git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/ffv1enc.c

   1 /*
   2  * FFV1 encoder for libavcodec
   3  *
   4  * Copyright (c) 2003-2012 Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
   5  *
   6  * This file is part of Libav.
   7  *
   8  * Libav 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  * Libav 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 Libav; if not, write to the Free Software
  20  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  21  */
  22
  23 /**
  24  * @file
  25  * FF Video Codec 1 (a lossless codec) encoder
  26  */
  27
  28 #include "libavutil/avassert.h"
  29 #include "libavutil/pixdesc.h"
  30 #include "libavutil/crc.h"
  31 #include "libavutil/opt.h"
  32 #include "libavutil/imgutils.h"
  33 #include "avcodec.h"
  34 #include "internal.h"
  35 #include "get_bits.h"
  36 #include "put_bits.h"
  37 #include "rangecoder.h"
  38 #include "golomb.h"
  39 #include "mathops.h"
  40 #include "ffv1.h"
  41
  42 static void find_best_state(uint8_t best_state[256][256],
  43                             const uint8_t one_state[256])
  44 {
  45     int i, j, k, m;
  46     double l2tab[256];
  47
  48     for (i = 1; i < 256; i++)
  49         l2tab[i] = log2(i / 256.0);
  50
  51     for (i = 0; i < 256; i++) {
  52         double best_len[256];
  53         double p = i / 256.0;
  54
  55         for (j = 0; j < 256; j++)
  56             best_len[j] = 1 << 30;
  57
  58         for (j = FFMAX(i - 10, 1); j < FFMIN(i + 11, 256); j++) {
  59             double occ[256] = { 0 };
  60             double len      = 0;
  61             occ[j] = 1.0;
  62             for (k = 0; k < 256; k++) {
  63                 double newocc[256] = { 0 };
  64                 for (m = 1; m < 256; m++)
  65                     if (occ[m]) {
  66                         len -= occ[m] *     (p  * l2tab[m] +
  67                                         (1 - p) * l2tab[256 - m]);
  68                     }
  69                 if (len < best_len[k]) {
  70                     best_len[k]      = len;
  71                     best_state[i][k] = j;
  72                 }
  73                 for (m = 0; m < 256; m++)
  74                     if (occ[m]) {
  75                         newocc[one_state[m]]             += occ[m] * p;
  76                         newocc[256 - one_state[256 - m]] += occ[m] * (1 - p);
  77                     }
  78                 memcpy(occ, newocc, sizeof(occ));
  79             }
  80         }
  81     }
  82 }
  83
  84 static av_always_inline av_flatten void put_symbol_inline(RangeCoder *c,
  85                                                           uint8_t *state, int v,
  86                                                           int is_signed,
  87                                                           uint64_t rc_stat[256][2],
  88                                                           uint64_t rc_stat2[32][2])
  89 {
  90     int i;
  91
  92 #define put_rac(C, S, B)                        \
  93     do {                                        \
  94         if (rc_stat) {                          \
  95             rc_stat[*(S)][B]++;                 \
  96             rc_stat2[(S) - state][B]++;         \
  97         }                                       \
  98         put_rac(C, S, B);                       \
  99     } while (0)
 100
 101     if (v) {
 102         const int a = FFABS(v);
 103         const int e = av_log2(a);
 104         put_rac(c, state + 0, 0);
 105         if (e <= 9) {
 106             for (i = 0; i < e; i++)
 107                 put_rac(c, state + 1 + i, 1);  // 1..10
 108             put_rac(c, state + 1 + i, 0);
 109
 110             for (i = e - 1; i >= 0; i--)
 111                 put_rac(c, state + 22 + i, (a >> i) & 1);  // 22..31
 112
 113             if (is_signed)
 114                 put_rac(c, state + 11 + e, v < 0);  // 11..21
 115         } else {
 116             for (i = 0; i < e; i++)
 117                 put_rac(c, state + 1 + FFMIN(i, 9), 1);  // 1..10
 118             put_rac(c, state + 1 + 9, 0);
 119
 120             for (i = e - 1; i >= 0; i--)
 121                 put_rac(c, state + 22 + FFMIN(i, 9), (a >> i) & 1);  // 22..31
 122
 123             if (is_signed)
 124                 put_rac(c, state + 11 + 10, v < 0);  // 11..21
 125         }
 126     } else {
 127         put_rac(c, state + 0, 1);
 128     }
 129 #undef put_rac
 130 }
 131
 132 static av_noinline void put_symbol(RangeCoder *c, uint8_t *state,
 133                                    int v, int is_signed)
 134 {
 135     put_symbol_inline(c, state, v, is_signed, NULL, NULL);
 136 }
 137
 138 static inline void put_vlc_symbol(PutBitContext *pb, VlcState *const state,
 139                                   int v, int bits)
 140 {
 141     int i, k, code;
 142     v = fold(v - state->bias, bits);
 143
 144     i = state->count;
 145     k = 0;
 146     while (i < state->error_sum) { // FIXME: optimize
 147         k++;
 148         i += i;
 149     }
 150
 151     assert(k <= 13);
 152
 153 #if 0 // JPEG LS
 154     if (k == 0 && 2 * state->drift <= -state->count)
 155         code = v ^ (-1);
 156     else
 157         code = v;
 158 #else
 159     code = v ^ ((2 * state->drift + state->count) >> 31);
 160 #endif
 161
 162     av_dlog(NULL, "v:%d/%d bias:%d error:%d drift:%d count:%d k:%d\n", v, code,
 163             state->bias, state->error_sum, state->drift, state->count, k);
