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

   1 /*
   2  * FFV1 encoder
   3  *
   4  * Copyright (c) 2003-2013 Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
   5  *
   6  * This file is part of FFmpeg.
   7  *
   8  * FFmpeg 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  * FFmpeg 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 FFmpeg; 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/crc.h"
  31 #include "libavutil/opt.h"
  32 #include "libavutil/imgutils.h"
  33 #include "libavutil/pixdesc.h"
  34 #include "libavutil/timer.h"
  35 #include "avcodec.h"
  36 #include "internal.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 const int8_t quant5_10bit[256] = {
  44      0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  1,  1,  1,  1,  1,
  45      1,  1,  1,  1,  1,  1,  1,  1,  1,  1,  1,  1,  1,  1,  1,  1,
  46      1,  1,  1,  1,  1,  1,  1,  1,  1,  1,  1,  1,  1,  1,  1,  1,
  47      1,  1,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,
  48      2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,
  49      2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,
  50      2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,
  51      2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,
  52     -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2,
  53     -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2,
  54     -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2,
  55     -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2,
  56     -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -1,
  57     -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1,
  58     -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1,
  59     -1, -1, -1, -1, -1, -1, -0, -0, -0, -0, -0, -0, -0, -0, -0, -0,
  60 };
  61
  62 static const int8_t quant5[256] = {
  63      0,  1,  1,  1,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,
  64      2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,
  65      2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,
  66      2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,
  67      2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,
  68      2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,
  69      2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,
  70      2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,
  71     -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2,
  72     -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2,
  73     -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2,
  74     -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2,
  75     -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2,
  76     -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2,
  77     -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2,
  78     -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -1, -1, -1,
  79 };
  80
  81 static const int8_t quant9_10bit[256] = {
  82      0,  0,  0,  0,  0,  1,  1,  1,  1,  1,  1,  1,  1,  2,  2,  2,
  83      2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  3,  3,  3,  3,  3,
  84      3,  3,  3,  3,  3,  3,  3,  3,  3,  3,  3,  3,  3,  3,  3,  3,
  85      3,  3,  3,  3,  3,  3,  3,  3,  4,  4,  4,  4,  4,  4,  4,  4,
  86      4,  4,  4,  4,  4,  4,  4,  4,  4,  4,  4,  4,  4,  4,  4,  4,
  87      4,  4,  4,  4,  4,  4,  4,  4,  4,  4,  4,  4,  4,  4,  4,  4,
  88      4,  4,  4,  4,  4,  4,  4,  4,  4,  4,  4,  4,  4,  4,  4,  4,
  89      4,  4,  4,  4,  4,  4,  4,  4,  4,  4,  4,  4,  4,  4,  4,  4,
  90     -4, -4, -4, -4, -4, -4, -4, -4, -4, -4, -4, -4, -4, -4, -4, -4,
  91     -4, -4, -4, -4, -4, -4, -4, -4, -4, -4, -4, -4, -4, -4, -4, -4,
  92     -4, -4, -4, -4, -4, -4, -4, -4, -4, -4, -4, -4, -4, -4, -4, -4,
  93     -4, -4, -4, -4, -4, -4, -4, -4, -4, -4, -4, -4, -4, -4, -4, -4,
  94     -4, -4, -4, -4, -4, -4, -4, -4, -4, -3, -3, -3, -3, -3, -3, -3,
  95     -3, -3, -3, -3, -3, -3, -3, -3, -3, -3, -3, -3, -3, -3, -3, -3,
  96     -3, -3, -3, -3, -3, -3, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2,
  97     -2, -2, -2, -2, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -0, -0, -0, -0,
  98 };
  99
 100 static const int8_t quant11[256] = {
 101      0,  1,  2,  2,  2,  3,  3,  3,  3,  3,  3,  3,  4,  4,  4,  4,
 102      4,  4,  4,  4,  4,  4,  4,  4,  4,  4,  4,  4,  4,  4,  4,  4,
 103      4,  4,  4,  5,  5,  5,  5,  5,  5,  5,  5,  5,  5,  5,  5,  5,
 104      5,  5,  5,  5,  5,  5,  5,  5,  5,  5,  5,  5,  5,  5,  5,  5,
 105      5,  5,  5,  5,  5,  5,  5,  5,  5,  5,  5,  5,  5,  5,  5,  5,
 106      5,  5,  5,  5,  5,  5,  5,  5,  5,  5,  5,  5,  5,  5,  5,  5,
 107      5,  5,  5,  5,  5,  5,  5,  5,  5,  5,  5,  5,  5,  5,  5,  5,
 108      5,  5,  5,  5,  5,  5,  5,  5,  5,  5,  5,  5,  5,  5,  5,  5,
 109     -5, -5, -5, -5, -5, -5, -5, -5, -5, -5, -5, -5, -5, -5, -5, -5,
 110     -5, -5, -5, -5, -5, -5, -5, -5, -5, -5, -5, -5, -5, -5, -5, -5,
 111     -5, -5, -5, -5, -5, -5, -5, -5, -5, -5, -5, -5, -5, -5, -5, -5,
 112     -5, -5, -5, -5, -5, -5, -5, -5, -5, -5, -5, -5, -5, -5, -5, -5,
 113     -5, -5, -5, -5, -5, -5, -5, -5, -5, -5, -5, -5, -5, -5, -5, -5,
 114     -5, -5, -5, -5, -5, -5, -5, -5, -5, -5, -5, -5, -5, -5, -4, -4,
 115     -4, -4, -4, -4, -4, -4, -4, -4, -4, -4, -4, -4, -4, -4, -4, -4,
 116     -4, -4, -4, -4, -4, -3, -3, -3, -3, -3, -3, -3, -2, -2, -2, -1,
 117 };
 118
 119 static const uint8_t ver2_state[256] = {
 120       0,  10,  10,  10,  10,  16,  16,  16, 28,   16,  16,  29,  42,  49,  20,  49,
 121      59,  25,  26,  26,  27,  31,  33,  33, 33,   34,  34,  37,  67,  38,  39,  39,
 122      40,  40,  41,  79,  43,  44,  45,  45, 48,   48,  64,  50,  51,  52,  88,  52,
 123      53,  74,  55,  57,  58,  58,  74,  60, 101,  61,  62,  84,  66,  66,  68,  69,
 124      87,  82,  71,  97,  73,  73,  82,  75, 111,  77,  94,  78,  87,  81,  83,  97,
 125      85,  83,  94,  86,  99,  89,  90,  99, 111,  92,  93,  134, 95,  98,  105, 98,
 126     105, 110, 102, 108, 102, 118, 103, 106, 106, 113, 109, 112, 114, 112, 116, 125,
 127     115, 116, 117, 117, 126, 119, 125, 121, 121, 123, 145, 124, 126, 131, 127, 129,
 128     165, 130, 132, 138, 133, 135, 145, 136, 137, 139, 146, 141, 143, 142, 144, 148,
 129     147, 155, 151, 149, 151, 150, 152, 157, 153, 154, 156, 168, 158, 162, 161, 160,
 130     172, 163, 169, 164, 166, 184, 167, 170, 177, 174, 171, 173, 182, 176, 180, 178,
 131     175, 189, 179, 181, 186, 183, 192, 185, 200, 187, 191, 188, 190, 197, 193, 196,
 132     197, 194, 195, 196, 198, 202, 199, 201, 210, 203, 207, 204, 205, 206, 208, 214,
 133     209, 211, 221, 212, 213, 215, 224, 216, 217, 218, 219, 220, 222, 228, 223, 225,
 134     226, 224, 227, 229, 240, 230, 231, 232, 233, 234, 235, 236, 238, 239, 237, 242,
 135     241, 243, 242, 244, 245, 246, 247, 248, 249, 250, 251, 252, 252, 253, 254, 255,
 136 };
 137
 138 static void find_best_state(uint8_t best_state[256][256],
 139                             const uint8_t one_state[256])
 140 {
 141     int i, j, k, m;
 142     double l2tab[256];
 143
 144     for (i = 1; i < 256; i++)
