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 "libavutil/pixdesc.h"
  36
  37 #include "avcodec.h"
  38 #include "mpegvideo.h"
  39 #include "mjpeg.h"
  40 #include "mjpegenc.h"
  41
  42 av_cold int ff_mjpeg_encode_init(MpegEncContext *s)
  43 {
  44     MJpegContext *m;
  45
  46     m = av_malloc(sizeof(MJpegContext));
  47     if (!m)
  48         return -1;
  49
  50     s->min_qcoeff=-1023;
  51     s->max_qcoeff= 1023;
  52
  53     /* build all the huffman tables */
  54     ff_mjpeg_build_huffman_codes(m->huff_size_dc_luminance,
  55                                  m->huff_code_dc_luminance,
  56                                  avpriv_mjpeg_bits_dc_luminance,
  57                                  avpriv_mjpeg_val_dc);
  58     ff_mjpeg_build_huffman_codes(m->huff_size_dc_chrominance,
  59                                  m->huff_code_dc_chrominance,
  60                                  avpriv_mjpeg_bits_dc_chrominance,
  61                                  avpriv_mjpeg_val_dc);
  62     ff_mjpeg_build_huffman_codes(m->huff_size_ac_luminance,
  63                                  m->huff_code_ac_luminance,
  64                                  avpriv_mjpeg_bits_ac_luminance,
  65                                  avpriv_mjpeg_val_ac_luminance);
  66     ff_mjpeg_build_huffman_codes(m->huff_size_ac_chrominance,
  67                                  m->huff_code_ac_chrominance,
  68                                  avpriv_mjpeg_bits_ac_chrominance,
  69                                  avpriv_mjpeg_val_ac_chrominance);
  70
  71     s->mjpeg_ctx = m;
  72     return 0;
  73 }
  74
  75 void ff_mjpeg_encode_close(MpegEncContext *s)
  76 {
  77     av_free(s->mjpeg_ctx);
  78 }
  79
  80 /* table_class: 0 = DC coef, 1 = AC coefs */
  81 static int put_huffman_table(PutBitContext *p, int table_class, int table_id,
  82                              const uint8_t *bits_table, const uint8_t *value_table)
  83 {
  84     int n, i;
  85
  86     put_bits(p, 4, table_class);
  87     put_bits(p, 4, table_id);
  88
  89     n = 0;
  90     for(i=1;i<=16;i++) {
  91         n += bits_table[i];
  92         put_bits(p, 8, bits_table[i]);
  93     }
  94
  95     for(i=0;i<n;i++)
  96         put_bits(p, 8, value_table[i]);
  97
  98     return n + 17;
  99 }
 100
 101 static void jpeg_table_header(PutBitContext *p, ScanTable *intra_scantable,
 102                               uint16_t intra_matrix[64])
 103 {
 104     int i, j, size;
 105     uint8_t *ptr;
 106
 107     /* quant matrixes */
 108     put_marker(p, DQT);
 109     put_bits(p, 16, 2 + 1 * (1 + 64));
 110     put_bits(p, 4, 0); /* 8 bit precision */
 111     put_bits(p, 4, 0); /* table 0 */
 112     for(i=0;i<64;i++) {
 113         j = intra_scantable->permutated[i];
 114         put_bits(p, 8, intra_matrix[j]);
 115     }
 116
 117     /* huffman table */
 118     put_marker(p, DHT);
 119     flush_put_bits(p);
 120     ptr = put_bits_ptr(p);
 121     put_bits(p, 16, 0); /* patched later */
 122     size = 2;
 123     size += put_huffman_table(p, 0, 0, avpriv_mjpeg_bits_dc_luminance,
 124                               avpriv_mjpeg_val_dc);
 125     size += put_huffman_table(p, 0, 1, avpriv_mjpeg_bits_dc_chrominance,
 126                               avpriv_mjpeg_val_dc);
 127
 128     size += put_huffman_table(p, 1, 0, avpriv_mjpeg_bits_ac_luminance,
 129                               avpriv_mjpeg_val_ac_luminance);
 130     size += put_huffman_table(p, 1, 1, avpriv_mjpeg_bits_ac_chrominance,
 131                               avpriv_mjpeg_val_ac_chrominance);
 132     AV_WB16(ptr, size);
 133 }
 134
 135 static void jpeg_put_comments(AVCodecContext *avctx, PutBitContext *p)
 136 {
 137     int size;
 138     uint8_t *ptr;
 139
 140     if (avctx->sample_aspect_ratio.num > 0 && avctx->sample_aspect_ratio.den > 0) {
 141         /* JFIF header */
 142         put_marker(p, APP0);
 143         put_bits(p, 16, 16);
 144         avpriv_put_string(p, "JFIF", 1); /* this puts the trailing zero-byte too */
 145         put_bits(p, 16, 0x0201);         /* v 1.02 */
 146         put_bits(p,  8, 0);              /* units type: 0 - aspect ratio */
 147         put_bits(p, 16, avctx->sample_aspect_ratio.num);
