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/attributes.h"
  29 #include "libavutil/avassert.h"
  30 #include "libavutil/pixdesc.h"
  31 #include "libavutil/crc.h"
  32 #include "libavutil/opt.h"
  33 #include "libavutil/imgutils.h"
  34 #include "avcodec.h"
  35 #include "internal.h"
  36 #include "get_bits.h"
  37 #include "put_bits.h"
  38 #include "rangecoder.h"
  39 #include "golomb.h"
  40 #include "mathops.h"
  41 #include "ffv1.h"
  42
  43 static void find_best_state(uint8_t best_state[256][256],
  44                             const uint8_t one_state[256])
  45 {
  46     int i, j, k, m;
  47     double l2tab[256];
  48
  49     for (i = 1; i < 256; i++)
  50         l2tab[i] = log2(i / 256.0);
  51
  52     for (i = 0; i < 256; i++) {
  53         double best_len[256];
  54         double p = i / 256.0;
  55
  56         for (j = 0; j < 256; j++)
  57             best_len[j] = 1 << 30;
  58
  59         for (j = FFMAX(i - 10, 1); j < FFMIN(i + 11, 256); j++) {
  60             double occ[256] = { 0 };
  61             double len      = 0;
  62             occ[j] = 1.0;
  63             for (k = 0; k < 256; k++) {
  64                 double newocc[256] = { 0 };
  65                 for (m = 1; m < 256; m++)
  66                     if (occ[m]) {
  67                         len -= occ[m] *     (p  * l2tab[m] +
  68                                         (1 - p) * l2tab[256 - m]);
  69                     }
  70                 if (len < best_len[k]) {
  71                     best_len[k]      = len;
  72                     best_state[i][k] = j;
  73                 }
  74                 for (m = 1; m < 256; m++)
  75                     if (occ[m]) {
  76                         newocc[one_state[m]]             += occ[m] * p;
  77                         newocc[256 - one_state[256 - m]] += occ[m] * (1 - p);
  78                     }
  79                 memcpy(occ, newocc, sizeof(occ));
  80             }
  81         }
  82     }
  83 }
  84
  85 static av_always_inline av_flatten void put_symbol_inline(RangeCoder *c,
  86                                                           uint8_t *state, int v,
  87                                                           int is_signed,
  88                                                           uint64_t rc_stat[256][2],
  89                                                           uint64_t rc_stat2[32][2])
  90 {
  91     int i;
  92
  93 #define put_rac(C, S, B)                        \
  94     do {                                        \
  95         if (rc_stat) {                          \
  96             rc_stat[*(S)][B]++;                 \
  97             rc_stat2[(S) - state][B]++;         \
  98         }                                       \
  99         put_rac(C, S, B);                       \
 100     } while (0)
 101
 102     if (v) {
 103         const int a = FFABS(v);
 104         const int e = av_log2(a);
 105         put_rac(c, state + 0, 0);
 106         if (e <= 9) {
 107             for (i = 0; i < e; i++)
 108                 put_rac(c, state + 1 + i, 1);  // 1..10
 109             put_rac(c, state + 1 + i, 0);
 110
 111             for (i = e - 1; i >= 0; i--)
 112                 put_rac(c, state + 22 + i, (a >> i) & 1);  // 22..31
 113
 114             if (is_signed)
 115                 put_rac(c, state + 11 + e, v < 0);  // 11..21
 116         } else {
 117             for (i = 0; i < e; i++)
 118                 put_rac(c, state + 1 + FFMIN(i, 9), 1);  // 1..10
 119             put_rac(c, state + 1 + 9, 0);
 120
 121             for (i = e - 1; i >= 0; i--)
 122                 put_rac(c, state + 22 + FFMIN(i, 9), (a >> i) & 1);  // 22..31
 123
 124             if (is_signed)
 125                 put_rac(c, state + 11 + 10, v < 0);  // 11..21
 126         }
 127     } else {
 128         put_rac(c, state + 0, 1);
 129     }
 130 #undef put_rac
 131 }
 132
 133 static av_noinline void put_symbol(RangeCoder *c, uint8_t *state,
 134                                    int v, int is_signed)
 135 {
 136     put_symbol_inline(c, state, v, is_signed, NULL, NULL);
 137 }
 138
 139 static inline void put_vlc_symbol(PutBitContext *pb, VlcState *const state,
 140                                   int v, int bits)
 141 {
 142     int i, k, code;
 143     v = fold(v - state->bias, bits);
 144
 145     i = state->count;
 146     k = 0;
 147     while (i < state->error_sum) { // FIXME: optimize
 148         k++;
 149         i += i;
 150     }
 151
 152     assert(k <= 13);
 153
 154 #if 0 // JPEG LS
 155     if (k == 0 && 2 * state->drift <= -state->count)
 156         code = v ^ (-1);
 157     else
 158         code = v;
 159 #else
 160     code = v ^ ((2 * state->drift + state->count) >> 31);
 161 #endif
 162
 163     ff_dlog(NULL, "v:%d/%d bias:%d error:%d drift:%d count:%d k:%d\n", v, code,
 164             state->bias, state->error_sum, state->drift, state->count, k);
 165     set_sr_golomb(pb, code, k, 12, bits);
 166
 167     update_vlc_state(state, v);
 168 }
 169
 170 static av_always_inline int encode_line(FFV1Context *s, int w,
 171                                         int16_t *sample[3],
 172                                         int plane_index, int bits)
 173 {
 174     PlaneContext *const p = &s->plane[plane_index];
 175     RangeCoder *const c   = &s->c;
 176     int x;
 177     int run_index = s->run_index;
 178     int run_count = 0;
