Merge commit '4abe3b049d987420eb891f74a35af2cebbf52144'
[ffmpeg.git] / libavcodec / hevcdec.h
1 /*
2  * HEVC video decoder
3  *
4  * Copyright (C) 2012 - 2013 Guillaume Martres
5  *
6  * This file is part of FFmpeg.
7  *
8  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
9  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
10  * License as published by the Free Software Foundation; either
11  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
12  *
13  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
14  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
15  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
16  * Lesser General Public License for more details.
17  *
18  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
19  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
20  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
21  */
22
23 #ifndef AVCODEC_HEVCDEC_H
24 #define AVCODEC_HEVCDEC_H
25
26 #include <stdatomic.h>
27
28 #include "libavutil/buffer.h"
29 #include "libavutil/md5.h"
30
31 #include "avcodec.h"
32 #include "bswapdsp.h"
33 #include "cabac.h"
34 #include "get_bits.h"
35 #include "hevcpred.h"
36 #include "h2645_parse.h"
37 #include "hevcdsp.h"
38 #include "internal.h"
39 #include "thread.h"
40 #include "videodsp.h"
41
42 #define MAX_DPB_SIZE 16 // A.4.1
43 #define MAX_REFS 16
44
45 #define MAX_NB_THREADS 16
46 #define SHIFT_CTB_WPP 2
47
48 /**
49  * 7.4.2.1
50  */
51 #define MAX_SUB_LAYERS 7
52 #define MAX_VPS_COUNT 16
53 #define MAX_SPS_COUNT 32
54 #define MAX_PPS_COUNT 256
55 #define MAX_SHORT_TERM_RPS_COUNT 64
56 #define MAX_CU_SIZE 128
57
58 //TODO: check if this is really the maximum
59 #define MAX_TRANSFORM_DEPTH 5
60
61 #define MAX_TB_SIZE 32
62 #define MAX_LOG2_CTB_SIZE 6
63 #define MAX_QP 51
64 #define DEFAULT_INTRA_TC_OFFSET 2
65
66 #define HEVC_CONTEXTS 199
67
68 #define MRG_MAX_NUM_CANDS     5
69
70 #define L0 0
71 #define L1 1
72
73 #define EPEL_EXTRA_BEFORE 1
74 #define EPEL_EXTRA_AFTER  2
75 #define EPEL_EXTRA        3
76 #define QPEL_EXTRA_BEFORE 3
77 #define QPEL_EXTRA_AFTER  4
78 #define QPEL_EXTRA        7
79
80 #define EDGE_EMU_BUFFER_STRIDE 80
81
82 /**
83  * Value of the luma sample at position (x, y) in the 2D array tab.
84  */
85 #define SAMPLE(tab, x, y) ((tab)[(y) * s->sps->width + (x)])
86 #define SAMPLE_CTB(tab, x, y) ((tab)[(y) * min_cb_width + (x)])
87
88 #define IS_IDR(s) ((s)->nal_unit_type == NAL_IDR_W_RADL || (s)->nal_unit_type == NAL_IDR_N_LP)
89 #define IS_BLA(s) ((s)->nal_unit_type == NAL_BLA_W_RADL || (s)->nal_unit_type == NAL_BLA_W_LP || \
90                    (s)->nal_unit_type == NAL_BLA_N_LP)
91 #define IS_IRAP(s) ((s)->nal_unit_type >= 16 && (s)->nal_unit_type <= 23)
92
93 /**
94  * Table 7-3: NAL unit type codes
95  */
96 enum NALUnitType {
97     NAL_TRAIL_N    = 0,
98     NAL_TRAIL_R    = 1,
99     NAL_TSA_N      = 2,
100     NAL_TSA_R      = 3,
101     NAL_STSA_N     = 4,
102     NAL_STSA_R     = 5,
103     NAL_RADL_N     = 6,
104     NAL_RADL_R     = 7,
105     NAL_RASL_N     = 8,
106     NAL_RASL_R     = 9,
107     NAL_BLA_W_LP   = 16,
108     NAL_BLA_W_RADL = 17,
109     NAL_BLA_N_LP   = 18,
110     NAL_IDR_W_RADL = 19,
111     NAL_IDR_N_LP   = 20,
112     NAL_CRA_NUT    = 21,
113     NAL_VPS        = 32,
114     NAL_SPS        = 33,
115     NAL_PPS        = 34,
116     NAL_AUD        = 35,
117     NAL_EOS_NUT    = 36,
118     NAL_EOB_NUT    = 37,
119     NAL_FD_NUT     = 38,
120     NAL_SEI_PREFIX = 39,
121     NAL_SEI_SUFFIX = 40,
122 };
123
124 enum RPSType {
125     ST_CURR_BEF = 0,
126     ST_CURR_AFT,
127     ST_FOLL,
128     LT_CURR,
129     LT_FOLL,
130     NB_RPS_TYPE,
131 };
132
133 enum SliceType {
134     B_SLICE = 0,
135     P_SLICE = 1,
136     I_SLICE = 2,
137 };
138
139 enum SyntaxElement {
140     SAO_MERGE_FLAG = 0,
141     SAO_TYPE_IDX,
142     SAO_EO_CLASS,
143     SAO_BAND_POSITION,
144     SAO_OFFSET_ABS,
145     SAO_OFFSET_SIGN,
146     END_OF_SLICE_FLAG,
147     SPLIT_CODING_UNIT_FLAG,
148     CU_TRANSQUANT_BYPASS_FLAG,
149     SKIP_FLAG,
150     CU_QP_DELTA,
151     PRED_MODE_FLAG,
152     PART_MODE,
153     PCM_FLAG,
154     PREV_INTRA_LUMA_PRED_FLAG,
