libavcodec/hevc_ps.h

   1 /*
   2  * HEVC parameter set parsing
   3  *
   4  * This file is part of FFmpeg.
   5  *
   6  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   7  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   8  * License as published by the Free Software Foundation; either
   9  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  10  *
  11  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  14  * Lesser General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  17  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  18  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  19  */
  20
  21 #ifndef AVCODEC_HEVC_PS_H
  22 #define AVCODEC_HEVC_PS_H
  23
  24 #include <stdint.h>
  25
  26 #include "libavutil/buffer.h"
  27 #include "libavutil/pixfmt.h"
  28 #include "libavutil/rational.h"
  29
  30 #include "avcodec.h"
  31 #include "get_bits.h"
  32 #include "hevc.h"
  33
  34 typedef struct ShortTermRPS {
  35     unsigned int num_negative_pics;
  36     int num_delta_pocs;
  37     int rps_idx_num_delta_pocs;
  38     int32_t delta_poc[32];
  39     uint8_t used[32];
  40 } ShortTermRPS;
  41
  42 typedef struct HEVCWindow {
  43     unsigned int left_offset;
  44     unsigned int right_offset;
  45     unsigned int top_offset;
  46     unsigned int bottom_offset;
  47 } HEVCWindow;
  48
  49 typedef struct VUI {
  50     AVRational sar;
  51
  52     int overscan_info_present_flag;
  53     int overscan_appropriate_flag;
  54
  55     int video_signal_type_present_flag;
  56     int video_format;
  57     int video_full_range_flag;
  58     int colour_description_present_flag;
  59     uint8_t colour_primaries;
  60     uint8_t transfer_characteristic;
  61     uint8_t matrix_coeffs;
  62
  63     int chroma_loc_info_present_flag;
  64     int chroma_sample_loc_type_top_field;
  65     int chroma_sample_loc_type_bottom_field;
  66     int neutra_chroma_indication_flag;
  67
  68     int field_seq_flag;
  69     int frame_field_info_present_flag;
  70
  71     int default_display_window_flag;
  72     HEVCWindow def_disp_win;
  73
  74     int vui_timing_info_present_flag;
  75     uint32_t vui_num_units_in_tick;
  76     uint32_t vui_time_scale;
  77     int vui_poc_proportional_to_timing_flag;
  78     int vui_num_ticks_poc_diff_one_minus1;
  79     int vui_hrd_parameters_present_flag;
  80
  81     int bitstream_restriction_flag;
  82     int tiles_fixed_structure_flag;
  83     int motion_vectors_over_pic_boundaries_flag;
  84     int restricted_ref_pic_lists_flag;
  85     int min_spatial_segmentation_idc;
  86     int max_bytes_per_pic_denom;
  87     int max_bits_per_min_cu_denom;
  88     int log2_max_mv_length_horizontal;
  89     int log2_max_mv_length_vertical;
  90 } VUI;
  91
  92 typedef struct PTLCommon {
  93     uint8_t profile_space;
  94     uint8_t tier_flag;
  95     uint8_t profile_idc;
  96     uint8_t profile_compatibility_flag[32];
  97     uint8_t level_idc;
  98     uint8_t progressive_source_flag;
  99     uint8_t interlaced_source_flag;
 100     uint8_t non_packed_constraint_flag;
 101     uint8_t frame_only_constraint_flag;
 102 } PTLCommon;
 103
 104 typedef struct PTL {
 105     PTLCommon general_ptl;
 106     PTLCommon sub_layer_ptl[HEVC_MAX_SUB_LAYERS];
 107
 108     uint8_t sub_layer_profile_present_flag[HEVC_MAX_SUB_LAYERS];
 109     uint8_t sub_layer_level_present_flag[HEVC_MAX_SUB_LAYERS];
 110 } PTL;
 111
 112 typedef struct HEVCVPS {
 113     uint8_t vps_temporal_id_nesting_flag;
 114     int vps_max_layers;
 115     int vps_max_sub_layers; ///< vps_max_temporal_layers_minus1 + 1
 116
 117     PTL ptl;
 118     int vps_sub_layer_ordering_info_present_flag;
 119     unsigned int vps_max_dec_pic_buffering[HEVC_MAX_SUB_LAYERS];
 120     unsigned int vps_num_reorder_pics[HEVC_MAX_SUB_LAYERS];
 121     unsigned int vps_max_latency_increase[HEVC_MAX_SUB_LAYERS];
 122     int vps_max_layer_id;
 123     int vps_num_layer_sets; ///< vps_num_layer_sets_minus1 + 1