 145         l2tab[i] = log2(i / 256.0);
 146
 147     for (i = 0; i < 256; i++) {
 148         double best_len[256];
 149         double p = i / 256.0;
 150
 151         for (j = 0; j < 256; j++)
 152             best_len[j] = 1 << 30;
 153
 154         for (j = FFMAX(i - 10, 1); j < FFMIN(i + 11, 256); j++) {
 155             double occ[256] = { 0 };
 156             double len      = 0;
 157             occ[j] = 1.0;
 158             for (k = 0; k < 256; k++) {
 159                 double newocc[256] = { 0 };
 160                 for (m = 1; m < 256; m++)
 161                     if (occ[m]) {
 162                         len -=occ[m]*(     p *l2tab[    m]
 163                                       + (1-p)*l2tab[256-m]);
 164                     }
 165                 if (len < best_len[k]) {
 166                     best_len[k]      = len;
 167                     best_state[i][k] = j;
 168                 }
 169                 for (m = 1; m < 256; m++)
 170                     if (occ[m]) {
 171                         newocc[      one_state[      m]] += occ[m] * p;
 172                         newocc[256 - one_state[256 - m]] += occ[m] * (1 - p);
 173                     }
 174                 memcpy(occ, newocc, sizeof(occ));
 175             }
 176         }
 177     }
 178 }
 179
 180 static av_always_inline av_flatten void put_symbol_inline(RangeCoder *c,
 181                                                           uint8_t *state, int v,
 182                                                           int is_signed,
 183                                                           uint64_t rc_stat[256][2],
 184                                                           uint64_t rc_stat2[32][2])
 185 {
 186     int i;
 187
 188 #define put_rac(C, S, B)                        \
 189     do {                                        \
 190         if (rc_stat) {                          \
 191             rc_stat[*(S)][B]++;                 \
 192             rc_stat2[(S) - state][B]++;         \
 193         }                                       \
 194         put_rac(C, S, B);                       \
 195     } while (0)
 196
 197     if (v) {
 198         const int a = FFABS(v);
 199         const int e = av_log2(a);
 200         put_rac(c, state + 0, 0);
 201         if (e <= 9) {
 202             for (i = 0; i < e; i++)
 203                 put_rac(c, state + 1 + i, 1);  // 1..10
 204             put_rac(c, state + 1 + i, 0);
 205
 206             for (i = e - 1; i >= 0; i--)
 207                 put_rac(c, state + 22 + i, (a >> i) & 1);  // 22..31
 208
 209             if (is_signed)
 210                 put_rac(c, state + 11 + e, v < 0);  // 11..21
 211         } else {
 212             for (i = 0; i < e; i++)
 213                 put_rac(c, state + 1 + FFMIN(i, 9), 1);  // 1..10
 214             put_rac(c, state + 1 + 9, 0);
 215
 216             for (i = e - 1; i >= 0; i--)
 217                 put_rac(c, state + 22 + FFMIN(i, 9), (a >> i) & 1);  // 22..31
 218
 219             if (is_signed)
 220                 put_rac(c, state + 11 + 10, v < 0);  // 11..21
 221         }
 222     } else {
 223         put_rac(c, state + 0, 1);
 224     }
 225 #undef put_rac
 226 }
 227
 228 static av_noinline void put_symbol(RangeCoder *c, uint8_t *state,
 229                                    int v, int is_signed)
 230 {
 231     put_symbol_inline(c, state, v, is_signed, NULL, NULL);
 232 }
 233
 234
 235 static inline void put_vlc_symbol(PutBitContext *pb, VlcState *const state,
 236                                   int v, int bits)
 237 {
 238     int i, k, code;
 239     v = fold(v - state->bias, bits);
 240
 241     i = state->count;
 242     k = 0;
 243     while (i < state->error_sum) { // FIXME: optimize
 244         k++;
 245         i += i;
 246     }
 247
 248     av_assert2(k <= 13);
 249
 250 #if 0 // JPEG LS
 251     if (k == 0 && 2 * state->drift <= -state->count)
 252         code = v ^ (-1);
 253     else
 254         code = v;
 255 #else
 256     code = v ^ ((2 * state->drift + state->count) >> 31);
 257 #endif
 258
 259     ff_dlog(NULL, "v:%d/%d bias:%d error:%d drift:%d count:%d k:%d\n", v, code,
 260             state->bias, state->error_sum, state->drift, state->count, k);
 261     set_sr_golomb(pb, code, k, 12, bits);
 262
 263     update_vlc_state(state, v);
 264 }
 265
 266 static av_always_inline int encode_line(FFV1Context *s, int w,
 267                                         int16_t *sample[3],
 268                                         int plane_index, int bits)
 269 {
 270     PlaneContext *const p = &s->plane[plane_index];
 271     RangeCoder *const c   = &s->c;
 272     int x;
 273     int run_index = s->run_index;
 274     int run_count = 0;
 275     int run_mode  = 0;
 276
 277     if (s->ac) {
 278         if (c->bytestream_end - c->bytestream < w * 35) {
 279             av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "encoded frame too large\n");
 280             return AVERROR_INVALIDDATA;
 281         }
 282     } else {
 283         if (s->pb.buf_end - s->pb.buf - (put_bits_count(&s->pb) >> 3) < w * 4) {
 284             av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "encoded frame too large\n");
 285             return AVERROR_INVALIDDATA;
 286         }
 287     }
 288
 289     if (s->slice_coding_mode == 1) {
 290         for (x = 0; x < w; x++) {
 291             int i;
 292             int v = sample[0][x];
 293             for (i = bits-1; i>=0; i--) {
 294                 uint8_t state = 128;
 295                 put_rac(c, &state, (v>>i) & 1);
 296             }
 297         }
 298         return 0;
 299     }
 300
 301     for (x = 0; x < w; x++) {
 302         int diff, context;
 303
 304         context = get_context(p, sample[0] + x, sample[1] + x, sample[2] + x);
 305         diff    = sample[0][x] - predict(sample[0] + x, sample[1] + x);
 306
 307         if (context < 0) {
 308             context = -context;
 309             diff    = -diff;
 310         }
 311
 312         diff = fold(diff, bits);
 313
 314         if (s->ac) {
 315             if (s->flags & CODEC_FLAG_PASS1) {
 316                 put_symbol_inline(c, p->state[context], diff, 1, s->rc_stat,
 317                                   s->rc_stat2[p->quant_table_index][context]);
 318             } else {
 319                 put_symbol_inline(c, p->state[context], diff, 1, NULL, NULL);
 320             }
 321         } else {
 322             if (context == 0)
 323                 run_mode = 1;
 324
 325             if (run_mode) {
 326                 if (diff) {
 327                     while (run_count >= 1 << ff_log2_run[run_index]) {
 328                         run_count -= 1 << ff_log2_run[run_index];
 329                         run_index++;
 330                         put_bits(&s->pb, 1, 1);
 331                     }
 332
 333                     put_bits(&s->pb, 1 + ff_log2_run[run_index], run_count);
 334                     if (run_index)
 335                         run_index--;
 336                     run_count = 0;
 337                     run_mode  = 0;
 338                     if (diff > 0)