155     MPM_IDX,
156     REM_INTRA_LUMA_PRED_MODE,
157     INTRA_CHROMA_PRED_MODE,
158     MERGE_FLAG,
159     MERGE_IDX,
160     INTER_PRED_IDC,
161     REF_IDX_L0,
162     REF_IDX_L1,
163     ABS_MVD_GREATER0_FLAG,
164     ABS_MVD_GREATER1_FLAG,
165     ABS_MVD_MINUS2,
166     MVD_SIGN_FLAG,
167     MVP_LX_FLAG,
168     NO_RESIDUAL_DATA_FLAG,
169     SPLIT_TRANSFORM_FLAG,
170     CBF_LUMA,
171     CBF_CB_CR,
172     TRANSFORM_SKIP_FLAG,
173     EXPLICIT_RDPCM_FLAG,
174     EXPLICIT_RDPCM_DIR_FLAG,
175     LAST_SIGNIFICANT_COEFF_X_PREFIX,
176     LAST_SIGNIFICANT_COEFF_Y_PREFIX,
177     LAST_SIGNIFICANT_COEFF_X_SUFFIX,
178     LAST_SIGNIFICANT_COEFF_Y_SUFFIX,
179     SIGNIFICANT_COEFF_GROUP_FLAG,
180     SIGNIFICANT_COEFF_FLAG,
181     COEFF_ABS_LEVEL_GREATER1_FLAG,
182     COEFF_ABS_LEVEL_GREATER2_FLAG,
183     COEFF_ABS_LEVEL_REMAINING,
184     COEFF_SIGN_FLAG,
185     LOG2_RES_SCALE_ABS,
186     RES_SCALE_SIGN_FLAG,
187     CU_CHROMA_QP_OFFSET_FLAG,
188     CU_CHROMA_QP_OFFSET_IDX,
189 };
190
191 enum PartMode {
192     PART_2Nx2N = 0,
193     PART_2NxN  = 1,
194     PART_Nx2N  = 2,
195     PART_NxN   = 3,
196     PART_2NxnU = 4,
197     PART_2NxnD = 5,
198     PART_nLx2N = 6,
199     PART_nRx2N = 7,
200 };
201
202 enum PredMode {
203     MODE_INTER = 0,
204     MODE_INTRA,
205     MODE_SKIP,
206 };
207
208 enum InterPredIdc {
209     PRED_L0 = 0,
210     PRED_L1,
211     PRED_BI,
212 };
213
214 enum PredFlag {
215     PF_INTRA = 0,
216     PF_L0,
217     PF_L1,
218     PF_BI,
219 };
220
221 enum IntraPredMode {
222     INTRA_PLANAR = 0,
223     INTRA_DC,
224     INTRA_ANGULAR_2,
225     INTRA_ANGULAR_3,
226     INTRA_ANGULAR_4,
227     INTRA_ANGULAR_5,
228     INTRA_ANGULAR_6,
229     INTRA_ANGULAR_7,
230     INTRA_ANGULAR_8,
231     INTRA_ANGULAR_9,
232     INTRA_ANGULAR_10,
233     INTRA_ANGULAR_11,
234     INTRA_ANGULAR_12,
235     INTRA_ANGULAR_13,
236     INTRA_ANGULAR_14,
237     INTRA_ANGULAR_15,
238     INTRA_ANGULAR_16,
239     INTRA_ANGULAR_17,
240     INTRA_ANGULAR_18,
241     INTRA_ANGULAR_19,
242     INTRA_ANGULAR_20,
243     INTRA_ANGULAR_21,
244     INTRA_ANGULAR_22,
245     INTRA_ANGULAR_23,
246     INTRA_ANGULAR_24,
247     INTRA_ANGULAR_25,
248     INTRA_ANGULAR_26,
249     INTRA_ANGULAR_27,
250     INTRA_ANGULAR_28,
251     INTRA_ANGULAR_29,
252     INTRA_ANGULAR_30,
253     INTRA_ANGULAR_31,
254     INTRA_ANGULAR_32,
255     INTRA_ANGULAR_33,
256     INTRA_ANGULAR_34,
257 };
258
259 enum SAOType {
260     SAO_NOT_APPLIED = 0,
261     SAO_BAND,
262     SAO_EDGE,
263     SAO_APPLIED
264 };
265
266 enum SAOEOClass {
267     SAO_EO_HORIZ = 0,
268     SAO_EO_VERT,
269     SAO_EO_135D,
270     SAO_EO_45D,
271 };
272
273 enum ScanType {
274     SCAN_DIAG = 0,
275     SCAN_HORIZ,
276     SCAN_VERT,
277 };
278
279 typedef struct ShortTermRPS {
280     unsigned int num_negative_pics;
281     int num_delta_pocs;
282     int rps_idx_num_delta_pocs;
283     int32_t delta_poc[32];
284     uint8_t used[32];
285 } ShortTermRPS;
286
287 typedef struct LongTermRPS {
288     int     poc[32];
289     uint8_t used[32];
290     uint8_t nb_refs;
291 } LongTermRPS;
292
293 typedef struct RefPicList {
294     struct HEVCFrame *ref[MAX_REFS];
295     int list[MAX_REFS];
296     int isLongTerm[MAX_REFS];
297     int nb_refs;
298 } RefPicList;
299
300 typedef struct RefPicListTab {
301     RefPicList refPicList[2];
302 } RefPicListTab;
303
304 typedef struct HEVCWindow {
305     unsigned int left_offset;
306     unsigned int right_offset;
307     unsigned int top_offset;
308     unsigned int bottom_offset;
309 } HEVCWindow;
310
311 typedef struct VUI {
312     AVRational sar;
313
314     int overscan_info_present_flag;
315     int overscan_appropriate_flag;
316
317     int video_signal_type_present_flag;
318     int video_format;
319     int video_full_range_flag;
320     int colour_description_present_flag;
321     uint8_t colour_primaries;
322     uint8_t transfer_characteristic;
323     uint8_t matrix_coeffs;
324
325     int chroma_loc_info_present_flag;
326     int chroma_sample_loc_type_top_field;
327     int chroma_sample_loc_type_bottom_field;
