] + by_off * s->uvlinesize + bx_off,
1061            ref_frame->data[2], &uvmv, x_off + bx_off, y_off + by_off,
1062            block_w, block_h, width, height, s->uvlinesize,
1063            s->put_pixels_tab[1 + (block_w == 4)]);
1064 }
1065
1066 /* Fetch pixels for estimated mv 4 macroblocks ahead.
1067  * Optimized for 64-byte cache lines.  Inspired by ffh264 prefetch_motion. */
1068 static inline void prefetch_motion(VP8Context *s, VP8Macroblock *mb, int mb_x, int mb_y, int x_off, int y_off, int ref)
1069 {
1070     if (mb->ref_frame != VP56_FRAME_CURRENT) {
1071         int mx = mb->mv.x + x_off + 8;
1072         int my = mb->mv.y + y_off;
1073         uint8_t **src= s->framep[mb->ref_frame]->data;
1074         int off= mx + (my + (mb_x&3)*4)*s->linesize + 64;
1075         s->dsp.prefetch(src[0]+off, s->linesize, 4);
1076         off= (mx>>1) + ((my>>1) + (mb_x&7))*s->uvlinesize + 64;
1077         s->dsp.prefetch(src[1]+off, src[2]-src[1], 2);
1078     }
1079 }
1080
1081 /**
1082  * Apply motion vectors to prediction buffer, chapter 18.
1083  */
1084 static void inter_predict(VP8Context *s, uint8_t *dst[3], VP8Macroblock *mb,
1085                           int mb_x, int mb_y)
1086 {
1087     int x_off = mb_x << 4, y_off = mb_y << 4;
1088     int width = 16*s->mb_width, height = 16*s->mb_height;
1089
1090     prefetch_motion(s, mb, mb_x, mb_y, x_off, y_off, VP56_FRAME_PREVIOUS);
1091
1092     if (mb->mode < VP8_MVMODE_SPLIT) {
1093         vp8_mc_part(s, dst, s->framep[mb->ref_frame], x_off, y_off,
1094                     0, 0, 16, 16, width, height, &mb->mv);
1095     } else switch (mb->partitioning) {
1096     case VP8_SPLITMVMODE_4x4: {
1097         int x, y;
1098         VP56mv uvmv;
1099
1100         /* Y */
1101         for (y = 0; y < 4; y++) {
1102             for (x = 0; x < 4; x++) {
1103                 vp8_mc(s, 1, dst[0] + 4*y*s->linesize + x*4,
1104                        s->framep[mb->ref_frame]->data[0], &mb->bmv[4*y + x],
1105                        4*x + x_off, 4*y + y_off, 4, 4,
1106                        width, height, s->linesize,
1107                        s->put_pixels_tab[2]);
1108             }
1109         }
1110
1111         /* U/V */
1112         x_off >>= 1; y_off >>= 1; width >>= 1; height >>= 1;
1113         for (y = 0; y < 2; y++) {
1114             for (x = 0; x < 2; x++) {
1115                 uvmv.x = mb->bmv[ 2*y    * 4 + 2*x  ].x +
1116                          mb->bmv[ 2*y    * 4 + 2*x+1].x +
1117                          mb->bmv[(2*y+1) * 4 + 2*x  ].x +
1118                          mb->bmv[(2*y+1) * 4 + 2*x+1].x;
1119                 uvmv.y = mb->bmv[ 2*y    * 4 + 2*x  ].y +
1120                          mb->bmv[ 2*y    * 4 + 2*x+1].y +
1121                          mb->bmv[(2*y+1) * 4 + 2*x  ].y +
1122                          mb->bmv[(2*y+1) * 4 + 2*x+1].y;
1123                 uvmv.x = (uvmv.x + 2 + (uvmv.x >> (INT_BIT-1))) >> 2;
1124                 uvmv.y = (uvmv.y + 2 + (uvmv.y >> (INT_BIT-1))) >> 2;
1125                 if (s->profile == 3) {
1126                     uvmv.x &= ~7;
1127                     uvmv.y &= ~7;
1128                 }
1129                 vp8_mc(s, 0, dst[1] + 4*y*s->uvlinesize + x*4,
1130                        s->framep[mb->ref_frame]->data[1], &uvmv,
