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 //#define DEBUG
  34 #include <assert.h>
  35
  36 #include "avcodec.h"
  37 #include "mpegvideo.h"
  38 #include "mjpeg.h"
  39 #include "mjpegenc.h"
  40
  41 /* use two quantizer tables (one for luminance and one for chrominance) */
  42 /* not yet working */
  43 #undef TWOMATRIXES
  44
  45
  46 av_cold int ff_mjpeg_encode_init(MpegEncContext *s)
  47 {
  48     MJpegContext *m;
  49
  50     m = av_malloc(sizeof(MJpegContext));
  51     if (!m)
  52         return -1;
  53
  54     s->min_qcoeff=-1023;
  55     s->max_qcoeff= 1023;
  56
  57     /* build all the huffman tables */
  58     ff_mjpeg_build_huffman_codes(m->huff_size_dc_luminance,
  59                                  m->huff_code_dc_luminance,
  60                                  avpriv_mjpeg_bits_dc_luminance,
  61                                  avpriv_mjpeg_val_dc);
  62     ff_mjpeg_build_huffman_codes(m->huff_size_dc_chrominance,
  63                                  m->huff_code_dc_chrominance,
  64                                  avpriv_mjpeg_bits_dc_chrominance,
  65                                  avpriv_mjpeg_val_dc);
  66     ff_mjpeg_build_huffman_codes(m->huff_size_ac_luminance,
  67                                  m->huff_code_ac_luminance,
  68                                  avpriv_mjpeg_bits_ac_luminance,
  69                                  avpriv_mjpeg_val_ac_luminance);
  70     ff_mjpeg_build_huffman_codes(m->huff_size_ac_chrominance,
  71                                  m->huff_code_ac_chrominance,
  72                                  avpriv_mjpeg_bits_ac_chrominance,
  73                                  avpriv_mjpeg_val_ac_chrominance);
  74
  75     s->mjpeg_ctx = m;
  76     return 0;
  77 }
  78
  79 void ff_mjpeg_encode_close(MpegEncContext *s)
  80 {
  81     av_free(s->mjpeg_ctx);
  82 }
  83
  84 /* table_class: 0 = DC coef, 1 = AC coefs */
  85 static int put_huffman_table(MpegEncContext *s, int table_class, int table_id,
  86                              const uint8_t *bits_table, const uint8_t *value_table)
  87 {
  88     PutBitContext *p = &s->pb;
  89     int n, i;
  90
  91     put_bits(p, 4, table_class);
  92     put_bits(p, 4, table_id);
  93
  94     n = 0;
  95     for(i=1;i<=16;i++) {
  96         n += bits_table[i];
  97         put_bits(p, 8, bits_table[i]);
  98     }
  99
 100     for(i=0;i<n;i++)
 101         put_bits(p, 8, value_table[i]);
 102
 103     return n + 17;
 104 }
 105
 106 static void jpeg_table_header(MpegEncContext *s)
 107 {
 108     PutBitContext *p = &s->pb;
 109     int i, j, size;
 110     uint8_t *ptr;
 111
 112     /* quant matrixes */
 113     put_marker(p, DQT);
 114 #ifdef TWOMATRIXES
 115     put_bits(p, 16, 2 + 2 * (1 + 64));
 116 #else
 117     put_bits(p, 16, 2 + 1 * (1 + 64));
 118 #endif
 119     put_bits(p, 4, 0); /* 8 bit precision */
 120     put_bits(p, 4, 0); /* table 0 */
 121     for(i=0;i<64;i++) {
 122         j = s->intra_scantable.permutated[i];
 123         put_bits(p, 8, s->intra_matrix[j]);
 124     }
 125 #ifdef TWOMATRIXES
 126     put_bits(p, 4, 0); /* 8 bit precision */
 127     put_bits(p, 4, 1); /* table 1 */
 128     for(i=0;i<64;i++) {
 129         j = s->intra_scantable.permutated[i];
 130         put_bits(p, 8, s->chroma_intra_matrix[j]);
 131     }
 132 #endif
 133
 134     /* huffman table */
 135     put_marker(p, DHT);
 136     flush_put_bits(p);
 137     ptr = put_bits_ptr(p);
 138     put_bits(p, 16, 0); /* patched later */
 139     size = 2;
 140     size += put_huffman_table(s, 0, 0, avpriv_mjpeg_bits_dc_luminance,