328     int neutra_chroma_indication_flag;
329
330     int field_seq_flag;
331     int frame_field_info_present_flag;
332
333     int default_display_window_flag;
334     HEVCWindow def_disp_win;
335
336     int vui_timing_info_present_flag;
337     uint32_t vui_num_units_in_tick;
338     uint32_t vui_time_scale;
339     int vui_poc_proportional_to_timing_flag;
340     int vui_num_ticks_poc_diff_one_minus1;
341     int vui_hrd_parameters_present_flag;
342
343     int bitstream_restriction_flag;
344     int tiles_fixed_structure_flag;
345     int motion_vectors_over_pic_boundaries_flag;
346     int restricted_ref_pic_lists_flag;
347     int min_spatial_segmentation_idc;
348     int max_bytes_per_pic_denom;
349     int max_bits_per_min_cu_denom;
350     int log2_max_mv_length_horizontal;
351     int log2_max_mv_length_vertical;
352 } VUI;
353
354 typedef struct PTLCommon {
355     uint8_t profile_space;
356     uint8_t tier_flag;
357     uint8_t profile_idc;
358     uint8_t profile_compatibility_flag[32];
359     uint8_t level_idc;
360     uint8_t progressive_source_flag;
361     uint8_t interlaced_source_flag;
362     uint8_t non_packed_constraint_flag;
363     uint8_t frame_only_constraint_flag;
364 } PTLCommon;
365
366 typedef struct PTL {
367     PTLCommon general_ptl;
368     PTLCommon sub_layer_ptl[MAX_SUB_LAYERS];
369
370     uint8_t sub_layer_profile_present_flag[MAX_SUB_LAYERS];
371     uint8_t sub_layer_level_present_flag[MAX_SUB_LAYERS];
372 } PTL;
373
374 typedef struct HEVCVPS {
375     uint8_t vps_temporal_id_nesting_flag;
376     int vps_max_layers;
377     int vps_max_sub_layers; ///< vps_max_temporal_layers_minus1 + 1
378
379     PTL ptl;
380     int vps_sub_layer_ordering_info_present_flag;
381     unsigned int vps_max_dec_pic_buffering[MAX_SUB_LAYERS];
382     unsigned int vps_num_reorder_pics[MAX_SUB_LAYERS];
383     unsigned int vps_max_latency_increase[MAX_SUB_LAYERS];
384     int vps_max_layer_id;
385     int vps_num_layer_sets; ///< vps_num_layer_sets_minus1 + 1
386     uint8_t vps_timing_info_present_flag;
387     uint32_t vps_num_units_in_tick;
388     uint32_t vps_time_scale;
389     uint8_t vps_poc_proportional_to_timing_flag;
390     int vps_num_ticks_poc_diff_one; ///< vps_num_ticks_poc_diff_one_minus1 + 1
391     int vps_num_hrd_parameters;
392
393     uint8_t data[4096];
394     int data_size;
395 } HEVCVPS;
396
397 typedef struct ScalingList {
398     /* This is a little wasteful, since sizeID 0 only needs 8 coeffs,
399      * and size ID 3 only has 2 arrays, not 6. */
400     uint8_t sl[4][6][64];
401     uint8_t sl_dc[2][6];
402 } ScalingList;
403
404 typedef struct HEVCSPS {
405     unsigned vps_id;
406     int chroma_format_idc;
407     uint8_t separate_colour_plane_flag;
408
409     ///< output (i.e. cropped) values
410     int output_width, output_height;
411     HEVCWindow output_window;
412
413     HEVCWindow pic_conf_win;
414
415     int bit_depth;
416     int pixel_shift;
417     enum AVPixelFormat pix_fmt;
418
419     unsigned int log2_max_poc_lsb;
420     int pcm_enabled_flag;
421
422     int max_sub_layers;
423     struct {
424         int max_dec_pic_buffering;
425         int num_reorder_pics;
426         int max_latency_increase;
427     } temporal_layer[MAX_SUB_LAYERS];
428
429     VUI vui;
430     PTL ptl;
431
432     uint8_t scaling_list_enable_flag;
433     ScalingList scaling_list;
434
435     unsigned int nb_st_rps;
436     ShortTermRPS st_rps[MAX_SHORT_TERM_RPS_COUNT];
437
438     uint8_t amp_enabled_flag;
439     uint8_t sao_enabled;
440
441     uint8_t long_term_ref_pics_present_flag;
442     uint16_t lt_ref_pic_poc_lsb_sps[32];
443     uint8_t used_by_curr_pic_lt_sps_flag[32];
444     uint8_t num_long_term_ref_pics_sps;
445
446     struct {
447         uint8_t bit_depth;
448         uint8_t bit_depth_chroma;
449         unsigned int log2_min_pcm_cb_size;
450         unsigned int log2_max_pcm_cb_size;
451         uint8_t loop_filter_disable_flag;
452     } pcm;
453     uint8_t sps_temporal_mvp_enabled_flag;
454     uint8_t sps_strong_intra_smoothing_enable_flag;
455
456     unsigned int log2_min_cb_size;
