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 FFmpeg.
  12  *
  13  * FFmpeg 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  * FFmpeg 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 FFmpeg; 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 "avcodec.h"
  34 #include "dsputil.h"
  35 #include "mpegvideo.h"
  36 #include "mjpeg.h"
  37 #include "mjpegenc.h"
  38
  39 /* use two quantizer tables (one for luminance and one for chrominance) */
  40 /* not yet working */
  41 #undef TWOMATRIXES
  42
  43
  44 av_cold int ff_mjpeg_encode_init(MpegEncContext *s)
  45 {
  46     MJpegContext *m;
  47
  48     if (s->width > 65500 || s->height > 65500) {
  49         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "JPEG does not support resolutions above 65500x65500\n");
  50         return -1;
  51     }
  52
  53     m = av_malloc(sizeof(MJpegContext));
  54     if (!m)
  55         return -1;
  56
  57     s->min_qcoeff=-1023;
  58     s->max_qcoeff= 1023;
  59
  60     /* build all the huffman tables */
  61     ff_mjpeg_build_huffman_codes(m->huff_size_dc_luminance,
  62                                  m->huff_code_dc_luminance,
  63                                  avpriv_mjpeg_bits_dc_luminance,
  64                                  avpriv_mjpeg_val_dc);
  65     ff_mjpeg_build_huffman_codes(m->huff_size_dc_chrominance,
  66                                  m->huff_code_dc_chrominance,
  67                                  avpriv_mjpeg_bits_dc_chrominance,
  68                                  avpriv_mjpeg_val_dc);
  69     ff_mjpeg_build_huffman_codes(m->huff_size_ac_luminance,
  70                                  m->huff_code_ac_luminance,
  71                                  avpriv_mjpeg_bits_ac_luminance,
  72                                  avpriv_mjpeg_val_ac_luminance);
  73     ff_mjpeg_build_huffman_codes(m->huff_size_ac_chrominance,
  74                                  m->huff_code_ac_chrominance,
  75                                  avpriv_mjpeg_bits_ac_chrominance,
  76                                  avpriv_mjpeg_val_ac_chrominance);
  77
  78     s->mjpeg_ctx = m;
  79     return 0;
  80 }
  81
  82 void ff_mjpeg_encode_close(MpegEncContext *s)
  83 {
  84     av_free(s->mjpeg_ctx);
  85 }
  86
  87 /* table_class: 0 = DC coef, 1 = AC coefs */
  88 static int put_huffman_table(MpegEncContext *s, int table_class, int table_id,
  89                              const uint8_t *bits_table, const uint8_t *value_table)
  90 {
  91     PutBitContext *p = &s->pb;
  92     int n, i;
  93
  94     put_bits(p, 4, table_class);
  95     put_bits(p, 4, table_id);
  96
  97     n = 0;
  98     for(i=1;i<=16;i++) {
  99         n += bits_table[i];
 100         put_bits(p, 8, bits_table[i]);
 101     }
 102
 103     for(i=0;i<n;i++)
 104         put_bits(p, 8, value_table[i]);
 105
 106     return n + 17;
 107 }
 108
 109 static void jpeg_table_header(MpegEncContext *s)
 110 {
 111     PutBitContext *p = &s->pb;
 112     int i, j, size;
 113     uint8_t *ptr;
 114
 115     /* quant matrixes */
 116     put_marker(p, DQT);
 117 #ifdef TWOMATRIXES
 118     put_bits(p, 16, 2 + 2 * (1 + 64));
 119 #else
 120     put_bits(p, 16, 2 + 1 * (1 + 64));
 121 #endif
 122     put_bits(p, 4, 0); /* 8 bit precision */
 123     put_bits(p, 4, 0); /* table 0 */
 124     for(i=0;i<64;i++) {
 125         j = s->intra_scantable.permutated[i];
 126         put_bits(p, 8, s->intra_matrix[j]);
 127     }
 128 #ifdef TWOMATRIXES