 124     uint8_t vps_timing_info_present_flag;
 125     uint32_t vps_num_units_in_tick;
 126     uint32_t vps_time_scale;
 127     uint8_t vps_poc_proportional_to_timing_flag;
 128     int vps_num_ticks_poc_diff_one; ///< vps_num_ticks_poc_diff_one_minus1 + 1
 129     int vps_num_hrd_parameters;
 130
 131     uint8_t data[4096];
 132     int data_size;
 133 } HEVCVPS;
 134
 135 typedef struct ScalingList {
 136     /* This is a little wasteful, since sizeID 0 only needs 8 coeffs,
 137      * and size ID 3 only has 2 arrays, not 6. */
 138     uint8_t sl[4][6][64];
 139     uint8_t sl_dc[2][6];
 140 } ScalingList;
 141
 142 typedef struct HEVCSPS {
 143     unsigned vps_id;
 144     int chroma_format_idc;
 145     uint8_t separate_colour_plane_flag;
 146
 147     ///< output (i.e. cropped) values
 148     int output_width, output_height;
 149     HEVCWindow output_window;
 150
 151     HEVCWindow pic_conf_win;
 152
 153     int bit_depth;
 154     int pixel_shift;
 155     enum AVPixelFormat pix_fmt;
 156
 157     unsigned int log2_max_poc_lsb;
 158     int pcm_enabled_flag;
 159
 160     int max_sub_layers;
 161     struct {
 162         int max_dec_pic_buffering;
 163         int num_reorder_pics;
 164         int max_latency_increase;
 165     } temporal_layer[HEVC_MAX_SUB_LAYERS];
 166
 167     VUI vui;
 168     PTL ptl;
 169
 170     uint8_t scaling_list_enable_flag;
 171     ScalingList scaling_list;
 172
 173     unsigned int nb_st_rps;
 174     ShortTermRPS st_rps[HEVC_MAX_SHORT_TERM_RPS_COUNT];
 175
 176     uint8_t amp_enabled_flag;
 177     uint8_t sao_enabled;
 178
 179     uint8_t long_term_ref_pics_present_flag;
 180     uint16_t lt_ref_pic_poc_lsb_sps[32];
 181     uint8_t used_by_curr_pic_lt_sps_flag[32];
 182     uint8_t num_long_term_ref_pics_sps;
 183
 184     struct {
 185         uint8_t bit_depth;
 186         uint8_t bit_depth_chroma;
 187         unsigned int log2_min_pcm_cb_size;
 188         unsigned int log2_max_pcm_cb_size;
 189         uint8_t loop_filter_disable_flag;
 190     } pcm;
 191     uint8_t sps_temporal_mvp_enabled_flag;
 192     uint8_t sps_strong_intra_smoothing_enable_flag;
 193
 194     unsigned int log2_min_cb_size;
 195     unsigned int log2_diff_max_min_coding_block_size;
 196     unsigned int log2_min_tb_size;
 197     unsigned int log2_max_trafo_size;
 198     unsigned int log2_ctb_size;
 199     unsigned int log2_min_pu_size;
 200
 201     int max_transform_hierarchy_depth_inter;
 202     int max_transform_hierarchy_depth_intra;
 203
 204     int transform_skip_rotation_enabled_flag;
 205     int transform_skip_context_enabled_flag;
 206     int implicit_rdpcm_enabled_flag;
 207     int explicit_rdpcm_enabled_flag;
 208     int intra_smoothing_disabled_flag;
 209     int persistent_rice_adaptation_enabled_flag;
 210
 211     ///< coded frame dimension in various units
 212     int width;
 213     int height;
 214     int ctb_width;
 215     int ctb_height;
 216     int ctb_size;
 217     int min_cb_width;
 218     int min_cb_height;
 219     int min_tb_width;
 220     int min_tb_height;
 221     int min_pu_width;
 222     int min_pu_height;
 223     int tb_mask;
 224
 225     int hshift[3];
 226     int vshift[3];
 227
 228     int qp_bd_offset;
 229
 230     uint8_t data[4096];
 231     int data_size;
 232 } HEVCSPS;
 233
 234 typedef struct HEVCPPS {
 235     unsigned int sps_id; ///< seq_parameter_set_id
 236
 237     uint8_t sign_data_hiding_flag;
 238
 239     uint8_t cabac_init_present_flag;
 240
 241     int num_ref_idx_l0_default_active; ///< num_ref_idx_l0_default_active_minus1 + 1
 242     int num_ref_idx_l1_default_active; ///< num_ref_idx_l1_default_active_minus1 + 1
 243     int pic_init_qp_minus26;
 244
 245     uint8_t constrained_intra_pred_flag;
 246     uint8_t transform_skip_enabled_flag;
 247
 248     uint8_t cu_qp_delta_enabled_flag;
 249     int diff_cu_qp_delta_depth;
 250
 251     int cb_qp_offset;
 252     int cr_qp_offset;
 253     uint8_t pic_slice_level_chroma_qp_offsets_present_flag;