1131                        4*x + x_off, 4*y + y_off, 4, 4,
1132                        width, height, s->uvlinesize,
1133                        s->put_pixels_tab[2]);
1134                 vp8_mc(s, 0, dst[2] + 4*y*s->uvlinesize + x*4,
1135                        s->framep[mb->ref_frame]->data[2], &uvmv,
1136                        4*x + x_off, 4*y + y_off, 4, 4,
1137                        width, height, s->uvlinesize,
1138                        s->put_pixels_tab[2]);
1139             }
1140         }
1141         break;
1142     }
1143     case VP8_SPLITMVMODE_16x8:
1144         vp8_mc_part(s, dst, s->framep[mb->ref_frame], x_off, y_off,
1145                     0, 0, 16, 8, width, height, &mb->bmv[0]);
1146         vp8_mc_part(s, dst, s->framep[mb->ref_frame], x_off, y_off,
1147                     0, 8, 16, 8, width, height, &mb->bmv[1]);
1148         break;
1149     case VP8_SPLITMVMODE_8x16:
1150         vp8_mc_part(s, dst, s->framep[mb->ref_frame], x_off, y_off,
1151                     0, 0, 8, 16, width, height, &mb->bmv[0]);
1152         vp8_mc_part(s, dst, s->framep[mb->ref_frame], x_off, y_off,
1153                     8, 0, 8, 16, width, height, &mb->bmv[1]);
1154         break;
1155     case VP8_SPLITMVMODE_8x8:
1156         vp8_mc_part(s, dst, s->framep[mb->ref_frame], x_off, y_off,
1157                     0, 0, 8, 8, width, height, &mb->bmv[0]);
1158         vp8_mc_part(s, dst, s->framep[mb->ref_frame], x_off, y_off,
1159                     8, 0, 8, 8, width, height, &mb->bmv[1]);
1160         vp8_mc_part(s, dst, s->framep[mb->ref_frame], x_off, y_off,
1161                     0, 8, 8, 8, width, height, &mb->bmv[2]);
1162         vp8_mc_part(s, dst, s->framep[mb->ref_frame], x_off, y_off,
1163                     8, 8, 8, 8, width, height, &mb->bmv[3]);
1164         break;
1165     }
1166
1167     prefetch_motion(s, mb, mb_x, mb_y, x_off, y_off, VP56_FRAME_GOLDEN);
1168 }
1169
1170 static void idct_mb(VP8Context *s, uint8_t *y_dst, uint8_t *u_dst, uint8_t *v_dst,
1171                     VP8Macroblock *mb)
1172 {
1173     int x, y, nnz;
1174
1175     if (mb->mode != MODE_I4x4)
1176         for (y = 0; y < 4; y++) {
1177             for (x = 0; x < 4; x++) {
1178                 nnz = s->non_zero_count_cache[y][x];
1179                 if (nnz) {
1180                     if (nnz == 1)
1181                         s->vp8dsp.vp8_idct_dc_add(y_dst+4*x, s->block[y][x], s->linesize);
1182                     else
1183                         s->vp8dsp.vp8_idct_add(y_dst+4*x, s->block[y][x], s->linesize);
1184                 }
1185             }
1186             y_dst += 4*s->linesize;
1187         }
1188
1189     for (y = 0; y < 2; y++) {
1190         for (x = 0; x < 2; x++) {
1191             nnz = s->non_zero_count_cache[4][(y<<1)+x];
1192             if (nnz) {
1193                 if (nnz == 1)
1194                     s->vp8dsp.vp8_idct_dc_add(u_dst+4*x, s->block[4][(y<<1)+x], s->uvlinesize);
1195                 else
1196                     s->vp8dsp.vp8_idct_add(u_dst+4*x, s->block[4][(y<<1)+x], s->uvlinesize);
1197             }
1198
1199             nnz = s->non_zero_count_cache[5][(y<<1)+x];
1200             if (nnz) {
1201                 if (nnz == 1)