 339                         diff--;
 340                 } else {
 341                     run_count++;
 342                 }
 343             }
 344
 345             ff_dlog(s->avctx, "count:%d index:%d, mode:%d, x:%d pos:%d\n",
 346                     run_count, run_index, run_mode, x,
 347                     (int)put_bits_count(&s->pb));
 348
 349             if (run_mode == 0)
 350                 put_vlc_symbol(&s->pb, &p->vlc_state[context], diff, bits);
 351         }
 352     }
 353     if (run_mode) {
 354         while (run_count >= 1 << ff_log2_run[run_index]) {
 355             run_count -= 1 << ff_log2_run[run_index];
 356             run_index++;
 357             put_bits(&s->pb, 1, 1);
 358         }
 359
 360         if (run_count)
 361             put_bits(&s->pb, 1, 1);
 362     }
 363     s->run_index = run_index;
 364
 365     return 0;
 366 }
 367
 368 static int encode_plane(FFV1Context *s, uint8_t *src, int w, int h,
 369                          int stride, int plane_index)
 370 {
 371     int x, y, i, ret;
 372     const int ring_size = s->avctx->context_model ? 3 : 2;
 373     int16_t *sample[3];
 374     s->run_index = 0;
 375
 376     memset(s->sample_buffer, 0, ring_size * (w + 6) * sizeof(*s->sample_buffer));
 377
 378     for (y = 0; y < h; y++) {
 379         for (i = 0; i < ring_size; i++)
 380             sample[i] = s->sample_buffer + (w + 6) * ((h + i - y) % ring_size) + 3;
 381
 382         sample[0][-1]= sample[1][0  ];
 383         sample[1][ w]= sample[1][w-1];
 384 // { START_TIMER
 385         if (s->bits_per_raw_sample <= 8) {
 386             for (x = 0; x < w; x++)
 387                 sample[0][x] = src[x + stride * y];
 388             if((ret = encode_line(s, w, sample, plane_index, 8)) < 0)
 389                 return ret;
 390         } else {
 391             if (s->packed_at_lsb) {
 392                 for (x = 0; x < w; x++) {
 393                     sample[0][x] = ((uint16_t*)(src + stride*y))[x];
 394                 }
 395             } else {
 396                 for (x = 0; x < w; x++) {
 397                     sample[0][x] = ((uint16_t*)(src + stride*y))[x] >> (16 - s->bits_per_raw_sample);
 398                 }
 399             }
 400             if((ret = encode_line(s, w, sample, plane_index, s->bits_per_raw_sample)) < 0)
 401                 return ret;
 402         }
 403 // STOP_TIMER("encode line") }
 404     }
 405     return 0;
 406 }
 407
 408 static int encode_rgb_frame(FFV1Context *s, const uint8_t *src[3],
 409                              int w, int h, const int stride[3])
 410 {
 411     int x, y, p, i;
 412     const int ring_size = s->avctx->context_model ? 3 : 2;
 413     int16_t *sample[4][3];
 414     int lbd    = s->bits_per_raw_sample <= 8;
 415     int bits   = s->bits_per_raw_sample > 0 ? s->bits_per_raw_sample : 8;
 416     int offset = 1 << bits;
 417
 418     s->run_index = 0;
 419
 420     memset(s->sample_buffer, 0, ring_size * MAX_PLANES *
 421                                 (w + 6) * sizeof(*s->sample_buffer));
 422
 423     for (y = 0; y < h; y++) {
 424         for (i = 0; i < ring_size; i++)
 425             for (p = 0; p < MAX_PLANES; p++)
 426                 sample[p][i]= s->sample_buffer + p*ring_size*(w+6) + ((h+i-y)%ring_size)*(w+6) + 3;
 427
 428         for (x = 0; x < w; x++) {
 429             int b, g, r, av_uninit(a);
 430             if (lbd) {
 431                 unsigned v = *((const uint32_t*)(src[0] + x*4 + stride[0]*y));
 432                 b =  v        & 0xFF;
 433                 g = (v >>  8) & 0xFF;
 434                 r = (v >> 16) & 0xFF;
 435                 a =  v >> 24;
 436             } else {
 437                 b = *((const uint16_t *)(src[0] + x*2 + stride[0]*y));
 438                 g = *((const uint16_t *)(src[1] + x*2 + stride[1]*y));
 439                 r = *((const uint16_t *)(src[2] + x*2 + stride[2]*y));
 440             }
 441
 442             if (s->slice_coding_mode != 1) {
 443                 b -= g;
 444                 r -= g;
 445                 g += (b * s->slice_rct_by_coef + r * s->slice_rct_ry_coef) >> 2;
 446                 b += offset;
 447                 r += offset;
 448             }
 449
 450             sample[0][0][x] = g;
 451             sample[1][0][x] = b;
 452             sample[2][0][x] = r;
 453             sample[3][0][x] = a;
 454         }
 455         for (p = 0; p < 3 + s->transparency; p++) {
 456             int ret;
 457             sample[p][0][-1] = sample[p][1][0  ];
 458             sample[p][1][ w] = sample[p][1][w-1];
 459             if (lbd && s->slice_coding_mode == 0)
 460                 ret = encode_line(s, w, sample[p], (p + 1) / 2, 9);
 461             else
 462                 ret = encode_line(s, w, sample[p], (p + 1) / 2, bits + (s->slice_coding_mode != 1));
 463             if (ret < 0)
 464                 return ret;
 465         }
 466     }
 467     return 0;
 468 }
 469
 470 static void write_quant_table(RangeCoder *c, int16_t *quant_table)
 471 {
 472     int last = 0;
 473     int i;
 474     uint8_t state[CONTEXT_SIZE];
 475     memset(state, 128, sizeof(state));
 476
 477     for (i = 1; i < 128; i++)
 478         if (quant_table[i] != quant_table[i - 1]) {
 479             put_symbol(c, state, i - last - 1, 0);
 480             last = i;
 481         }
 482     put_symbol(c, state, i - last - 1, 0);
 483 }
 484
 485 static void write_quant_tables(RangeCoder *c,
 486                                int16_t quant_table[MAX_CONTEXT_INPUTS][256])
 487 {
 488     int i;
 489     for (i = 0; i < 5; i++)
 490         write_quant_table(c, quant_table[i]);
 491 }
 492
 493 static void write_header(FFV1Context *f)
 494 {
 495     uint8_t state[CONTEXT_SIZE];
 496     int i, j;
 497     RangeCoder *const c = &f->slice_context[0]->c;
 498
 499     memset(state, 128, sizeof(state));
 500
 501     if (f->version < 2) {
 502         put_symbol(c, state, f->version, 0);
 503         put_symbol(c, state, f->ac, 0);
 504         if (f->ac > 1) {
 505             for (i = 1; i < 256; i++)
 506                 put_symbol(c, state,
 507                            f->state_transition[i] - c->one_state[i], 1);
 508         }
 509         put_symbol(c, state, f->colorspace, 0); //YUV cs type
 510         if (f->version > 0)
 511             put_symbol(c, state, f->bits_per_raw_sample, 0);
 512         put_rac(c, state, f->chroma_planes);
 513         put_symbol(c, state, f->chroma_h_shift, 0);
 514         put_symbol(c, state, f->chroma_v_shift, 0);
 515         put_rac(c, state, f->transparency);
 516
 517         write_quant_tables(c, f->quant_table);
 518     } else if (f->version < 3) {
 519         put_symbol(c, state, f->slice_count, 0);
 520         for (i = 0; i < f->slice_count; i++) {
 521             FFV1Context *fs = f->slice_context[i];
 522             put_symbol(c, state,
 523                        (fs->slice_x      + 1) * f->num_h_slices / f->width, 0);
 524             put_symbol(c, state,
 525                        (fs->slice_y      + 1) * f->num_v_slices / f->height, 0);
 526             put_symbol(c, state,