457     unsigned int log2_diff_max_min_coding_block_size;
458     unsigned int log2_min_tb_size;
459     unsigned int log2_max_trafo_size;
460     unsigned int log2_ctb_size;
461     unsigned int log2_min_pu_size;
462
463     int max_transform_hierarchy_depth_inter;
464     int max_transform_hierarchy_depth_intra;
465
466     int transform_skip_rotation_enabled_flag;
467     int transform_skip_context_enabled_flag;
468     int implicit_rdpcm_enabled_flag;
469     int explicit_rdpcm_enabled_flag;
470     int intra_smoothing_disabled_flag;
471     int persistent_rice_adaptation_enabled_flag;
472
473     ///< coded frame dimension in various units
474     int width;
475     int height;
476     int ctb_width;
477     int ctb_height;
478     int ctb_size;
479     int min_cb_width;
480     int min_cb_height;
481     int min_tb_width;
482     int min_tb_height;
483     int min_pu_width;
484     int min_pu_height;
485     int tb_mask;
486
487     int hshift[3];
488     int vshift[3];
489
490     int qp_bd_offset;
491
492     uint8_t data[4096];
493     int data_size;
494 } HEVCSPS;
495
496 typedef struct HEVCPPS {
497     unsigned int sps_id; ///< seq_parameter_set_id
498
499     uint8_t sign_data_hiding_flag;
500
501     uint8_t cabac_init_present_flag;
502
503     int num_ref_idx_l0_default_active; ///< num_ref_idx_l0_default_active_minus1 + 1
504     int num_ref_idx_l1_default_active; ///< num_ref_idx_l1_default_active_minus1 + 1
505     int pic_init_qp_minus26;
506
507     uint8_t constrained_intra_pred_flag;
508     uint8_t transform_skip_enabled_flag;
509
510     uint8_t cu_qp_delta_enabled_flag;
511     int diff_cu_qp_delta_depth;
512
513     int cb_qp_offset;
514     int cr_qp_offset;
515     uint8_t pic_slice_level_chroma_qp_offsets_present_flag;
516     uint8_t weighted_pred_flag;
517     uint8_t weighted_bipred_flag;
518     uint8_t output_flag_present_flag;
519     uint8_t transquant_bypass_enable_flag;
520
521     uint8_t dependent_slice_segments_enabled_flag;
522     uint8_t tiles_enabled_flag;
523     uint8_t entropy_coding_sync_enabled_flag;
524
525     int num_tile_columns;   ///< num_tile_columns_minus1 + 1
526     int num_tile_rows;      ///< num_tile_rows_minus1 + 1
527     uint8_t uniform_spacing_flag;
528     uint8_t loop_filter_across_tiles_enabled_flag;
529
530     uint8_t seq_loop_filter_across_slices_enabled_flag;
531
532     uint8_t deblocking_filter_control_present_flag;
533     uint8_t deblocking_filter_override_enabled_flag;
534     uint8_t disable_dbf;
535     int beta_offset;    ///< beta_offset_div2 * 2
536     int tc_offset;      ///< tc_offset_div2 * 2
537
538     uint8_t scaling_list_data_present_flag;
539     ScalingList scaling_list;
540
541     uint8_t lists_modification_present_flag;
542     int log2_parallel_merge_level; ///< log2_parallel_merge_level_minus2 + 2
543     int num_extra_slice_header_bits;
544     uint8_t slice_header_extension_present_flag;
545     uint8_t log2_max_transform_skip_block_size;
546     uint8_t cross_component_prediction_enabled_flag;
547     uint8_t chroma_qp_offset_list_enabled_flag;
548     uint8_t diff_cu_chroma_qp_offset_depth;
549     uint8_t chroma_qp_offset_list_len_minus1;
550     int8_t  cb_qp_offset_list[5];
551     int8_t  cr_qp_offset_list[5];
552     uint8_t log2_sao_offset_scale_luma;
553     uint8_t log2_sao_offset_scale_chroma;
554
555     // Inferred parameters
556     unsigned int *column_width;  ///< ColumnWidth
557     unsigned int *row_height;    ///< RowHeight
558     unsigned int *col_bd;        ///< ColBd
559     unsigned int *row_bd;        ///< RowBd
560     int *col_idxX;
561
562     int *ctb_addr_rs_to_ts; ///< CtbAddrRSToTS
563     int *ctb_addr_ts_to_rs; ///< CtbAddrTSToRS
564     int *tile_id;           ///< TileId
565     int *tile_pos_rs;       ///< TilePosRS
566     int *min_tb_addr_zs;    ///< MinTbAddrZS
567     int *min_tb_addr_zs_tab;///< MinTbAddrZS
568
569     uint8_t data[4096];
570     int data_size;
571 } HEVCPPS;
572
573 typedef struct HEVCParamSets {
574     AVBufferRef *vps_list[MAX_VPS_COUNT];
575     AVBufferRef *sps_list[MAX_SPS_COUNT];
576     AVBufferRef *pps_list[MAX_PPS_COUNT];