 164     set_sr_golomb(pb, code, k, 12, bits);
 165
 166     update_vlc_state(state, v);
 167 }
 168
 169 static av_always_inline int encode_line(FFV1Context *s, int w,
 170                                         int16_t *sample[3],
 171                                         int plane_index, int bits)
 172 {
 173     PlaneContext *const p = &s->plane[plane_index];
 174     RangeCoder *const c   = &s->c;
 175     int x;
 176     int run_index = s->run_index;
 177     int run_count = 0;
 178     int run_mode  = 0;
 179
 180     if (s->ac) {
 181         if (c->bytestream_end - c->bytestream < w * 20) {
 182             av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "encoded frame too large\n");
 183             return AVERROR_INVALIDDATA;
 184         }
 185     } else {
 186         if (s->pb.buf_end - s->pb.buf - (put_bits_count(&s->pb) >> 3) < w * 4) {
 187             av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "encoded frame too large\n");
 188             return AVERROR_INVALIDDATA;
 189         }
 190     }
 191
 192     for (x = 0; x < w; x++) {
 193         int diff, context;
 194
 195         context = get_context(p, sample[0] + x, sample[1] + x, sample[2] + x);
 196         diff    = sample[0][x] - predict(sample[0] + x, sample[1] + x);
 197
 198         if (context < 0) {
 199             context = -context;
 200             diff    = -diff;
 201         }
 202
 203         diff = fold(diff, bits);
 204
 205         if (s->ac) {
 206             if (s->flags & CODEC_FLAG_PASS1) {
 207                 put_symbol_inline(c, p->state[context], diff, 1, s->rc_stat,
 208                                   s->rc_stat2[p->quant_table_index][context]);
 209             } else {
 210                 put_symbol_inline(c, p->state[context], diff, 1, NULL, NULL);
 211             }
 212         } else {
 213             if (context == 0)
 214                 run_mode = 1;
 215
 216             if (run_mode) {
 217                 if (diff) {
 218                     while (run_count >= 1 << ff_log2_run[run_index]) {
 219                         run_count -= 1 << ff_log2_run[run_index];
 220                         run_index++;
 221                         put_bits(&s->pb, 1, 1);
 222                     }
 223
 224                     put_bits(&s->pb, 1 + ff_log2_run[run_index], run_count);
 225                     if (run_index)
 226                         run_index--;
 227                     run_count = 0;
 228                     run_mode  = 0;
 229                     if (diff > 0)
 230                         diff--;
 231                 } else {
 232                     run_count++;
 233                 }
 234             }
 235
 236             av_dlog(s->avctx, "count:%d index:%d, mode:%d, x:%d pos:%d\n",
 237                     run_count, run_index, run_mode, x,
 238                     (int)put_bits_count(&s->pb));
 239
 240             if (run_mode == 0)
 241                 put_vlc_symbol(&s->pb, &p->vlc_state[context], diff, bits);
 242         }
 243     }
 244     if (run_mode) {
 245         while (run_count >= 1 << ff_log2_run[run_index]) {
 246             run_count -= 1 << ff_log2_run[run_index];
 247             run_index++;
 248             put_bits(&s->pb, 1, 1);
 249         }
 250
 251         if (run_count)
 252             put_bits(&s->pb, 1, 1);
 253     }
 254     s->run_index = run_index;
 255
 256     return 0;
 257 }
 258
 259 static void encode_plane(FFV1Context *s, uint8_t *src, int w, int h,
 260                          int stride, int plane_index)
 261 {
 262     int x, y, i;
 263     const int ring_size = s->avctx->context_model ? 3 : 2;
 264     int16_t *sample[3];
 265     s->run_index = 0;
 266
 267     memset(s->sample_buffer, 0, ring_size * (w + 6) * sizeof(*s->sample_buffer));
 268
 269     for (y = 0; y < h; y++) {
 270         for (i = 0; i < ring_size; i++)
 271             sample[i] = s->sample_buffer + (w + 6) * ((h + i - y) % ring_size) + 3;
 272
 273         sample[0][-1] = sample[1][0];
 274         sample[1][w]  = sample[1][w - 1];
 275 // { START_TIMER
 276         if (s->bits_per_raw_sample <= 8) {
 277             for (x = 0; x < w; x++)
 278                 sample[0][x] = src[x + stride * y];
 279             encode_line(s, w, sample, plane_index, 8);
 280         } else {
 281             if (s->packed_at_lsb) {
 282                 for (x = 0; x < w; x++)
 283                     sample[0][x] = ((uint16_t *)(src + stride * y))[x];
 284             } else {
 285                 for (x = 0; x < w; x++)
 286                     sample[0][x] =
 287                         ((uint16_t *)(src + stride * y))[x] >> (16 - s->bits_per_raw_sample);
 288             }
 289             encode_line(s, w, sample, plane_index, s->bits_per_raw_sample);
 290         }
 291 // STOP_TIMER("encode line") }
 292     }
 293 }
 294
 295 static void encode_rgb_frame(FFV1Context *s, uint8_t *src[3], int w, int h,
 296                              int stride[3])
 297 {
 298     int x, y, p, i;
 299     const int ring_size = s->avctx->context_model ? 3 : 2;
 300     int16_t *sample[MAX_PLANES][3];
 301     int lbd  = s->avctx->bits_per_raw_sample <= 8;
 302     int bits = s->avctx->bits_per_raw_sample > 0
 303                ? s->avctx->bits_per_raw_sample
 304                : 8;
 305     int offset = 1 << bits;
 306
 307     s->run_index = 0;
 308
 309     memset(s->sample_buffer, 0, ring_size * MAX_PLANES *