 254     uint8_t weighted_pred_flag;
 255     uint8_t weighted_bipred_flag;
 256     uint8_t output_flag_present_flag;
 257     uint8_t transquant_bypass_enable_flag;
 258
 259     uint8_t dependent_slice_segments_enabled_flag;
 260     uint8_t tiles_enabled_flag;
 261     uint8_t entropy_coding_sync_enabled_flag;
 262
 263     int num_tile_columns;   ///< num_tile_columns_minus1 + 1
 264     int num_tile_rows;      ///< num_tile_rows_minus1 + 1
 265     uint8_t uniform_spacing_flag;
 266     uint8_t loop_filter_across_tiles_enabled_flag;
 267
 268     uint8_t seq_loop_filter_across_slices_enabled_flag;
 269
 270     uint8_t deblocking_filter_control_present_flag;
 271     uint8_t deblocking_filter_override_enabled_flag;
 272     uint8_t disable_dbf;
 273     int beta_offset;    ///< beta_offset_div2 * 2
 274     int tc_offset;      ///< tc_offset_div2 * 2
 275
 276     uint8_t scaling_list_data_present_flag;
 277     ScalingList scaling_list;
 278
 279     uint8_t lists_modification_present_flag;
 280     int log2_parallel_merge_level; ///< log2_parallel_merge_level_minus2 + 2
 281     int num_extra_slice_header_bits;
 282     uint8_t slice_header_extension_present_flag;
 283     uint8_t log2_max_transform_skip_block_size;
 284     uint8_t cross_component_prediction_enabled_flag;
 285     uint8_t chroma_qp_offset_list_enabled_flag;
 286     uint8_t diff_cu_chroma_qp_offset_depth;
 287     uint8_t chroma_qp_offset_list_len_minus1;
 288     int8_t  cb_qp_offset_list[5];
 289     int8_t  cr_qp_offset_list[5];
 290     uint8_t log2_sao_offset_scale_luma;
 291     uint8_t log2_sao_offset_scale_chroma;
 292
 293     // Inferred parameters
 294     unsigned int *column_width;  ///< ColumnWidth
 295     unsigned int *row_height;    ///< RowHeight
 296     unsigned int *col_bd;        ///< ColBd
 297     unsigned int *row_bd;        ///< RowBd
 298     int *col_idxX;
 299
 300     int *ctb_addr_rs_to_ts; ///< CtbAddrRSToTS
 301     int *ctb_addr_ts_to_rs; ///< CtbAddrTSToRS
 302     int *tile_id;           ///< TileId
 303     int *tile_pos_rs;       ///< TilePosRS
 304     int *min_tb_addr_zs;    ///< MinTbAddrZS
 305     int *min_tb_addr_zs_tab;///< MinTbAddrZS
 306
 307     uint8_t data[4096];
 308     int data_size;
 309 } HEVCPPS;
 310
 311 typedef struct HEVCParamSets {
 312     AVBufferRef *vps_list[HEVC_MAX_VPS_COUNT];
 313     AVBufferRef *sps_list[HEVC_MAX_SPS_COUNT];
 314     AVBufferRef *pps_list[HEVC_MAX_PPS_COUNT];
 315
 316     /* currently active parameter sets */
 317     const HEVCVPS *vps;
 318     const HEVCSPS *sps;
 319     const HEVCPPS *pps;
 320 } HEVCParamSets;
 321
 322 /**
 323  * Parse the SPS from the bitstream into the provided HEVCSPS struct.
 324  *
 325  * @param sps_id the SPS id will be written here
 326  * @param apply_defdispwin if set 1, the default display window from the VUI
 327  *                         will be applied to the video dimensions
 328  * @param vps_list if non-NULL, this function will validate that the SPS refers
 329  *                 to an existing VPS
 330  */
 331 int ff_hevc_parse_sps(HEVCSPS *sps, GetBitContext *gb, unsigned int *sps_id,
 332                       int apply_defdispwin, AVBufferRef **vps_list, AVCodecContext *avctx);
 333
 334 int ff_hevc_decode_nal_vps(GetBitContext *gb, AVCodecContext *avctx,
 335                            HEVCParamSets *ps);
 336 int ff_hevc_decode_nal_sps(GetBitContext *gb, AVCodecContext *avctx,
 337                            HEVCParamSets *ps, int apply_defdispwin);
 338 int ff_hevc_decode_nal_pps(GetBitContext *gb, AVCodecContext *avctx,
 339                            HEVCParamSets *ps);
 340
 341 int ff_hevc_decode_short_term_rps(GetBitContext *gb, AVCodecContext *avctx,
 342                                   ShortTermRPS *rps, const HEVCSPS *sps, int is_slice_header);
 343
 344 int ff_hevc_encode_nal_vps(HEVCVPS *vps, unsigned int id,
 345                            uint8_t *buf, int buf_size);
 346
 347 #endif /* AVCODEC_HEVC_PS_H */