577
578     /* currently active parameter sets */
579     const HEVCVPS *vps;
580     const HEVCSPS *sps;
581     const HEVCPPS *pps;
582 } HEVCParamSets;
583
584 typedef struct SliceHeader {
585     unsigned int pps_id;
586
587     ///< address (in raster order) of the first block in the current slice segment
588     unsigned int   slice_segment_addr;
589     ///< address (in raster order) of the first block in the current slice
590     unsigned int   slice_addr;
591
592     enum SliceType slice_type;
593
594     int pic_order_cnt_lsb;
595
596     uint8_t first_slice_in_pic_flag;
597     uint8_t dependent_slice_segment_flag;
598     uint8_t pic_output_flag;
599     uint8_t colour_plane_id;
600
601     ///< RPS coded in the slice header itself is stored here
602     int short_term_ref_pic_set_sps_flag;
603     int short_term_ref_pic_set_size;
604     ShortTermRPS slice_rps;
605     const ShortTermRPS *short_term_rps;
606     int long_term_ref_pic_set_size;
607     LongTermRPS long_term_rps;
608     unsigned int list_entry_lx[2][32];
609
610     uint8_t rpl_modification_flag[2];
611     uint8_t no_output_of_prior_pics_flag;
612     uint8_t slice_temporal_mvp_enabled_flag;
613
614     unsigned int nb_refs[2];
615
616     uint8_t slice_sample_adaptive_offset_flag[3];
617     uint8_t mvd_l1_zero_flag;
618
619     uint8_t cabac_init_flag;
620     uint8_t disable_deblocking_filter_flag; ///< slice_header_disable_deblocking_filter_flag
621     uint8_t slice_loop_filter_across_slices_enabled_flag;
622     uint8_t collocated_list;
623
624     unsigned int collocated_ref_idx;
625
626     int slice_qp_delta;
627     int slice_cb_qp_offset;
628     int slice_cr_qp_offset;
629
630     uint8_t cu_chroma_qp_offset_enabled_flag;
631
632     int beta_offset;    ///< beta_offset_div2 * 2
633     int tc_offset;      ///< tc_offset_div2 * 2
634
635     unsigned int max_num_merge_cand; ///< 5 - 5_minus_max_num_merge_cand
636
637     unsigned *entry_point_offset;
638     int * offset;
639     int * size;
640     int num_entry_point_offsets;
641
642     int8_t slice_qp;
643
644     uint8_t luma_log2_weight_denom;
645     int16_t chroma_log2_weight_denom;
646
647     int16_t luma_weight_l0[16];
648     int16_t chroma_weight_l0[16][2];
649     int16_t chroma_weight_l1[16][2];
650     int16_t luma_weight_l1[16];
651
652     int16_t luma_offset_l0[16];
653     int16_t chroma_offset_l0[16][2];
654
655     int16_t luma_offset_l1[16];
656     int16_t chroma_offset_l1[16][2];
657
658     int slice_ctb_addr_rs;
659 } SliceHeader;
660
661 typedef struct CodingUnit {
662     int x;
663     int y;
664
665     enum PredMode pred_mode;    ///< PredMode
666     enum PartMode part_mode;    ///< PartMode
667
668     // Inferred parameters
669     uint8_t intra_split_flag;   ///< IntraSplitFlag
670     uint8_t max_trafo_depth;    ///< MaxTrafoDepth
671     uint8_t cu_transquant_bypass_flag;
672 } CodingUnit;
673
674 typedef struct Mv {
675     int16_t x;  ///< horizontal component of motion vector
676     int16_t y;  ///< vertical component of motion vector
677 } Mv;
678
679 typedef struct MvField {
680     DECLARE_ALIGNED(4, Mv, mv)[2];
681     int8_t ref_idx[2];
682     int8_t pred_flag;
683 } MvField;
684
685 typedef struct NeighbourAvailable {
686     int cand_bottom_left;
687     int cand_left;
688     int cand_up;
689     int cand_up_left;
690     int cand_up_right;
691     int cand_up_right_sap;
692 } NeighbourAvailable;
693
694 typedef struct PredictionUnit {
695     int mpm_idx;
696     int rem_intra_luma_pred_mode;
697     uint8_t intra_pred_mode[4];
698     Mv mvd;
699     uint8_t merge_flag;
700     uint8_t intra_pred_mode_c[4];
701     uint8_t chroma_mode_c[4];
702 } PredictionUnit;
703
704 typedef struct TransformUnit {
705     int cu_qp_delta;
706
707     int res_scale_val;
708
709     // Inferred parameters;
710     int intra_pred_mode;
711     int intra_pred_mode_c;
712     int chroma_mode_c;
713     uint8_t is_cu_qp_delta_coded;
714     uint8_t is_cu_chroma_qp_offset_coded;
715     int8_t  cu_qp_offset_cb;
716     int8_t  cu_qp_offset_cr;
717     uint8_t cross_pf;