 310                                 (w + 6) * sizeof(*s->sample_buffer));
 311
 312     for (y = 0; y < h; y++) {
 313         for (i = 0; i < ring_size; i++)
 314             for (p = 0; p < MAX_PLANES; p++)
 315                 sample[p][i] = s->sample_buffer + p * ring_size *
 316                                (w + 6) +
 317                                ((h + i - y) % ring_size) * (w + 6) + 3;
 318
 319         for (x = 0; x < w; x++) {
 320             int b, g, r, av_uninit(a);
 321             if (lbd) {
 322                 unsigned v = *((uint32_t *)(src[0] + x * 4 + stride[0] * y));
 323                 b = v & 0xFF;
 324                 g = (v >> 8) & 0xFF;
 325                 r = (v >> 16) & 0xFF;
 326                 a = v >> 24;
 327             } else {
 328                 b = *((uint16_t *)(src[0] + x * 2 + stride[0] * y));
 329                 g = *((uint16_t *)(src[1] + x * 2 + stride[1] * y));
 330                 r = *((uint16_t *)(src[2] + x * 2 + stride[2] * y));
 331             }
 332
 333             b -= g;
 334             r -= g;
 335             g += (b + r) >> 2;
 336             b += offset;
 337             r += offset;
 338
 339             sample[0][0][x] = g;
 340             sample[1][0][x] = b;
 341             sample[2][0][x] = r;
 342             sample[3][0][x] = a;
 343         }
 344         for (p = 0; p < 3 + s->transparency; p++) {
 345             sample[p][0][-1] = sample[p][1][0];
 346             sample[p][1][w]  = sample[p][1][w - 1];
 347             if (lbd)
 348                 encode_line(s, w, sample[p], (p + 1) / 2, 9);
 349             else
 350                 encode_line(s, w, sample[p], (p + 1) / 2, bits + 1);
 351         }
 352     }
 353 }
 354
 355
 356 static void write_quant_table(RangeCoder *c, int16_t *quant_table)
 357 {
 358     int last = 0;
 359     int i;
 360     uint8_t state[CONTEXT_SIZE];
 361     memset(state, 128, sizeof(state));
 362
 363     for (i = 1; i < 128; i++)
 364         if (quant_table[i] != quant_table[i - 1]) {
 365             put_symbol(c, state, i - last - 1, 0);
 366             last = i;
 367         }
 368     put_symbol(c, state, i - last - 1, 0);
 369 }
 370
 371 static void write_quant_tables(RangeCoder *c,
 372                                int16_t quant_table[MAX_CONTEXT_INPUTS][256])
 373 {
 374     int i;
 375     for (i = 0; i < 5; i++)
 376         write_quant_table(c, quant_table[i]);
 377 }
 378
 379 static void write_header(FFV1Context *f)
 380 {
 381     uint8_t state[CONTEXT_SIZE];
 382     int i, j;
 383     RangeCoder *const c = &f->slice_context[0]->c;
 384
 385     memset(state, 128, sizeof(state));
 386
 387     if (f->version < 2) {
 388         put_symbol(c, state, f->version, 0);
 389         put_symbol(c, state, f->ac, 0);
 390         if (f->ac > 1) {
 391             for (i = 1; i < 256; i++)
 392                 put_symbol(c, state,
 393                            f->state_transition[i] - c->one_state[i], 1);
 394         }
 395         put_symbol(c, state, f->colorspace, 0); // YUV cs type
 396         if (f->version > 0)
 397             put_symbol(c, state, f->bits_per_raw_sample, 0);
 398         put_rac(c, state, f->chroma_planes);
 399         put_symbol(c, state, f->chroma_h_shift, 0);
 400         put_symbol(c, state, f->chroma_v_shift, 0);
 401         put_rac(c, state, f->transparency);
 402
 403         write_quant_tables(c, f->quant_table);
 404     } else if (f->version < 3) {
 405         put_symbol(c, state, f->slice_count, 0);
 406         for (i = 0; i < f->slice_count; i++) {
 407             FFV1Context *fs = f->slice_context[i];
 408             put_symbol(c, state,
 409                        (fs->slice_x      + 1) * f->num_h_slices / f->width, 0);
 410             put_symbol(c, state,
 411                        (fs->slice_y      + 1) * f->num_v_slices / f->height, 0);
 412             put_symbol(c, state,
 413                        (fs->slice_width  + 1) * f->num_h_slices / f->width - 1,
 414                        0);
 415             put_symbol(c, state,
 416                        (fs->slice_height + 1) * f->num_v_slices / f->height - 1,
 417                        0);
 418             for (j = 0; j < f->plane_count; j++) {
 419                 put_symbol(c, state, f->plane[j].quant_table_index, 0);
 420                 av_assert0(f->plane[j].quant_table_index == f->avctx->context_model);
 421             }
 422         }
 423     }
 424 }
 425
 426 static int write_extradata(FFV1Context *f)
 427 {
 428     RangeCoder *const c = &f->c;
 429     uint8_t state[CONTEXT_SIZE];
 430     int i, j, k;
 431     uint8_t state2[32][CONTEXT_SIZE];
 432     unsigned v;
 433
 434     memset(state2, 128, sizeof(state2));
 435     memset(state, 128, sizeof(state));
 436
 437     f->avctx->extradata_size = 10000 + 4 +
 438                                     (11 * 11 * 5 * 5 * 5 + 11 * 11 * 11) * 32;
 439     f->avctx->extradata = av_malloc(f->avctx->extradata_size);
 440     ff_init_range_encoder(c, f->avctx->extradata, f->avctx->extradata_size);
 441     ff_build_rac_states(c, 0.05 * (1LL << 32), 256 - 8);
 442
 443     put_symbol(c, state, f->version, 0);
 444     if (f->version > 2) {
 445         if (f->version == 3)
 446             f->minor_version = 2;
 447         put_symbol(c, state, f->minor_version, 0);
 448     }
 449
 450     put_symbol(c, state, f->ac, 0);
 451     if (f->ac > 1)
 452         for (i = 1; i < 256; i++)