 179     int run_mode  = 0;
 180
 181     if (s->ac) {
 182         if (c->bytestream_end - c->bytestream < w * 20) {
 183             av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "encoded frame too large\n");
 184             return AVERROR_INVALIDDATA;
 185         }
 186     } else {
 187         if (s->pb.buf_end - s->pb.buf - (put_bits_count(&s->pb) >> 3) < w * 4) {
 188             av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "encoded frame too large\n");
 189             return AVERROR_INVALIDDATA;
 190         }
 191     }
 192
 193     for (x = 0; x < w; x++) {
 194         int diff, context;
 195
 196         context = get_context(p, sample[0] + x, sample[1] + x, sample[2] + x);
 197         diff    = sample[0][x] - predict(sample[0] + x, sample[1] + x);
 198
 199         if (context < 0) {
 200             context = -context;
 201             diff    = -diff;
 202         }
 203
 204         diff = fold(diff, bits);
 205
 206         if (s->ac) {
 207             if (s->flags & CODEC_FLAG_PASS1) {
 208                 put_symbol_inline(c, p->state[context], diff, 1, s->rc_stat,
 209                                   s->rc_stat2[p->quant_table_index][context]);
 210             } else {
 211                 put_symbol_inline(c, p->state[context], diff, 1, NULL, NULL);
 212             }
 213         } else {
 214             if (context == 0)
 215                 run_mode = 1;
 216
 217             if (run_mode) {
 218                 if (diff) {
 219                     while (run_count >= 1 << ff_log2_run[run_index]) {
 220                         run_count -= 1 << ff_log2_run[run_index];
 221                         run_index++;
 222                         put_bits(&s->pb, 1, 1);
 223                     }
 224
 225                     put_bits(&s->pb, 1 + ff_log2_run[run_index], run_count);
 226                     if (run_index)
 227                         run_index--;
 228                     run_count = 0;
 229                     run_mode  = 0;
 230                     if (diff > 0)
 231                         diff--;
 232                 } else {
 233                     run_count++;
 234                 }
 235             }
 236
 237             ff_dlog(s->avctx, "count:%d index:%d, mode:%d, x:%d pos:%d\n",
 238                     run_count, run_index, run_mode, x,
 239                     (int)put_bits_count(&s->pb));
 240
 241             if (run_mode == 0)
 242                 put_vlc_symbol(&s->pb, &p->vlc_state[context], diff, bits);
 243         }
 244     }
 245     if (run_mode) {
 246         while (run_count >= 1 << ff_log2_run[run_index]) {
 247             run_count -= 1 << ff_log2_run[run_index];
 248             run_index++;
 249             put_bits(&s->pb, 1, 1);
 250         }
 251
 252         if (run_count)
 253             put_bits(&s->pb, 1, 1);
 254     }
 255     s->run_index = run_index;
 256
 257     return 0;
 258 }
 259
 260 static void encode_plane(FFV1Context *s, uint8_t *src, int w, int h,
 261                          int stride, int plane_index)
 262 {
 263     int x, y, i;
 264     const int ring_size = s->avctx->context_model ? 3 : 2;
 265     int16_t *sample[3];
 266     s->run_index = 0;
 267
 268     memset(s->sample_buffer, 0, ring_size * (w + 6) * sizeof(*s->sample_buffer));
 269
 270     for (y = 0; y < h; y++) {
 271         for (i = 0; i < ring_size; i++)
 272             sample[i] = s->sample_buffer + (w + 6) * ((h + i - y) % ring_size) + 3;
 273
 274         sample[0][-1] = sample[1][0];
 275         sample[1][w]  = sample[1][w - 1];
 276 // { START_TIMER
 277         if (s->bits_per_raw_sample <= 8) {
 278             for (x = 0; x < w; x++)
 279                 sample[0][x] = src[x + stride * y];
 280             encode_line(s, w, sample, plane_index, 8);
 281         } else {
 282             if (s->packed_at_lsb) {
 283                 for (x = 0; x < w; x++)
 284                     sample[0][x] = ((uint16_t *)(src + stride * y))[x];
 285             } else {
 286                 for (x = 0; x < w; x++)
 287                     sample[0][x] =
 288                         ((uint16_t *)(src + stride * y))[x] >> (16 - s->bits_per_raw_sample);
 289             }
 290             encode_line(s, w, sample, plane_index, s->bits_per_raw_sample);
 291         }
 292 // STOP_TIMER("encode line") }
 293     }
 294 }
 295
 296 static void encode_rgb_frame(FFV1Context *s, const uint8_t *src[3],
 297                              int w, int h, const int stride[3])
 298 {
 299     int x, y, p, i;
 300     const int ring_size = s->avctx->context_model ? 3 : 2;
 301     int16_t *sample[MAX_PLANES][3];
 302     int lbd  = s->avctx->bits_per_raw_sample <= 8;
 303     int bits = s->avctx->bits_per_raw_sample > 0
 304                ? s->avctx->bits_per_raw_sample
 305                : 8;
 306     int offset = 1 << bits;
 307
 308     s->run_index = 0;
 309
 310     memset(s->sample_buffer, 0, ring_size * MAX_PLANES *
 311                                 (w + 6) * sizeof(*s->sample_buffer));
 312
 313     for (y = 0; y < h; y++) {
 314         for (i = 0; i < ring_size; i++)
 315             for (p = 0; p < MAX_PLANES; p++)
 316                 sample[p][i] = s->sample_buffer + p * ring_size *
 317                                (w + 6) +
 318                                ((h + i - y) % ring_size) * (w + 6) + 3;
 319
 320         for (x = 0; x < w; x++) {
 321             int b, g, r, av_uninit(a);