 129     put_bits(p, 4, 0); /* 8 bit precision */
 130     put_bits(p, 4, 1); /* table 1 */
 131     for(i=0;i<64;i++) {
 132         j = s->intra_scantable.permutated[i];
 133         put_bits(p, 8, s->chroma_intra_matrix[j]);
 134     }
 135 #endif
 136
 137     if(s->avctx->active_thread_type & FF_THREAD_SLICE){
 138         put_marker(p, DRI);
 139         put_bits(p, 16, 4);
 140         put_bits(p, 16, s->mb_width);
 141     }
 142
 143     /* huffman table */
 144     put_marker(p, DHT);
 145     flush_put_bits(p);
 146     ptr = put_bits_ptr(p);
 147     put_bits(p, 16, 0); /* patched later */
 148     size = 2;
 149     size += put_huffman_table(s, 0, 0, avpriv_mjpeg_bits_dc_luminance,
 150                               avpriv_mjpeg_val_dc);
 151     size += put_huffman_table(s, 0, 1, avpriv_mjpeg_bits_dc_chrominance,
 152                               avpriv_mjpeg_val_dc);
 153
 154     size += put_huffman_table(s, 1, 0, avpriv_mjpeg_bits_ac_luminance,
 155                               avpriv_mjpeg_val_ac_luminance);
 156     size += put_huffman_table(s, 1, 1, avpriv_mjpeg_bits_ac_chrominance,
 157                               avpriv_mjpeg_val_ac_chrominance);
 158     AV_WB16(ptr, size);
 159 }
 160
 161 static void jpeg_put_comments(MpegEncContext *s)
 162 {
 163     PutBitContext *p = &s->pb;
 164     int size;
 165     uint8_t *ptr;
 166
 167     if (s->avctx->sample_aspect_ratio.num /* && !lossless */)
 168     {
 169     /* JFIF header */
 170     put_marker(p, APP0);
 171     put_bits(p, 16, 16);
 172     avpriv_put_string(p, "JFIF", 1); /* this puts the trailing zero-byte too */
 173     put_bits(p, 16, 0x0102); /* v 1.02 */
 174     put_bits(p, 8, 0); /* units type: 0 - aspect ratio */
 175     put_bits(p, 16, s->avctx->sample_aspect_ratio.num);
 176     put_bits(p, 16, s->avctx->sample_aspect_ratio.den);
 177     put_bits(p, 8, 0); /* thumbnail width */
 178     put_bits(p, 8, 0); /* thumbnail height */
 179     }
 180
 181     /* comment */
 182     if(!(s->flags & CODEC_FLAG_BITEXACT)){
 183         put_marker(p, COM);
 184         flush_put_bits(p);
 185         ptr = put_bits_ptr(p);
 186         put_bits(p, 16, 0); /* patched later */
 187         avpriv_put_string(p, LIBAVCODEC_IDENT, 1);
 188         size = strlen(LIBAVCODEC_IDENT)+3;
 189         AV_WB16(ptr, size);
 190     }
 191
 192     if(  s->avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV420P
 193        ||s->avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV422P
 194        ||s->avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P){
 195         put_marker(p, COM);
 196         flush_put_bits(p);
 197         ptr = put_bits_ptr(p);
 198         put_bits(p, 16, 0); /* patched later */
 199         avpriv_put_string(p, "CS=ITU601", 1);
 200         size = strlen("CS=ITU601")+3;
 201         AV_WB16(ptr, size);
 202     }
 203 }
 204
 205 void ff_mjpeg_encode_picture_header(MpegEncContext *s)
 206 {
 207     const int lossless= s->avctx->codec_id != AV_CODEC_ID_MJPEG;
 208     int i;
 209
 210     put_marker(&s->pb, SOI);
 211
 212     // hack for AMV mjpeg format
 213     if(s->avctx->codec_id == AV_CODEC_ID_AMV) goto end;
 214
 215     jpeg_put_comments(s);
 216
 217     jpeg_table_header(s);
 218
 219     switch(s->avctx->codec_id){
 220     case AV_CODEC_ID_MJPEG:  put_marker(&s->pb, SOF0 ); break;
 221     case AV_CODEC_ID_LJPEG:  put_marker(&s->pb, SOF3 ); break;
 222     default: av_assert0(0);
 223     }
 224
 225     put_bits(&s->pb, 16, 17);