718 } TransformUnit;
719
720 typedef struct DBParams {
721     int beta_offset;
722     int tc_offset;
723 } DBParams;
724
725 #define HEVC_FRAME_FLAG_OUTPUT    (1 << 0)
726 #define HEVC_FRAME_FLAG_SHORT_REF (1 << 1)
727 #define HEVC_FRAME_FLAG_LONG_REF  (1 << 2)
728 #define HEVC_FRAME_FLAG_BUMPING   (1 << 3)
729
730 typedef struct HEVCFrame {
731     AVFrame *frame;
732     ThreadFrame tf;
733     MvField *tab_mvf;
734     RefPicList *refPicList;
735     RefPicListTab **rpl_tab;
736     int ctb_count;
737     int poc;
738     struct HEVCFrame *collocated_ref;
739
740     HEVCWindow window;
741
742     AVBufferRef *tab_mvf_buf;
743     AVBufferRef *rpl_tab_buf;
744     AVBufferRef *rpl_buf;
745
746     AVBufferRef *hwaccel_priv_buf;
747     void *hwaccel_picture_private;
748
749     /**
750      * A sequence counter, so that old frames are output first
751      * after a POC reset
752      */
753     uint16_t sequence;
754
755     /**
756      * A combination of HEVC_FRAME_FLAG_*
757      */
758     uint8_t flags;
759 } HEVCFrame;
760
761 typedef struct HEVCLocalContext {
762     uint8_t cabac_state[HEVC_CONTEXTS];
763
764     uint8_t stat_coeff[4];
765
766     uint8_t first_qp_group;
767
768     GetBitContext gb;
769     CABACContext cc;
770
771     int8_t qp_y;
772     int8_t curr_qp_y;
773
774     int qPy_pred;
775
776     TransformUnit tu;
777
778     uint8_t ctb_left_flag;
779     uint8_t ctb_up_flag;
780     uint8_t ctb_up_right_flag;
781     uint8_t ctb_up_left_flag;
782     int     end_of_tiles_x;
783     int     end_of_tiles_y;
784     /* +7 is for subpixel interpolation, *2 for high bit depths */
785     DECLARE_ALIGNED(32, uint8_t, edge_emu_buffer)[(MAX_PB_SIZE + 7) * EDGE_EMU_BUFFER_STRIDE * 2];
786     /* The extended size between the new edge emu buffer is abused by SAO */
787     DECLARE_ALIGNED(32, uint8_t, edge_emu_buffer2)[(MAX_PB_SIZE + 7) * EDGE_EMU_BUFFER_STRIDE * 2];
788     DECLARE_ALIGNED(32, int16_t, tmp [MAX_PB_SIZE * MAX_PB_SIZE]);
789
790     int ct_depth;
791     CodingUnit cu;
792     PredictionUnit pu;
793     NeighbourAvailable na;
794
795 #define BOUNDARY_LEFT_SLICE     (1 << 0)
796 #define BOUNDARY_LEFT_TILE      (1 << 1)
797 #define BOUNDARY_UPPER_SLICE    (1 << 2)
798 #define BOUNDARY_UPPER_TILE     (1 << 3)
799     /* properties of the boundary of the current CTB for the purposes
800      * of the deblocking filter */
801     int boundary_flags;
802 } HEVCLocalContext;
803
804 typedef struct HEVCContext {
805     const AVClass *c;  // needed by private avoptions
806     AVCodecContext *avctx;
807
808     struct HEVCContext  *sList[MAX_NB_THREADS];
809
810     HEVCLocalContext    *HEVClcList[MAX_NB_THREADS];
811     HEVCLocalContext    *HEVClc;
812
813     uint8_t             threads_type;
814     uint8_t             threads_number;
815
816     int                 width;
817     int                 height;
818
819     uint8_t *cabac_state;
820
821     /** 1 if the independent slice segment header was successfully parsed */
822     uint8_t slice_initialized;
823
824     AVFrame *frame;
825     AVFrame *output_frame;
826     uint8_t *sao_pixel_buffer_h[3];
827     uint8_t *sao_pixel_buffer_v[3];
828
829     HEVCParamSets ps;
830
831     AVBufferPool *tab_mvf_pool;
832     AVBufferPool *rpl_tab_pool;
833
834     ///< candidate references for the current frame
835     RefPicList rps[5];
836
837     SliceHeader sh;
838     SAOParams *sao;
839     DBParams *deblock;
840     enum NALUnitType nal_unit_type;
841     int temporal_id;  ///< temporal_id_plus1 - 1
842     HEVCFrame *ref;
843     HEVCFrame DPB[32];
844     int poc;
845     int pocTid0;
846     int slice_idx; ///< number of the slice being currently decoded
847     int eos;       ///< current packet contains an EOS/EOB NAL
848     int last_eos;  ///< last packet contains an EOS/EOB NAL
849     int max_ra;
850     int bs_width;
851     int bs_height;
852
853     int is_decoded;
854     int no_rasl_output_flag;
855
856     HEVCPredContext hpc;
857     HEVCDSPContext hevcdsp;
858     VideoDSPContext vdsp;
859     BswapDSPContext bdsp;
860     int8_t *qp_y_tab;
861     uint8_t *horizontal_bs;