 141                               avpriv_mjpeg_val_dc);
 142     size += put_huffman_table(s, 0, 1, avpriv_mjpeg_bits_dc_chrominance,
 143                               avpriv_mjpeg_val_dc);
 144
 145     size += put_huffman_table(s, 1, 0, avpriv_mjpeg_bits_ac_luminance,
 146                               avpriv_mjpeg_val_ac_luminance);
 147     size += put_huffman_table(s, 1, 1, avpriv_mjpeg_bits_ac_chrominance,
 148                               avpriv_mjpeg_val_ac_chrominance);
 149     AV_WB16(ptr, size);
 150 }
 151
 152 static void jpeg_put_comments(MpegEncContext *s)
 153 {
 154     PutBitContext *p = &s->pb;
 155     int size;
 156     uint8_t *ptr;
 157
 158     if (s->aspect_ratio_info /* && !lossless */)
 159     {
 160     /* JFIF header */
 161     put_marker(p, APP0);
 162     put_bits(p, 16, 16);
 163     avpriv_put_string(p, "JFIF", 1); /* this puts the trailing zero-byte too */
 164     put_bits(p, 16, 0x0201); /* v 1.02 */
 165     put_bits(p, 8, 0); /* units type: 0 - aspect ratio */
 166     put_bits(p, 16, s->avctx->sample_aspect_ratio.num);
 167     put_bits(p, 16, s->avctx->sample_aspect_ratio.den);
 168     put_bits(p, 8, 0); /* thumbnail width */
 169     put_bits(p, 8, 0); /* thumbnail height */
 170     }
 171
 172     /* comment */
 173     if(!(s->flags & CODEC_FLAG_BITEXACT)){
 174         put_marker(p, COM);
 175         flush_put_bits(p);
 176         ptr = put_bits_ptr(p);
 177         put_bits(p, 16, 0); /* patched later */
 178         avpriv_put_string(p, LIBAVCODEC_IDENT, 1);
 179         size = strlen(LIBAVCODEC_IDENT)+3;
 180         AV_WB16(ptr, size);
 181     }
 182
 183     if(  s->avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV420P
 184        ||s->avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV422P
 185        ||s->avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P){
 186         put_marker(p, COM);
 187         flush_put_bits(p);
 188         ptr = put_bits_ptr(p);
 189         put_bits(p, 16, 0); /* patched later */
 190         avpriv_put_string(p, "CS=ITU601", 1);
 191         size = strlen("CS=ITU601")+3;
 192         AV_WB16(ptr, size);
 193     }
 194 }
 195
 196 void ff_mjpeg_encode_picture_header(MpegEncContext *s)
 197 {
 198     const int lossless= s->avctx->codec_id != AV_CODEC_ID_MJPEG;
 199
 200     put_marker(&s->pb, SOI);
 201
 202     jpeg_put_comments(s);
 203
 204     jpeg_table_header(s);
 205
 206     switch(s->avctx->codec_id){
 207     case AV_CODEC_ID_MJPEG:  put_marker(&s->pb, SOF0 ); break;
 208     case AV_CODEC_ID_LJPEG:  put_marker(&s->pb, SOF3 ); break;
 209     default: assert(0);
 210     }
 211
 212     put_bits(&s->pb, 16, 17);
 213     if(lossless && s->avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_BGRA)
 214         put_bits(&s->pb, 8, 9); /* 9 bits/component RCT */
 215     else
 216         put_bits(&s->pb, 8, 8); /* 8 bits/component */
 217     put_bits(&s->pb, 16, s->height);
 218     put_bits(&s->pb, 16, s->width);
 219     put_bits(&s->pb, 8, 3); /* 3 components */
 220
 221     /* Y component */
 222     put_bits(&s->pb, 8, 1); /* component number */
 223     put_bits(&s->pb, 4, s->mjpeg_hsample[0]); /* H factor */
 224     put_bits(&s->pb, 4, s->mjpeg_vsample[0]); /* V factor */
 225     put_bits(&s->pb, 8, 0); /* select matrix */
 226
 227     /* Cb component */
 228     put_bits(&s->pb, 8, 2); /* component number */
 229     put_bits(&s->pb, 4, s->mjpeg_hsample[1]); /* H factor */
 230     put_bits(&s->pb, 4, s->mjpeg_vsample[1]); /* V factor */
 231 #ifdef TWOMATRIXES
 232     put_bits(&s->pb, 8, lossless ? 0 : 1); /* select matrix */
 233 #else
 234     put_bits(&s->pb, 8, 0); /* select matrix */