 527                        (fs->slice_width  + 1) * f->num_h_slices / f->width - 1,
 528                        0);
 529             put_symbol(c, state,
 530                        (fs->slice_height + 1) * f->num_v_slices / f->height - 1,
 531                        0);
 532             for (j = 0; j < f->plane_count; j++) {
 533                 put_symbol(c, state, f->plane[j].quant_table_index, 0);
 534                 av_assert0(f->plane[j].quant_table_index == f->avctx->context_model);
 535             }
 536         }
 537     }
 538 }
 539
 540 static int write_extradata(FFV1Context *f)
 541 {
 542     RangeCoder *const c = &f->c;
 543     uint8_t state[CONTEXT_SIZE];
 544     int i, j, k;
 545     uint8_t state2[32][CONTEXT_SIZE];
 546     unsigned v;
 547
 548     memset(state2, 128, sizeof(state2));
 549     memset(state, 128, sizeof(state));
 550
 551     f->avctx->extradata_size = 10000 + 4 +
 552                                     (11 * 11 * 5 * 5 * 5 + 11 * 11 * 11) * 32;
 553     f->avctx->extradata = av_malloc(f->avctx->extradata_size + FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
 554     if (!f->avctx->extradata)
 555         return AVERROR(ENOMEM);
 556     ff_init_range_encoder(c, f->avctx->extradata, f->avctx->extradata_size);
 557     ff_build_rac_states(c, 0.05 * (1LL << 32), 256 - 8);
 558
 559     put_symbol(c, state, f->version, 0);
 560     if (f->version > 2) {
 561         if (f->version == 3) {
 562             f->micro_version = 4;
 563         } else if (f->version == 4)
 564             f->micro_version = 2;
 565         put_symbol(c, state, f->micro_version, 0);
 566     }
 567
 568     put_symbol(c, state, f->ac, 0);
 569     if (f->ac > 1)
 570         for (i = 1; i < 256; i++)
 571             put_symbol(c, state, f->state_transition[i] - c->one_state[i], 1);
 572
 573     put_symbol(c, state, f->colorspace, 0); // YUV cs type
 574     put_symbol(c, state, f->bits_per_raw_sample, 0);
 575     put_rac(c, state, f->chroma_planes);
 576     put_symbol(c, state, f->chroma_h_shift, 0);
 577     put_symbol(c, state, f->chroma_v_shift, 0);
 578     put_rac(c, state, f->transparency);
 579     put_symbol(c, state, f->num_h_slices - 1, 0);
 580     put_symbol(c, state, f->num_v_slices - 1, 0);
 581
 582     put_symbol(c, state, f->quant_table_count, 0);
 583     for (i = 0; i < f->quant_table_count; i++)
 584         write_quant_tables(c, f->quant_tables[i]);
 585
 586     for (i = 0; i < f->quant_table_count; i++) {
 587         for (j = 0; j < f->context_count[i] * CONTEXT_SIZE; j++)
 588             if (f->initial_states[i] && f->initial_states[i][0][j] != 128)
 589                 break;
 590         if (j < f->context_count[i] * CONTEXT_SIZE) {
 591             put_rac(c, state, 1);
 592             for (j = 0; j < f->context_count[i]; j++)
 593                 for (k = 0; k < CONTEXT_SIZE; k++) {
 594                     int pred = j ? f->initial_states[i][j - 1][k] : 128;
 595                     put_symbol(c, state2[k],
 596                                (int8_t)(f->initial_states[i][j][k] - pred), 1);
 597                 }
 598         } else {
 599             put_rac(c, state, 0);
 600         }
 601     }
 602
 603     if (f->version > 2) {
 604         put_symbol(c, state, f->ec, 0);
 605         put_symbol(c, state, f->intra = (f->avctx->gop_size < 2), 0);
 606     }
 607
 608     f->avctx->extradata_size = ff_rac_terminate(c);
 609     v = av_crc(av_crc_get_table(AV_CRC_32_IEEE), 0, f->avctx->extradata, f->avctx->extradata_size);
 610     AV_WL32(f->avctx->extradata + f->avctx->extradata_size, v);
 611     f->avctx->extradata_size += 4;
 612
 613     return 0;
 614 }
 615
 616 static int sort_stt(FFV1Context *s, uint8_t stt[256])
 617 {
 618     int i, i2, changed, print = 0;
 619
 620     do {
 621         changed = 0;
 622         for (i = 12; i < 244; i++) {
 623             for (i2 = i + 1; i2 < 245 && i2 < i + 4; i2++) {
 624
 625 #define COST(old, new)                                      \
 626     s->rc_stat[old][0] * -log2((256 - (new)) / 256.0) +     \
 627     s->rc_stat[old][1] * -log2((new)         / 256.0)
 628
 629 #define COST2(old, new)                         \
 630     COST(old, new) + COST(256 - (old), 256 - (new))
 631
 632                 double size0 = COST2(i,  i) + COST2(i2, i2);
 633                 double sizeX = COST2(i, i2) + COST2(i2, i);
 634                 if (size0 - sizeX > size0*(1e-14) && i != 128 && i2 != 128) {
 635                     int j;
 636                     FFSWAP(int, stt[i], stt[i2]);
 637                     FFSWAP(int, s->rc_stat[i][0], s->rc_stat[i2][0]);
 638                     FFSWAP(int, s->rc_stat[i][1], s->rc_stat[i2][1]);
 639                     if (i != 256 - i2) {
 640                         FFSWAP(int, stt[256 - i], stt[256 - i2]);
 641                         FFSWAP(int, s->rc_stat[256 - i][0], s->rc_stat[256 - i2][0]);
 642                         FFSWAP(int, s->rc_stat[256 - i][1], s->rc_stat[256 - i2][1]);
 643                     }
 644                     for (j = 1; j < 256; j++) {
 645                         if (stt[j] == i)
 646                             stt[j] = i2;
 647                         else if (stt[j] == i2)
 648                             stt[j] = i;
 649                         if (i != 256 - i2) {
 650                             if (stt[256 - j] == 256 - i)
 651                                 stt[256 - j] = 256 - i2;
 652                             else if (stt[256 - j] == 256 - i2)
 653                                 stt[256 - j] = 256 - i;
 654                         }
 655                     }
 656                     print = changed = 1;
 657                 }
 658             }
 659         }
 660     } while (changed);
 661     return print;
 662 }
 663
 664 static av_cold int encode_init(AVCodecContext *avctx)
 665 {
 666     FFV1Context *s = avctx->priv_data;
 667     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(avctx->pix_fmt);
 668     int i, j, k, m, ret;
 669
 670     if ((ret = ffv1_common_init(avctx)) < 0)
 671         return ret;
 672
 673     s->version = 0;
 674
 675     if ((avctx->flags & (CODEC_FLAG_PASS1|CODEC_FLAG_PASS2)) || avctx->slices>1)
 676         s->version = FFMAX(s->version, 2);
 677
 678     // Unspecified level & slices, we choose version 1.2+ to ensure multithreaded decodability
 679     if (avctx->slices == 0 && avctx->level < 0 && avctx->width * avctx->height > 720*576)
 680         s->version = FFMAX(s->version, 2);
 681
 682     if (avctx->level <= 0 && s->version == 2) {
 683         s->version = 3;
 684     }
 685     if (avctx->level >= 0 && avctx->level <= 4)
 686         s->version = FFMAX(s->version, avctx->level);
 687
 688     if (s->ec < 0) {
 689         s->ec = (s->version >= 3);
 690     }
 691
 692     if ((s->version == 2 || s->version>3) && avctx->strict_std_compliance > FF_COMPLIANCE_EXPERIMENTAL) {
 693         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Version 2 needed for requested features but version 2 is experimental and not enabled\n");
 694         return AVERROR_INVALIDDATA;
 695     }
 696
 697     s->ac = avctx->coder_type > 0 ? 2 : 0;