 148         put_bits(p, 16, avctx->sample_aspect_ratio.den);
 149         put_bits(p, 8, 0); /* thumbnail width */
 150         put_bits(p, 8, 0); /* thumbnail height */
 151     }
 152
 153     /* comment */
 154     if (!(avctx->flags & CODEC_FLAG_BITEXACT)) {
 155         put_marker(p, COM);
 156         flush_put_bits(p);
 157         ptr = put_bits_ptr(p);
 158         put_bits(p, 16, 0); /* patched later */
 159         avpriv_put_string(p, LIBAVCODEC_IDENT, 1);
 160         size = strlen(LIBAVCODEC_IDENT)+3;
 161         AV_WB16(ptr, size);
 162     }
 163
 164     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV420P ||
 165         avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV422P ||
 166         avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P) {
 167         put_marker(p, COM);
 168         flush_put_bits(p);
 169         ptr = put_bits_ptr(p);
 170         put_bits(p, 16, 0); /* patched later */
 171         avpriv_put_string(p, "CS=ITU601", 1);
 172         size = strlen("CS=ITU601")+3;
 173         AV_WB16(ptr, size);
 174     }
 175 }
 176
 177 void ff_mjpeg_encode_picture_header(AVCodecContext *avctx, PutBitContext *pb,
 178                                     ScanTable *intra_scantable,
 179                                     uint16_t intra_matrix[64])
 180 {
 181     int chroma_h_shift, chroma_v_shift;
 182     const int lossless = avctx->codec_id != AV_CODEC_ID_MJPEG;
 183     int hsample[3], vsample[3];
 184
 185     av_pix_fmt_get_chroma_sub_sample(avctx->pix_fmt, &chroma_h_shift,
 186                                      &chroma_v_shift);
 187
 188     if (avctx->codec->id == AV_CODEC_ID_LJPEG &&
 189         avctx->pix_fmt   == AV_PIX_FMT_BGR24) {
 190         vsample[0] = hsample[0] =
 191         vsample[1] = hsample[1] =
 192         vsample[2] = hsample[2] = 1;
 193     } else {
 194         vsample[0] = 2;
 195         vsample[1] = 2 >> chroma_v_shift;
 196         vsample[2] = 2 >> chroma_v_shift;
 197         hsample[0] = 2;
 198         hsample[1] = 2 >> chroma_h_shift;
 199         hsample[2] = 2 >> chroma_h_shift;
 200     }
 201
 202     put_marker(pb, SOI);
 203
 204     jpeg_put_comments(avctx, pb);
 205
 206     jpeg_table_header(pb, intra_scantable, intra_matrix);
 207
 208     switch (avctx->codec_id) {
 209     case AV_CODEC_ID_MJPEG:  put_marker(pb, SOF0 ); break;
 210     case AV_CODEC_ID_LJPEG:  put_marker(pb, SOF3 ); break;
 211     default: assert(0);
 212     }
 213
 214     put_bits(pb, 16, 17);
 215     if (lossless && avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_BGR24)
 216         put_bits(pb, 8, 9); /* 9 bits/component RCT */
 217     else
 218         put_bits(pb, 8, 8); /* 8 bits/component */
 219     put_bits(pb, 16, avctx->height);
 220     put_bits(pb, 16, avctx->width);
 221     put_bits(pb, 8, 3); /* 3 components */
 222
 223     /* Y component */
 224     put_bits(pb, 8, 1); /* component number */
 225     put_bits(pb, 4, hsample[0]); /* H factor */
 226     put_bits(pb, 4, vsample[0]); /* V factor */
 227     put_bits(pb, 8, 0); /* select matrix */
 228
 229     /* Cb component */
 230     put_bits(pb, 8, 2); /* component number */
 231     put_bits(pb, 4, hsample[1]); /* H factor */
 232     put_bits(pb, 4, vsample[1]); /* V factor */
 233     put_bits(pb, 8, 0); /* select matrix */
 234
 235     /* Cr component */
 236     put_bits(pb, 8, 3); /* component number */
 237     put_bits(pb, 4, hsample[2]); /* H factor */
 238     put_bits(pb, 4, vsample[2]); /* V factor */
 239     put_bits(pb, 8, 0); /* select matrix */
 240
 241     /* scan header */
 242     put_marker(pb, SOS);
 243     put_bits(pb, 16, 12); /* length */
 244     put_bits(pb, 8, 3); /* 3 components */
 245
 246     /* Y component */
 247     put_bits(pb, 8, 1); /* index */
 248     put_bits(pb, 4, 0); /* DC huffman table index */
 249     put_bits(pb, 4, 0); /* AC huffman table index */
 250
 251     /* Cb component */
 252     put_bits(pb, 8, 2); /* index */
 253     put_bits(pb, 4, 1); /* DC huffman table index */
 254     put_bits(pb, 4, lossless ? 0 : 1); /* AC huffman table index */
 255
 256     /* Cr component */
 257     put_bits(pb, 8, 3); /* index */