1202                     s->vp8dsp.vp8_idct_dc_add(v_dst+4*x, s->block[5][(y<<1)+x], s->uvlinesize);
1203                 else
1204                     s->vp8dsp.vp8_idct_add(v_dst+4*x, s->block[5][(y<<1)+x], s->uvlinesize);
1205             }
1206         }
1207         u_dst += 4*s->uvlinesize;
1208         v_dst += 4*s->uvlinesize;
1209     }
1210 }
1211
1212 static void filter_level_for_mb(VP8Context *s, VP8Macroblock *mb, int *level, int *inner, int *hev_thresh)
1213 {
1214     int interior_limit, filter_level;
1215
1216     if (s->segmentation.enabled) {
1217         filter_level = s->segmentation.filter_level[mb->segment];
1218         if (!s->segmentation.absolute_vals)
1219             filter_level += s->filter.level;
1220     } else
1221         filter_level = s->filter.level;
1222
1223     if (s->lf_delta.enabled) {
1224         filter_level += s->lf_delta.ref[mb->ref_frame];
1225
1226         if (mb->ref_frame == VP56_FRAME_CURRENT) {
1227             if (mb->mode == MODE_I4x4)
1228                 filter_level += s->lf_delta.mode[0];
1229         } else {
1230             if (mb->mode == VP8_MVMODE_ZERO)
1231                 filter_level += s->lf_delta.mode[1];
1232             else if (mb->mode == VP8_MVMODE_SPLIT)
1233                 filter_level += s->lf_delta.mode[3];
1234             else
1235                 filter_level += s->lf_delta.mode[2];
1236         }
1237     }
1238     filter_level = av_clip(filter_level, 0, 63);
1239
1240     interior_limit = filter_level;
1241     if (s->filter.sharpness) {
1242         interior_limit >>= s->filter.sharpness > 4 ? 2 : 1;
1243         interior_limit = FFMIN(interior_limit, 9 - s->filter.sharpness);
1244     }
1245     interior_limit = FFMAX(interior_limit, 1);
1246
1247     *level = filter_level;
1248     *inner = interior_limit;
1249
1250     if (hev_thresh) {
1251         *hev_thresh = filter_level >= 15;
1252
1253         if (s->keyframe) {
1254             if (filter_level >= 40)
1255                 *hev_thresh = 2;
1256         } else {
1257             if (filter_level >= 40)
1258                 *hev_thresh = 3;
1259             else if (filter_level >= 20)
1260                 *hev_thresh = 2;
1261         }
1262     }
1263 }
1264
1265 static void filter_mb(VP8Context *s, uint8_t *dst[3], VP8Macroblock *mb, int mb_x, int mb_y)
1266 {
1267     int filter_level, inner_limit, hev_thresh, mbedge_lim, bedge_lim;
1268
1269     filter_level_for_mb(s, mb, &filter_level, &inner_limit, &hev_thresh);
1270     if (!filter_level)
1271         return;
1272
1273     mbedge_lim = 2*(filter_level+2) + inner_limit;
1274      bedge_lim = 2* filter_level    + inner_limit;
1275
1276     if (mb_x) {
1277         s->vp8dsp.vp8_h_loop_filter16y(dst[0],     s->linesize,
1278                                        mbedge_lim, inner_limit, hev_thresh);
1279         s->vp8dsp.vp8_h_loop_filter8uv(dst[1],     dst[2],      s->uvlinesize,
1280                                        mbedge_lim, inner_limit, hev_thresh);
1281     }
1282
1283     if (!mb->skip || mb->mode == MODE_I4x4 || mb->mode == VP8_MVMODE_SPLIT) {
1284         s->vp8dsp.vp8_h_loop_filter16y_inner(dst[0]+ 4, s->linesize, bedge_lim,
1285                                              inner_limit,   hev_thresh);
