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 LongTermRPS {
  43     int     poc[32];
  44     uint8_t used[32];
  45     uint8_t nb_refs;
  46 } LongTermRPS;
  47
  48 typedef struct SliceHeader {
  49     unsigned int pps_id;
  50
  51     ///< address (in raster order) of the first block in the current slice segment
  52     unsigned int   slice_segment_addr;
  53     ///< address (in raster order) of the first block in the current slice
  54     unsigned int   slice_addr;
  55
  56     enum HEVCSliceType slice_type;
  57
  58     int pic_order_cnt_lsb;
  59
  60     uint8_t first_slice_in_pic_flag;
  61     uint8_t dependent_slice_segment_flag;
  62     uint8_t pic_output_flag;
  63     uint8_t colour_plane_id;
  64
  65     ///< RPS coded in the slice header itself is stored here
  66     int short_term_ref_pic_set_sps_flag;
  67     int short_term_ref_pic_set_size;
  68     ShortTermRPS slice_rps;
  69     const ShortTermRPS *short_term_rps;
  70     int long_term_ref_pic_set_size;
  71     LongTermRPS long_term_rps;
  72     unsigned int list_entry_lx[2][32];
  73
  74     uint8_t rpl_modification_flag[2];
  75     uint8_t no_output_of_prior_pics_flag;
  76     uint8_t slice_temporal_mvp_enabled_flag;
  77
  78     unsigned int nb_refs[2];
  79
  80     uint8_t slice_sample_adaptive_offset_flag[3];
  81     uint8_t mvd_l1_zero_flag;
  82
  83     uint8_t cabac_init_flag;
  84     uint8_t disable_deblocking_filter_flag; ///< slice_header_disable_deblocking_filter_flag
  85     uint8_t slice_loop_filter_across_slices_enabled_flag;
  86     uint8_t collocated_list;
  87
  88     unsigned int collocated_ref_idx;
  89
  90     int slice_qp_delta;
  91     int slice_cb_qp_offset;
  92     int slice_cr_qp_offset;
  93
  94     uint8_t cu_chroma_qp_offset_enabled_flag;
  95
  96     int beta_offset;    ///< beta_offset_div2 * 2
  97     int tc_offset;      ///< tc_offset_div2 * 2
  98
  99     unsigned int max_num_merge_cand; ///< 5 - 5_minus_max_num_merge_cand
 100
 101     unsigned *entry_point_offset;
 102     int * offset;
 103     int * size;
 104     int num_entry_point_offsets;
 105
 106     int8_t slice_qp;
 107
 108     uint8_t luma_log2_weight_denom;
 109     int16_t chroma_log2_weight_denom;
 110
 111     int16_t luma_weight_l0[16];
 112     int16_t chroma_weight_l0[16][2];
 113     int16_t chroma_weight_l1[16][2];
 114     int16_t luma_weight_l1[16];
 115
 116     int16_t luma_offset_l0[16];
 117     int16_t chroma_offset_l0[16][2];
 118
 119     int16_t luma_offset_l1[16];
 120     int16_t chroma_offset_l1[16][2];
 121
 122     int slice_ctb_addr_rs;
 123 } SliceHeader;
 124
 125 typedef struct HEVCWindow {
 126     unsigned int left_offset;
 127     unsigned int right_offset;
 128     unsigned int top_offset;
 129     unsigned int bottom_offset;
 130 } HEVCWindow;
 131
 132 typedef struct VUI {
 133     AVRational sar;
 134
 135     int overscan_info_present_flag;
 136     int overscan_appropriate_flag;
 137
 138     int video_signal_type_present_flag;
 139     int video_format;
 140     int video_full_range_flag;
 141     int colour_description_present_flag;
 142     uint8_t colour_primaries;
 143     uint8_t transfer_characteristic;
 144     uint8_t matrix_coeffs;
 145
 146     int chroma_loc_info_present_flag;
 147     int chroma_sample_loc_type_top_field;
 148     int chroma_sample_loc_type_bottom_field;
 149     int neutra_chroma_indication_flag;