 453             put_symbol(c, state, f->state_transition[i] - c->one_state[i], 1);
 454
 455     put_symbol(c, state, f->colorspace, 0); // YUV cs type
 456     put_symbol(c, state, f->bits_per_raw_sample, 0);
 457     put_rac(c, state, f->chroma_planes);
 458     put_symbol(c, state, f->chroma_h_shift, 0);
 459     put_symbol(c, state, f->chroma_v_shift, 0);
 460     put_rac(c, state, f->transparency);
 461     put_symbol(c, state, f->num_h_slices - 1, 0);
 462     put_symbol(c, state, f->num_v_slices - 1, 0);
 463
 464     put_symbol(c, state, f->quant_table_count, 0);
 465     for (i = 0; i < f->quant_table_count; i++)
 466         write_quant_tables(c, f->quant_tables[i]);
 467
 468     for (i = 0; i < f->quant_table_count; i++) {
 469         for (j = 0; j < f->context_count[i] * CONTEXT_SIZE; j++)
 470             if (f->initial_states[i] && f->initial_states[i][0][j] != 128)
 471                 break;
 472         if (j < f->context_count[i] * CONTEXT_SIZE) {
 473             put_rac(c, state, 1);
 474             for (j = 0; j < f->context_count[i]; j++)
 475                 for (k = 0; k < CONTEXT_SIZE; k++) {
 476                     int pred = j ? f->initial_states[i][j - 1][k] : 128;
 477                     put_symbol(c, state2[k],
 478                                (int8_t)(f->initial_states[i][j][k] - pred), 1);
 479                 }
 480         } else {
 481             put_rac(c, state, 0);
 482         }
 483     }
 484
 485     if (f->version > 2) {
 486         put_symbol(c, state, f->ec, 0);
 487     }
 488
 489     f->avctx->extradata_size = ff_rac_terminate(c);
 490
 491     v = av_crc(av_crc_get_table(AV_CRC_32_IEEE), 0,
 492                f->avctx->extradata, f->avctx->extradata_size);
 493     AV_WL32(f->avctx->extradata + f->avctx->extradata_size, v);
 494     f->avctx->extradata_size += 4;
 495
 496     return 0;
 497 }
 498
 499 static int sort_stt(FFV1Context *s, uint8_t stt[256])
 500 {
 501     int i, i2, changed, print = 0;
 502
 503     do {
 504         changed = 0;
 505         for (i = 12; i < 244; i++) {
 506             for (i2 = i + 1; i2 < 245 && i2 < i + 4; i2++) {
 507
 508 #define COST(old, new)                                      \
 509     s->rc_stat[old][0] * -log2((256 - (new)) / 256.0) +     \
 510     s->rc_stat[old][1] * -log2((new)         / 256.0)
 511
 512 #define COST2(old, new)                         \
 513     COST(old, new) + COST(256 - (old), 256 - (new))
 514
 515                 double size0 = COST2(i,  i) + COST2(i2, i2);
 516                 double sizeX = COST2(i, i2) + COST2(i2, i);
 517                 if (sizeX < size0 && i != 128 && i2 != 128) {
 518                     int j;
 519                     FFSWAP(int, stt[i], stt[i2]);
 520                     FFSWAP(int, s->rc_stat[i][0], s->rc_stat[i2][0]);
 521                     FFSWAP(int, s->rc_stat[i][1], s->rc_stat[i2][1]);
 522                     if (i != 256 - i2) {
 523                         FFSWAP(int, stt[256 - i], stt[256 - i2]);
 524                         FFSWAP(int, s->rc_stat[256 - i][0], s->rc_stat[256 - i2][0]);
 525                         FFSWAP(int, s->rc_stat[256 - i][1], s->rc_stat[256 - i2][1]);
 526                     }
 527                     for (j = 1; j < 256; j++) {
 528                         if (stt[j] == i)
 529                             stt[j] = i2;
 530                         else if (stt[j] == i2)
 531                             stt[j] = i;
 532                         if (i != 256 - i2) {
 533                             if (stt[256 - j] == 256 - i)
 534                                 stt[256 - j] = 256 - i2;
 535                             else if (stt[256 - j] == 256 - i2)
 536                                 stt[256 - j] = 256 - i;
 537                         }
 538                     }
 539                     print = changed = 1;
 540                 }
 541             }
 542         }
 543     } while (changed);
 544     return print;
 545 }
 546
 547 static int init_slices_state(FFV1Context *f)
 548 {
 549     int i, ret;
 550     for (i = 0; i < f->slice_count; i++) {
 551         FFV1Context *fs = f->slice_context[i];
 552         if ((ret = ffv1_init_slice_state(f, fs)) < 0)
 553             return AVERROR(ENOMEM);
 554     }
 555     return 0;
 556 }
 557
 558 static av_cold int ffv1_encode_init(AVCodecContext *avctx)
 559 {
 560     FFV1Context *s = avctx->priv_data;
 561     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(avctx->pix_fmt);
 562     int i, j, k, m, ret;
 563
 564     ffv1_common_init(avctx);
 565
 566     s->version = 0;
 567
 568     if ((avctx->flags & (CODEC_FLAG_PASS1 | CODEC_FLAG_PASS2)) ||
 569         avctx->slices > 1)
 570         s->version = FFMAX(s->version, 2);
 571
 572     if (avctx->level == 3) {
 573         s->version = 3;
 574     }
 575
 576     if (s->ec < 0) {
 577         s->ec = (s->version >= 3);
 578     }
 579
 580     if (s->version >= 2 &&
 581         avctx->strict_std_compliance > FF_COMPLIANCE_EXPERIMENTAL) {
 582         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 583                "Version %d requested, please set -strict experimental in "
 584                "order to enable it\n",
 585                s->version);
 586         return AVERROR(ENOSYS);
 587     }
 588
 589     s->ac = avctx->coder_type > 0 ? 2 : 0;
 590
 591     s->plane_count = 3;
 592     switch (avctx->pix_fmt) {