862     uint8_t *vertical_bs;
863
864     int32_t *tab_slice_address;
865
866     //  CU
867     uint8_t *skip_flag;
868     uint8_t *tab_ct_depth;
869     // PU
870     uint8_t *tab_ipm;
871
872     uint8_t *cbf_luma; // cbf_luma of colocated TU
873     uint8_t *is_pcm;
874
875     // CTB-level flags affecting loop filter operation
876     uint8_t *filter_slice_edges;
877
878     /** used on BE to byteswap the lines for checksumming */
879     uint8_t *checksum_buf;
880     int      checksum_buf_size;
881
882     /**
883      * Sequence counters for decoded and output frames, so that old
884      * frames are output first after a POC reset
885      */
886     uint16_t seq_decode;
887     uint16_t seq_output;
888
889     int enable_parallel_tiles;
890     atomic_int wpp_err;
891
892     const uint8_t *data;
893
894     H2645Packet pkt;
895     // type of the first VCL NAL of the current frame
896     enum NALUnitType first_nal_type;
897
898     // for checking the frame checksums
899     struct AVMD5 *md5_ctx;
900     uint8_t       md5[3][16];
901     uint8_t is_md5;
902
903     uint8_t context_initialized;
904     uint8_t is_nalff;       ///< this flag is != 0 if bitstream is encapsulated
905                             ///< as a format defined in 14496-15
906     int apply_defdispwin;
907
908     int active_seq_parameter_set_id;
909
910     int nal_length_size;    ///< Number of bytes used for nal length (1, 2 or 4)
911     int nuh_layer_id;
912
913     /** frame packing arrangement variables */
914     int sei_frame_packing_present;
915     int frame_packing_arrangement_type;
916     int content_interpretation_type;
917     int quincunx_subsampling;
918
919     /** display orientation */
920     int sei_display_orientation_present;
921     int sei_anticlockwise_rotation;
922     int sei_hflip, sei_vflip;
923
924     int picture_struct;
925
926     uint8_t* a53_caption;
927     int a53_caption_size;
928
929     /** mastering display */
930     int sei_mastering_display_info_present;
931     uint16_t display_primaries[3][2];
932     uint16_t white_point[2];
933     uint32_t max_mastering_luminance;
934     uint32_t min_mastering_luminance;
935
936 } HEVCContext;
937
938 int ff_hevc_decode_short_term_rps(GetBitContext *gb, AVCodecContext *avctx,
939                                   ShortTermRPS *rps, const HEVCSPS *sps, int is_slice_header);
940
941 /**
942  * Parse the SPS from the bitstream into the provided HEVCSPS struct.
943  *
944  * @param sps_id the SPS id will be written here
945  * @param apply_defdispwin if set 1, the default display window from the VUI
946  *                         will be applied to the video dimensions
947  * @param vps_list if non-NULL, this function will validate that the SPS refers
948  *                 to an existing VPS
949  */
950 int ff_hevc_parse_sps(HEVCSPS *sps, GetBitContext *gb, unsigned int *sps_id,
951                       int apply_defdispwin, AVBufferRef **vps_list, AVCodecContext *avctx);
952
953 int ff_hevc_decode_nal_vps(GetBitContext *gb, AVCodecContext *avctx,
954                            HEVCParamSets *ps);
955 int ff_hevc_decode_nal_sps(GetBitContext *gb, AVCodecContext *avctx,
956                            HEVCParamSets *ps, int apply_defdispwin);
957 int ff_hevc_decode_nal_pps(GetBitContext *gb, AVCodecContext *avctx,
958                            HEVCParamSets *ps);
959 int ff_hevc_decode_nal_sei(HEVCContext *s);
960
961 /**
962  * Mark all frames in DPB as unused for reference.
963  */
964 void ff_hevc_clear_refs(HEVCContext *s);
965
966 /**
967  * Drop all frames currently in DPB.
968  */
969 void ff_hevc_flush_dpb(HEVCContext *s);
970
971 /**
972  * Compute POC of the current frame and return it.
973  */
974 int ff_hevc_compute_poc(HEVCContext *s, int poc_lsb);
975
976 RefPicList *ff_hevc_get_ref_list(HEVCContext *s, HEVCFrame *frame,
977                                  int x0, int y0);
978
979 /**
980  * Construct the reference picture sets for the current frame.
981  */
982 int ff_hevc_frame_rps(HEVCContext *s);
983
984 /**
985  * Construct the reference picture list(s) for the current slice.