 322             if (lbd) {
 323                 unsigned v = *((const uint32_t *)(src[0] + x * 4 + stride[0] * y));
 324                 b = v & 0xFF;
 325                 g = (v >> 8) & 0xFF;
 326                 r = (v >> 16) & 0xFF;
 327                 a = v >> 24;
 328             } else {
 329                 b = *((const uint16_t *)(src[0] + x * 2 + stride[0] * y));
 330                 g = *((const uint16_t *)(src[1] + x * 2 + stride[1] * y));
 331                 r = *((const uint16_t *)(src[2] + x * 2 + stride[2] * y));
 332             }
 333
 334             b -= g;
 335             r -= g;
 336             g += (b + r) >> 2;
 337             b += offset;
 338             r += offset;
 339
 340             sample[0][0][x] = g;
 341             sample[1][0][x] = b;
 342             sample[2][0][x] = r;
 343             sample[3][0][x] = a;
 344         }
 345         for (p = 0; p < 3 + s->transparency; p++) {
 346             sample[p][0][-1] = sample[p][1][0];
 347             sample[p][1][w]  = sample[p][1][w - 1];
 348             if (lbd)
 349                 encode_line(s, w, sample[p], (p + 1) / 2, 9);
 350             else
 351                 encode_line(s, w, sample[p], (p + 1) / 2, bits + 1);
 352         }
 353     }
 354 }
 355
 356
 357 static void write_quant_table(RangeCoder *c, int16_t *quant_table)
 358 {
 359     int last = 0;
 360     int i;
 361     uint8_t state[CONTEXT_SIZE];
 362     memset(state, 128, sizeof(state));
 363
 364     for (i = 1; i < 128; i++)
 365         if (quant_table[i] != quant_table[i - 1]) {
 366             put_symbol(c, state, i - last - 1, 0);
 367             last = i;
 368         }
 369     put_symbol(c, state, i - last - 1, 0);
 370 }
 371
 372 static void write_quant_tables(RangeCoder *c,
 373                                int16_t quant_table[MAX_CONTEXT_INPUTS][256])
 374 {
 375     int i;
 376     for (i = 0; i < 5; i++)
 377         write_quant_table(c, quant_table[i]);
 378 }
 379
 380 static void write_header(FFV1Context *f)
 381 {
 382     uint8_t state[CONTEXT_SIZE];
 383     int i, j;
 384     RangeCoder *const c = &f->slice_context[0]->c;
 385
 386     memset(state, 128, sizeof(state));
 387
 388     if (f->version < 2) {
 389         put_symbol(c, state, f->version, 0);
 390         put_symbol(c, state, f->ac, 0);
 391         if (f->ac > 1) {
 392             for (i = 1; i < 256; i++)
 393                 put_symbol(c, state,
 394                            f->state_transition[i] - c->one_state[i], 1);
 395         }
 396         put_symbol(c, state, f->colorspace, 0); // YUV cs type
 397         if (f->version > 0)
 398             put_symbol(c, state, f->bits_per_raw_sample, 0);
 399         put_rac(c, state, f->chroma_planes);
 400         put_symbol(c, state, f->chroma_h_shift, 0);
 401         put_symbol(c, state, f->chroma_v_shift, 0);
 402         put_rac(c, state, f->transparency);
 403
 404         write_quant_tables(c, f->quant_table);
 405     } else if (f->version < 3) {
 406         put_symbol(c, state, f->slice_count, 0);
 407         for (i = 0; i < f->slice_count; i++) {
 408             FFV1Context *fs = f->slice_context[i];
 409             put_symbol(c, state,
 410                        (fs->slice_x      + 1) * f->num_h_slices / f->width, 0);
 411             put_symbol(c, state,
 412                        (fs->slice_y      + 1) * f->num_v_slices / f->height, 0);
 413             put_symbol(c, state,
 414                        (fs->slice_width  + 1) * f->num_h_slices / f->width - 1,
 415                        0);
 416             put_symbol(c, state,
 417                        (fs->slice_height + 1) * f->num_v_slices / f->height - 1,
 418                        0);
 419             for (j = 0; j < f->plane_count; j++) {
 420                 put_symbol(c, state, f->plane[j].quant_table_index, 0);
 421                 av_assert0(f->plane[j].quant_table_index == f->avctx->context_model);
 422             }
 423         }
 424     }
 425 }
 426
 427 static int write_extradata(FFV1Context *f)
 428 {
 429     RangeCoder *const c = &f->c;
 430     uint8_t state[CONTEXT_SIZE];
 431     int i, j, k;
 432     uint8_t state2[32][CONTEXT_SIZE];
 433     unsigned v;
 434
 435     memset(state2, 128, sizeof(state2));
 436     memset(state, 128, sizeof(state));
 437
 438     f->avctx->extradata_size = 10000 + 4 +
 439                                     (11 * 11 * 5 * 5 * 5 + 11 * 11 * 11) * 32;
 440     f->avctx->extradata = av_malloc(f->avctx->extradata_size);
 441     ff_init_range_encoder(c, f->avctx->extradata, f->avctx->extradata_size);
 442     ff_build_rac_states(c, 0.05 * (1LL << 32), 256 - 8);
 443
 444     put_symbol(c, state, f->version, 0);
 445     if (f->version > 2) {
 446         if (f->version == 3)
 447             f->minor_version = 2;
 448         put_symbol(c, state, f->minor_version, 0);
 449     }
 450
 451     put_symbol(c, state, f->ac, 0);
 452     if (f->ac > 1)
 453         for (i = 1; i < 256; i++)
 454             put_symbol(c, state, f->state_transition[i] - c->one_state[i], 1);
 455
 456     put_symbol(c, state, f->colorspace, 0); // YUV cs type
 457     put_symbol(c, state, f->bits_per_raw_sample, 0);
 458     put_rac(c, state, f->chroma_planes);
 459     put_symbol(c, state, f->chroma_h_shift, 0);
 460     put_symbol(c, state, f->chroma_v_shift, 0);
 461     put_rac(c, state, f->transparency);
 462     put_symbol(c, state, f->num_h_slices - 1, 0);