 593     case AV_PIX_FMT_YUV444P9:
 594     case AV_PIX_FMT_YUV422P9:
 595     case AV_PIX_FMT_YUV420P9:
 596         if (!avctx->bits_per_raw_sample)
 597             s->bits_per_raw_sample = 9;
 598     case AV_PIX_FMT_YUV444P10:
 599     case AV_PIX_FMT_YUV420P10:
 600     case AV_PIX_FMT_YUV422P10:
 601         s->packed_at_lsb = 1;
 602         if (!avctx->bits_per_raw_sample && !s->bits_per_raw_sample)
 603             s->bits_per_raw_sample = 10;
 604     case AV_PIX_FMT_GRAY16:
 605     case AV_PIX_FMT_YUV444P16:
 606     case AV_PIX_FMT_YUV422P16:
 607     case AV_PIX_FMT_YUV420P16:
 608         if (!avctx->bits_per_raw_sample && !s->bits_per_raw_sample) {
 609             s->bits_per_raw_sample = 16;
 610         } else if (!s->bits_per_raw_sample) {
 611             s->bits_per_raw_sample = avctx->bits_per_raw_sample;
 612         }
 613         if (s->bits_per_raw_sample <= 8) {
 614             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "bits_per_raw_sample invalid\n");
 615             return AVERROR_INVALIDDATA;
 616         }
 617         if (!s->ac && avctx->coder_type == -1) {
 618             av_log(avctx, AV_LOG_INFO,
 619                    "bits_per_raw_sample > 8, forcing coder 1\n");
 620             s->ac = 2;
 621         }
 622         if (!s->ac) {
 623             av_log(
 624                 avctx, AV_LOG_ERROR,
 625                 "bits_per_raw_sample of more than 8 needs -coder 1 currently\n");
 626             return AVERROR_INVALIDDATA;
 627         }
 628         s->version = FFMAX(s->version, 1);
 629     case AV_PIX_FMT_GRAY8:
 630     case AV_PIX_FMT_YUV444P:
 631     case AV_PIX_FMT_YUV440P:
 632     case AV_PIX_FMT_YUV422P:
 633     case AV_PIX_FMT_YUV420P:
 634     case AV_PIX_FMT_YUV411P:
 635     case AV_PIX_FMT_YUV410P:
 636         s->chroma_planes = desc->nb_components < 3 ? 0 : 1;
 637         s->colorspace    = 0;
 638         break;
 639     case AV_PIX_FMT_YUVA444P:
 640     case AV_PIX_FMT_YUVA422P:
 641     case AV_PIX_FMT_YUVA420P:
 642         s->chroma_planes = 1;
 643         s->colorspace    = 0;
 644         s->transparency  = 1;
 645         break;
 646     case AV_PIX_FMT_RGB32:
 647         s->colorspace   = 1;
 648         s->transparency = 1;
 649         break;
 650     case AV_PIX_FMT_GBRP9:
 651         if (!avctx->bits_per_raw_sample)
 652             s->bits_per_raw_sample = 9;
 653     case AV_PIX_FMT_GBRP10:
 654         if (!avctx->bits_per_raw_sample && !s->bits_per_raw_sample)
 655             s->bits_per_raw_sample = 10;
 656     case AV_PIX_FMT_GBRP16:
 657         if (!avctx->bits_per_raw_sample && !s->bits_per_raw_sample)
 658             s->bits_per_raw_sample = 16;
 659         else if (!s->bits_per_raw_sample)
 660             s->bits_per_raw_sample = avctx->bits_per_raw_sample;
 661         s->colorspace    = 1;
 662         s->chroma_planes = 1;
 663         s->version       = FFMAX(s->version, 1);
 664         break;
 665     default:
 666         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "format not supported\n");
 667         return AVERROR_INVALIDDATA;
 668     }
 669     if (s->transparency) {
 670         av_log(
 671             avctx, AV_LOG_WARNING,
 672             "Storing alpha plane, this will require a recent FFV1 decoder to playback!\n");
 673     }
 674     if (avctx->context_model > 1U) {
 675         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 676                "Invalid context model %d, valid values are 0 and 1\n",
 677                avctx->context_model);
 678         return AVERROR(EINVAL);
 679     }
 680
 681     if (s->ac > 1)
 682         for (i = 1; i < 256; i++)
 683             s->state_transition[i] = ffv1_ver2_state[i];
 684
 685     for (i = 0; i < 256; i++) {
 686         s->quant_table_count = 2;
 687         if (s->bits_per_raw_sample <= 8) {
 688             s->quant_tables[0][0][i] = ffv1_quant11[i];
 689             s->quant_tables[0][1][i] = ffv1_quant11[i] * 11;
 690             s->quant_tables[0][2][i] = ffv1_quant11[i] * 11 * 11;
 691             s->quant_tables[1][0][i] = ffv1_quant11[i];
 692             s->quant_tables[1][1][i] = ffv1_quant11[i] * 11;
 693             s->quant_tables[1][2][i] = ffv1_quant5[i]  * 11 * 11;
 694             s->quant_tables[1][3][i] = ffv1_quant5[i]  *  5 * 11 * 11;
 695             s->quant_tables[1][4][i] = ffv1_quant5[i]  *  5 *  5 * 11 * 11;
 696         } else {
 697             s->quant_tables[0][0][i] = ffv1_quant9_10bit[i];
 698             s->quant_tables[0][1][i] = ffv1_quant9_10bit[i] * 11;
 699             s->quant_tables[0][2][i] = ffv1_quant9_10bit[i] * 11 * 11;
 700             s->quant_tables[1][0][i] = ffv1_quant9_10bit[i];
 701             s->quant_tables[1][1][i] = ffv1_quant9_10bit[i] * 11;
 702             s->quant_tables[1][2][i] = ffv1_quant5_10bit[i] * 11 * 11;
 703             s->quant_tables[1][3][i] = ffv1_quant5_10bit[i] *  5 * 11 * 11;
 704             s->quant_tables[1][4][i] = ffv1_quant5_10bit[i] *  5 *  5 * 11 * 11;
 705         }
 706     }
 707     s->context_count[0] = (11 * 11 * 11        + 1) / 2;
 708     s->context_count[1] = (11 * 11 * 5 * 5 * 5 + 1) / 2;
 709     memcpy(s->quant_table, s->quant_tables[avctx->context_model],
 710            sizeof(s->quant_table));
 711
 712     for (i = 0; i < s->plane_count; i++) {
 713         PlaneContext *const p = &s->plane[i];
 714
 715         memcpy(p->quant_table, s->quant_table, sizeof(p->quant_table));