 150
 151     int field_seq_flag;
 152     int frame_field_info_present_flag;
 153
 154     int default_display_window_flag;
 155     HEVCWindow def_disp_win;
 156
 157     int vui_timing_info_present_flag;
 158     uint32_t vui_num_units_in_tick;
 159     uint32_t vui_time_scale;
 160     int vui_poc_proportional_to_timing_flag;
 161     int vui_num_ticks_poc_diff_one_minus1;
 162     int vui_hrd_parameters_present_flag;
 163
 164     int bitstream_restriction_flag;
 165     int tiles_fixed_structure_flag;
 166     int motion_vectors_over_pic_boundaries_flag;
 167     int restricted_ref_pic_lists_flag;
 168     int min_spatial_segmentation_idc;
 169     int max_bytes_per_pic_denom;
 170     int max_bits_per_min_cu_denom;
 171     int log2_max_mv_length_horizontal;
 172     int log2_max_mv_length_vertical;
 173 } VUI;
 174
 175 typedef struct PTLCommon {
 176     uint8_t profile_space;
 177     uint8_t tier_flag;
 178     uint8_t profile_idc;
 179     uint8_t profile_compatibility_flag[32];
 180     uint8_t level_idc;
 181     uint8_t progressive_source_flag;
 182     uint8_t interlaced_source_flag;
 183     uint8_t non_packed_constraint_flag;
 184     uint8_t frame_only_constraint_flag;
 185 } PTLCommon;
 186
 187 typedef struct PTL {
 188     PTLCommon general_ptl;
 189     PTLCommon sub_layer_ptl[HEVC_MAX_SUB_LAYERS];
 190
 191     uint8_t sub_layer_profile_present_flag[HEVC_MAX_SUB_LAYERS];
 192     uint8_t sub_layer_level_present_flag[HEVC_MAX_SUB_LAYERS];
 193 } PTL;
 194
 195 typedef struct HEVCVPS {
 196     uint8_t vps_temporal_id_nesting_flag;
 197     int vps_max_layers;
 198     int vps_max_sub_layers; ///< vps_max_temporal_layers_minus1 + 1
 199
 200     PTL ptl;
 201     int vps_sub_layer_ordering_info_present_flag;
 202     unsigned int vps_max_dec_pic_buffering[HEVC_MAX_SUB_LAYERS];
 203     unsigned int vps_num_reorder_pics[HEVC_MAX_SUB_LAYERS];
 204     unsigned int vps_max_latency_increase[HEVC_MAX_SUB_LAYERS];
 205     int vps_max_layer_id;
 206     int vps_num_layer_sets; ///< vps_num_layer_sets_minus1 + 1
 207     uint8_t vps_timing_info_present_flag;
 208     uint32_t vps_num_units_in_tick;
 209     uint32_t vps_time_scale;
 210     uint8_t vps_poc_proportional_to_timing_flag;
 211     int vps_num_ticks_poc_diff_one; ///< vps_num_ticks_poc_diff_one_minus1 + 1
 212     int vps_num_hrd_parameters;
 213
 214     uint8_t data[4096];
 215     int data_size;
 216 } HEVCVPS;
 217
 218 typedef struct ScalingList {
 219     /* This is a little wasteful, since sizeID 0 only needs 8 coeffs,
 220      * and size ID 3 only has 2 arrays, not 6. */
 221     uint8_t sl[4][6][64];
 222     uint8_t sl_dc[2][6];
 223 } ScalingList;
 224
 225 typedef struct HEVCSPS {
 226     unsigned vps_id;
 227     int chroma_format_idc;
 228     uint8_t separate_colour_plane_flag;
 229
 230     ///< output (i.e. cropped) values
 231     int output_width, output_height;
 232     HEVCWindow output_window;
 233
 234     HEVCWindow pic_conf_win;
 235
 236     int bit_depth;
 237     int pixel_shift;
 238     enum AVPixelFormat pix_fmt;
 239
 240     unsigned int log2_max_poc_lsb;
 241     int pcm_enabled_flag;
 242
 243     int max_sub_layers;
 244     struct {
 245         int max_dec_pic_buffering;
 246         int num_reorder_pics;
 247         int max_latency_increase;
 248     } temporal_layer[HEVC_MAX_SUB_LAYERS];
 249
 250     VUI vui;
 251     PTL ptl;
 252