 226     if(lossless && (s->avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_BGR0
 227                     || s->avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_BGRA
 228                     || s->avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_BGR24))
 229         put_bits(&s->pb, 8, 9); /* 9 bits/component RCT */
 230     else
 231         put_bits(&s->pb, 8, 8); /* 8 bits/component */
 232     put_bits(&s->pb, 16, s->height);
 233     put_bits(&s->pb, 16, s->width);
 234     put_bits(&s->pb, 8, 3); /* 3 components */
 235
 236     /* Y component */
 237     put_bits(&s->pb, 8, 1); /* component number */
 238     put_bits(&s->pb, 4, s->mjpeg_hsample[0]); /* H factor */
 239     put_bits(&s->pb, 4, s->mjpeg_vsample[0]); /* V factor */
 240     put_bits(&s->pb, 8, 0); /* select matrix */
 241
 242     /* Cb component */
 243     put_bits(&s->pb, 8, 2); /* component number */
 244     put_bits(&s->pb, 4, s->mjpeg_hsample[1]); /* H factor */
 245     put_bits(&s->pb, 4, s->mjpeg_vsample[1]); /* V factor */
 246 #ifdef TWOMATRIXES
 247     put_bits(&s->pb, 8, lossless ? 0 : 1); /* select matrix */
 248 #else
 249     put_bits(&s->pb, 8, 0); /* select matrix */
 250 #endif
 251
 252     /* Cr component */
 253     put_bits(&s->pb, 8, 3); /* component number */
 254     put_bits(&s->pb, 4, s->mjpeg_hsample[2]); /* H factor */
 255     put_bits(&s->pb, 4, s->mjpeg_vsample[2]); /* V factor */
 256 #ifdef TWOMATRIXES
 257     put_bits(&s->pb, 8, lossless ? 0 : 1); /* select matrix */
 258 #else
 259     put_bits(&s->pb, 8, 0); /* select matrix */
 260 #endif
 261
 262     /* scan header */
 263     put_marker(&s->pb, SOS);
 264     put_bits(&s->pb, 16, 12); /* length */
 265     put_bits(&s->pb, 8, 3); /* 3 components */
 266
 267     /* Y component */
 268     put_bits(&s->pb, 8, 1); /* index */
 269     put_bits(&s->pb, 4, 0); /* DC huffman table index */
 270     put_bits(&s->pb, 4, 0); /* AC huffman table index */
 271
 272     /* Cb component */
 273     put_bits(&s->pb, 8, 2); /* index */
 274     put_bits(&s->pb, 4, 1); /* DC huffman table index */
 275     put_bits(&s->pb, 4, lossless ? 0 : 1); /* AC huffman table index */
 276
 277     /* Cr component */
 278     put_bits(&s->pb, 8, 3); /* index */
 279     put_bits(&s->pb, 4, 1); /* DC huffman table index */
 280     put_bits(&s->pb, 4, lossless ? 0 : 1); /* AC huffman table index */
 281
 282     put_bits(&s->pb, 8, lossless ? s->avctx->prediction_method+1 : 0); /* Ss (not used) */
 283
 284     switch(s->avctx->codec_id){
 285     case AV_CODEC_ID_MJPEG:  put_bits(&s->pb, 8, 63); break; /* Se (not used) */
 286     case AV_CODEC_ID_LJPEG:  put_bits(&s->pb, 8,  0); break; /* not used */
 287     default: av_assert0(0);
 288     }
 289
 290     put_bits(&s->pb, 8, 0); /* Ah/Al (not used) */
 291
 292 end:
 293     s->esc_pos = put_bits_count(&s->pb) >> 3;
 294     for(i=1; i<s->slice_context_count; i++)
 295         s->thread_context[i]->esc_pos = 0;
 296 }
 297
 298 static void escape_FF(MpegEncContext *s, int start)
 299 {
 300     int size= put_bits_count(&s->pb) - start*8;
 301     int i, ff_count;
 302     uint8_t *buf= s->pb.buf + start;
 303     int align= (-(size_t)(buf))&3;
 304
 305     av_assert1((size&7) == 0);
 306     size >>= 3;
 307
 308     ff_count=0;
 309     for(i=0; i<size && i<align; i++){
 310         if(buf[i]==0xFF) ff_count++;
 311     }
 312     for(; i<size-15; i+=16){
 313         int acc, v;
 314
 315         v= *(uint32_t*)(&buf[i]);