 698
 699     s->plane_count = 3;
 700     switch(avctx->pix_fmt) {
 701     case AV_PIX_FMT_YUV444P9:
 702     case AV_PIX_FMT_YUV422P9:
 703     case AV_PIX_FMT_YUV420P9:
 704     case AV_PIX_FMT_YUVA444P9:
 705     case AV_PIX_FMT_YUVA422P9:
 706     case AV_PIX_FMT_YUVA420P9:
 707         if (!avctx->bits_per_raw_sample)
 708             s->bits_per_raw_sample = 9;
 709     case AV_PIX_FMT_YUV444P10:
 710     case AV_PIX_FMT_YUV420P10:
 711     case AV_PIX_FMT_YUV422P10:
 712     case AV_PIX_FMT_YUVA444P10:
 713     case AV_PIX_FMT_YUVA422P10:
 714     case AV_PIX_FMT_YUVA420P10:
 715         s->packed_at_lsb = 1;
 716         if (!avctx->bits_per_raw_sample && !s->bits_per_raw_sample)
 717             s->bits_per_raw_sample = 10;
 718     case AV_PIX_FMT_GRAY16:
 719     case AV_PIX_FMT_YUV444P16:
 720     case AV_PIX_FMT_YUV422P16:
 721     case AV_PIX_FMT_YUV420P16:
 722     case AV_PIX_FMT_YUVA444P16:
 723     case AV_PIX_FMT_YUVA422P16:
 724     case AV_PIX_FMT_YUVA420P16:
 725         if (!avctx->bits_per_raw_sample && !s->bits_per_raw_sample) {
 726             s->bits_per_raw_sample = 16;
 727         } else if (!s->bits_per_raw_sample) {
 728             s->bits_per_raw_sample = avctx->bits_per_raw_sample;
 729         }
 730         if (s->bits_per_raw_sample <= 8) {
 731             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "bits_per_raw_sample invalid\n");
 732             return AVERROR_INVALIDDATA;
 733         }
 734         if (!s->ac && avctx->coder_type == -1) {
 735             av_log(avctx, AV_LOG_INFO, "bits_per_raw_sample > 8, forcing coder 1\n");
 736             s->ac = 2;
 737         }
 738         if (!s->ac) {
 739             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "bits_per_raw_sample of more than 8 needs -coder 1 currently\n");
 740             return AVERROR(ENOSYS);
 741         }
 742         s->version = FFMAX(s->version, 1);
 743     case AV_PIX_FMT_GRAY8:
 744     case AV_PIX_FMT_YUV444P:
 745     case AV_PIX_FMT_YUV440P:
 746     case AV_PIX_FMT_YUV422P:
 747     case AV_PIX_FMT_YUV420P:
 748     case AV_PIX_FMT_YUV411P:
 749     case AV_PIX_FMT_YUV410P:
 750     case AV_PIX_FMT_YUVA444P:
 751     case AV_PIX_FMT_YUVA422P:
 752     case AV_PIX_FMT_YUVA420P:
 753         s->chroma_planes = desc->nb_components < 3 ? 0 : 1;
 754         s->colorspace = 0;
 755         s->transparency = desc->nb_components == 4;
 756         if (!avctx->bits_per_raw_sample)
 757             s->bits_per_raw_sample = 8;
 758         break;
 759     case AV_PIX_FMT_RGB32:
 760         s->colorspace = 1;
 761         s->transparency = 1;
 762         s->chroma_planes = 1;
 763         if (!avctx->bits_per_raw_sample)
 764             s->bits_per_raw_sample = 8;
 765         break;
 766     case AV_PIX_FMT_0RGB32:
 767         s->colorspace = 1;
 768         s->chroma_planes = 1;
 769         if (!avctx->bits_per_raw_sample)
 770             s->bits_per_raw_sample = 8;
 771         break;
 772     case AV_PIX_FMT_GBRP9:
 773         if (!avctx->bits_per_raw_sample)
 774             s->bits_per_raw_sample = 9;
 775     case AV_PIX_FMT_GBRP10:
 776         if (!avctx->bits_per_raw_sample && !s->bits_per_raw_sample)
 777             s->bits_per_raw_sample = 10;
 778     case AV_PIX_FMT_GBRP12:
 779         if (!avctx->bits_per_raw_sample && !s->bits_per_raw_sample)
 780             s->bits_per_raw_sample = 12;
 781     case AV_PIX_FMT_GBRP14:
 782         if (!avctx->bits_per_raw_sample && !s->bits_per_raw_sample)
 783             s->bits_per_raw_sample = 14;
 784         else if (!s->bits_per_raw_sample)
 785             s->bits_per_raw_sample = avctx->bits_per_raw_sample;
 786         s->colorspace = 1;
 787         s->chroma_planes = 1;
 788         s->version = FFMAX(s->version, 1);
 789         if (!s->ac && avctx->coder_type == -1) {
 790             av_log(avctx, AV_LOG_INFO, "bits_per_raw_sample > 8, forcing coder 1\n");
 791             s->ac = 2;
 792         }
 793         if (!s->ac) {
 794             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "bits_per_raw_sample of more than 8 needs -coder 1 currently\n");
 795             return AVERROR(ENOSYS);
 796         }
 797         break;
 798     default:
 799         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "format not supported\n");
 800         return AVERROR(ENOSYS);
 801     }
 802     av_assert0(s->bits_per_raw_sample >= 8);
 803
 804     if (s->transparency) {
 805         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Storing alpha plane, this will require a recent FFV1 decoder to playback!\n");
 806     }
 807     if (avctx->context_model > 1U) {
 808         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid context model %d, valid values are 0 and 1\n", avctx->context_model);
 809         return AVERROR(EINVAL);
 810     }
 811
 812     if (s->ac > 1)
 813         for (i = 1; i < 256; i++)
 814             s->state_transition[i] = ver2_state[i];
 815
 816     for (i = 0; i < 256; i++) {
 817         s->quant_table_count = 2;
 818         if (s->bits_per_raw_sample <= 8) {
 819             s->quant_tables[0][0][i]=           quant11[i];
 820             s->quant_tables[0][1][i]=        11*quant11[i];
 821             s->quant_tables[0][2][i]=     11*11*quant11[i];
 822             s->quant_tables[1][0][i]=           quant11[i];
 823             s->quant_tables[1][1][i]=        11*quant11[i];
 824             s->quant_tables[1][2][i]=     11*11*quant5 [i];
 825             s->quant_tables[1][3][i]=   5*11*11*quant5 [i];
 826             s->quant_tables[1][4][i]= 5*5*11*11*quant5 [i];
 827         } else {
 828             s->quant_tables[0][0][i]=           quant9_10bit[i];
 829             s->quant_tables[0][1][i]=        11*quant9_10bit[i];
 830             s->quant_tables[0][2][i]=     11*11*quant9_10bit[i];
 831             s->quant_tables[1][0][i]=           quant9_10bit[i];
 832             s->quant_tables[1][1][i]=        11*quant9_10bit[i];
 833             s->quant_tables[1][2][i]=     11*11*quant5_10bit[i];
 834             s->quant_tables[1][3][i]=   5*11*11*quant5_10bit[i];
 835             s->quant_tables[1][4][i]= 5*5*11*11*quant5_10bit[i];
 836         }
 837     }
 838     s->context_count[0] = (11 * 11 * 11        + 1) / 2;
 839     s->context_count[1] = (11 * 11 * 5 * 5 * 5 + 1) / 2;
 840     memcpy(s->quant_table, s->quant_tables[avctx->context_model],
 841            sizeof(s->quant_table));
 842
 843     for (i = 0; i < s->plane_count; i++) {
 844         PlaneContext *const p = &s->plane[i];
 845
 846         memcpy(p->quant_table, s->quant_table, sizeof(p->quant_table));
 847         p->quant_table_index = avctx->context_model;
 848         p->context_count     = s->context_count[p->quant_table_index];
 849     }
 850
 851     if ((ret = ffv1_allocate_initial_states(s)) < 0)
 852         return ret;
 853
 854     avctx->coded_frame = av_frame_alloc();
 855     if (!avctx->coded_frame)
 856         return AVERROR(ENOMEM);
 857
 858     avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
 859
 860     if (!s->transparency)
 861         s->plane_count = 2;