1286         s->vp8dsp.vp8_h_loop_filter16y_inner(dst[0]+ 8, s->linesize, bedge_lim,
1287                                              inner_limit,   hev_thresh);
1288         s->vp8dsp.vp8_h_loop_filter16y_inner(dst[0]+12, s->linesize, bedge_lim,
1289                                              inner_limit,   hev_thresh);
1290         s->vp8dsp.vp8_h_loop_filter8uv_inner(dst[1] + 4,    dst[2] + 4,
1291                                              s->uvlinesize, bedge_lim,
1292                                              inner_limit,   hev_thresh);
1293     }
1294
1295     if (mb_y) {
1296         s->vp8dsp.vp8_v_loop_filter16y(dst[0],     s->linesize,
1297                                        mbedge_lim, inner_limit, hev_thresh);
1298         s->vp8dsp.vp8_v_loop_filter8uv(dst[1],     dst[2],      s->uvlinesize,
1299                                        mbedge_lim, inner_limit, hev_thresh);
1300     }
1301
1302     if (!mb->skip || mb->mode == MODE_I4x4 || mb->mode == VP8_MVMODE_SPLIT) {
1303         s->vp8dsp.vp8_v_loop_filter16y_inner(dst[0]+ 4*s->linesize,
1304                                              s->linesize,   bedge_lim,
1305                                              inner_limit,   hev_thresh);
1306         s->vp8dsp.vp8_v_loop_filter16y_inner(dst[0]+ 8*s->linesize,
1307                                              s->linesize,   bedge_lim,
1308                                              inner_limit,   hev_thresh);
1309         s->vp8dsp.vp8_v_loop_filter16y_inner(dst[0]+12*s->linesize,
1310                                              s->linesize,   bedge_lim,
1311                                              inner_limit, hev_thresh);
1312         s->vp8dsp.vp8_v_loop_filter8uv_inner(dst[1] + 4 * s->uvlinesize,
1313                                              dst[2] + 4 * s->uvlinesize,
1314                                              s->uvlinesize, bedge_lim,
1315                                              inner_limit,   hev_thresh);
1316     }
1317 }
1318
1319 static void filter_mb_simple(VP8Context *s, uint8_t *dst, VP8Macroblock *mb, int mb_x, int mb_y)
1320 {
1321     int filter_level, inner_limit, mbedge_lim, bedge_lim;
1322
1323     filter_level_for_mb(s, mb, &filter_level, &inner_limit, NULL);
1324     if (!filter_level)
1325         return;
1326
1327     mbedge_lim = 2*(filter_level+2) + inner_limit;
1328      bedge_lim = 2* filter_level    + inner_limit;
1329
1330     if (mb_x)
1331         s->vp8dsp.vp8_h_loop_filter_simple(dst, s->linesize, mbedge_lim);
1332     if (!mb->skip || mb->mode == MODE_I4x4 || mb->mode == VP8_MVMODE_SPLIT) {
1333         s->vp8dsp.vp8_h_loop_filter_simple(dst+ 4, s->linesize, bedge_lim);
1334         s->vp8dsp.vp8_h_loop_filter_simple(dst+ 8, s->linesize, bedge_lim);
1335         s->vp8dsp.vp8_h_loop_filter_simple(dst+12, s->linesize, bedge_lim);
1336     }
1337
1338     if (mb_y)
1339         s->vp8dsp.vp8_v_loop_filter_simple(dst, s->linesize, mbedge_lim);
1340     if (!mb->skip || mb->mode == MODE_I4x4 || mb->mode == VP8_MVMODE_SPLIT) {
1341         s->vp8dsp.vp8_v_loop_filter_simple(dst+ 4*s->linesize, s->linesize, bedge_lim);
1342         s->vp8dsp.vp8_v_loop_filter_simple(dst+ 8*s->linesize, s->linesize, bedge_lim);