 316         acc= (((v & (v>>4))&0x0F0F0F0F)+0x01010101)&0x10101010;
 317         v= *(uint32_t*)(&buf[i+4]);
 318         acc+=(((v & (v>>4))&0x0F0F0F0F)+0x01010101)&0x10101010;
 319         v= *(uint32_t*)(&buf[i+8]);
 320         acc+=(((v & (v>>4))&0x0F0F0F0F)+0x01010101)&0x10101010;
 321         v= *(uint32_t*)(&buf[i+12]);
 322         acc+=(((v & (v>>4))&0x0F0F0F0F)+0x01010101)&0x10101010;
 323
 324         acc>>=4;
 325         acc+= (acc>>16);
 326         acc+= (acc>>8);
 327         ff_count+= acc&0xFF;
 328     }
 329     for(; i<size; i++){
 330         if(buf[i]==0xFF) ff_count++;
 331     }
 332
 333     if(ff_count==0) return;
 334
 335     flush_put_bits(&s->pb);
 336     skip_put_bytes(&s->pb, ff_count);
 337
 338     for(i=size-1; ff_count; i--){
 339         int v= buf[i];
 340
 341         if(v==0xFF){
 342             buf[i+ff_count]= 0;
 343             ff_count--;
 344         }
 345
 346         buf[i+ff_count]= v;
 347     }
 348 }
 349
 350 void ff_mjpeg_encode_stuffing(MpegEncContext *s)
 351 {
 352     int length, i;
 353     PutBitContext *pbc = &s->pb;
 354     int mb_y = s->mb_y - !s->mb_x;
 355     length= (-put_bits_count(pbc))&7;
 356     if(length) put_bits(pbc, length, (1<<length)-1);
 357
 358     flush_put_bits(&s->pb);
 359     escape_FF(s, s->esc_pos);
 360
 361     if((s->avctx->active_thread_type & FF_THREAD_SLICE) && mb_y < s->mb_height)
 362         put_marker(pbc, RST0 + (mb_y&7));
 363     s->esc_pos = put_bits_count(pbc) >> 3;
 364
 365     for(i=0; i<3; i++)
 366         s->last_dc[i] = 128 << s->intra_dc_precision;
 367 }
 368
 369 void ff_mjpeg_encode_picture_trailer(MpegEncContext *s)
 370 {
 371
 372     av_assert1((s->header_bits&7)==0);
 373
 374
 375     put_marker(&s->pb, EOI);
 376 }
 377
 378 void ff_mjpeg_encode_dc(MpegEncContext *s, int val,
 379                         uint8_t *huff_size, uint16_t *huff_code)
 380 {
 381     int mant, nbits;
 382
 383     if (val == 0) {
 384         put_bits(&s->pb, huff_size[0], huff_code[0]);
 385     } else {
 386         mant = val;
 387         if (val < 0) {
 388             val = -val;
 389             mant--;
 390         }
 391
 392         nbits= av_log2_16bit(val) + 1;
 393
 394         put_bits(&s->pb, huff_size[nbits], huff_code[nbits]);
 395
 396         put_sbits(&s->pb, nbits, mant);
 397     }
 398 }
 399
 400 static void encode_block(MpegEncContext *s, DCTELEM *block, int n)
 401 {
 402     int mant, nbits, code, i, j;
 403     int component, dc, run, last_index, val;
 404     MJpegContext *m = s->mjpeg_ctx;
 405     uint8_t *huff_size_ac;
 406     uint16_t *huff_code_ac;
 407
 408     /* DC coef */
 409     component = (n <= 3 ? 0 : (n&1) + 1);
 410     dc = block[0]; /* overflow is impossible */
 411     val = dc - s->last_dc[component];
 412     if (n < 4) {
 413         ff_mjpeg_encode_dc(s, val, m->huff_size_dc_luminance, m->huff_code_dc_luminance);
 414         huff_size_ac = m->huff_size_ac_luminance;
 415         huff_code_ac = m->huff_code_ac_luminance;
 416     } else {
 417         ff_mjpeg_encode_dc(s, val, m->huff_size_dc_chrominance, m->huff_code_dc_chrominance);
 418         huff_size_ac = m->huff_size_ac_chrominance;
 419         huff_code_ac = m->huff_code_ac_chrominance;
 420     }
 421     s->last_dc[component] = dc;
 422
 423     /* AC coefs */
 424
 425     run = 0;
 426     last_index = s->block_last_index[n];
 427     for(i=1;i<=last_index;i++) {
 428         j = s->intra_scantable.permutated[i];
 429         val = block[j];