 862     if (!s->chroma_planes && s->version > 3)
 863         s->plane_count--;
 864
 865     avcodec_get_chroma_sub_sample(avctx->pix_fmt, &s->chroma_h_shift, &s->chroma_v_shift);
 866     s->picture_number = 0;
 867
 868     if (avctx->flags & (CODEC_FLAG_PASS1 | CODEC_FLAG_PASS2)) {
 869         for (i = 0; i < s->quant_table_count; i++) {
 870             s->rc_stat2[i] = av_mallocz(s->context_count[i] *
 871                                         sizeof(*s->rc_stat2[i]));
 872             if (!s->rc_stat2[i])
 873                 return AVERROR(ENOMEM);
 874         }
 875     }
 876     if (avctx->stats_in) {
 877         char *p = avctx->stats_in;
 878         uint8_t (*best_state)[256] = av_malloc_array(256, 256);
 879         int gob_count = 0;
 880         char *next;
 881         if (!best_state)
 882             return AVERROR(ENOMEM);
 883
 884         av_assert0(s->version >= 2);
 885
 886         for (;;) {
 887             for (j = 0; j < 256; j++)
 888                 for (i = 0; i < 2; i++) {
 889                     s->rc_stat[j][i] = strtol(p, &next, 0);
 890                     if (next == p) {
 891                         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 892                                "2Pass file invalid at %d %d [%s]\n", j, i, p);
 893                         av_freep(&best_state);
 894                         return AVERROR_INVALIDDATA;
 895                     }
 896                     p = next;
 897                 }
 898             for (i = 0; i < s->quant_table_count; i++)
 899                 for (j = 0; j < s->context_count[i]; j++) {
 900                     for (k = 0; k < 32; k++)
 901                         for (m = 0; m < 2; m++) {
 902                             s->rc_stat2[i][j][k][m] = strtol(p, &next, 0);
 903                             if (next == p) {
 904                                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 905                                        "2Pass file invalid at %d %d %d %d [%s]\n",
 906                                        i, j, k, m, p);
 907                                 av_freep(&best_state);
 908                                 return AVERROR_INVALIDDATA;
 909                             }
 910                             p = next;
 911                         }
 912                 }
 913             gob_count = strtol(p, &next, 0);
 914             if (next == p || gob_count <= 0) {
 915                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "2Pass file invalid\n");
 916                 av_freep(&best_state);
 917                 return AVERROR_INVALIDDATA;
 918             }
 919             p = next;
 920             while (*p == '\n' || *p == ' ')
 921                 p++;
 922             if (p[0] == 0)
 923                 break;
 924         }
 925         sort_stt(s, s->state_transition);
 926
 927         find_best_state(best_state, s->state_transition);
 928
 929         for (i = 0; i < s->quant_table_count; i++) {
 930             for (k = 0; k < 32; k++) {
 931                 double a=0, b=0;
 932                 int jp = 0;
 933                 for (j = 0; j < s->context_count[i]; j++) {
 934                     double p = 128;
 935                     if (s->rc_stat2[i][j][k][0] + s->rc_stat2[i][j][k][1] > 200 && j || a+b > 200) {
 936                         if (a+b)
 937                             p = 256.0 * b / (a + b);
 938                         s->initial_states[i][jp][k] =
 939                             best_state[av_clip(round(p), 1, 255)][av_clip_uint8((a + b) / gob_count)];
 940                         for(jp++; jp<j; jp++)
 941                             s->initial_states[i][jp][k] = s->initial_states[i][jp-1][k];
 942                         a=b=0;
 943                     }
 944                     a += s->rc_stat2[i][j][k][0];
 945                     b += s->rc_stat2[i][j][k][1];
 946                     if (a+b) {
 947                         p = 256.0 * b / (a + b);
 948                     }
 949                     s->initial_states[i][j][k] =
 950                         best_state[av_clip(round(p), 1, 255)][av_clip_uint8((a + b) / gob_count)];
 951                 }
 952             }
 953         }
 954         av_freep(&best_state);
 955     }
 956
 957     if (s->version > 1) {
 958         s->num_v_slices = (avctx->width > 352 || avctx->height > 288 || !avctx->slices) ? 2 : 1;
 959         for (; s->num_v_slices < 9; s->num_v_slices++) {
 960             for (s->num_h_slices = s->num_v_slices; s->num_h_slices < 2*s->num_v_slices; s->num_h_slices++) {
 961                 if (avctx->slices == s->num_h_slices * s->num_v_slices && avctx->slices <= 64 || !avctx->slices)
 962                     goto slices_ok;
 963             }
 964         }
 965         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 966                "Unsupported number %d of slices requested, please specify a "
 967                "supported number with -slices (ex:4,6,9,12,16, ...)\n",
 968                avctx->slices);
 969         return AVERROR(ENOSYS);
 970 slices_ok:
 971         if ((ret = write_extradata(s)) < 0)
 972             return ret;
 973     }
 974
 975     if ((ret = ffv1_init_slice_contexts(s)) < 0)
 976         return ret;
 977     if ((ret = ffv1_init_slices_state(s)) < 0)
 978         return ret;
 979
 980 #define STATS_OUT_SIZE 1024 * 1024 * 6
 981     if (avctx->flags & CODEC_FLAG_PASS1) {
 982         avctx->stats_out = av_mallocz(STATS_OUT_SIZE);
 983         if (!avctx->stats_out)
 984             return AVERROR(ENOMEM);
 985         for (i = 0; i < s->quant_table_count; i++)
 986             for (j = 0; j < s->slice_count; j++) {
 987                 FFV1Context *sf = s->slice_context[j];
 988                 av_assert0(!sf->rc_stat2[i]);
 989                 sf->rc_stat2[i] = av_mallocz(s->context_count[i] *
 990                                              sizeof(*sf->rc_stat2[i]));
 991                 if (!sf->rc_stat2[i])
 992                     return AVERROR(ENOMEM);
 993             }
 994     }
 995
 996     return 0;
 997 }
 998
 999 static void encode_slice_header(FFV1Context *f, FFV1Context *fs)
1000 {
1001     RangeCoder *c = &fs->c;
1002     uint8_t state[CONTEXT_SIZE];
1003     int j;
1004     memset(state, 128, sizeof(state));
1005
1006     put_symbol(c, state, (fs->slice_x     +1)*f->num_h_slices / f->width   , 0);
1007     put_symbol(c, state, (fs->slice_y     +1)*f->num_v_slices / f->height  , 0);
1008     put_symbol(c, state, (fs->slice_width +1)*f->num_h_slices / f->width -1, 0);
1009     put_symbol(c, state, (fs->slice_height+1)*f->num_v_slices / f->height-1, 0);
1010     for (j=0; j<f->plane_count; j++) {
1011         put_symbol(c, state, f->plane[j].quant_table_index, 0);
1012         av_assert0(f->plane[j].quant_table_index == f->avctx->context_model);
1013     }
1014     if (!f->picture.f->interlaced_frame)
1015         put_symbol(c, state, 3, 0);
1016     else
1017         put_symbol(c, state, 1 + !f->picture.f->top_field_first, 0);
1018     put_symbol(c, state, f->picture.f->sample_aspect_ratio.num, 0);