 235 #endif
 236
 237     /* Cr component */
 238     put_bits(&s->pb, 8, 3); /* component number */
 239     put_bits(&s->pb, 4, s->mjpeg_hsample[2]); /* H factor */
 240     put_bits(&s->pb, 4, s->mjpeg_vsample[2]); /* V factor */
 241 #ifdef TWOMATRIXES
 242     put_bits(&s->pb, 8, lossless ? 0 : 1); /* select matrix */
 243 #else
 244     put_bits(&s->pb, 8, 0); /* select matrix */
 245 #endif
 246
 247     /* scan header */
 248     put_marker(&s->pb, SOS);
 249     put_bits(&s->pb, 16, 12); /* length */
 250     put_bits(&s->pb, 8, 3); /* 3 components */
 251
 252     /* Y component */
 253     put_bits(&s->pb, 8, 1); /* index */
 254     put_bits(&s->pb, 4, 0); /* DC huffman table index */
 255     put_bits(&s->pb, 4, 0); /* AC huffman table index */
 256
 257     /* Cb component */
 258     put_bits(&s->pb, 8, 2); /* index */
 259     put_bits(&s->pb, 4, 1); /* DC huffman table index */
 260     put_bits(&s->pb, 4, lossless ? 0 : 1); /* AC huffman table index */
 261
 262     /* Cr component */
 263     put_bits(&s->pb, 8, 3); /* index */
 264     put_bits(&s->pb, 4, 1); /* DC huffman table index */
 265     put_bits(&s->pb, 4, lossless ? 0 : 1); /* AC huffman table index */
 266
 267     put_bits(&s->pb, 8, lossless ? s->avctx->prediction_method+1 : 0); /* Ss (not used) */
 268
 269     switch(s->avctx->codec_id){
 270     case AV_CODEC_ID_MJPEG:  put_bits(&s->pb, 8, 63); break; /* Se (not used) */
 271     case AV_CODEC_ID_LJPEG:  put_bits(&s->pb, 8,  0); break; /* not used */
 272     default: assert(0);
 273     }
 274
 275     put_bits(&s->pb, 8, 0); /* Ah/Al (not used) */
 276 }
 277
 278 static void escape_FF(MpegEncContext *s, int start)
 279 {
 280     int size= put_bits_count(&s->pb) - start*8;
 281     int i, ff_count;
 282     uint8_t *buf= s->pb.buf + start;
 283     int align= (-(size_t)(buf))&3;
 284
 285     assert((size&7) == 0);
 286     size >>= 3;
 287
 288     ff_count=0;
 289     for(i=0; i<size && i<align; i++){
 290         if(buf[i]==0xFF) ff_count++;
 291     }
 292     for(; i<size-15; i+=16){
 293         int acc, v;
 294
 295         v= *(uint32_t*)(&buf[i]);
 296         acc= (((v & (v>>4))&0x0F0F0F0F)+0x01010101)&0x10101010;
 297         v= *(uint32_t*)(&buf[i+4]);
 298         acc+=(((v & (v>>4))&0x0F0F0F0F)+0x01010101)&0x10101010;
 299         v= *(uint32_t*)(&buf[i+8]);
 300         acc+=(((v & (v>>4))&0x0F0F0F0F)+0x01010101)&0x10101010;
 301         v= *(uint32_t*)(&buf[i+12]);
 302         acc+=(((v & (v>>4))&0x0F0F0F0F)+0x01010101)&0x10101010;
 303
 304         acc>>=4;
 305         acc+= (acc>>16);
 306         acc+= (acc>>8);
 307         ff_count+= acc&0xFF;
 308     }
 309     for(; i<size; i++){
 310         if(buf[i]==0xFF) ff_count++;
 311     }
 312
 313     if(ff_count==0) return;
 314
 315     flush_put_bits(&s->pb);
 316     skip_put_bytes(&s->pb, ff_count);
 317
 318     for(i=size-1; ff_count; i--){
 319         int v= buf[i];
 320
 321         if(v==0xFF){
 322             buf[i+ff_count]= 0;
 323             ff_count--;
 324         }
 325
 326         buf[i+ff_count]= v;
 327     }
 328 }
 329
 330 void ff_mjpeg_encode_stuffing(PutBitContext * pbc)
 331 {
 332     int length;
 333     length= (-put_bits_count(pbc))&7;
 334     if(length) put_bits(pbc, length, (1<<length)-1);
 335 }
 336
 337 void ff_mjpeg_encode_picture_trailer(MpegEncContext *s)
 338 {
 339     ff_mjpeg_encode_stuffing(&s->pb);
 340     flush_put_bits(&s->pb);
 341
 342     assert((s->header_bits&7)==0);
 343
 344     escape_FF(s, s->header_bits>>3);
 345
 346     put_marker(&s->pb, EOI);
 347 }
 348
 349 void ff_mjpeg_encode_dc(MpegEncContext *s, int val,
