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

   1 /*
   2  * JPEG 2000 encoding support via OpenJPEG
   3  * Copyright (c) 2011 Michael Bradshaw <mbradshaw@sorensonmedia.com>
   4  *
   5  * This file is part of Libav.
   6  *
   7  * Libav is free software; you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   9  * License as published by the Free Software Foundation; either
  10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  11  *
  12  * Libav is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  15  * Lesser General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  18  * License along with Libav; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21
  22 /**
  23  * @file
  24  * JPEG 2000 encoder using libopenjpeg
  25  */
  26
  27 #define  OPJ_STATIC
  28 #include <openjpeg.h>
  29
  30 #include "libavutil/common.h"
  31 #include "libavutil/imgutils.h"
  32 #include "libavutil/intreadwrite.h"
  33 #include "libavutil/opt.h"
  34 #include "avcodec.h"
  35 #include "internal.h"
  36
  37 typedef struct LibOpenJPEGContext {
  38     AVClass *avclass;
  39     opj_image_t *image;
  40     opj_cparameters_t enc_params;
  41     opj_cinfo_t *compress;
  42     opj_event_mgr_t event_mgr;
  43     int format;
  44     int profile;
  45     int prog_order;
  46     int cinema_mode;
  47     int numresolution;
  48     int numlayers;
  49     int disto_alloc;
  50     int fixed_alloc;
  51     int fixed_quality;
  52 } LibOpenJPEGContext;
  53
  54 static void error_callback(const char *msg, void *data)
  55 {
  56     av_log(data, AV_LOG_ERROR, "%s\n", msg);
  57 }
  58
  59 static void warning_callback(const char *msg, void *data)
  60 {
  61     av_log(data, AV_LOG_WARNING, "%s\n", msg);
  62 }
  63
  64 static void info_callback(const char *msg, void *data)
  65 {
  66     av_log(data, AV_LOG_DEBUG, "%s\n", msg);
  67 }
  68
  69 static opj_image_t *libopenjpeg_create_image(AVCodecContext *avctx,
  70                                              opj_cparameters_t *parameters)
  71 {
  72     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(avctx->pix_fmt);
  73     opj_image_cmptparm_t *cmptparm;
  74     OPJ_COLOR_SPACE color_space;
  75     opj_image_t *img;
  76     int i;
  77     int sub_dx[4];
  78     int sub_dy[4];
  79     int numcomps = desc->nb_components;
  80
  81     sub_dx[0] =
  82     sub_dx[3] = 1;
  83     sub_dy[0] =
  84     sub_dy[3] = 1;
  85     sub_dx[1] =
  86     sub_dx[2] = 1 << desc->log2_chroma_w;
  87     sub_dy[1] =
  88     sub_dy[2] = 1 << desc->log2_chroma_h;
  89
  90     switch (avctx->pix_fmt) {
  91     case AV_PIX_FMT_GRAY8:
  92     case AV_PIX_FMT_GRAY16:
  93     case AV_PIX_FMT_YA8:
  94         color_space = CLRSPC_GRAY;
  95         break;
  96     case AV_PIX_FMT_RGB24:
  97     case AV_PIX_FMT_RGBA:
  98     case AV_PIX_FMT_RGB48:
  99     case AV_PIX_FMT_RGBA64:
 100         color_space = CLRSPC_SRGB;
 101         break;
 102     case AV_PIX_FMT_YUV410P:
 103     case AV_PIX_FMT_YUV411P:
 104     case AV_PIX_FMT_YUV420P:
 105     case AV_PIX_FMT_YUV422P:
 106     case AV_PIX_FMT_YUV440P:
 107     case AV_PIX_FMT_YUV444P:
 108     case AV_PIX_FMT_YUVA420P:
 109     case AV_PIX_FMT_YUV420P9:
 110     case AV_PIX_FMT_YUV422P9:
 111     case AV_PIX_FMT_YUV444P9:
 112     case AV_PIX_FMT_YUV420P10:
 113     case AV_PIX_FMT_YUV422P10:
 114     case AV_PIX_FMT_YUV444P10:
 115     case AV_PIX_FMT_YUV420P16:
 116     case AV_PIX_FMT_YUV422P16:
 117     case AV_PIX_FMT_YUV444P16:
 118         color_space = CLRSPC_SYCC;
 119         break;
 120     default:
 121         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 122                "The requested pixel format '%s' is not supported\n",
 123                av_get_pix_fmt_name(avctx->pix_fmt));
 124         return NULL;
 125     }
 126
 127     cmptparm = av_mallocz(numcomps * sizeof(*cmptparm));