 716         p->quant_table_index = avctx->context_model;
 717         p->context_count     = s->context_count[p->quant_table_index];
 718     }
 719
 720     if ((ret = ffv1_allocate_initial_states(s)) < 0)
 721         return ret;
 722
 723     avctx->coded_frame = &s->picture;
 724     if (!s->transparency)
 725         s->plane_count = 2;
 726
 727     av_pix_fmt_get_chroma_sub_sample(avctx->pix_fmt, &s->chroma_h_shift,
 728                                      &s->chroma_v_shift);
 729
 730     s->picture_number = 0;
 731
 732     if (avctx->flags & (CODEC_FLAG_PASS1 | CODEC_FLAG_PASS2)) {
 733         for (i = 0; i < s->quant_table_count; i++) {
 734             s->rc_stat2[i] = av_mallocz(s->context_count[i] *
 735                                         sizeof(*s->rc_stat2[i]));
 736             if (!s->rc_stat2[i])
 737                 return AVERROR(ENOMEM);
 738         }
 739     }
 740     if (avctx->stats_in) {
 741         char *p = avctx->stats_in;
 742         uint8_t best_state[256][256];
 743         int gob_count = 0;
 744         char *next;
 745
 746         av_assert0(s->version >= 2);
 747
 748         for (;; ) {
 749             for (j = 0; j < 256; j++)
 750                 for (i = 0; i < 2; i++) {
 751                     s->rc_stat[j][i] = strtol(p, &next, 0);
 752                     if (next == p) {
 753                         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 754                                "2Pass file invalid at %d %d [%s]\n", j, i, p);
 755                         return AVERROR_INVALIDDATA;
 756                     }
 757                     p = next;
 758                 }
 759             for (i = 0; i < s->quant_table_count; i++)
 760                 for (j = 0; j < s->context_count[i]; j++) {
 761                     for (k = 0; k < 32; k++)
 762                         for (m = 0; m < 2; m++) {
 763                             s->rc_stat2[i][j][k][m] = strtol(p, &next, 0);
 764                             if (next == p) {
 765                                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 766                                        "2Pass file invalid at %d %d %d %d [%s]\n",
 767                                        i, j, k, m, p);
 768                                 return AVERROR_INVALIDDATA;
 769                             }
 770                             p = next;
 771                         }
 772                 }
 773             gob_count = strtol(p, &next, 0);
 774             if (next == p || gob_count <= 0) {
 775                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "2Pass file invalid\n");
 776                 return AVERROR_INVALIDDATA;
 777             }
 778             p = next;
 779             while (*p == '\n' || *p == ' ')
 780                 p++;
 781             if (p[0] == 0)
 782                 break;
 783         }
 784         sort_stt(s, s->state_transition);
 785
 786         find_best_state(best_state, s->state_transition);
 787
 788         for (i = 0; i < s->quant_table_count; i++) {
 789             for (j = 0; j < s->context_count[i]; j++)
 790                 for (k = 0; k < 32; k++) {
 791                     double p = 128;
 792                     if (s->rc_stat2[i][j][k][0] + s->rc_stat2[i][j][k][1]) {
 793                         p = 256.0 * s->rc_stat2[i][j][k][1] /
 794                             (s->rc_stat2[i][j][k][0] + s->rc_stat2[i][j][k][1]);
 795                     }
 796                     s->initial_states[i][j][k] =
 797                         best_state[av_clip(round(p), 1, 255)][av_clip((s->rc_stat2[i][j][k][0] +
 798                                                                        s->rc_stat2[i][j][k][1]) /
 799                                                                       gob_count, 0, 255)];
 800                 }
 801         }
 802     }
 803
 804     if (s->version > 1) {
 805         for (s->num_v_slices = 2; s->num_v_slices < 9; s->num_v_slices++)
 806             for (s->num_h_slices = s->num_v_slices;
 807                  s->num_h_slices < 2 * s->num_v_slices; s->num_h_slices++)
 808                 if (avctx->slices == s->num_h_slices * s->num_v_slices &&
 809                     avctx->slices <= 64 || !avctx->slices)
 810                     goto slices_ok;
 811         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 812                "Unsupported number %d of slices requested, please specify a "
 813                "supported number with -slices (ex:4,6,9,12,16, ...)\n",
 814                avctx->slices);
 815         return AVERROR(ENOSYS);
 816 slices_ok:
 817         write_extradata(s);
 818     }
 819
 820     if ((ret = ffv1_init_slice_contexts(s)) < 0)
 821         return ret;
 822     if ((ret = init_slices_state(s)) < 0)
 823         return ret;
 824
 825 #define STATS_OUT_SIZE 1024 * 1024 * 6
 826     if (avctx->flags & CODEC_FLAG_PASS1) {
 827         avctx->stats_out = av_mallocz(STATS_OUT_SIZE);
 828         for (i = 0; i < s->quant_table_count; i++)
 829             for (j = 0; j < s->slice_count; j++) {
 830                 FFV1Context *sf = s->slice_context[j];
 831                 av_assert0(!sf->rc_stat2[i]);
 832                 sf->rc_stat2[i] = av_mallocz(s->context_count[i] *
 833                                              sizeof(*sf->rc_stat2[i]));
 834                 if (!sf->rc_stat2[i])
 835                     return AVERROR(ENOMEM);
