git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/a64multienc.c

   1 /*
   2  * a64 video encoder - multicolor modes
   3  * Copyright (c) 2009 Tobias Bindhammer
   4  *
   5  * This file is part of FFmpeg.
   6  *
   7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   9  * License as published by the Free Software Foundation; either
  10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  11  *
  12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  15  * Lesser General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21
  22 /**
  23  * @file
  24  * a64 video encoder - multicolor modes
  25  */
  26
  27 #include "a64enc.h"
  28 #include "a64colors.h"
  29 #include "a64tables.h"
  30 #include "elbg.h"
  31 #include "libavutil/intreadwrite.h"
  32
  33 #define DITHERSTEPS   8
  34 #define CHARSET_CHARS 256
  35 #define INTERLACED    1
  36 #define LIFETIME      4
  37
  38 /* gray gradient */
  39 static const int mc_colors[5]={0x0,0xb,0xc,0xf,0x1};
  40
  41 /* other possible gradients - to be tested */
  42 //static const int mc_colors[5]={0x0,0x8,0xa,0xf,0x7};
  43 //static const int mc_colors[5]={0x0,0x9,0x8,0xa,0x3};
  44
  45 static void to_meta_with_crop(AVCodecContext *avctx, AVFrame *p, int *dest)
  46 {
  47     int blockx, blocky, x, y;
  48     int luma = 0;
  49     int height = FFMIN(avctx->height,C64YRES);
  50     int width  = FFMIN(avctx->width ,C64XRES);
  51     uint8_t *src = p->data[0];
  52
  53     for (blocky = 0; blocky < height; blocky += 8) {
  54         for (blockx = 0; blockx < C64XRES; blockx += 8) {
  55             for (y = blocky; y < blocky+8 && y < height; y++) {
  56                 for (x = blockx; x < blockx+8 && x < C64XRES; x += 2) {
  57                     if(x < width) {
  58                         /* build average over 2 pixels */
  59                         luma = (src[(x + 0 + y * p->linesize[0])] +
  60                                 src[(x + 1 + y * p->linesize[0])]) / 2;
  61                         /* write blocks as linear data now so they are suitable for elbg */
  62                         dest[0] = luma;
  63                     }
  64                     dest++;
  65                 }
  66             }
  67         }
  68     }
  69 }
  70
  71 static void render_charset(AVCodecContext *avctx, uint8_t *charset,
  72                            uint8_t *colrammap)
  73 {
  74     A64Context *c = avctx->priv_data;
  75     uint8_t row1, row2;
  76     int charpos, x, y;
  77     int a, b;
  78     uint8_t pix;
  79     int lowdiff, highdiff;
  80     int *best_cb = c->mc_best_cb;
  81     static uint8_t index1[256];
  82     static uint8_t index2[256];
  83     static uint8_t dither[256];
  84     int i;
  85     int distance;
  86
  87     /* generate lookup-tables for dither and index before looping */
  88     i = 0;
  89     for (a=0; a < 256; a++) {
  90         if(i < 4 && a == c->mc_luma_vals[i+1]) {
  91             distance = c->mc_luma_vals[i+1] - c->mc_luma_vals[i];
  92             for(b = 0; b <= distance; b++) {
  93                   dither[c->mc_luma_vals[i]+b] = b * (DITHERSTEPS - 1) / distance;
  94             }
  95             i++;
  96         }
  97         if(i >=4 ) dither[a] = 0;
  98         index1[a] = i;
  99         index2[a] = FFMIN(i+1, 4);
 100     }
 101     /* and render charset */
 102     for (charpos = 0; charpos < CHARSET_CHARS; charpos++) {
 103         lowdiff  = 0;
 104         highdiff = 0;
 105         for (y = 0; y < 8; y++) {
 106             row1 = 0; row2 = 0;
 107             for (x = 0; x < 4; x++) {
 108                 pix = best_cb[y * 4 + x];
 109
 110                 /* accumulate error for brightest/darkest color */
 111                 if (index1[pix] >= 3)
 112                     highdiff += pix - c->mc_luma_vals[3];
 113                 if (index1[pix] < 1)
 114                     lowdiff += c->mc_luma_vals[1] - pix;
 115
 116                 row1 <<= 2;
 117
 118                 if(INTERLACED) {
 119                     row2 <<= 2;
 120                     if (interlaced_dither_patterns[dither[pix]][(y & 3) * 2 + 0][x & 3])
 121                         row1 |= 3-(index2[pix] & 3);
 122                     else
 123                         row1 |= 3-(index1[pix] & 3);
 124
 125                     if (interlaced_dither_patterns[dither[pix]][(y & 3) * 2 + 1][x & 3])
 126                         row2 |= 3-(index2[pix] & 3);
 127                     else
