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

   1 /*
   2  * MJPEG encoder
   3  * Copyright (c) 2000, 2001 Fabrice Bellard
   4  * Copyright (c) 2003 Alex Beregszaszi
   5  * Copyright (c) 2003-2004 Michael Niedermayer
   6  *
   7  * Support for external huffman table, various fixes (AVID workaround),
   8  * aspecting, new decode_frame mechanism and apple mjpeg-b support
   9  *                                  by Alex Beregszaszi
  10  *
  11  * This file is part of Libav.
  12  *
  13  * Libav is free software; you can redistribute it and/or
  14  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  15  * License as published by the Free Software Foundation; either
  16  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  17  *
  18  * Libav is distributed in the hope that it will be useful,
  19  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  20  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  21  * Lesser General Public License for more details.
  22  *
  23  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  24  * License along with Libav; if not, write to the Free Software
  25  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  26  */
  27
  28 /**
  29  * @file
  30  * MJPEG encoder.
  31  */
  32
  33 #include <assert.h>
  34
  35 #include "avcodec.h"
  36 #include "mpegvideo.h"
  37 #include "mjpeg.h"
  38 #include "mjpegenc.h"
  39
  40 /* use two quantizer tables (one for luminance and one for chrominance) */
  41 /* not yet working */
  42 #undef TWOMATRIXES
  43
  44
  45 av_cold int ff_mjpeg_encode_init(MpegEncContext *s)
  46 {
  47     MJpegContext *m;
  48
  49     m = av_malloc(sizeof(MJpegContext));
  50     if (!m)
  51         return -1;
  52
  53     s->min_qcoeff=-1023;
  54     s->max_qcoeff= 1023;
  55
  56     /* build all the huffman tables */
  57     ff_mjpeg_build_huffman_codes(m->huff_size_dc_luminance,
  58                                  m->huff_code_dc_luminance,
  59                                  avpriv_mjpeg_bits_dc_luminance,
  60                                  avpriv_mjpeg_val_dc);
  61     ff_mjpeg_build_huffman_codes(m->huff_size_dc_chrominance,
  62                                  m->huff_code_dc_chrominance,
  63                                  avpriv_mjpeg_bits_dc_chrominance,
  64                                  avpriv_mjpeg_val_dc);
  65     ff_mjpeg_build_huffman_codes(m->huff_size_ac_luminance,
  66                                  m->huff_code_ac_luminance,
  67                                  avpriv_mjpeg_bits_ac_luminance,
  68                                  avpriv_mjpeg_val_ac_luminance);
  69     ff_mjpeg_build_huffman_codes(m->huff_size_ac_chrominance,
  70                                  m->huff_code_ac_chrominance,
  71                                  avpriv_mjpeg_bits_ac_chrominance,
  72                                  avpriv_mjpeg_val_ac_chrominance);
  73
  74     s->mjpeg_ctx = m;
  75     return 0;
  76 }
  77
  78 void ff_mjpeg_encode_close(MpegEncContext *s)
  79 {
  80     av_free(s->mjpeg_ctx);
  81 }
  82
  83 /* table_class: 0 = DC coef, 1 = AC coefs */
  84 static int put_huffman_table(MpegEncContext *s, int table_class, int table_id,
  85                              const uint8_t *bits_table, const uint8_t *value_table)
  86 {
  87     PutBitContext *p = &s->pb;
  88     int n, i;
  89
  90     put_bits(p, 4, table_class);
  91     put_bits(p, 4, table_id);
  92
  93     n = 0;
  94     for(i=1;i<=16;i++) {
  95         n += bits_table[i];
  96         put_bits(p, 8, bits_table[i]);
  97     }
  98
  99     for(i=0;i<n;i++)
 100         put_bits(p, 8, value_table[i]);
 101
 102     return n + 17;
 103 }
 104
 105 static void jpeg_table_header(MpegEncContext *s)
 106 {
 107     PutBitContext *p = &s->pb;
 108     int i, j, size;
 109     uint8_t *ptr;
 110
 111     /* quant matrixes */
 112     put_marker(p, DQT);
 113 #ifdef TWOMATRIXES