1019     put_symbol(c, state, f->picture.f->sample_aspect_ratio.den, 0);
1020     if (f->version > 3) {
1021         put_rac(c, state, fs->slice_coding_mode == 1);
1022         if (fs->slice_coding_mode == 1)
1023             ffv1_clear_slice_state(f, fs);
1024         put_symbol(c, state, fs->slice_coding_mode, 0);
1025         if (fs->slice_coding_mode != 1) {
1026             put_symbol(c, state, fs->slice_rct_by_coef, 0);
1027             put_symbol(c, state, fs->slice_rct_ry_coef, 0);
1028         }
1029     }
1030 }
1031
1032 static void choose_rct_params(FFV1Context *fs, const uint8_t *src[3], const int stride[3], int w, int h)
1033 {
1034 #define NB_Y_COEFF 15
1035     static const int rct_y_coeff[15][2] = {
1036         {0, 0}, //      4G
1037         {1, 1}, //  R + 2G + B
1038         {2, 2}, // 2R      + 2B
1039         {0, 2}, //      2G + 2B
1040         {2, 0}, // 2R + 2G
1041         {4, 0}, // 4R
1042         {0, 4}, //           4B
1043
1044         {0, 3}, //      1G + 3B
1045         {3, 0}, // 3R + 1G
1046         {3, 1}, // 3R      +  B
1047         {1, 3}, //  R      + 3B
1048         {1, 2}, //  R +  G + 2B
1049         {2, 1}, // 2R +  G +  B
1050         {0, 1}, //      3G +  B
1051         {1, 0}, //  R + 3G
1052     };
1053
1054     int stat[NB_Y_COEFF] = {0};
1055     int x, y, i, p, best;
1056     int16_t *sample[3];
1057     int lbd = fs->bits_per_raw_sample <= 8;
1058
1059     for (y = 0; y < h; y++) {
1060         int lastr=0, lastg=0, lastb=0;
1061         for (p = 0; p < 3; p++)
1062             sample[p] = fs->sample_buffer + p*w;
1063
1064         for (x = 0; x < w; x++) {
1065             int b, g, r;
1066             int ab, ag, ar;
1067             if (lbd) {
1068                 unsigned v = *((const uint32_t*)(src[0] + x*4 + stride[0]*y));
1069                 b =  v        & 0xFF;
1070                 g = (v >>  8) & 0xFF;
1071                 r = (v >> 16) & 0xFF;
1072             } else {
1073                 b = *((const uint16_t*)(src[0] + x*2 + stride[0]*y));
1074                 g = *((const uint16_t*)(src[1] + x*2 + stride[1]*y));
1075                 r = *((const uint16_t*)(src[2] + x*2 + stride[2]*y));
1076             }
1077
1078             ar = r - lastr;
1079             ag = g - lastg;
1080             ab = b - lastb;
1081             if (x && y) {
1082                 int bg = ag - sample[0][x];
1083                 int bb = ab - sample[1][x];
1084                 int br = ar - sample[2][x];
1085
1086                 br -= bg;
1087                 bb -= bg;
1088
1089                 for (i = 0; i<NB_Y_COEFF; i++) {
1090                     stat[i] += FFABS(bg + ((br*rct_y_coeff[i][0] + bb*rct_y_coeff[i][1])>>2));
1091                 }
1092
1093             }
1094             sample[0][x] = ag;
1095             sample[1][x] = ab;
1096             sample[2][x] = ar;
1097
1098             lastr = r;
1099             lastg = g;
1100             lastb = b;
1101         }
1102     }
1103
1104     best = 0;
1105     for (i=1; i<NB_Y_COEFF; i++) {
1106         if (stat[i] < stat[best])
1107             best = i;
1108     }
1109
1110     fs->slice_rct_by_coef = rct_y_coeff[best][1];
1111     fs->slice_rct_ry_coef = rct_y_coeff[best][0];
1112 }
1113
1114 static int encode_slice(AVCodecContext *c, void *arg)
1115 {
1116     FFV1Context *fs  = *(void **)arg;
1117     FFV1Context *f   = fs->avctx->priv_data;
1118     int width        = fs->slice_width;
1119     int height       = fs->slice_height;
1120     int x            = fs->slice_x;
1121     int y            = fs->slice_y;
1122     const AVFrame *const p = f->picture.f;
1123     const int ps     = av_pix_fmt_desc_get(c->pix_fmt)->comp[0].step_minus1 + 1;
1124     int ret;
1125     RangeCoder c_bak = fs->c;
1126     const uint8_t *planes[3] = {p->data[0] + ps*x + y*p->linesize[0],
1127                                 p->data[1] + ps*x + y*p->linesize[1],
1128                                 p->data[2] + ps*x + y*p->linesize[2]};
1129
1130     fs->slice_coding_mode = 0;
1131     if (f->version > 3) {
1132         choose_rct_params(fs, planes, p->linesize, width, height);
1133     } else {
1134         fs->slice_rct_by_coef = 1;
1135         fs->slice_rct_ry_coef = 1;
1136     }
1137
1138 retry:
1139     if (c->coded_frame->key_frame)
1140         ffv1_clear_slice_state(f, fs);
1141     if (f->version > 2) {
1142         encode_slice_header(f, fs);
1143     }
1144     if (!fs->ac) {
1145         if (f->version > 2)
1146             put_rac(&fs->c, (uint8_t[]) { 129 }, 0);
1147         fs->ac_byte_count = f->version > 2 || (!x && !y) ? ff_rac_terminate(&fs->c) : 0;
1148         init_put_bits(&fs->pb,
1149                       fs->c.bytestream_start + fs->ac_byte_count,
1150                       fs->c.bytestream_end - fs->c.bytestream_start - fs->ac_byte_count);
1151     }
1152
1153     if (f->colorspace == 0) {
1154         const int chroma_width  = FF_CEIL_RSHIFT(width,  f->chroma_h_shift);
1155         const int chroma_height = FF_CEIL_RSHIFT(height, f->chroma_v_shift);
1156         const int cx            = x >> f->chroma_h_shift;
1157         const int cy            = y >> f->chroma_v_shift;
1158
1159         ret = encode_plane(fs, p->data[0] + ps*x + y*p->linesize[0], width, height, p->linesize[0], 0);
1160
1161         if (f->chroma_planes) {
1162             ret |= encode_plane(fs, p->data[1] + ps*cx+cy*p->linesize[1], chroma_width, chroma_height, p->linesize[1], 1);
1163             ret |= encode_plane(fs, p->data[2] + ps*cx+cy*p->linesize[2], chroma_width, chroma_height, p->linesize[2], 1);
1164         }
1165         if (fs->transparency)
1166             ret |= encode_plane(fs, p->data[3] + ps*x + y*p->linesize[3], width, height, p->linesize[3], 2);
1167     } else {
1168         ret = encode_rgb_frame(fs, planes, width, height, p->linesize);
1169     }
1170     emms_c();
1171
1172     if (ret < 0) {
1173         av_assert0(fs->slice_coding_mode == 0);
1174         if (fs->version < 4 || !fs->ac) {
1175             av_log(c, AV_LOG_ERROR, "Buffer too small\n");
1176             return ret;
1177         }
1178         av_log(c, AV_LOG_DEBUG, "Coding slice as PCM\n");
1179         fs->slice_coding_mode = 1;
1180         fs->c = c_bak;
1181         goto retry;
1182     }
1183
1184     return 0;
1185 }
1186
1187 static int encode_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
1188                         const AVFrame *pict, int *got_packet)
1189 {
1190     FFV1Context *f      = avctx->priv_data;
1191     RangeCoder *const c = &f->slice_context[0]->c;
1192     AVFrame *const p    = f->picture.f;
1193     int used_count      = 0;
1194     uint8_t keystate    = 128;
1195     uint8_t *buf_p;
1196     int i, ret;
1197     int64_t maxsize =   FF_MIN_BUFFER_SIZE
1198                       + avctx->width*avctx->height*35LL*4;
1199
1200     if(!pict) {
1201         if (avctx->flags & CODEC_FLAG_PASS1) {
1202             int j, k, m;
1203             char *p   = avctx->stats_out;
1204             char *end = p + STATS_OUT_SIZE;
1205
1206             memset(f->rc_stat, 0, sizeof(f->rc_stat));
1207             for (i = 0; i < f->quant_table_count; i++)