1343         s->vp8dsp.vp8_v_loop_filter_simple(dst+12*s->linesize, s->linesize, bedge_lim);
1344     }
1345 }
1346
1347 static void filter_mb_row(VP8Context *s, int mb_y)
1348 {
1349     VP8Macroblock *mb = s->macroblocks + mb_y*s->mb_stride;
1350     uint8_t *dst[3] = {
1351         s->framep[VP56_FRAME_CURRENT]->data[0] + 16*mb_y*s->linesize,
1352         s->framep[VP56_FRAME_CURRENT]->data[1] +  8*mb_y*s->uvlinesize,
1353         s->framep[VP56_FRAME_CURRENT]->data[2] +  8*mb_y*s->uvlinesize
1354     };
1355     int mb_x;
1356
1357     for (mb_x = 0; mb_x < s->mb_width; mb_x++) {
1358         backup_mb_border(s->top_border[mb_x+1], dst[0], dst[1], dst[2], s->linesize, s->uvlinesize, 0);
1359         filter_mb(s, dst, mb++, mb_x, mb_y);
1360         dst[0] += 16;
1361         dst[1] += 8;
1362         dst[2] += 8;
1363     }
1364 }
1365
1366 static void filter_mb_row_simple(VP8Context *s, int mb_y)
1367 {
1368     uint8_t *dst = s->framep[VP56_FRAME_CURRENT]->data[0] + 16*mb_y*s->linesize;
1369     VP8Macroblock *mb = s->macroblocks + mb_y*s->mb_stride;
1370     int mb_x;
1371
1372     for (mb_x = 0; mb_x < s->mb_width; mb_x++) {
1373         backup_mb_border(s->top_border[mb_x+1], dst, NULL, NULL, s->linesize, 0, 1);
1374         filter_mb_simple(s, dst, mb++, mb_x, mb_y);
1375         dst += 16;
1376     }
1377 }
1378
1379 static int vp8_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data, int *data_size,
1380                             AVPacket *avpkt)
1381 {
1382     VP8Context *s = avctx->priv_data;
1383     int ret, mb_x, mb_y, i, y, referenced;
1384     enum AVDiscard skip_thresh;
1385     AVFrame *curframe;
1386
1387     if ((ret = decode_frame_header(s, avpkt->data, avpkt->size)) < 0)
1388         return ret;
1389
1390     referenced = s->update_last || s->update_golden == VP56_FRAME_CURRENT
1391                                 || s->update_altref == VP56_FRAME_CURRENT;
1392
1393     skip_thresh = !referenced ? AVDISCARD_NONREF :
1394                     !s->keyframe ? AVDISCARD_NONKEY : AVDISCARD_ALL;
1395
1396     if (avctx->skip_frame >= skip_thresh) {
1397         s->invisible = 1;
1398         goto skip_decode;
1399     }
1400     s->deblock_filter = s->filter.level && avctx->skip_loop_filter < skip_thresh;
1401
1402     for (i = 0; i < 4; i++)
1403         if (&s->frames[i] != s->framep[VP56_FRAME_PREVIOUS] &&
1404             &s->frames[i] != s->framep[VP56_FRAME_GOLDEN] &&
1405             &s->frames[i] != s->framep[VP56_FRAME_GOLDEN2]) {
1406             curframe = s->framep[VP56_FRAME_CURRENT] = &s->frames[i];
1407             break;
1408         }
1409     if (curframe->data[0])
1410         avctx->release_buffer(avctx, curframe);
1411
1412     curframe->key_frame = s->keyframe;
1413     curframe->pict_type = s->keyframe ? FF_I_TYPE : FF_P_TYPE;
1414     curframe->reference = referenced ? 3 : 0;
1415     if ((ret = avctx->get_buffer(avctx, curframe))) {
1416         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed!\n");
1417         return ret;
1418     }
1419
1420     // Given that arithmetic probabilities are updated every frame, it's quite likely
1421     // that the values we have on a random interframe are complete junk if we didn't
1422     // start decode on a keyframe. So just don't display anything rather than junk.