 128     if (!cmptparm) {
 129         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Not enough memory");
 130         return NULL;
 131     }
 132
 133     for (i = 0; i < numcomps; i++) {
 134         cmptparm[i].prec = desc->comp[i].depth_minus1 + 1;
 135         cmptparm[i].bpp  = desc->comp[i].depth_minus1 + 1;
 136         cmptparm[i].sgnd = 0;
 137         cmptparm[i].dx   = sub_dx[i];
 138         cmptparm[i].dy   = sub_dy[i];
 139         cmptparm[i].w    = avctx->width / sub_dx[i];
 140         cmptparm[i].h    = avctx->height / sub_dy[i];
 141     }
 142
 143     img = opj_image_create(numcomps, cmptparm, color_space);
 144     av_freep(&cmptparm);
 145     return img;
 146 }
 147
 148 static av_cold int libopenjpeg_encode_init(AVCodecContext *avctx)
 149 {
 150     LibOpenJPEGContext *ctx = avctx->priv_data;
 151     int err = AVERROR(ENOMEM);
 152
 153     opj_set_default_encoder_parameters(&ctx->enc_params);
 154
 155     ctx->enc_params.cp_rsiz          = ctx->profile;
 156     ctx->enc_params.mode             = !!avctx->global_quality;
 157     ctx->enc_params.cp_cinema        = ctx->cinema_mode;
 158     ctx->enc_params.prog_order       = ctx->prog_order;
 159     ctx->enc_params.numresolution    = ctx->numresolution;
 160     ctx->enc_params.cp_disto_alloc   = ctx->disto_alloc;
 161     ctx->enc_params.cp_fixed_alloc   = ctx->fixed_alloc;
 162     ctx->enc_params.cp_fixed_quality = ctx->fixed_quality;
 163     ctx->enc_params.tcp_numlayers    = ctx->numlayers;
 164     ctx->enc_params.tcp_rates[0]     = FFMAX(avctx->compression_level, 0) * 2;
 165
 166     ctx->compress = opj_create_compress(ctx->format);
 167     if (!ctx->compress) {
 168         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error creating the compressor\n");
 169         return AVERROR(ENOMEM);
 170     }
 171
 172     avctx->coded_frame = av_frame_alloc();
 173     if (!avctx->coded_frame) {
 174         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error allocating coded frame\n");
 175         goto fail;
 176     }
 177
 178     ctx->image = libopenjpeg_create_image(avctx, &ctx->enc_params);
 179     if (!ctx->image) {
 180         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error creating the mj2 image\n");
 181         err = AVERROR(EINVAL);
 182         goto fail;
 183     }
 184
 185     ctx->event_mgr.info_handler    = info_callback;
 186     ctx->event_mgr.error_handler   = error_callback;
 187     ctx->event_mgr.warning_handler = warning_callback;
 188     opj_set_event_mgr((opj_common_ptr) ctx->compress, &ctx->event_mgr, avctx);
 189
 190     return 0;
 191
 192 fail:
 193     av_freep(&ctx->compress);
 194     av_freep(&avctx->coded_frame);
 195     return err;
 196 }
 197
 198 static void libopenjpeg_copy_packed8(AVCodecContext *avctx,
 199                                      const AVFrame *frame, opj_image_t *image)
 200 {
 201     int compno;
 202     int x, y;
 203     int image_index, frame_index;
 204     const int numcomps = image->numcomps;
 205
 206     for (compno = 0; compno < numcomps; ++compno)
 207         for (y = 0; y < avctx->height; ++y) {
 208             image_index = y * avctx->width;
 209             frame_index = y * frame->linesize[0] + compno;
 210             for (x = 0; x < avctx->width; ++x) {
 211                 image->comps[compno].data[image_index++] =
 212                     frame->data[0][frame_index];
 213                 frame_index += numcomps;
 214             }
 215         }
 216 }
 217
 218 static void libopenjpeg_copy_packed16(AVCodecContext *avctx,
 219                                       const AVFrame *frame, opj_image_t *image)
 220 {
 221     int compno;
 222     int x, y;
 223     int image_index, frame_index;
 224     const int numcomps  = image->numcomps;
 225     uint16_t *frame_ptr = (uint16_t *)frame->data[0];