 114     put_bits(p, 16, 2 + 2 * (1 + 64));
 115 #else
 116     put_bits(p, 16, 2 + 1 * (1 + 64));
 117 #endif
 118     put_bits(p, 4, 0); /* 8 bit precision */
 119     put_bits(p, 4, 0); /* table 0 */
 120     for(i=0;i<64;i++) {
 121         j = s->intra_scantable.permutated[i];
 122         put_bits(p, 8, s->intra_matrix[j]);
 123     }
 124 #ifdef TWOMATRIXES
 125     put_bits(p, 4, 0); /* 8 bit precision */
 126     put_bits(p, 4, 1); /* table 1 */
 127     for(i=0;i<64;i++) {
 128         j = s->intra_scantable.permutated[i];
 129         put_bits(p, 8, s->chroma_intra_matrix[j]);
 130     }
 131 #endif
 132
 133     /* huffman table */
 134     put_marker(p, DHT);
 135     flush_put_bits(p);
 136     ptr = put_bits_ptr(p);
 137     put_bits(p, 16, 0); /* patched later */
 138     size = 2;
 139     size += put_huffman_table(s, 0, 0, avpriv_mjpeg_bits_dc_luminance,
 140                               avpriv_mjpeg_val_dc);
 141     size += put_huffman_table(s, 0, 1, avpriv_mjpeg_bits_dc_chrominance,
 142                               avpriv_mjpeg_val_dc);
 143
 144     size += put_huffman_table(s, 1, 0, avpriv_mjpeg_bits_ac_luminance,
 145                               avpriv_mjpeg_val_ac_luminance);
 146     size += put_huffman_table(s, 1, 1, avpriv_mjpeg_bits_ac_chrominance,
 147                               avpriv_mjpeg_val_ac_chrominance);
 148     AV_WB16(ptr, size);
 149 }
 150
 151 static void jpeg_put_comments(MpegEncContext *s)
 152 {
 153     PutBitContext *p = &s->pb;
 154     int size;
 155     uint8_t *ptr;
 156
 157     if (s->aspect_ratio_info /* && !lossless */)
 158     {
 159     /* JFIF header */
 160     put_marker(p, APP0);
 161     put_bits(p, 16, 16);
 162     avpriv_put_string(p, "JFIF", 1); /* this puts the trailing zero-byte too */
 163     put_bits(p, 16, 0x0201); /* v 1.02 */
 164     put_bits(p, 8, 0); /* units type: 0 - aspect ratio */
 165     put_bits(p, 16, s->avctx->sample_aspect_ratio.num);
 166     put_bits(p, 16, s->avctx->sample_aspect_ratio.den);
 167     put_bits(p, 8, 0); /* thumbnail width */
 168     put_bits(p, 8, 0); /* thumbnail height */
 169     }
 170
 171     /* comment */
 172     if(!(s->flags & CODEC_FLAG_BITEXACT)){
 173         put_marker(p, COM);
 174         flush_put_bits(p);
 175         ptr = put_bits_ptr(p);
 176         put_bits(p, 16, 0); /* patched later */
 177         avpriv_put_string(p, LIBAVCODEC_IDENT, 1);
 178         size = strlen(LIBAVCODEC_IDENT)+3;
 179         AV_WB16(ptr, size);
 180     }
 181
 182     if(  s->avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV420P
 183        ||s->avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV422P
 184        ||s->avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P){
 185         put_marker(p, COM);
 186         flush_put_bits(p);
 187         ptr = put_bits_ptr(p);
 188         put_bits(p, 16, 0); /* patched later */
 189         avpriv_put_string(p, "CS=ITU601", 1);
 190         size = strlen("CS=ITU601")+3;
 191         AV_WB16(ptr, size);
 192     }
 193 }
 194
 195 void ff_mjpeg_encode_picture_header(MpegEncContext *s)
 196 {
 197     const int lossless= s->avctx->codec_id != AV_CODEC_ID_MJPEG;
 198
 199     put_marker(&s->pb, SOI);
 200
 201     jpeg_put_comments(s);
 202
 203     jpeg_table_header(s);
 204
 205     switch(s->avctx->codec_id){
 206     case AV_CODEC_ID_MJPEG:  put_marker(&s->pb, SOF0 ); break;
 207     case AV_CODEC_ID_LJPEG:  put_marker(&s->pb, SOF3 ); break;
 208     default: assert(0);
 209     }
 210
 211     put_bits(&s->pb, 16, 17);
 212     if(lossless && s->avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_BGRA)
 213         put_bits(&s->pb, 8, 9); /* 9 bits/component RCT */
 214     else
 215         put_bits(&s->pb, 8, 8); /* 8 bits/component */
 216     put_bits(&s->pb, 16, s->height);
 217     put_bits(&s->pb, 16, s->width);
 218     put_bits(&s->pb, 8, 3); /* 3 components */
 219
 220     /* Y component */