 430         if (val == 0) {
 431             run++;
 432         } else {
 433             while (run >= 16) {
 434                 put_bits(&s->pb, huff_size_ac[0xf0], huff_code_ac[0xf0]);
 435                 run -= 16;
 436             }
 437             mant = val;
 438             if (val < 0) {
 439                 val = -val;
 440                 mant--;
 441             }
 442
 443             nbits= av_log2(val) + 1;
 444             code = (run << 4) | nbits;
 445
 446             put_bits(&s->pb, huff_size_ac[code], huff_code_ac[code]);
 447
 448             put_sbits(&s->pb, nbits, mant);
 449             run = 0;
 450         }
 451     }
 452
 453     /* output EOB only if not already 64 values */
 454     if (last_index < 63 || run != 0)
 455         put_bits(&s->pb, huff_size_ac[0], huff_code_ac[0]);
 456 }
 457
 458 void ff_mjpeg_encode_mb(MpegEncContext *s, DCTELEM block[6][64])
 459 {
 460     int i;
 461     for(i=0;i<5;i++) {
 462         encode_block(s, block[i], i);
 463     }
 464     if (s->chroma_format == CHROMA_420) {
 465         encode_block(s, block[5], 5);
 466     } else {
 467         encode_block(s, block[6], 6);
 468         encode_block(s, block[5], 5);
 469         encode_block(s, block[7], 7);
 470     }
 471
 472     s->i_tex_bits += get_bits_diff(s);
 473 }
 474
 475 // maximum over s->mjpeg_vsample[i]
 476 #define V_MAX 2
 477 static int amv_encode_picture(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
 478                               const AVFrame *pic_arg, int *got_packet)
 479
 480 {
 481     MpegEncContext *s = avctx->priv_data;
 482     AVFrame pic = *pic_arg;
 483     int i;
 484
 485     //CODEC_FLAG_EMU_EDGE have to be cleared
 486     if(s->avctx->flags & CODEC_FLAG_EMU_EDGE)
 487         return -1;
 488
 489     //picture should be flipped upside-down
 490     for(i=0; i < 3; i++) {
 491         pic.data[i] += (pic.linesize[i] * (s->mjpeg_vsample[i] * (8 * s->mb_height -((s->height/V_MAX)&7)) - 1 ));
 492         pic.linesize[i] *= -1;
 493     }
 494     return ff_MPV_encode_picture(avctx, pkt, &pic, got_packet);
 495 }
 496
 497 #if CONFIG_MJPEG_ENCODER
 498 AVCodec ff_mjpeg_encoder = {
 499     .name           = "mjpeg",
 500     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 501     .id             = AV_CODEC_ID_MJPEG,
 502     .priv_data_size = sizeof(MpegEncContext),
 503     .init           = ff_MPV_encode_init,
 504     .encode2        = ff_MPV_encode_picture,
 505     .close          = ff_MPV_encode_end,
 506     .capabilities   = CODEC_CAP_SLICE_THREADS | CODEC_CAP_FRAME_THREADS | CODEC_CAP_INTRA_ONLY,
 507     .pix_fmts       = (const enum AVPixelFormat[]){
 508         AV_PIX_FMT_YUVJ420P, AV_PIX_FMT_YUVJ422P, AV_PIX_FMT_NONE
 509     },
 510     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("MJPEG (Motion JPEG)"),
 511 };
 512 #endif
 513 #if CONFIG_AMV_ENCODER
 514 AVCodec ff_amv_encoder = {
 515     .name           = "amv",
 516     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 517     .id             = AV_CODEC_ID_AMV,
 518     .priv_data_size = sizeof(MpegEncContext),
 519     .init           = ff_MPV_encode_init,
 520     .encode2        = amv_encode_picture,
 521     .close          = ff_MPV_encode_end,
 522     .pix_fmts       = (const enum AVPixelFormat[]){
 523         AV_PIX_FMT_YUVJ420P, AV_PIX_FMT_YUVJ422P, AV_PIX_FMT_NONE
 524     },
 525     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("AMV Video"),
 526 };
 527 #endif