 350                         uint8_t *huff_size, uint16_t *huff_code)
 351 {
 352     int mant, nbits;
 353
 354     if (val == 0) {
 355         put_bits(&s->pb, huff_size[0], huff_code[0]);
 356     } else {
 357         mant = val;
 358         if (val < 0) {
 359             val = -val;
 360             mant--;
 361         }
 362
 363         nbits= av_log2_16bit(val) + 1;
 364
 365         put_bits(&s->pb, huff_size[nbits], huff_code[nbits]);
 366
 367         put_sbits(&s->pb, nbits, mant);
 368     }
 369 }
 370
 371 static void encode_block(MpegEncContext *s, int16_t *block, int n)
 372 {
 373     int mant, nbits, code, i, j;
 374     int component, dc, run, last_index, val;
 375     MJpegContext *m = s->mjpeg_ctx;
 376     uint8_t *huff_size_ac;
 377     uint16_t *huff_code_ac;
 378
 379     /* DC coef */
 380     component = (n <= 3 ? 0 : (n&1) + 1);
 381     dc = block[0]; /* overflow is impossible */
 382     val = dc - s->last_dc[component];
 383     if (n < 4) {
 384         ff_mjpeg_encode_dc(s, val, m->huff_size_dc_luminance, m->huff_code_dc_luminance);
 385         huff_size_ac = m->huff_size_ac_luminance;
 386         huff_code_ac = m->huff_code_ac_luminance;
 387     } else {
 388         ff_mjpeg_encode_dc(s, val, m->huff_size_dc_chrominance, m->huff_code_dc_chrominance);
 389         huff_size_ac = m->huff_size_ac_chrominance;
 390         huff_code_ac = m->huff_code_ac_chrominance;
 391     }
 392     s->last_dc[component] = dc;
 393
 394     /* AC coefs */
 395
 396     run = 0;
 397     last_index = s->block_last_index[n];
 398     for(i=1;i<=last_index;i++) {
 399         j = s->intra_scantable.permutated[i];
 400         val = block[j];
 401         if (val == 0) {
 402             run++;
 403         } else {
 404             while (run >= 16) {
 405                 put_bits(&s->pb, huff_size_ac[0xf0], huff_code_ac[0xf0]);
 406                 run -= 16;
 407             }
 408             mant = val;
 409             if (val < 0) {
 410                 val = -val;
 411                 mant--;
 412             }
 413
 414             nbits= av_log2(val) + 1;
 415             code = (run << 4) | nbits;
 416
 417             put_bits(&s->pb, huff_size_ac[code], huff_code_ac[code]);
 418
 419             put_sbits(&s->pb, nbits, mant);
 420             run = 0;
 421         }
 422     }
 423
 424     /* output EOB only if not already 64 values */
 425     if (last_index < 63 || run != 0)
 426         put_bits(&s->pb, huff_size_ac[0], huff_code_ac[0]);
 427 }
 428
 429 void ff_mjpeg_encode_mb(MpegEncContext *s, int16_t block[6][64])
 430 {
 431     int i;
 432     for(i=0;i<5;i++) {
 433         encode_block(s, block[i], i);
 434     }
 435     if (s->chroma_format == CHROMA_420) {
 436         encode_block(s, block[5], 5);
 437     } else {
 438         encode_block(s, block[6], 6);
 439         encode_block(s, block[5], 5);
 440         encode_block(s, block[7], 7);
 441     }
 442
 443     s->i_tex_bits += get_bits_diff(s);
 444 }
 445
 446 AVCodec ff_mjpeg_encoder = {
 447     .name           = "mjpeg",
 448     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 449     .id             = AV_CODEC_ID_MJPEG,
 450     .priv_data_size = sizeof(MpegEncContext),
 451     .init           = ff_MPV_encode_init,
 452     .encode2        = ff_MPV_encode_picture,
 453     .close          = ff_MPV_encode_end,
 454     .pix_fmts       = (const enum AVPixelFormat[]){
 455         AV_PIX_FMT_YUVJ420P, AV_PIX_FMT_YUVJ422P, AV_PIX_FMT_NONE
 456     },
 457     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("MJPEG (Motion JPEG)"),
 458 };