 226
 227     for (compno = 0; compno < numcomps; ++compno)
 228         for (y = 0; y < avctx->height; ++y) {
 229             image_index = y * avctx->width;
 230             frame_index = y * (frame->linesize[0] / 2) + compno;
 231             for (x = 0; x < avctx->width; ++x) {
 232                 image->comps[compno].data[image_index++] =
 233                     frame_ptr[frame_index];
 234                 frame_index += numcomps;
 235             }
 236         }
 237 }
 238
 239 static void libopenjpeg_copy_unpacked8(AVCodecContext *avctx,
 240                                        const AVFrame *frame, opj_image_t *image)
 241 {
 242     int compno;
 243     int x, y;
 244     int width, height;
 245     int image_index, frame_index;
 246     const int numcomps = image->numcomps;
 247
 248     for (compno = 0; compno < numcomps; ++compno) {
 249         width  = avctx->width / image->comps[compno].dx;
 250         height = avctx->height / image->comps[compno].dy;
 251         for (y = 0; y < height; ++y) {
 252             image_index = y * width;
 253             frame_index = y * frame->linesize[compno];
 254             for (x = 0; x < width; ++x)
 255                 image->comps[compno].data[image_index++] =
 256                     frame->data[compno][frame_index++];
 257         }
 258     }
 259 }
 260
 261 static void libopenjpeg_copy_unpacked16(AVCodecContext *avctx,
 262                                         const AVFrame *frame,
 263                                         opj_image_t *image)
 264 {
 265     int compno;
 266     int x, y;
 267     int width, height;
 268     int image_index, frame_index;
 269     const int numcomps = image->numcomps;
 270     uint16_t *frame_ptr;
 271
 272     for (compno = 0; compno < numcomps; ++compno) {
 273         width     = avctx->width / image->comps[compno].dx;
 274         height    = avctx->height / image->comps[compno].dy;
 275         frame_ptr = (uint16_t *)frame->data[compno];
 276         for (y = 0; y < height; ++y) {
 277             image_index = y * width;
 278             frame_index = y * (frame->linesize[compno] / 2);
 279             for (x = 0; x < width; ++x)
 280                 image->comps[compno].data[image_index++] =
 281                     frame_ptr[frame_index++];
 282         }
 283     }
 284 }
 285
 286 static int libopenjpeg_encode_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
 287                                     const AVFrame *frame, int *got_packet)
 288 {
 289     LibOpenJPEGContext *ctx = avctx->priv_data;
 290     opj_cinfo_t *compress   = ctx->compress;
 291     opj_image_t *image      = ctx->image;
 292     opj_cio_t *stream;
 293     int ret, len;
 294
 295     // x0, y0 is the top left corner of the image
 296     // x1, y1 is the width, height of the reference grid
 297     image->x0 = 0;
 298     image->y0 = 0;
 299     image->x1 = (avctx->width - 1) * ctx->enc_params.subsampling_dx + 1;
 300     image->y1 = (avctx->height - 1) * ctx->enc_params.subsampling_dy + 1;
 301
 302     switch (avctx->pix_fmt) {
 303     case AV_PIX_FMT_RGB24:
 304     case AV_PIX_FMT_RGBA:
 305     case AV_PIX_FMT_YA8:
 306         libopenjpeg_copy_packed8(avctx, frame, image);
 307         break;
 308     case AV_PIX_FMT_RGB48:
 309     case AV_PIX_FMT_RGBA64:
 310         libopenjpeg_copy_packed16(avctx, frame, image);
 311         break;
 312     case AV_PIX_FMT_GRAY8:
 313     case AV_PIX_FMT_YUV410P:
 314     case AV_PIX_FMT_YUV411P:
 315     case AV_PIX_FMT_YUV420P:
 316     case AV_PIX_FMT_YUV422P:
 317     case AV_PIX_FMT_YUV440P:
 318     case AV_PIX_FMT_YUV444P:
 319     case AV_PIX_FMT_YUVA420P:
 320         libopenjpeg_copy_unpacked8(avctx, frame, image);
 321         break;
 322     case AV_PIX_FMT_GRAY16:
 323     case AV_PIX_FMT_YUV420P9:
 324     case AV_PIX_FMT_YUV422P9:
 325     case AV_PIX_FMT_YUV444P9:
 326     case AV_PIX_FMT_YUV444P10:
 327     case AV_PIX_FMT_YUV422P10:
 328     case AV_PIX_FMT_YUV420P10:
 329     case AV_PIX_FMT_YUV444P16:
 330     case AV_PIX_FMT_YUV422P16:
 331     case AV_PIX_FMT_YUV420P16:
 332         libopenjpeg_copy_unpacked16(avctx, frame, image);
 333         break;
 334     default:
 335         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 336                "The frame's pixel format '%s' is not supported\n",
 337                av_get_pix_fmt_name(avctx->pix_fmt));
 338         return AVERROR(EINVAL);
 339         break;
 340     }
 341
 342     opj_setup_encoder(compress, &ctx->enc_params, image);
 343     stream = opj_cio_open((opj_common_ptr) compress, NULL, 0);
 344     if (!stream) {
 345         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error creating the cio stream\n");
 346         return AVERROR(ENOMEM);
 347     }
 348
 349     if (!opj_encode(compress, stream, image, NULL)) {
 350         opj_cio_close(stream);
 351         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error during the opj encode\n");
 352         return -1;
 353     }
 354
 355     len = cio_tell(stream);
 356     if ((ret = ff_alloc_packet(pkt, len)) < 0) {
 357         opj_cio_close(stream);
 358         return ret;
 359     }
 360
 361     memcpy(pkt->data, stream->buffer, len);
 362     pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
 363     *got_packet = 1;
 364     opj_cio_close(stream);
 365     return 0;
 366 }
 367
 368 static av_cold int libopenjpeg_encode_close(AVCodecContext *avctx)
 369 {
 370     LibOpenJPEGContext *ctx = avctx->priv_data;
 371
 372     opj_destroy_compress(ctx->compress);
 373     opj_image_destroy(ctx->image);
 374     av_freep(&avctx->coded_frame);
 375     return 0;
 376 }
 377
 378 #define OFFSET(x) offsetof(LibOpenJPEGContext, x)
 379 #define VE AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM
 380 static const AVOption options[] = {
 381     { "format",        "Codec Format",      OFFSET(format),        AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = CODEC_JP2   }, CODEC_J2K, CODEC_JP2,   VE, "format"      },
 382     { "j2k",           NULL,                0,                     AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = CODEC_J2K   }, 0,         0,           VE, "format"      },
 383     { "jp2",           NULL,                0,                     AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = CODEC_JP2   }, 0,         0,           VE, "format"      },
 384     { "profile",       NULL,                OFFSET(profile),       AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = STD_RSIZ    }, STD_RSIZ,  CINEMA4K,    VE, "profile"     },
 385     { "jpeg2000",      NULL,                0,                     AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = STD_RSIZ    }, 0,         0,           VE, "profile"     },
 386     { "cinema2k",      NULL,                0,                     AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = CINEMA2K    }, 0,         0,           VE, "profile"     },
 387     { "cinema4k",      NULL,                0,                     AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = CINEMA4K    }, 0,         0,           VE, "profile"     },
 388     { "cinema_mode",   "Digital Cinema",    OFFSET(cinema_mode),   AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = OFF         }, OFF,       CINEMA4K_24, VE, "cinema_mode" },
 389     { "off",           NULL,                0,                     AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = OFF         }, 0,         0,           VE, "cinema_mode" },
 390     { "2k_24",         NULL,                0,                     AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = CINEMA2K_24 }, 0,         0,           VE, "cinema_mode" },