1208                 memset(f->rc_stat2[i], 0, f->context_count[i] * sizeof(*f->rc_stat2[i]));
1209
1210             for (j = 0; j < f->slice_count; j++) {
1211                 FFV1Context *fs = f->slice_context[j];
1212                 for (i = 0; i < 256; i++) {
1213                     f->rc_stat[i][0] += fs->rc_stat[i][0];
1214                     f->rc_stat[i][1] += fs->rc_stat[i][1];
1215                 }
1216                 for (i = 0; i < f->quant_table_count; i++) {
1217                     for (k = 0; k < f->context_count[i]; k++)
1218                         for (m = 0; m < 32; m++) {
1219                             f->rc_stat2[i][k][m][0] += fs->rc_stat2[i][k][m][0];
1220                             f->rc_stat2[i][k][m][1] += fs->rc_stat2[i][k][m][1];
1221                         }
1222                 }
1223             }
1224
1225             for (j = 0; j < 256; j++) {
1226                 snprintf(p, end - p, "%" PRIu64 " %" PRIu64 " ",
1227                         f->rc_stat[j][0], f->rc_stat[j][1]);
1228                 p += strlen(p);
1229             }
1230             snprintf(p, end - p, "\n");
1231
1232             for (i = 0; i < f->quant_table_count; i++) {
1233                 for (j = 0; j < f->context_count[i]; j++)
1234                     for (m = 0; m < 32; m++) {
1235                         snprintf(p, end - p, "%" PRIu64 " %" PRIu64 " ",
1236                                 f->rc_stat2[i][j][m][0], f->rc_stat2[i][j][m][1]);
1237                         p += strlen(p);
1238                     }
1239             }
1240             snprintf(p, end - p, "%d\n", f->gob_count);
1241         }
1242         return 0;
1243     }
1244
1245     if (f->version > 3)
1246         maxsize = FF_MIN_BUFFER_SIZE + avctx->width*avctx->height*3LL*4;
1247
1248     if ((ret = ff_alloc_packet2(avctx, pkt, maxsize)) < 0)
1249         return ret;
1250
1251     ff_init_range_encoder(c, pkt->data, pkt->size);
1252     ff_build_rac_states(c, 0.05 * (1LL << 32), 256 - 8);
1253
1254     av_frame_unref(p);
1255     if ((ret = av_frame_ref(p, pict)) < 0)
1256         return ret;
1257     avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
1258
1259     if (avctx->gop_size == 0 || f->picture_number % avctx->gop_size == 0) {
1260         put_rac(c, &keystate, 1);
1261         avctx->coded_frame->key_frame = 1;
1262         f->gob_count++;
1263         write_header(f);
1264     } else {
1265         put_rac(c, &keystate, 0);
1266         avctx->coded_frame->key_frame = 0;
1267     }
1268
1269     if (f->ac > 1) {
1270         int i;
1271         for (i = 1; i < 256; i++) {
1272             c->one_state[i]        = f->state_transition[i];
1273             c->zero_state[256 - i] = 256 - c->one_state[i];
1274         }
1275     }
1276
1277     for (i = 1; i < f->slice_count; i++) {
1278         FFV1Context *fs = f->slice_context[i];
1279         uint8_t *start  = pkt->data + (pkt->size - used_count) * (int64_t)i / f->slice_count;
1280         int len         = pkt->size / f->slice_count;
1281         ff_init_range_encoder(&fs->c, start, len);
1282     }
1283     avctx->execute(avctx, encode_slice, &f->slice_context[0], NULL,
1284                    f->slice_count, sizeof(void *));
1285
1286     buf_p = pkt->data;
1287     for (i = 0; i < f->slice_count; i++) {
1288         FFV1Context *fs = f->slice_context[i];
1289         int bytes;
1290
1291         if (fs->ac) {
1292             uint8_t state = 129;
1293             put_rac(&fs->c, &state, 0);
1294             bytes = ff_rac_terminate(&fs->c);
1295         } else {
1296             flush_put_bits(&fs->pb); // FIXME: nicer padding
1297             bytes = fs->ac_byte_count + (put_bits_count(&fs->pb) + 7) / 8;
1298         }
1299         if (i > 0 || f->version > 2) {
1300             av_assert0(bytes < pkt->size / f->slice_count);
1301             memmove(buf_p, fs->c.bytestream_start, bytes);
1302             av_assert0(bytes < (1 << 24));
1303             AV_WB24(buf_p + bytes, bytes);
1304             bytes += 3;
1305         }
1306         if (f->ec) {
1307             unsigned v;
1308             buf_p[bytes++] = 0;
1309             v = av_crc(av_crc_get_table(AV_CRC_32_IEEE), 0, buf_p, bytes);
1310             AV_WL32(buf_p + bytes, v);
1311             bytes += 4;
1312         }
1313         buf_p += bytes;
1314     }
1315
1316     if (avctx->flags & CODEC_FLAG_PASS1)
1317         avctx->stats_out[0] = '\0';
1318
1319     f->picture_number++;
1320     pkt->size   = buf_p - pkt->data;
1321     pkt->pts    =
1322     pkt->dts    = pict->pts;
1323     pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY * avctx->coded_frame->key_frame;
1324     *got_packet = 1;
1325
1326     return 0;
1327 }
1328
1329 static av_cold int encode_close(AVCodecContext *avctx)
1330 {
1331     av_frame_free(&avctx->coded_frame);
1332     ffv1_close(avctx);
1333     return 0;
1334 }
1335
1336 #define OFFSET(x) offsetof(FFV1Context, x)
1337 #define VE AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM
1338 static const AVOption options[] = {
1339     { "slicecrc", "Protect slices with CRCs", OFFSET(ec), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = -1 }, -1, 1, VE },
1340     { NULL }
1341 };
1342
1343 static const AVClass ffv1_class = {
1344     .class_name = "ffv1 encoder",
1345     .item_name  = av_default_item_name,
1346     .option     = options,
1347     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
1348 };
1349
1350 static const AVCodecDefault ffv1_defaults[] = {
1351     { "coder", "-1" },
1352     { NULL },
1353 };
1354
1355 AVCodec ff_ffv1_encoder = {
1356     .name           = "ffv1",
1357     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("FFmpeg video codec #1"),
1358     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1359     .id             = AV_CODEC_ID_FFV1,
1360     .priv_data_size = sizeof(FFV1Context),
1361     .init           = encode_init,
1362     .encode2        = encode_frame,
1363     .close          = encode_close,
1364     .capabilities   = CODEC_CAP_SLICE_THREADS | CODEC_CAP_DELAY,
1365     .pix_fmts       = (const enum AVPixelFormat[]) {
1366         AV_PIX_FMT_YUV420P,   AV_PIX_FMT_YUVA420P,  AV_PIX_FMT_YUVA422P,  AV_PIX_FMT_YUV444P,
1367         AV_PIX_FMT_YUVA444P,  AV_PIX_FMT_YUV440P,   AV_PIX_FMT_YUV422P,   AV_PIX_FMT_YUV411P,
1368         AV_PIX_FMT_YUV410P,   AV_PIX_FMT_0RGB32,    AV_PIX_FMT_RGB32,     AV_PIX_FMT_YUV420P16,
1369         AV_PIX_FMT_YUV422P16, AV_PIX_FMT_YUV444P16, AV_PIX_FMT_YUV444P9,  AV_PIX_FMT_YUV422P9,
1370         AV_PIX_FMT_YUV420P9,  AV_PIX_FMT_YUV420P10, AV_PIX_FMT_YUV422P10, AV_PIX_FMT_YUV444P10,
1371         AV_PIX_FMT_YUVA444P16, AV_PIX_FMT_YUVA422P16, AV_PIX_FMT_YUVA420P16,
1372         AV_PIX_FMT_YUVA444P10, AV_PIX_FMT_YUVA422P10, AV_PIX_FMT_YUVA420P10,
1373         AV_PIX_FMT_YUVA444P9, AV_PIX_FMT_YUVA422P9, AV_PIX_FMT_YUVA420P9,
1374         AV_PIX_FMT_GRAY16,    AV_PIX_FMT_GRAY8,     AV_PIX_FMT_GBRP9,     AV_PIX_FMT_GBRP10,
1375         AV_PIX_FMT_GBRP12,    AV_PIX_FMT_GBRP14,
1376         AV_PIX_FMT_NONE
1377
1378     },
1379     .defaults       = ffv1_defaults,
1380     .priv_class     = &ffv1_class,
1381 };