 463     put_symbol(c, state, f->num_v_slices - 1, 0);
 464
 465     put_symbol(c, state, f->quant_table_count, 0);
 466     for (i = 0; i < f->quant_table_count; i++)
 467         write_quant_tables(c, f->quant_tables[i]);
 468
 469     for (i = 0; i < f->quant_table_count; i++) {
 470         for (j = 0; j < f->context_count[i] * CONTEXT_SIZE; j++)
 471             if (f->initial_states[i] && f->initial_states[i][0][j] != 128)
 472                 break;
 473         if (j < f->context_count[i] * CONTEXT_SIZE) {
 474             put_rac(c, state, 1);
 475             for (j = 0; j < f->context_count[i]; j++)
 476                 for (k = 0; k < CONTEXT_SIZE; k++) {
 477                     int pred = j ? f->initial_states[i][j - 1][k] : 128;
 478                     put_symbol(c, state2[k],
 479                                (int8_t)(f->initial_states[i][j][k] - pred), 1);
 480                 }
 481         } else {
 482             put_rac(c, state, 0);
 483         }
 484     }
 485
 486     if (f->version > 2) {
 487         put_symbol(c, state, f->ec, 0);
 488     }
 489
 490     f->avctx->extradata_size = ff_rac_terminate(c);
 491
 492     v = av_crc(av_crc_get_table(AV_CRC_32_IEEE), 0,
 493                f->avctx->extradata, f->avctx->extradata_size);
 494     AV_WL32(f->avctx->extradata + f->avctx->extradata_size, v);
 495     f->avctx->extradata_size += 4;
 496
 497     return 0;
 498 }
 499
 500 static int sort_stt(FFV1Context *s, uint8_t stt[256])
 501 {
 502     int i, i2, changed, print = 0;
 503
 504     do {
 505         changed = 0;
 506         for (i = 12; i < 244; i++) {
 507             for (i2 = i + 1; i2 < 245 && i2 < i + 4; i2++) {
 508
 509 #define COST(old, new)                                      \
 510     s->rc_stat[old][0] * -log2((256 - (new)) / 256.0) +     \
 511     s->rc_stat[old][1] * -log2((new)         / 256.0)
 512
 513 #define COST2(old, new)                         \
 514     COST(old, new) + COST(256 - (old), 256 - (new))
 515
 516                 double size0 = COST2(i,  i) + COST2(i2, i2);
 517                 double sizeX = COST2(i, i2) + COST2(i2, i);
 518                 if (sizeX < size0 && i != 128 && i2 != 128) {
 519                     int j;
 520                     FFSWAP(int, stt[i], stt[i2]);
 521                     FFSWAP(int, s->rc_stat[i][0], s->rc_stat[i2][0]);
 522                     FFSWAP(int, s->rc_stat[i][1], s->rc_stat[i2][1]);
 523                     if (i != 256 - i2) {
 524                         FFSWAP(int, stt[256 - i], stt[256 - i2]);
 525                         FFSWAP(int, s->rc_stat[256 - i][0], s->rc_stat[256 - i2][0]);
 526                         FFSWAP(int, s->rc_stat[256 - i][1], s->rc_stat[256 - i2][1]);
 527                     }
 528                     for (j = 1; j < 256; j++) {
 529                         if (stt[j] == i)
 530                             stt[j] = i2;
 531                         else if (stt[j] == i2)
 532                             stt[j] = i;
 533                         if (i != 256 - i2) {
 534                             if (stt[256 - j] == 256 - i)
 535                                 stt[256 - j] = 256 - i2;
 536                             else if (stt[256 - j] == 256 - i2)
 537                                 stt[256 - j] = 256 - i;
 538                         }
 539                     }
 540                     print = changed = 1;
 541                 }
 542             }
 543         }
 544     } while (changed);
 545     return print;
 546 }
 547
 548 static av_cold int init_slices_state(FFV1Context *f)
 549 {
 550     int i, ret;
 551     for (i = 0; i < f->slice_count; i++) {
 552         FFV1Context *fs = f->slice_context[i];
 553         if ((ret = ffv1_init_slice_state(f, fs)) < 0)
 554             return AVERROR(ENOMEM);
 555     }
 556     return 0;
 557 }
 558
 559 static av_cold int ffv1_encode_init(AVCodecContext *avctx)
 560 {
 561     FFV1Context *s = avctx->priv_data;
 562     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(avctx->pix_fmt);
 563     int i, j, k, m, ret;
 564
 565     ffv1_common_init(avctx);
 566
 567     s->version = 0;
 568
 569     if ((avctx->flags & (CODEC_FLAG_PASS1 | CODEC_FLAG_PASS2)) ||
 570         avctx->slices > 1)
 571         s->version = FFMAX(s->version, 2);
 572
 573     if (avctx->level == 3) {
 574         s->version = 3;
 575     }
 576
 577     if (s->ec < 0) {
 578         s->ec = (s->version >= 3);
 579     }
 580
 581     if (s->version >= 2 &&
 582         avctx->strict_std_compliance > FF_COMPLIANCE_EXPERIMENTAL) {
 583         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 584                "Version %d requested, please set -strict experimental in "
 585                "order to enable it\n",
 586                s->version);
 587         return AVERROR(ENOSYS);
 588     }
 589
 590     s->ac = avctx->coder_type > 0 ? 2 : 0;
 591
 592     s->plane_count = 3;
 593     switch (avctx->pix_fmt) {
 594     case AV_PIX_FMT_YUV444P9:
 595     case AV_PIX_FMT_YUV422P9:
 596     case AV_PIX_FMT_YUV420P9:
 597         if (!avctx->bits_per_raw_sample)
 598             s->bits_per_raw_sample = 9;
 599     case AV_PIX_FMT_YUV444P10:
 600     case AV_PIX_FMT_YUV420P10:
 601     case AV_PIX_FMT_YUV422P10:
 602         s->packed_at_lsb = 1;
 603         if (!avctx->bits_per_raw_sample && !s->bits_per_raw_sample)
 604             s->bits_per_raw_sample = 10;
 605     case AV_PIX_FMT_GRAY16:
 606     case AV_PIX_FMT_YUV444P16:
 607     case AV_PIX_FMT_YUV422P16:
 608     case AV_PIX_FMT_YUV420P16:
 609         if (!avctx->bits_per_raw_sample && !s->bits_per_raw_sample) {
 610             s->bits_per_raw_sample = 16;
 611         } else if (!s->bits_per_raw_sample) {
 612             s->bits_per_raw_sample = avctx->bits_per_raw_sample;
 613         }
 614         if (s->bits_per_raw_sample <= 8) {
 615             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "bits_per_raw_sample invalid\n");
 616             return AVERROR_INVALIDDATA;
 617         }
 618         if (!s->ac && avctx->coder_type == -1) {
 619             av_log(avctx, AV_LOG_INFO,
 620                    "bits_per_raw_sample > 8, forcing coder 1\n");
 621             s->ac = 2;
 622         }
 623         if (!s->ac) {
 624             av_log(
 625                 avctx, AV_LOG_ERROR,
 626                 "bits_per_raw_sample of more than 8 needs -coder 1 currently\n");
 627             return AVERROR_INVALIDDATA;
 628         }
 629         s->version = FFMAX(s->version, 1);
 630     case AV_PIX_FMT_GRAY8:
 631     case AV_PIX_FMT_YUV444P:
 632     case AV_PIX_FMT_YUV440P:
 633     case AV_PIX_FMT_YUV422P:
 634     case AV_PIX_FMT_YUV420P:
 635     case AV_PIX_FMT_YUV411P:
 636     case AV_PIX_FMT_YUV410P:
 637         s->chroma_planes = desc->nb_components < 3 ? 0 : 1;
 638         s->colorspace    = 0;
 639         break;
 640     case AV_PIX_FMT_YUVA444P:
 641     case AV_PIX_FMT_YUVA422P:
 642     case AV_PIX_FMT_YUVA420P:
 643         s->chroma_planes = 1;
 644         s->colorspace    = 0;
 645         s->transparency  = 1;
 646         break;
 647     case AV_PIX_FMT_RGB32:
 648         s->colorspace   = 1;
 649         s->transparency = 1;
 650         break;
 651     case AV_PIX_FMT_GBRP9:
 652         if (!avctx->bits_per_raw_sample)
 653             s->bits_per_raw_sample = 9;
 654     case AV_PIX_FMT_GBRP10:
 655         if (!avctx->bits_per_raw_sample && !s->bits_per_raw_sample)
 656             s->bits_per_raw_sample = 10;
 657     case AV_PIX_FMT_GBRP16:
 658         if (!avctx->bits_per_raw_sample && !s->bits_per_raw_sample)
 659             s->bits_per_raw_sample = 16;
 660         else if (!s->bits_per_raw_sample)
 661             s->bits_per_raw_sample = avctx->bits_per_raw_sample;
 662         s->colorspace    = 1;
 663         s->chroma_planes = 1;
 664         s->version       = FFMAX(s->version, 1);
 665         break;
 666     default:
 667         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "format not supported\n");
 668         return AVERROR_INVALIDDATA;
 669     }
 670     if (s->transparency) {
 671         av_log(
 672             avctx, AV_LOG_WARNING,
 673             "Storing alpha plane, this will require a recent FFV1 decoder to playback!\n");
 674     }
 675     if (avctx->context_model > 1U) {
 676         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 677                "Invalid context model %d, valid values are 0 and 1\n",
 678                avctx->context_model);
 679         return AVERROR(EINVAL);
 680     }
 681
 682     if (s->ac > 1)
 683         for (i = 1; i < 256; i++)
 684             s->state_transition[i] = ffv1_ver2_state[i];
 685
 686     for (i = 0; i < 256; i++) {
 687         s->quant_table_count = 2;
 688         if (s->bits_per_raw_sample <= 8) {
 689             s->quant_tables[0][0][i] = ffv1_quant11[i];
 690             s->quant_tables[0][1][i] = ffv1_quant11[i] * 11;
 691             s->quant_tables[0][2][i] = ffv1_quant11[i] * 11 * 11;
 692             s->quant_tables[1][0][i] = ffv1_quant11[i];
 693             s->quant_tables[1][1][i] = ffv1_quant11[i] * 11;
 694             s->quant_tables[1][2][i] = ffv1_quant5[i]  * 11 * 11;
 695             s->quant_tables[1][3][i] = ffv1_quant5[i]  *  5 * 11 * 11;
 696             s->quant_tables[1][4][i] = ffv1_quant5[i]  *  5 *  5 * 11 * 11;
 697         } else {
 698             s->quant_tables[0][0][i] = ffv1_quant9_10bit[i];
 699             s->quant_tables[0][1][i] = ffv1_quant9_10bit[i] * 11;
 700             s->quant_tables[0][2][i] = ffv1_quant9_10bit[i] * 11 * 11;
 701             s->quant_tables[1][0][i] = ffv1_quant9_10bit[i];
 702             s->quant_tables[1][1][i] = ffv1_quant9_10bit[i] * 11;
 703             s->quant_tables[1][2][i] = ffv1_quant5_10bit[i] * 11 * 11;
 704             s->quant_tables[1][3][i] = ffv1_quant5_10bit[i] *  5 * 11 * 11;
 705             s->quant_tables[1][4][i] = ffv1_quant5_10bit[i] *  5 *  5 * 11 * 11;
 706         }
 707     }
 708     s->context_count[0] = (11 * 11 * 11        + 1) / 2;
 709     s->context_count[1] = (11 * 11 * 5 * 5 * 5 + 1) / 2;
 710     memcpy(s->quant_table, s->quant_tables[avctx->context_model],
 711            sizeof(s->quant_table));
 712
 713     for (i = 0; i < s->plane_count; i++) {
 714         PlaneContext *const p = &s->plane[i];
 715
 716         memcpy(p->quant_table, s->quant_table, sizeof(p->quant_table));
 717         p->quant_table_index = avctx->context_model;
 718         p->context_count     = s->context_count[p->quant_table_index];
 719     }
 720
 721     if ((ret = ffv1_allocate_initial_states(s)) < 0)
 722         return ret;
 723
 724 #if FF_API_CODED_FRAME
 725 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
 726     avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
 727 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
 728 #endif
 729