986  */
987 int ff_hevc_slice_rpl(HEVCContext *s);
988
989 void ff_hevc_save_states(HEVCContext *s, int ctb_addr_ts);
990 void ff_hevc_cabac_init(HEVCContext *s, int ctb_addr_ts);
991 int ff_hevc_sao_merge_flag_decode(HEVCContext *s);
992 int ff_hevc_sao_type_idx_decode(HEVCContext *s);
993 int ff_hevc_sao_band_position_decode(HEVCContext *s);
994 int ff_hevc_sao_offset_abs_decode(HEVCContext *s);
995 int ff_hevc_sao_offset_sign_decode(HEVCContext *s);
996 int ff_hevc_sao_eo_class_decode(HEVCContext *s);
997 int ff_hevc_end_of_slice_flag_decode(HEVCContext *s);
998 int ff_hevc_cu_transquant_bypass_flag_decode(HEVCContext *s);
999 int ff_hevc_skip_flag_decode(HEVCContext *s, int x0, int y0,
1000                              int x_cb, int y_cb);
1001 int ff_hevc_pred_mode_decode(HEVCContext *s);
1002 int ff_hevc_split_coding_unit_flag_decode(HEVCContext *s, int ct_depth,
1003                                           int x0, int y0);
1004 int ff_hevc_part_mode_decode(HEVCContext *s, int log2_cb_size);
1005 int ff_hevc_pcm_flag_decode(HEVCContext *s);
1006 int ff_hevc_prev_intra_luma_pred_flag_decode(HEVCContext *s);
1007 int ff_hevc_mpm_idx_decode(HEVCContext *s);
1008 int ff_hevc_rem_intra_luma_pred_mode_decode(HEVCContext *s);
1009 int ff_hevc_intra_chroma_pred_mode_decode(HEVCContext *s);
1010 int ff_hevc_merge_idx_decode(HEVCContext *s);
1011 int ff_hevc_merge_flag_decode(HEVCContext *s);
1012 int ff_hevc_inter_pred_idc_decode(HEVCContext *s, int nPbW, int nPbH);
1013 int ff_hevc_ref_idx_lx_decode(HEVCContext *s, int num_ref_idx_lx);
1014 int ff_hevc_mvp_lx_flag_decode(HEVCContext *s);
1015 int ff_hevc_no_residual_syntax_flag_decode(HEVCContext *s);
1016 int ff_hevc_split_transform_flag_decode(HEVCContext *s, int log2_trafo_size);
1017 int ff_hevc_cbf_cb_cr_decode(HEVCContext *s, int trafo_depth);
1018 int ff_hevc_cbf_luma_decode(HEVCContext *s, int trafo_depth);
1019 int ff_hevc_log2_res_scale_abs(HEVCContext *s, int idx);
1020 int ff_hevc_res_scale_sign_flag(HEVCContext *s, int idx);
1021
1022 /**
1023  * Get the number of candidate references for the current frame.
1024  */
1025 int ff_hevc_frame_nb_refs(HEVCContext *s);
1026
1027 int ff_hevc_set_new_ref(HEVCContext *s, AVFrame **frame, int poc);
1028
1029 /**
1030  * Find next frame in output order and put a reference to it in frame.
1031  * @return 1 if a frame was output, 0 otherwise
1032  */
1033 int ff_hevc_output_frame(HEVCContext *s, AVFrame *frame, int flush);
1034
1035 void ff_hevc_bump_frame(HEVCContext *s);
1036
1037 void ff_hevc_unref_frame(HEVCContext *s, HEVCFrame *frame, int flags);
1038
1039 void ff_hevc_set_neighbour_available(HEVCContext *s, int x0, int y0,
1040                                      int nPbW, int nPbH);
1041 void ff_hevc_luma_mv_merge_mode(HEVCContext *s, int x0, int y0,
1042                                 int nPbW, int nPbH, int log2_cb_size,
1043                                 int part_idx, int merge_idx, MvField *mv);
1044 void ff_hevc_luma_mv_mvp_mode(HEVCContext *s, int x0, int y0,
1045                               int nPbW, int nPbH, int log2_cb_size,
1046                               int part_idx, int merge_idx,
1047                               MvField *mv, int mvp_lx_flag, int LX);
1048 void ff_hevc_set_qPy(HEVCContext *s, int xBase, int yBase,
1049                      int log2_cb_size);
1050 void ff_hevc_deblocking_boundary_strengths(HEVCContext *s, int x0, int y0,
1051                                            int log2_trafo_size);
1052 int ff_hevc_cu_qp_delta_sign_flag(HEVCContext *s);
1053 int ff_hevc_cu_qp_delta_abs(HEVCContext *s);
1054 int ff_hevc_cu_chroma_qp_offset_flag(HEVCContext *s);
1055 int ff_hevc_cu_chroma_qp_offset_idx(HEVCContext *s);
1056 void ff_hevc_hls_filter(HEVCContext *s, int x, int y, int ctb_size);
1057 void ff_hevc_hls_filters(HEVCContext *s, int x_ctb, int y_ctb, int ctb_size);
1058 void ff_hevc_hls_residual_coding(HEVCContext *s, int x0, int y0,
1059                                  int log2_trafo_size, enum ScanType scan_idx,
1060                                  int c_idx);
1061
1062 void ff_hevc_hls_mvd_coding(HEVCContext *s, int x0, int y0, int log2_cb_size);
1063
1064
1065 int ff_hevc_encode_nal_vps(HEVCVPS *vps, unsigned int id,
1066                            uint8_t *buf, int buf_size);
1067
1068 /**
1069  * Reset SEI values that are stored on the Context.
1070  * e.g. Caption data that was extracted during NAL
1071  * parsing.
1072  *
1073  * @param s HEVCContext.
1074  */
1075 void ff_hevc_reset_sei(HEVCContext *s);
1076
1077 extern const uint8_t ff_hevc_qpel_extra_before[4];
1078 extern const uint8_t ff_hevc_qpel_extra_after[4];
1079 extern const uint8_t ff_hevc_qpel_extra[4];
1080
1081 extern const uint8_t ff_hevc_diag_scan4x4_x[16];
1082 extern const uint8_t ff_hevc_diag_scan4x4_y[16];
1083 extern const uint8_t ff_hevc_diag_scan8x8_x[64];
1084 extern const uint8_t ff_hevc_diag_scan8x8_y[64];
1085
1086 #endif /* AVCODEC_HEVCDEC_H */