 253     uint8_t scaling_list_enable_flag;
 254     ScalingList scaling_list;
 255
 256     unsigned int nb_st_rps;
 257     ShortTermRPS st_rps[HEVC_MAX_SHORT_TERM_RPS_COUNT];
 258
 259     uint8_t amp_enabled_flag;
 260     uint8_t sao_enabled;
 261
 262     uint8_t long_term_ref_pics_present_flag;
 263     uint16_t lt_ref_pic_poc_lsb_sps[32];
 264     uint8_t used_by_curr_pic_lt_sps_flag[32];
 265     uint8_t num_long_term_ref_pics_sps;
 266
 267     struct {
 268         uint8_t bit_depth;
 269         uint8_t bit_depth_chroma;
 270         unsigned int log2_min_pcm_cb_size;
 271         unsigned int log2_max_pcm_cb_size;
 272         uint8_t loop_filter_disable_flag;
 273     } pcm;
 274     uint8_t sps_temporal_mvp_enabled_flag;
 275     uint8_t sps_strong_intra_smoothing_enable_flag;
 276
 277     unsigned int log2_min_cb_size;
 278     unsigned int log2_diff_max_min_coding_block_size;
 279     unsigned int log2_min_tb_size;
 280     unsigned int log2_max_trafo_size;
 281     unsigned int log2_ctb_size;
 282     unsigned int log2_min_pu_size;
 283
 284     int max_transform_hierarchy_depth_inter;
 285     int max_transform_hierarchy_depth_intra;
 286
 287     int transform_skip_rotation_enabled_flag;
 288     int transform_skip_context_enabled_flag;
 289     int implicit_rdpcm_enabled_flag;
 290     int explicit_rdpcm_enabled_flag;
 291     int intra_smoothing_disabled_flag;
 292     int persistent_rice_adaptation_enabled_flag;
 293
 294     ///< coded frame dimension in various units
 295     int width;
 296     int height;
 297     int ctb_width;
 298     int ctb_height;
 299     int ctb_size;
 300     int min_cb_width;
 301     int min_cb_height;
 302     int min_tb_width;
 303     int min_tb_height;
 304     int min_pu_width;
 305     int min_pu_height;
 306     int tb_mask;
 307
 308     int hshift[3];
 309     int vshift[3];
 310
 311     int qp_bd_offset;
 312
 313     uint8_t data[4096];
 314     int data_size;
 315 } HEVCSPS;
 316
 317 typedef struct HEVCPPS {
 318     unsigned int sps_id; ///< seq_parameter_set_id
 319
 320     uint8_t sign_data_hiding_flag;
 321
 322     uint8_t cabac_init_present_flag;
 323
 324     int num_ref_idx_l0_default_active; ///< num_ref_idx_l0_default_active_minus1 + 1
 325     int num_ref_idx_l1_default_active; ///< num_ref_idx_l1_default_active_minus1 + 1
 326     int pic_init_qp_minus26;
 327
 328     uint8_t constrained_intra_pred_flag;
 329     uint8_t transform_skip_enabled_flag;
 330
 331     uint8_t cu_qp_delta_enabled_flag;
 332     int diff_cu_qp_delta_depth;
 333
 334     int cb_qp_offset;
 335     int cr_qp_offset;
 336     uint8_t pic_slice_level_chroma_qp_offsets_present_flag;
 337     uint8_t weighted_pred_flag;
 338     uint8_t weighted_bipred_flag;
 339     uint8_t output_flag_present_flag;
 340     uint8_t transquant_bypass_enable_flag;
 341
 342     uint8_t dependent_slice_segments_enabled_flag;
 343     uint8_t tiles_enabled_flag;
 344     uint8_t entropy_coding_sync_enabled_flag;
 345
 346     int num_tile_columns;   ///< num_tile_columns_minus1 + 1
 347     int num_tile_rows;      ///< num_tile_rows_minus1 + 1
 348     uint8_t uniform_spacing_flag;
 349     uint8_t loop_filter_across_tiles_enabled_flag;
 350
 351     uint8_t seq_loop_filter_across_slices_enabled_flag;
 352
 353     uint8_t deblocking_filter_control_present_flag;
 354     uint8_t deblocking_filter_override_enabled_flag;
 355     uint8_t disable_dbf;