1423     if (!s->keyframe && (!s->framep[VP56_FRAME_PREVIOUS] ||
1424                          !s->framep[VP56_FRAME_GOLDEN] ||
1425                          !s->framep[VP56_FRAME_GOLDEN2])) {
1426         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Discarding interframe without a prior keyframe!\n");
1427         return AVERROR_INVALIDDATA;
1428     }
1429
1430     s->linesize   = curframe->linesize[0];
1431     s->uvlinesize = curframe->linesize[1];
1432
1433     if (!s->edge_emu_buffer)
1434         s->edge_emu_buffer = av_malloc(21*s->linesize);
1435
1436     memset(s->top_nnz, 0, s->mb_width*sizeof(*s->top_nnz));
1437
1438     // top edge of 127 for intra prediction
1439     memset(s->top_border, 127, (s->mb_width+1)*sizeof(*s->top_border));
1440
1441     for (mb_y = 0; mb_y < s->mb_height; mb_y++) {
1442         VP56RangeCoder *c = &s->coeff_partition[mb_y & (s->num_coeff_partitions-1)];
1443         VP8Macroblock *mb = s->macroblocks + mb_y*s->mb_stride;
1444         uint8_t *intra4x4 = s->intra4x4_pred_mode + 4*mb_y*s->b4_stride;
1445         uint8_t *dst[3] = {
1446             curframe->data[0] + 16*mb_y*s->linesize,
1447             curframe->data[1] +  8*mb_y*s->uvlinesize,
1448             curframe->data[2] +  8*mb_y*s->uvlinesize
1449         };
1450
1451         memset(s->left_nnz, 0, sizeof(s->left_nnz));
1452
1453         // left edge of 129 for intra prediction
1454         if (!(avctx->flags & CODEC_FLAG_EMU_EDGE))
1455             for (i = 0; i < 3; i++)
1456                 for (y = 0; y < 16>>!!i; y++)
1457                     dst[i][y*curframe->linesize[i]-1] = 129;
1458         if (mb_y)
1459             memset(s->top_border, 129, sizeof(*s->top_border));
1460
1461         for (mb_x = 0; mb_x < s->mb_width; mb_x++) {
1462             /* Prefetch the current frame, 4 MBs ahead */
1463             s->dsp.prefetch(dst[0] + (mb_x&3)*4*s->linesize + 64, s->linesize, 4);
1464             s->dsp.prefetch(dst[1] + (mb_x&7)*s->uvlinesize + 64, dst[2] - dst[1], 2);
1465
1466             decode_mb_mode(s, mb, mb_x, mb_y, intra4x4 + 4*mb_x);
1467
1468             if (!mb->skip)
1469                 decode_mb_coeffs(s, c, mb, s->top_nnz[mb_x], s->left_nnz);
1470             else {
1471                 AV_ZERO128(s->non_zero_count_cache);    // luma
1472                 AV_ZERO64(s->non_zero_count_cache[4]);  // chroma
1473             }
1474
1475             if (mb->mode <= MODE_I4x4) {
1476                 intra_predict(s, dst, mb, intra4x4 + 4*mb_x, mb_x, mb_y);
1477                 memset(mb->bmv, 0, sizeof(mb->bmv));
1478             } else {
1479                 inter_predict(s, dst, mb, mb_x, mb_y);
1480             }
1481
1482             if (!mb->skip) {
1483                 idct_mb(s, dst[0], dst[1], dst[2], mb);
1484             } else {
1485                 AV_ZERO64(s->left_nnz);
1486                 AV_WN64(s->top_nnz[mb_x], 0);   // array of 9, so unaligned
1487
1488                 // Reset DC block predictors if they would exist if the mb had coefficients
1489                 if (mb->mode != MODE_I4x4 && mb->mode != VP8_MVMODE_SPLIT) {
1490                     s->left_nnz[8]      = 0;