 730     if (!s->transparency)
 731         s->plane_count = 2;
 732
 733     av_pix_fmt_get_chroma_sub_sample(avctx->pix_fmt, &s->chroma_h_shift,
 734                                      &s->chroma_v_shift);
 735
 736     s->picture_number = 0;
 737
 738     if (avctx->flags & (CODEC_FLAG_PASS1 | CODEC_FLAG_PASS2)) {
 739         for (i = 0; i < s->quant_table_count; i++) {
 740             s->rc_stat2[i] = av_mallocz(s->context_count[i] *
 741                                         sizeof(*s->rc_stat2[i]));
 742             if (!s->rc_stat2[i])
 743                 return AVERROR(ENOMEM);
 744         }
 745     }
 746     if (avctx->stats_in) {
 747         char *p = avctx->stats_in;
 748         uint8_t best_state[256][256];
 749         int gob_count = 0;
 750         char *next;
 751
 752         av_assert0(s->version >= 2);
 753
 754         for (;; ) {
 755             for (j = 0; j < 256; j++)
 756                 for (i = 0; i < 2; i++) {
 757                     s->rc_stat[j][i] = strtol(p, &next, 0);
 758                     if (next == p) {
 759                         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 760                                "2Pass file invalid at %d %d [%s]\n", j, i, p);
 761                         return AVERROR_INVALIDDATA;
 762                     }
 763                     p = next;
 764                 }
 765             for (i = 0; i < s->quant_table_count; i++)
 766                 for (j = 0; j < s->context_count[i]; j++) {
 767                     for (k = 0; k < 32; k++)
 768                         for (m = 0; m < 2; m++) {
 769                             s->rc_stat2[i][j][k][m] = strtol(p, &next, 0);
 770                             if (next == p) {
 771                                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 772                                        "2Pass file invalid at %d %d %d %d [%s]\n",
 773                                        i, j, k, m, p);
 774                                 return AVERROR_INVALIDDATA;
 775                             }
 776                             p = next;
 777                         }
 778                 }
 779             gob_count = strtol(p, &next, 0);
 780             if (next == p || gob_count <= 0) {
 781                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "2Pass file invalid\n");
 782                 return AVERROR_INVALIDDATA;
 783             }
 784             p = next;
 785             while (*p == '\n' || *p == ' ')
 786                 p++;
 787             if (p[0] == 0)
 788                 break;
 789         }
 790         sort_stt(s, s->state_transition);
 791
 792         find_best_state(best_state, s->state_transition);
 793
 794         for (i = 0; i < s->quant_table_count; i++) {
 795             for (j = 0; j < s->context_count[i]; j++)
 796                 for (k = 0; k < 32; k++) {
 797                     double p = 128;
 798                     if (s->rc_stat2[i][j][k][0] + s->rc_stat2[i][j][k][1]) {
 799                         p = 256.0 * s->rc_stat2[i][j][k][1] /
 800                             (s->rc_stat2[i][j][k][0] + s->rc_stat2[i][j][k][1]);
 801                     }
 802                     s->initial_states[i][j][k] =
 803                         best_state[av_clip(round(p), 1, 255)][av_clip((s->rc_stat2[i][j][k][0] +
 804                                                                        s->rc_stat2[i][j][k][1]) /
 805                                                                       gob_count, 0, 255)];
 806                 }
 807         }
 808     }
 809
 810     if (s->version > 1) {
 811         for (s->num_v_slices = 2; s->num_v_slices < 9; s->num_v_slices++)
 812             for (s->num_h_slices = s->num_v_slices;
 813                  s->num_h_slices < 2 * s->num_v_slices; s->num_h_slices++)
 814                 if (avctx->slices == s->num_h_slices * s->num_v_slices &&
 815                     avctx->slices <= 64 || !avctx->slices)
 816                     goto slices_ok;
 817         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 818                "Unsupported number %d of slices requested, please specify a "
 819                "supported number with -slices (ex:4,6,9,12,16, ...)\n",
 820                avctx->slices);
 821         return AVERROR(ENOSYS);
 822 slices_ok:
 823         write_extradata(s);
 824     }
 825
 826     if ((ret = ffv1_init_slice_contexts(s)) < 0)
 827         return ret;
 828     if ((ret = init_slices_state(s)) < 0)
 829         return ret;
 830
 831 #define STATS_OUT_SIZE 1024 * 1024 * 6
 832     if (avctx->flags & CODEC_FLAG_PASS1) {
 833         avctx->stats_out = av_mallocz(STATS_OUT_SIZE);
 834         for (i = 0; i < s->quant_table_count; i++)
 835             for (j = 0; j < s->slice_count; j++) {
 836                 FFV1Context *sf = s->slice_context[j];
 837                 av_assert0(!sf->rc_stat2[i]);
 838                 sf->rc_stat2[i] = av_mallocz(s->context_count[i] *
 839                                              sizeof(*sf->rc_stat2[i]));
 840                 if (!sf->rc_stat2[i])
 841                     return AVERROR(ENOMEM);
 842             }
 843     }
 844
 845     return 0;
 846 }
 847
 848 static void encode_slice_header(FFV1Context *f, FFV1Context *fs)
 849 {
 850     RangeCoder *c = &fs->c;
 851     uint8_t state[CONTEXT_SIZE];
 852     int j;
 853     memset(state, 128, sizeof(state));
 854