 356     int beta_offset;    ///< beta_offset_div2 * 2
 357     int tc_offset;      ///< tc_offset_div2 * 2
 358
 359     uint8_t scaling_list_data_present_flag;
 360     ScalingList scaling_list;
 361
 362     uint8_t lists_modification_present_flag;
 363     int log2_parallel_merge_level; ///< log2_parallel_merge_level_minus2 + 2
 364     int num_extra_slice_header_bits;
 365     uint8_t slice_header_extension_present_flag;
 366     uint8_t log2_max_transform_skip_block_size;
 367     uint8_t cross_component_prediction_enabled_flag;
 368     uint8_t chroma_qp_offset_list_enabled_flag;
 369     uint8_t diff_cu_chroma_qp_offset_depth;
 370     uint8_t chroma_qp_offset_list_len_minus1;
 371     int8_t  cb_qp_offset_list[5];
 372     int8_t  cr_qp_offset_list[5];
 373     uint8_t log2_sao_offset_scale_luma;
 374     uint8_t log2_sao_offset_scale_chroma;
 375
 376     // Inferred parameters
 377     unsigned int *column_width;  ///< ColumnWidth
 378     unsigned int *row_height;    ///< RowHeight
 379     unsigned int *col_bd;        ///< ColBd
 380     unsigned int *row_bd;        ///< RowBd
 381     int *col_idxX;
 382
 383     int *ctb_addr_rs_to_ts; ///< CtbAddrRSToTS
 384     int *ctb_addr_ts_to_rs; ///< CtbAddrTSToRS
 385     int *tile_id;           ///< TileId
 386     int *tile_pos_rs;       ///< TilePosRS
 387     int *min_tb_addr_zs;    ///< MinTbAddrZS
 388     int *min_tb_addr_zs_tab;///< MinTbAddrZS
 389
 390     uint8_t data[4096];
 391     int data_size;
 392 } HEVCPPS;
 393
 394 typedef struct HEVCParamSets {
 395     AVBufferRef *vps_list[HEVC_MAX_VPS_COUNT];
 396     AVBufferRef *sps_list[HEVC_MAX_SPS_COUNT];
 397     AVBufferRef *pps_list[HEVC_MAX_PPS_COUNT];
 398
 399     /* currently active parameter sets */
 400     const HEVCVPS *vps;
 401     const HEVCSPS *sps;
 402     const HEVCPPS *pps;
 403 } HEVCParamSets;
 404
 405 /**
 406  * Parse the SPS from the bitstream into the provided HEVCSPS struct.
 407  *
 408  * @param sps_id the SPS id will be written here
 409  * @param apply_defdispwin if set 1, the default display window from the VUI
 410  *                         will be applied to the video dimensions
 411  * @param vps_list if non-NULL, this function will validate that the SPS refers
 412  *                 to an existing VPS
 413  */
 414 int ff_hevc_parse_sps(HEVCSPS *sps, GetBitContext *gb, unsigned int *sps_id,
 415                       int apply_defdispwin, AVBufferRef **vps_list, AVCodecContext *avctx);
 416
 417 int ff_hevc_decode_nal_vps(GetBitContext *gb, AVCodecContext *avctx,
 418                            HEVCParamSets *ps);
 419 int ff_hevc_decode_nal_sps(GetBitContext *gb, AVCodecContext *avctx,
 420                            HEVCParamSets *ps, int apply_defdispwin);
 421 int ff_hevc_decode_nal_pps(GetBitContext *gb, AVCodecContext *avctx,
 422                            HEVCParamSets *ps);
 423
 424 int ff_hevc_decode_short_term_rps(GetBitContext *gb, AVCodecContext *avctx,
 425                                   ShortTermRPS *rps, const HEVCSPS *sps, int is_slice_header);
 426
 427 int ff_hevc_encode_nal_vps(HEVCVPS *vps, unsigned int id,
 428                            uint8_t *buf, int buf_size);
 429
 430 /**
 431  * Compute POC of the current frame and return it.
 432  */
 433 int ff_hevc_compute_poc(const HEVCSPS *sps, int pocTid0, int poc_lsb, int nal_unit_type);
 434
 435 #endif /* AVCODEC_HEVC_PS_H */