 221     put_bits(&s->pb, 8, 1); /* component number */
 222     put_bits(&s->pb, 4, s->mjpeg_hsample[0]); /* H factor */
 223     put_bits(&s->pb, 4, s->mjpeg_vsample[0]); /* V factor */
 224     put_bits(&s->pb, 8, 0); /* select matrix */
 225
 226     /* Cb component */
 227     put_bits(&s->pb, 8, 2); /* component number */
 228     put_bits(&s->pb, 4, s->mjpeg_hsample[1]); /* H factor */
 229     put_bits(&s->pb, 4, s->mjpeg_vsample[1]); /* V factor */
 230 #ifdef TWOMATRIXES
 231     put_bits(&s->pb, 8, lossless ? 0 : 1); /* select matrix */
 232 #else
 233     put_bits(&s->pb, 8, 0); /* select matrix */
 234 #endif
 235
 236     /* Cr component */
 237     put_bits(&s->pb, 8, 3); /* component number */
 238     put_bits(&s->pb, 4, s->mjpeg_hsample[2]); /* H factor */
 239     put_bits(&s->pb, 4, s->mjpeg_vsample[2]); /* V factor */
 240 #ifdef TWOMATRIXES
 241     put_bits(&s->pb, 8, lossless ? 0 : 1); /* select matrix */
 242 #else
 243     put_bits(&s->pb, 8, 0); /* select matrix */
 244 #endif
 245
 246     /* scan header */
 247     put_marker(&s->pb, SOS);
 248     put_bits(&s->pb, 16, 12); /* length */
 249     put_bits(&s->pb, 8, 3); /* 3 components */
 250
 251     /* Y component */
 252     put_bits(&s->pb, 8, 1); /* index */
 253     put_bits(&s->pb, 4, 0); /* DC huffman table index */
 254     put_bits(&s->pb, 4, 0); /* AC huffman table index */
 255
 256     /* Cb component */
 257     put_bits(&s->pb, 8, 2); /* index */
 258     put_bits(&s->pb, 4, 1); /* DC huffman table index */
 259     put_bits(&s->pb, 4, lossless ? 0 : 1); /* AC huffman table index */
 260
 261     /* Cr component */
 262     put_bits(&s->pb, 8, 3); /* index */
 263     put_bits(&s->pb, 4, 1); /* DC huffman table index */
 264     put_bits(&s->pb, 4, lossless ? 0 : 1); /* AC huffman table index */
 265
 266     put_bits(&s->pb, 8, lossless ? s->avctx->prediction_method+1 : 0); /* Ss (not used) */
 267
 268     switch(s->avctx->codec_id){
 269     case AV_CODEC_ID_MJPEG:  put_bits(&s->pb, 8, 63); break; /* Se (not used) */
 270     case AV_CODEC_ID_LJPEG:  put_bits(&s->pb, 8,  0); break; /* not used */
 271     default: assert(0);
 272     }
 273
 274     put_bits(&s->pb, 8, 0); /* Ah/Al (not used) */
 275 }
 276
 277 static void escape_FF(MpegEncContext *s, int start)
 278 {
 279     int size= put_bits_count(&s->pb) - start*8;
 280     int i, ff_count;
 281     uint8_t *buf= s->pb.buf + start;
 282     int align= (-(size_t)(buf))&3;
 283
 284     assert((size&7) == 0);
 285     size >>= 3;
 286
 287     ff_count=0;
 288     for(i=0; i<size && i<align; i++){
 289         if(buf[i]==0xFF) ff_count++;
 290     }
 291     for(; i<size-15; i+=16){
 292         int acc, v;
 293
 294         v= *(uint32_t*)(&buf[i]);
 295         acc= (((v & (v>>4))&0x0F0F0F0F)+0x01010101)&0x10101010;
 296         v= *(uint32_t*)(&buf[i+4]);
 297         acc+=(((v & (v>>4))&0x0F0F0F0F)+0x01010101)&0x10101010;
 298         v= *(uint32_t*)(&buf[i+8]);
 299         acc+=(((v & (v>>4))&0x0F0F0F0F)+0x01010101)&0x10101010;
 300         v= *(uint32_t*)(&buf[i+12]);
 301         acc+=(((v & (v>>4))&0x0F0F0F0F)+0x01010101)&0x10101010;
 302
 303         acc>>=4;
 304         acc+= (acc>>16);
 305         acc+= (acc>>8);
 306         ff_count+= acc&0xFF;
 307     }
 308     for(; i<size; i++){
 309         if(buf[i]==0xFF) ff_count++;
 310     }
 311
 312     if(ff_count==0) return;
 313
 314     flush_put_bits(&s->pb);
 315     skip_put_bytes(&s->pb, ff_count);
 316
 317     for(i=size-1; ff_count; i--){
 318         int v= buf[i];
 319
 320         if(v==0xFF){
 321             buf[i+ff_count]= 0;
 322             ff_count--;
 323         }
 324
 325         buf[i+ff_count]= v;
 326     }
 327 }
 328
 329 void ff_mjpeg_encode_stuffing(PutBitContext * pbc)
 330 {
 331     int length;
 332     length= (-put_bits_count(pbc))&7;
 333     if(length) put_bits(pbc, length, (1<<length)-1);
 334 }
 335