 855     put_symbol(c, state, (fs->slice_x + 1) * f->num_h_slices / f->width, 0);
 856     put_symbol(c, state, (fs->slice_y + 1) * f->num_v_slices / f->height, 0);
 857     put_symbol(c, state, (fs->slice_width + 1) * f->num_h_slices / f->width - 1,
 858                0);
 859     put_symbol(c, state,
 860                (fs->slice_height + 1) * f->num_v_slices / f->height - 1,
 861                0);
 862     for (j = 0; j < f->plane_count; j++) {
 863         put_symbol(c, state, f->plane[j].quant_table_index, 0);
 864         av_assert0(f->plane[j].quant_table_index == f->avctx->context_model);
 865     }
 866     if (!f->frame->interlaced_frame)
 867         put_symbol(c, state, 3, 0);
 868     else
 869         put_symbol(c, state, 1 + !f->frame->top_field_first, 0);
 870     put_symbol(c, state, f->frame->sample_aspect_ratio.num, 0);
 871     put_symbol(c, state, f->frame->sample_aspect_ratio.den, 0);
 872 }
 873
 874 static int encode_slice(AVCodecContext *c, void *arg)
 875 {
 876     FFV1Context *fs  = *(void **)arg;
 877     FFV1Context *f   = fs->avctx->priv_data;
 878     int width        = fs->slice_width;
 879     int height       = fs->slice_height;
 880     int x            = fs->slice_x;
 881     int y            = fs->slice_y;
 882     const AVFrame *const p = f->frame;
 883     const int ps     = (av_pix_fmt_desc_get(c->pix_fmt)->flags & AV_PIX_FMT_FLAG_PLANAR)
 884                        ? (f->bits_per_raw_sample > 8) + 1
 885                        : 4;
 886
 887     if (f->key_frame)
 888         ffv1_clear_slice_state(f, fs);
 889     if (f->version > 2) {
 890         encode_slice_header(f, fs);
 891     }
 892     if (!fs->ac) {
 893         if (f->version > 2)
 894             put_rac(&fs->c, (uint8_t[]) { 129 }, 0);
 895         fs->ac_byte_count = f->version > 2 || (!x && !y) ? ff_rac_terminate( &fs->c) : 0;
 896         init_put_bits(&fs->pb, fs->c.bytestream_start + fs->ac_byte_count,
 897                       fs->c.bytestream_end - fs->c.bytestream_start - fs->ac_byte_count);
 898     }
 899
 900     if (f->colorspace == 0) {
 901         const int chroma_width  = -((-width) >> f->chroma_h_shift);
 902         const int chroma_height = -((-height) >> f->chroma_v_shift);
 903         const int cx            = x >> f->chroma_h_shift;
 904         const int cy            = y >> f->chroma_v_shift;
 905
 906         encode_plane(fs, p->data[0] + ps * x + y * p->linesize[0],
 907                      width, height, p->linesize[0], 0);
 908
 909         if (f->chroma_planes) {
 910             encode_plane(fs, p->data[1] + ps * cx + cy * p->linesize[1],
 911                          chroma_width, chroma_height, p->linesize[1], 1);
 912             encode_plane(fs, p->data[2] + ps * cx + cy * p->linesize[2],
 913                          chroma_width, chroma_height, p->linesize[2], 1);
 914         }
 915         if (fs->transparency)
 916             encode_plane(fs, p->data[3] + ps * x + y * p->linesize[3], width,
 917                          height, p->linesize[3], 2);
 918     } else {
 919         const uint8_t *planes[3] = { p->data[0] + ps * x + y * p->linesize[0],
 920                                      p->data[1] + ps * x + y * p->linesize[1],
 921                                      p->data[2] + ps * x + y * p->linesize[2] };
 922         encode_rgb_frame(fs, planes, width, height, p->linesize);
 923     }
 924     emms_c();
 925
 926     return 0;
 927 }
 928
 929 static int ffv1_encode_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
 930                         const AVFrame *pict, int *got_packet)
 931 {
 932     FFV1Context *f      = avctx->priv_data;
 933     RangeCoder *const c = &f->slice_context[0]->c;
 934     int used_count      = 0;
 935     uint8_t keystate    = 128;
 936     uint8_t *buf_p;
 937     int i, ret;
 938
 939     f->frame = pict;
 940
 941     if ((ret = ff_alloc_packet(pkt, avctx->width * avctx->height *
 942                              ((8 * 2 + 1 + 1) * 4) / 8 +
 943                              FF_MIN_BUFFER_SIZE)) < 0) {
 944         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error getting output packet.\n");
 945         return ret;
 946     }
 947
 948     ff_init_range_encoder(c, pkt->data, pkt->size);
 949     ff_build_rac_states(c, 0.05 * (1LL << 32), 256 - 8);
 950
 951     if (avctx->gop_size == 0 || f->picture_number % avctx->gop_size == 0) {
 952         put_rac(c, &keystate, 1);
 953         f->key_frame = 1;
 954         f->gob_count++;
 955         write_header(f);
 956     } else {
 957         put_rac(c, &keystate, 0);
 958         f->key_frame = 0;
 959     }
 960
 961     if (f->ac > 1) {
 962         int i;
 963         for (i = 1; i < 256; i++) {
 964             c->one_state[i]        = f->state_transition[i];
 965             c->zero_state[256 - i] = 256 - c->one_state[i];
 966         }
 967     }
 968
 969     for (i = 1; i < f->slice_count; i++) {
 970         FFV1Context *fs = f->slice_context[i];
 971         uint8_t *start  = pkt->data +
 972                           (pkt->size - used_count) * (int64_t)i / f->slice_count;
 973         int len = pkt->size / f->slice_count;
 974         ff_init_range_encoder(&fs->c, start, len);
 975     }
 976     avctx->execute(avctx, encode_slice, &f->slice_context[0], NULL,
 977                    f->slice_count, sizeof(void *));
 978
 979     buf_p = pkt->data;
 980     for (i = 0; i < f->slice_count; i++) {