1491                     s->top_nnz[mb_x][8] = 0;
1492                 }
1493             }
1494
1495             dst[0] += 16;
1496             dst[1] += 8;
1497             dst[2] += 8;
1498             mb++;
1499         }
1500         if (s->deblock_filter) {
1501             if (s->filter.simple)
1502                 filter_mb_row_simple(s, mb_y);
1503             else
1504                 filter_mb_row(s, mb_y);
1505         }
1506     }
1507
1508 skip_decode:
1509     // if future frames don't use the updated probabilities,
1510     // reset them to the values we saved
1511     if (!s->update_probabilities)
1512         s->prob[0] = s->prob[1];
1513
1514     // check if golden and altref are swapped
1515     if (s->update_altref == VP56_FRAME_GOLDEN &&
1516         s->update_golden == VP56_FRAME_GOLDEN2)
1517         FFSWAP(AVFrame *, s->framep[VP56_FRAME_GOLDEN], s->framep[VP56_FRAME_GOLDEN2]);
1518     else {
1519         if (s->update_altref != VP56_FRAME_NONE)
1520             s->framep[VP56_FRAME_GOLDEN2] = s->framep[s->update_altref];
1521
1522         if (s->update_golden != VP56_FRAME_NONE)
1523             s->framep[VP56_FRAME_GOLDEN] = s->framep[s->update_golden];
1524     }
1525
1526     if (s->update_last) // move cur->prev
1527         s->framep[VP56_FRAME_PREVIOUS] = s->framep[VP56_FRAME_CURRENT];
1528
1529     // release no longer referenced frames
1530     for (i = 0; i < 4; i++)
1531         if (s->frames[i].data[0] &&
1532             &s->frames[i] != s->framep[VP56_FRAME_CURRENT] &&
1533             &s->frames[i] != s->framep[VP56_FRAME_PREVIOUS] &&
1534             &s->frames[i] != s->framep[VP56_FRAME_GOLDEN] &&
1535             &s->frames[i] != s->framep[VP56_FRAME_GOLDEN2])
1536             avctx->release_buffer(avctx, &s->frames[i]);
1537
1538     if (!s->invisible) {
1539         *(AVFrame*)data = *s->framep[VP56_FRAME_CURRENT];
1540         *data_size = sizeof(AVFrame);
1541     }
1542
1543     return avpkt->size;
1544 }
1545
1546 static av_cold int vp8_decode_init(AVCodecContext *avctx)
1547 {
1548     VP8Context *s = avctx->priv_data;
1549
1550     s->avctx = avctx;
1551     avctx->pix_fmt = PIX_FMT_YUV420P;
1552
1553     dsputil_init(&s->dsp, avctx);
1554     ff_h264_pred_init(&s->hpc, CODEC_ID_VP8);
1555     ff_vp8dsp_init(&s->vp8dsp);
1556
1557     // intra pred needs edge emulation among other things
1558     if (avctx->flags&CODEC_FLAG_EMU_EDGE) {
1559         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Edge emulation not supported\n");
1560         return AVERROR_PATCHWELCOME;
1561     }
1562
1563     return 0;
1564 }
1565
1566 static av_cold int vp8_decode_free(AVCodecContext *avctx)
1567 {
1568     vp8_decode_flush(avctx);
1569     return 0;
1570 }
1571
1572 AVCodec vp8_decoder = {
1573     "vp8",
1574     AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1575     CODEC_ID_VP8,
1576     sizeof(VP8Context),
1577     vp8_decode_init,
1578     NULL,
1579     vp8_decode_free,
1580     vp8_decode_frame,
1581     CODEC_CAP_DR1,
1582     .flush = vp8_decode_flush,
1583     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("On2 VP8"),
1584 };