 128                         row2 |= 3-(index1[pix] & 3);
 129                 }
 130                 else {
 131                     if (multi_dither_patterns[dither[pix]][(y & 3)][x & 3])
 132                         row1 |= 3-(index2[pix] & 3);
 133                     else
 134                         row1 |= 3-(index1[pix] & 3);
 135                 }
 136             }
 137             charset[y+0x000] = row1;
 138             if(INTERLACED) charset[y+0x800] = row2;
 139         }
 140         /* do we need to adjust pixels? */
 141         if (highdiff > 0 && lowdiff > 0) {
 142             if (lowdiff > highdiff) {
 143                 for (x = 0; x < 32; x++)
 144                     best_cb[x] = FFMIN(c->mc_luma_vals[3], best_cb[x]);
 145             } else {
 146                 for (x = 0; x < 32; x++)
 147                     best_cb[x] = FFMAX(c->mc_luma_vals[1], best_cb[x]);
 148             }
 149             charpos--;          /* redo now adjusted char */
 150         /* no adjustment needed, all fine */
 151         } else {
 152             /* advance pointers */
 153             best_cb += 32;
 154             charset += 8;
 155
 156             /* remember colorram value */
 157             colrammap[charpos] = (highdiff > 0);
 158         }
 159     }
 160 }
 161
 162 static av_cold int a64multi_close_encoder(AVCodecContext *avctx)
 163 {
 164     A64Context *c = avctx->priv_data;
 165     av_free(c->mc_meta_charset);
 166     av_free(c->mc_best_cb);
 167     av_free(c->mc_charset);
 168     av_free(c->mc_charmap);
 169     av_free(c->mc_colram);
 170     return 0;
 171 }
 172
 173 static av_cold int a64multi_init_encoder(AVCodecContext *avctx)
 174 {
 175     A64Context *c = avctx->priv_data;
 176     int a;
 177     av_lfg_init(&c->randctx, 1);
 178
 179     if (avctx->global_quality < 1) {
 180         c->mc_lifetime = 4;
 181     } else {
 182         c->mc_lifetime = avctx->global_quality /= FF_QP2LAMBDA;
 183     }
 184
 185     av_log(avctx, AV_LOG_INFO, "charset lifetime set to %d frame(s)\n", c->mc_lifetime);
 186
 187     /* precalc luma values for later use */
 188     for (a = 0; a < 5; a++) {
 189         c->mc_luma_vals[a]=a64_palette[mc_colors[a]][0] * 0.30 +
 190                            a64_palette[mc_colors[a]][1] * 0.59 +
 191                            a64_palette[mc_colors[a]][2] * 0.11;
 192     }
 193
 194     c->mc_frame_counter = 0;
 195     c->mc_use_5col      = avctx->codec->id == CODEC_ID_A64_MULTI5;
 196     c->mc_meta_charset  = av_malloc (32000 * c->mc_lifetime * sizeof(int));
 197     c->mc_best_cb       = av_malloc (CHARSET_CHARS * 32 * sizeof(int));
 198     c->mc_charmap       = av_mallocz(1000 * c->mc_lifetime * sizeof(int));
 199     c->mc_colram        = av_mallocz(CHARSET_CHARS * sizeof(uint8_t));
 200     c->mc_charset       = av_malloc (0x800 * (INTERLACED+1) * sizeof(uint8_t));
 201
 202     avcodec_get_frame_defaults(&c->picture);
 203     avctx->coded_frame            = &c->picture;
 204     avctx->coded_frame->pict_type = FF_I_TYPE;
 205     avctx->coded_frame->key_frame = 1;
 206     if (!avctx->codec_tag)
 207          avctx->codec_tag = AV_RL32("a64m");
 208
 209     return 0;
 210 }
 211
 212 static void a64_compress_colram(unsigned char *buf, int *charmap, uint8_t *colram)
 213 {
 214     int a;
 215     uint8_t temp;
 216     /* only needs to be done in 5col mode */
 217     /* XXX could be squeezed to 0x80 bytes */
 218     for (a = 0; a < 256; a++) {
 219         temp  = colram[charmap[a + 0x000]] << 0;
 220         temp |= colram[charmap[a + 0x100]] << 1;
 221         temp |= colram[charmap[a + 0x200]] << 2;
 222         if(a < 0xe8) temp |= colram[charmap[a + 0x300]] << 3;
 223         buf[a] = temp << 2;
 224     }
 225 }
 226
 227 static int a64multi_encode_frame(AVCodecContext *avctx, unsigned char *buf,
 228                                  int buf_size, void *data)
 229 {
 230     A64Context *c = avctx->priv_data;
 231     AVFrame *pict = data;
 232     AVFrame *const p = (AVFrame *) & c->picture;
 233
 234     int frame;
 235     int a;
 236
 237     int req_size;
 238     int num_frames = LIFETIME;
 239
 240     int *charmap         = c->mc_charmap;
 241     uint8_t *colram      = c->mc_colram;
 242     uint8_t *charset     = c->mc_charset;
 243     int *meta            = c->mc_meta_charset;
 244     int *best_cb         = c->mc_best_cb;
 245
 246     /* no data, means end encoding asap */
 247     if (!data) {