 836             }
 837     }
 838
 839     return 0;
 840 }
 841
 842 static void encode_slice_header(FFV1Context *f, FFV1Context *fs)
 843 {
 844     RangeCoder *c = &fs->c;
 845     uint8_t state[CONTEXT_SIZE];
 846     int j;
 847     memset(state, 128, sizeof(state));
 848
 849     put_symbol(c, state, (fs->slice_x + 1) * f->num_h_slices / f->width, 0);
 850     put_symbol(c, state, (fs->slice_y + 1) * f->num_v_slices / f->height, 0);
 851     put_symbol(c, state, (fs->slice_width + 1) * f->num_h_slices / f->width - 1,
 852                0);
 853     put_symbol(c, state,
 854                (fs->slice_height + 1) * f->num_v_slices / f->height - 1,
 855                0);
 856     for (j = 0; j < f->plane_count; j++) {
 857         put_symbol(c, state, f->plane[j].quant_table_index, 0);
 858         av_assert0(f->plane[j].quant_table_index == f->avctx->context_model);
 859     }
 860     if (!f->picture.interlaced_frame)
 861         put_symbol(c, state, 3, 0);
 862     else
 863         put_symbol(c, state, 1 + !f->picture.top_field_first, 0);
 864     put_symbol(c, state, f->picture.sample_aspect_ratio.num, 0);
 865     put_symbol(c, state, f->picture.sample_aspect_ratio.den, 0);
 866 }
 867
 868 static int encode_slice(AVCodecContext *c, void *arg)
 869 {
 870     FFV1Context *fs  = *(void **)arg;
 871     FFV1Context *f   = fs->avctx->priv_data;
 872     int width        = fs->slice_width;
 873     int height       = fs->slice_height;
 874     int x            = fs->slice_x;
 875     int y            = fs->slice_y;
 876     AVFrame *const p = &f->picture;
 877     const int ps     = (av_pix_fmt_desc_get(c->pix_fmt)->flags & PIX_FMT_PLANAR)
 878                        ? (f->bits_per_raw_sample > 8) + 1
 879                        : 4;
 880
 881     if (p->key_frame)
 882         ffv1_clear_slice_state(f, fs);
 883     if (f->version > 2) {
 884         encode_slice_header(f, fs);
 885     }
 886     if (!fs->ac) {
 887         if (f->version > 2)
 888             put_rac(&fs->c, (uint8_t[]) { 129 }, 0);
 889         fs->ac_byte_count = f->version > 2 || (!x && !y) ? ff_rac_terminate( &fs->c) : 0;
 890         init_put_bits(&fs->pb, fs->c.bytestream_start + fs->ac_byte_count,
 891                       fs->c.bytestream_end - fs->c.bytestream_start - fs->ac_byte_count);
 892     }
 893
 894     if (f->colorspace == 0) {
 895         const int chroma_width  = -((-width) >> f->chroma_h_shift);
 896         const int chroma_height = -((-height) >> f->chroma_v_shift);
 897         const int cx            = x >> f->chroma_h_shift;
 898         const int cy            = y >> f->chroma_v_shift;
 899
 900         encode_plane(fs, p->data[0] + ps * x + y * p->linesize[0],
 901                      width, height, p->linesize[0], 0);
 902
 903         if (f->chroma_planes) {
 904             encode_plane(fs, p->data[1] + ps * cx + cy * p->linesize[1],
 905                          chroma_width, chroma_height, p->linesize[1], 1);
 906             encode_plane(fs, p->data[2] + ps * cx + cy * p->linesize[2],
 907                          chroma_width, chroma_height, p->linesize[2], 1);
 908         }
 909         if (fs->transparency)
 910             encode_plane(fs, p->data[3] + ps * x + y * p->linesize[3], width,
 911                          height, p->linesize[3], 2);
 912     } else {
 913         uint8_t *planes[3] = { p->data[0] + ps * x + y * p->linesize[0],
 914                                p->data[1] + ps * x + y * p->linesize[1],
 915                                p->data[2] + ps * x + y * p->linesize[2] };
 916         encode_rgb_frame(fs, planes, width, height, p->linesize);
 917     }
 918     emms_c();
 919
 920     return 0;
 921 }
 922
 923 static int ffv1_encode_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
 924                         const AVFrame *pict, int *got_packet)
 925 {
 926     FFV1Context *f      = avctx->priv_data;
 927     RangeCoder *const c = &f->slice_context[0]->c;
 928     AVFrame *const p    = &f->picture;
 929     int used_count      = 0;
 930     uint8_t keystate    = 128;
 931     uint8_t *buf_p;
 932     int i, ret;
 933
 934     if ((ret = ff_alloc_packet(pkt, avctx->width * avctx->height *
 935                              ((8 * 2 + 1 + 1) * 4) / 8 +
 936                              FF_MIN_BUFFER_SIZE)) < 0) {
 937         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error getting output packet.\n");
 938         return ret;
 939     }
 940
 941     ff_init_range_encoder(c, pkt->data, pkt->size);
 942     ff_build_rac_states(c, 0.05 * (1LL << 32), 256 - 8);
 943
 944     *p           = *pict;
 945     p->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
 946
 947     if (avctx->gop_size == 0 || f->picture_number % avctx->gop_size == 0) {
 948         put_rac(c, &keystate, 1);
 949         p->key_frame = 1;
 950         f->gob_count++;
 951         write_header(f);
 952     } else {
 953         put_rac(c, &keystate, 0);
 954         p->key_frame = 0;
 955     }
 956
 957     if (f->ac > 1) {
 958         int i;
 959         for (i = 1; i < 256; i++) {
 960             c->one_state[i]        = f->state_transition[i];
 961             c->zero_state[256 - i] = 256 - c->one_state[i];
 962         }
 963     }
 964
 965     for (i = 1; i < f->slice_count; i++) {
 966         FFV1Context *fs = f->slice_context[i];
 967         uint8_t *start  = pkt->data +
 968                           (pkt->size - used_count) * (int64_t)i / f->slice_count;