 981         FFV1Context *fs = f->slice_context[i];
 982         int bytes;
 983
 984         if (fs->ac) {
 985             uint8_t state = 129;
 986             put_rac(&fs->c, &state, 0);
 987             bytes = ff_rac_terminate(&fs->c);
 988         } else {
 989             flush_put_bits(&fs->pb); // FIXME: nicer padding
 990             bytes = fs->ac_byte_count + (put_bits_count(&fs->pb) + 7) / 8;
 991         }
 992         if (i > 0 || f->version > 2) {
 993             av_assert0(bytes < pkt->size / f->slice_count);
 994             memmove(buf_p, fs->c.bytestream_start, bytes);
 995             av_assert0(bytes < (1 << 24));
 996             AV_WB24(buf_p + bytes, bytes);
 997             bytes += 3;
 998         }
 999         if (f->ec) {
1000             unsigned v;
1001             buf_p[bytes++] = 0;
1002             v = av_crc(av_crc_get_table(AV_CRC_32_IEEE), 0, buf_p, bytes);
1003             AV_WL32(buf_p + bytes, v);
1004             bytes += 4;
1005         }
1006         buf_p += bytes;
1007     }
1008
1009     if ((avctx->flags & CODEC_FLAG_PASS1) && (f->picture_number & 31) == 0) {
1010         int j, k, m;
1011         char *p   = avctx->stats_out;
1012         char *end = p + STATS_OUT_SIZE;
1013
1014         memset(f->rc_stat, 0, sizeof(f->rc_stat));
1015         for (i = 0; i < f->quant_table_count; i++)
1016             memset(f->rc_stat2[i], 0, f->context_count[i] * sizeof(*f->rc_stat2[i]));
1017
1018         for (j = 0; j < f->slice_count; j++) {
1019             FFV1Context *fs = f->slice_context[j];
1020             for (i = 0; i < 256; i++) {
1021                 f->rc_stat[i][0] += fs->rc_stat[i][0];
1022                 f->rc_stat[i][1] += fs->rc_stat[i][1];
1023             }
1024             for (i = 0; i < f->quant_table_count; i++) {
1025                 for (k = 0; k < f->context_count[i]; k++)
1026                     for (m = 0; m < 32; m++) {
1027                         f->rc_stat2[i][k][m][0] += fs->rc_stat2[i][k][m][0];
1028                         f->rc_stat2[i][k][m][1] += fs->rc_stat2[i][k][m][1];
1029                     }
1030             }
1031         }
1032
1033         for (j = 0; j < 256; j++) {
1034             snprintf(p, end - p, "%" PRIu64 " %" PRIu64 " ",
1035                      f->rc_stat[j][0], f->rc_stat[j][1]);
1036             p += strlen(p);
1037         }
1038         snprintf(p, end - p, "\n");
1039
1040         for (i = 0; i < f->quant_table_count; i++) {
1041             for (j = 0; j < f->context_count[i]; j++)
1042                 for (m = 0; m < 32; m++) {
1043                     snprintf(p, end - p, "%" PRIu64 " %" PRIu64 " ",
1044                              f->rc_stat2[i][j][m][0], f->rc_stat2[i][j][m][1]);
1045                     p += strlen(p);
1046                 }
1047         }
1048         snprintf(p, end - p, "%d\n", f->gob_count);
1049     } else if (avctx->flags & CODEC_FLAG_PASS1)
1050         avctx->stats_out[0] = '\0';
1051
1052 #if FF_API_CODED_FRAME
1053 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1054     avctx->coded_frame->key_frame = f->key_frame;
1055 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1056 #endif
1057
1058     f->picture_number++;
1059     pkt->size   = buf_p - pkt->data;
1060     pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY * f->key_frame;
1061     *got_packet = 1;
1062
1063     return 0;
1064 }
1065
1066 static av_cold int ffv1_encode_close(AVCodecContext *avctx)
1067 {
1068     ffv1_close(avctx);
1069     return 0;
1070 }
1071
1072 #define OFFSET(x) offsetof(FFV1Context, x)
1073 #define VE AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM
1074 static const AVOption options[] = {
1075     { "slicecrc", "Protect slices with CRCs", OFFSET(ec), AV_OPT_TYPE_INT,
1076              { .i64 = -1 }, -1, 1, VE },
1077     { NULL }
1078 };
1079
1080 static const AVClass class = {
1081     .class_name = "ffv1 encoder",
1082     .item_name  = av_default_item_name,
1083     .option     = options,
1084     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
1085 };
1086
1087 static const AVCodecDefault ffv1_defaults[] = {
1088     { "coder", "-1" },
1089     { NULL },
1090 };
1091
1092 AVCodec ff_ffv1_encoder = {
1093     .name           = "ffv1",
1094     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("FFmpeg video codec #1"),
1095     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1096     .id             = AV_CODEC_ID_FFV1,
1097     .priv_data_size = sizeof(FFV1Context),
1098     .init           = ffv1_encode_init,
1099     .encode2        = ffv1_encode_frame,
1100     .close          = ffv1_encode_close,
1101     .capabilities   = CODEC_CAP_SLICE_THREADS,
1102     .pix_fmts       = (const enum AVPixelFormat[]) {
1103         AV_PIX_FMT_YUV420P,   AV_PIX_FMT_YUV422P,   AV_PIX_FMT_YUV444P,
1104         AV_PIX_FMT_YUV411P,   AV_PIX_FMT_YUV410P,
1105         AV_PIX_FMT_YUV444P9,  AV_PIX_FMT_YUV422P9,  AV_PIX_FMT_YUV420P9,
1106         AV_PIX_FMT_YUV420P10, AV_PIX_FMT_YUV422P10, AV_PIX_FMT_YUV444P10,
1107         AV_PIX_FMT_YUV420P16, AV_PIX_FMT_YUV422P16, AV_PIX_FMT_YUV444P16,
1108         AV_PIX_FMT_RGB32,
1109         AV_PIX_FMT_GBRP9,     AV_PIX_FMT_GBRP10,
1110         AV_PIX_FMT_YUVA420P,  AV_PIX_FMT_YUVA422P,  AV_PIX_FMT_YUVA444P,
1111         AV_PIX_FMT_GRAY16,    AV_PIX_FMT_GRAY8,
1112         AV_PIX_FMT_NONE
1113
1114     },
1115     .defaults       = ffv1_defaults,
1116     .priv_class     = &class,
1117 };