 248         /* all done, end encoding */
 249         if(!c->mc_lifetime) return 0;
 250         /* no more frames in queue, prepare to flush remaining frames */
 251         if(!c->mc_frame_counter) {
 252             num_frames=c->mc_lifetime;
 253             c->mc_lifetime=0;
 254         }
 255         /* still frames in queue so limit lifetime to remaining frames */
 256         else c->mc_lifetime=c->mc_frame_counter;
 257     }
 258     /* still new data available */
 259     else {
 260         /* fill up mc_meta_charset with data until lifetime exceeds */
 261         if (c->mc_frame_counter < c->mc_lifetime) {
 262             *p = *pict;
 263             p->pict_type = FF_I_TYPE;
 264             p->key_frame = 1;
 265             to_meta_with_crop(avctx, p, meta + 32000 * c->mc_frame_counter);
 266             c->mc_frame_counter++;
 267             /* lifetime is not reached so wait for next frame first */
 268             return 0;
 269         }
 270     }
 271
 272     /* lifetime reached so now convert X frames at once */
 273     if (c->mc_frame_counter == c->mc_lifetime) {
 274         req_size = 0;
 275         /* any frames to encode? */
 276         if(c->mc_lifetime) {
 277             /* calc optimal new charset + charmaps */
 278             ff_init_elbg(meta, 32, 1000 * c->mc_lifetime, best_cb, CHARSET_CHARS, 50, charmap, &c->randctx);
 279             ff_do_elbg  (meta, 32, 1000 * c->mc_lifetime, best_cb, CHARSET_CHARS, 50, charmap, &c->randctx);
 280
 281             /* create colorram map and a c64 readable charset */
 282             render_charset(avctx, charset, colram);
 283
 284             /* copy charset to buf */
 285             memcpy(buf,charset,0x800*(INTERLACED+1));
 286
 287             /* advance pointers */
 288             buf      += 0x800*(INTERLACED+1);
 289             charset  += 0x800*(INTERLACED+1);
 290             req_size += 0x800*(INTERLACED+1);
 291         }
 292         /* no charset so clean buf */
 293         else memset(buf,0,0x800*(INTERLACED+1));
 294
 295         /* write x frames to buf */
 296         for (frame = 0; frame < c->mc_lifetime; frame++) {
 297             /* copy charmap to buf. buf is uchar*, charmap is int*, so no memcpy here, sorry */
 298             for (a = 0; a < 1000; a++) {
 299                 buf[a] = charmap[a];
 300             }
 301             /* advance pointers */
 302             buf += 0x400;
 303             req_size += 0x400;
 304
 305             /* compress and copy colram to buf */
 306             if(c->mc_use_5col) {
 307                 a64_compress_colram(buf,charmap,colram);
 308                 /* advance pointers */
 309                 buf += 0x100;
 310                 req_size += 0x100;
 311             }
 312
 313             /* advance to next charmap */
 314             charmap += 1000;
 315         }
 316
 317         /* reset counter */
 318         c->mc_frame_counter = 0;
 319
 320         if (req_size > buf_size) {
 321             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "buf size too small (need %d, got %d)\n", req_size, buf_size);
 322             return -1;
 323         }
 324         return req_size;
 325     }
 326     return 0;
 327 }
 328
 329 AVCodec a64multi_encoder = {
 330     .name           = "a64multi",
 331     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 332     .id             = CODEC_ID_A64_MULTI,
 333     .priv_data_size = sizeof(A64Context),
 334     .init           = a64multi_init_encoder,
 335     .encode         = a64multi_encode_frame,
 336     .close          = a64multi_close_encoder,
 337     .pix_fmts       = (enum PixelFormat[]) {PIX_FMT_GRAY8, PIX_FMT_NONE},
 338     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Multicolor charset for Commodore 64"),
 339     .capabilities   = CODEC_CAP_DELAY,
 340 };
 341
 342 AVCodec a64multi5_encoder = {
 343     .name           = "a64multi5",
 344     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 345     .id             = CODEC_ID_A64_MULTI5,
 346     .priv_data_size = sizeof(A64Context),
 347     .init           = a64multi_init_encoder,
 348     .encode         = a64multi_encode_frame,
 349     .close          = a64multi_close_encoder,
 350     .pix_fmts       = (enum PixelFormat[]) {PIX_FMT_GRAY8, PIX_FMT_NONE},
 351     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Multicolor charset for Commodore 64, extended with 5th color (colram)"),
 352     .capabilities   = CODEC_CAP_DELAY,
 353 };