 969         int len = pkt->size / f->slice_count;
 970         ff_init_range_encoder(&fs->c, start, len);
 971     }
 972     avctx->execute(avctx, encode_slice, &f->slice_context[0], NULL,
 973                    f->slice_count, sizeof(void *));
 974
 975     buf_p = pkt->data;
 976     for (i = 0; i < f->slice_count; i++) {
 977         FFV1Context *fs = f->slice_context[i];
 978         int bytes;
 979
 980         if (fs->ac) {
 981             uint8_t state = 129;
 982             put_rac(&fs->c, &state, 0);
 983             bytes = ff_rac_terminate(&fs->c);
 984         } else {
 985             flush_put_bits(&fs->pb); // FIXME: nicer padding
 986             bytes = fs->ac_byte_count + (put_bits_count(&fs->pb) + 7) / 8;
 987         }
 988         if (i > 0 || f->version > 2) {
 989             av_assert0(bytes < pkt->size / f->slice_count);
 990             memmove(buf_p, fs->c.bytestream_start, bytes);
 991             av_assert0(bytes < (1 << 24));
 992             AV_WB24(buf_p + bytes, bytes);
 993             bytes += 3;
 994         }
 995         if (f->ec) {
 996             unsigned v;
 997             buf_p[bytes++] = 0;
 998             v = av_crc(av_crc_get_table(AV_CRC_32_IEEE), 0, buf_p, bytes);
 999             AV_WL32(buf_p + bytes, v);
1000             bytes += 4;
1001         }
1002         buf_p += bytes;
1003     }
1004
1005     if ((avctx->flags & CODEC_FLAG_PASS1) && (f->picture_number & 31) == 0) {
1006         int j, k, m;
1007         char *p   = avctx->stats_out;
1008         char *end = p + STATS_OUT_SIZE;
1009
1010         memset(f->rc_stat, 0, sizeof(f->rc_stat));
1011         for (i = 0; i < f->quant_table_count; i++)
1012             memset(f->rc_stat2[i], 0, f->context_count[i] * sizeof(*f->rc_stat2[i]));
1013
1014         for (j = 0; j < f->slice_count; j++) {
1015             FFV1Context *fs = f->slice_context[j];
1016             for (i = 0; i < 256; i++) {
1017                 f->rc_stat[i][0] += fs->rc_stat[i][0];
1018                 f->rc_stat[i][1] += fs->rc_stat[i][1];
1019             }
1020             for (i = 0; i < f->quant_table_count; i++) {
1021                 for (k = 0; k < f->context_count[i]; k++)
1022                     for (m = 0; m < 32; m++) {
1023                         f->rc_stat2[i][k][m][0] += fs->rc_stat2[i][k][m][0];
1024                         f->rc_stat2[i][k][m][1] += fs->rc_stat2[i][k][m][1];
1025                     }
1026             }
1027         }
1028
1029         for (j = 0; j < 256; j++) {
1030             snprintf(p, end - p, "%" PRIu64 " %" PRIu64 " ",
1031                      f->rc_stat[j][0], f->rc_stat[j][1]);
1032             p += strlen(p);
1033         }
1034         snprintf(p, end - p, "\n");
1035
1036         for (i = 0; i < f->quant_table_count; i++) {
1037             for (j = 0; j < f->context_count[i]; j++)
1038                 for (m = 0; m < 32; m++) {
1039                     snprintf(p, end - p, "%" PRIu64 " %" PRIu64 " ",
1040                              f->rc_stat2[i][j][m][0], f->rc_stat2[i][j][m][1]);
1041                     p += strlen(p);
1042                 }
1043         }
1044         snprintf(p, end - p, "%d\n", f->gob_count);
1045     } else if (avctx->flags & CODEC_FLAG_PASS1)
1046         avctx->stats_out[0] = '\0';
1047
1048     f->picture_number++;
1049     pkt->size   = buf_p - pkt->data;
1050     pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY * p->key_frame;
1051     *got_packet = 1;
1052
1053     return 0;
1054 }
1055
1056 #define OFFSET(x) offsetof(FFV1Context, x)
1057 #define VE AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM
1058 static const AVOption options[] = {
1059     { "slicecrc", "Protect slices with CRCs", OFFSET(ec), AV_OPT_TYPE_INT,
1060              { .i64 = -1 }, -1, 1, VE },
1061     { NULL }
1062 };
1063
1064 static const AVClass class = {
1065     .class_name = "ffv1 encoder",
1066     .item_name  = av_default_item_name,
1067     .option     = options,
1068     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
1069 };
1070
1071 static const AVCodecDefault ffv1_defaults[] = {
1072     { "coder", "-1" },
1073     { NULL },
1074 };
1075
1076 AVCodec ff_ffv1_encoder = {
1077     .name           = "ffv1",
1078     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1079     .id             = AV_CODEC_ID_FFV1,
1080     .priv_data_size = sizeof(FFV1Context),
1081     .init           = ffv1_encode_init,
1082     .encode2        = ffv1_encode_frame,
1083     .close          = ffv1_close,
1084     .capabilities   = CODEC_CAP_SLICE_THREADS,
1085     .pix_fmts       = (const enum AVPixelFormat[]) {
1086         AV_PIX_FMT_YUV420P,   AV_PIX_FMT_YUV422P,   AV_PIX_FMT_YUV444P,
1087         AV_PIX_FMT_YUV411P,   AV_PIX_FMT_YUV410P,
1088         AV_PIX_FMT_YUV444P9,  AV_PIX_FMT_YUV422P9,  AV_PIX_FMT_YUV420P9,
1089         AV_PIX_FMT_YUV420P10, AV_PIX_FMT_YUV422P10, AV_PIX_FMT_YUV444P10,
1090         AV_PIX_FMT_YUV420P16, AV_PIX_FMT_YUV422P16, AV_PIX_FMT_YUV444P16,
1091         AV_PIX_FMT_RGB32,
1092         AV_PIX_FMT_GBRP9,     AV_PIX_FMT_GBRP10,
1093         AV_PIX_FMT_YUVA420P,  AV_PIX_FMT_YUVA422P,  AV_PIX_FMT_YUVA444P,
1094         AV_PIX_FMT_GRAY16,    AV_PIX_FMT_GRAY8,
1095         AV_PIX_FMT_NONE
1096
1097     },
1098     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("FFmpeg video codec #1"),
1099     .defaults       = ffv1_defaults,
1100     .priv_class     = &class,
1101 };