 336 void ff_mjpeg_encode_picture_trailer(MpegEncContext *s)
 337 {
 338     ff_mjpeg_encode_stuffing(&s->pb);
 339     flush_put_bits(&s->pb);
 340
 341     assert((s->header_bits&7)==0);
 342
 343     escape_FF(s, s->header_bits>>3);
 344
 345     put_marker(&s->pb, EOI);
 346 }
 347
 348 void ff_mjpeg_encode_dc(MpegEncContext *s, int val,
 349                         uint8_t *huff_size, uint16_t *huff_code)
 350 {
 351     int mant, nbits;
 352
 353     if (val == 0) {
 354         put_bits(&s->pb, huff_size[0], huff_code[0]);
 355     } else {
 356         mant = val;
 357         if (val < 0) {
 358             val = -val;
 359             mant--;
 360         }
 361
 362         nbits= av_log2_16bit(val) + 1;
 363
 364         put_bits(&s->pb, huff_size[nbits], huff_code[nbits]);
 365
 366         put_sbits(&s->pb, nbits, mant);
 367     }
 368 }
 369
 370 static void encode_block(MpegEncContext *s, int16_t *block, int n)
 371 {
 372     int mant, nbits, code, i, j;
 373     int component, dc, run, last_index, val;
 374     MJpegContext *m = s->mjpeg_ctx;
 375     uint8_t *huff_size_ac;
 376     uint16_t *huff_code_ac;
 377
 378     /* DC coef */
 379     component = (n <= 3 ? 0 : (n&1) + 1);
 380     dc = block[0]; /* overflow is impossible */
 381     val = dc - s->last_dc[component];
 382     if (n < 4) {
 383         ff_mjpeg_encode_dc(s, val, m->huff_size_dc_luminance, m->huff_code_dc_luminance);
 384         huff_size_ac = m->huff_size_ac_luminance;
 385         huff_code_ac = m->huff_code_ac_luminance;
 386     } else {
 387         ff_mjpeg_encode_dc(s, val, m->huff_size_dc_chrominance, m->huff_code_dc_chrominance);
 388         huff_size_ac = m->huff_size_ac_chrominance;
 389         huff_code_ac = m->huff_code_ac_chrominance;
 390     }
 391     s->last_dc[component] = dc;
 392
 393     /* AC coefs */
 394
 395     run = 0;
 396     last_index = s->block_last_index[n];
 397     for(i=1;i<=last_index;i++) {
 398         j = s->intra_scantable.permutated[i];
 399         val = block[j];
 400         if (val == 0) {
 401             run++;
 402         } else {
 403             while (run >= 16) {
 404                 put_bits(&s->pb, huff_size_ac[0xf0], huff_code_ac[0xf0]);
 405                 run -= 16;
 406             }
 407             mant = val;
 408             if (val < 0) {
 409                 val = -val;
 410                 mant--;
 411             }
 412
 413             nbits= av_log2(val) + 1;
 414             code = (run << 4) | nbits;
 415
 416             put_bits(&s->pb, huff_size_ac[code], huff_code_ac[code]);
 417
 418             put_sbits(&s->pb, nbits, mant);
 419             run = 0;
 420         }
 421     }
 422
 423     /* output EOB only if not already 64 values */
 424     if (last_index < 63 || run != 0)
 425         put_bits(&s->pb, huff_size_ac[0], huff_code_ac[0]);
 426 }
 427
 428 void ff_mjpeg_encode_mb(MpegEncContext *s, int16_t block[6][64])
 429 {
 430     int i;
 431     for(i=0;i<5;i++) {
 432         encode_block(s, block[i], i);
 433     }
 434     if (s->chroma_format == CHROMA_420) {
 435         encode_block(s, block[5], 5);
 436     } else {
 437         encode_block(s, block[6], 6);
 438         encode_block(s, block[5], 5);
 439         encode_block(s, block[7], 7);
 440     }
 441
 442     s->i_tex_bits += get_bits_diff(s);
 443 }
 444
 445 AVCodec ff_mjpeg_encoder = {
 446     .name           = "mjpeg",
 447     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 448     .id             = AV_CODEC_ID_MJPEG,
 449     .priv_data_size = sizeof(MpegEncContext),
 450     .init           = ff_MPV_encode_init,
 451     .encode2        = ff_MPV_encode_picture,
 452     .close          = ff_MPV_encode_end,
 453     .pix_fmts       = (const enum AVPixelFormat[]){
 454         AV_PIX_FMT_YUVJ420P, AV_PIX_FMT_YUVJ422P, AV_PIX_FMT_NONE
 455     },
 456     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("MJPEG (Motion JPEG)"),
 457 };