 391     { "2k_48",         NULL,                0,                     AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = CINEMA2K_48 }, 0,         0,           VE, "cinema_mode" },
 392     { "4k_24",         NULL,                0,                     AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = CINEMA4K_24 }, 0,         0,           VE, "cinema_mode" },
 393     { "prog_order",    "Progression Order", OFFSET(prog_order),    AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = LRCP        }, LRCP,      CPRL,        VE, "prog_order"  },
 394     { "lrcp",          NULL,                0,                     AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = LRCP        }, 0,         0,           VE, "prog_order"  },
 395     { "rlcp",          NULL,                0,                     AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = RLCP        }, 0,         0,           VE, "prog_order"  },
 396     { "rpcl",          NULL,                0,                     AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = RPCL        }, 0,         0,           VE, "prog_order"  },
 397     { "pcrl",          NULL,                0,                     AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = PCRL        }, 0,         0,           VE, "prog_order"  },
 398     { "cprl",          NULL,                0,                     AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = CPRL        }, 0,         0,           VE, "prog_order"  },
 399     { "numresolution", NULL,                OFFSET(numresolution), AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = 6           }, 1,         10,          VE },
 400     { "numlayers",     NULL,                OFFSET(numlayers),     AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = 1           }, 1,         10,          VE },
 401     { "disto_alloc",   NULL,                OFFSET(disto_alloc),   AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = 1           }, 0,         1,           VE },
 402     { "fixed_alloc",   NULL,                OFFSET(fixed_alloc),   AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = 0           }, 0,         1,           VE },
 403     { "fixed_quality", NULL,                OFFSET(fixed_quality), AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = 0           }, 0,         1,           VE },
 404     { NULL },
 405 };
 406
 407 static const AVClass class = {
 408     .class_name = "libopenjpeg",
 409     .item_name  = av_default_item_name,
 410     .option     = options,
 411     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
 412 };
 413
 414 AVCodec ff_libopenjpeg_encoder = {
 415     .name           = "libopenjpeg",
 416     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("OpenJPEG JPEG 2000"),
 417     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 418     .id             = AV_CODEC_ID_JPEG2000,
 419     .priv_data_size = sizeof(LibOpenJPEGContext),
 420     .init           = libopenjpeg_encode_init,
 421     .encode2        = libopenjpeg_encode_frame,
 422     .close          = libopenjpeg_encode_close,
 423     .capabilities   = 0,
 424     .pix_fmts       = (const enum AVPixelFormat[]) {
 425         AV_PIX_FMT_RGB24, AV_PIX_FMT_RGBA, AV_PIX_FMT_RGB48,
 426         AV_PIX_FMT_RGBA64,
 427         AV_PIX_FMT_GRAY8, AV_PIX_FMT_GRAY16, AV_PIX_FMT_YA8,
 428         AV_PIX_FMT_YUV420P, AV_PIX_FMT_YUV422P, AV_PIX_FMT_YUVA420P,
 429         AV_PIX_FMT_YUV440P, AV_PIX_FMT_YUV444P,
 430         AV_PIX_FMT_YUV411P, AV_PIX_FMT_YUV410P,
 431         AV_PIX_FMT_YUV420P9, AV_PIX_FMT_YUV422P9, AV_PIX_FMT_YUV444P9,
 432         AV_PIX_FMT_YUV420P10, AV_PIX_FMT_YUV422P10, AV_PIX_FMT_YUV444P10,
 433         AV_PIX_FMT_YUV420P16, AV_PIX_FMT_YUV422P16, AV_PIX_FMT_YUV444P16,
 434         AV_PIX_FMT_NONE
 435     },
 436     .priv_class     = &class,
 437 };