 258     put_bits(pb, 4, 1); /* DC huffman table index */
 259     put_bits(pb, 4, lossless ? 0 : 1); /* AC huffman table index */
 260
 261     put_bits(pb, 8, lossless ? avctx->prediction_method + 1 : 0); /* Ss (not used) */
 262
 263     switch (avctx->codec_id) {
 264     case AV_CODEC_ID_MJPEG:  put_bits(pb, 8, 63); break; /* Se (not used) */
 265     case AV_CODEC_ID_LJPEG:  put_bits(pb, 8,  0); break; /* not used */
 266     default: assert(0);
 267     }
 268
 269     put_bits(pb, 8, 0); /* Ah/Al (not used) */
 270 }
 271
 272 static void escape_FF(PutBitContext *pb, int start)
 273 {
 274     int size = put_bits_count(pb) - start * 8;
 275     int i, ff_count;
 276     uint8_t *buf = pb->buf + start;
 277     int align= (-(size_t)(buf))&3;
 278
 279     assert((size&7) == 0);
 280     size >>= 3;
 281
 282     ff_count=0;
 283     for(i=0; i<size && i<align; i++){
 284         if(buf[i]==0xFF) ff_count++;
 285     }
 286     for(; i<size-15; i+=16){
 287         int acc, v;
 288
 289         v= *(uint32_t*)(&buf[i]);
 290         acc= (((v & (v>>4))&0x0F0F0F0F)+0x01010101)&0x10101010;
 291         v= *(uint32_t*)(&buf[i+4]);
 292         acc+=(((v & (v>>4))&0x0F0F0F0F)+0x01010101)&0x10101010;
 293         v= *(uint32_t*)(&buf[i+8]);
 294         acc+=(((v & (v>>4))&0x0F0F0F0F)+0x01010101)&0x10101010;
 295         v= *(uint32_t*)(&buf[i+12]);
 296         acc+=(((v & (v>>4))&0x0F0F0F0F)+0x01010101)&0x10101010;
 297
 298         acc>>=4;
 299         acc+= (acc>>16);
 300         acc+= (acc>>8);
 301         ff_count+= acc&0xFF;
 302     }
 303     for(; i<size; i++){
 304         if(buf[i]==0xFF) ff_count++;
 305     }
 306
 307     if(ff_count==0) return;
 308
 309     flush_put_bits(pb);
 310     skip_put_bytes(pb, ff_count);
 311
 312     for(i=size-1; ff_count; i--){
 313         int v= buf[i];
 314
 315         if(v==0xFF){
 316             buf[i+ff_count]= 0;
 317             ff_count--;
 318         }
 319
 320         buf[i+ff_count]= v;
 321     }
 322 }
 323
 324 void ff_mjpeg_encode_stuffing(PutBitContext * pbc)
 325 {
 326     int length;
 327     length= (-put_bits_count(pbc))&7;
 328     if(length) put_bits(pbc, length, (1<<length)-1);
 329 }
 330
 331 void ff_mjpeg_encode_picture_trailer(PutBitContext *pb, int header_bits)
 332 {
 333     ff_mjpeg_encode_stuffing(pb);
 334     flush_put_bits(pb);
 335
 336     assert((header_bits & 7) == 0);
 337
 338     escape_FF(pb, header_bits >> 3);
 339
 340     put_marker(pb, EOI);
 341 }
 342
 343 void ff_mjpeg_encode_dc(PutBitContext *pb, int val,
 344                         uint8_t *huff_size, uint16_t *huff_code)
 345 {
 346     int mant, nbits;
 347
 348     if (val == 0) {
 349         put_bits(pb, huff_size[0], huff_code[0]);
 350     } else {
 351         mant = val;
 352         if (val < 0) {
 353             val = -val;
 354             mant--;
 355         }
 356
 357         nbits= av_log2_16bit(val) + 1;
 358
 359         put_bits(pb, huff_size[nbits], huff_code[nbits]);
 360
 361         put_sbits(pb, nbits, mant);
 362     }
 363 }
 364
 365 static void encode_block(MpegEncContext *s, int16_t *block, int n)
 366 {
 367     int mant, nbits, code, i, j;
 368     int component, dc, run, last_index, val;
 369     MJpegContext *m = s->mjpeg_ctx;
 370     uint8_t *huff_size_ac;
 371     uint16_t *huff_code_ac;
 372
 373     /* DC coef */
 374     component = (n <= 3 ? 0 : (n&1) + 1);
 375     dc = block[0]; /* overflow is impossible */
 376     val = dc - s->last_dc[component];
 377     if (n < 4) {
 378         ff_mjpeg_encode_dc(&s->pb, val, m->huff_size_dc_luminance, m->huff_code_dc_luminance);
 379         huff_size_ac = m->huff_size_ac_luminance;
 380         huff_code_ac = m->huff_code_ac_luminance;
 381     } else {
 382         ff_mjpeg_encode_dc(&s->pb, val, m->huff_size_dc_chrominance, m->huff_code_dc_chrominance);
 383         huff_size_ac = m->huff_size_ac_chrominance;
 384         huff_code_ac = m->huff_code_ac_chrominance;
 385     }
 386     s->last_dc[component] = dc;
 387
 388     /* AC coefs */
 389
 390     run = 0;
 391     last_index = s->block_last_index[n];
 392     for(i=1;i<=last_index;i++) {
 393         j = s->intra_scantable.permutated[i];
 394         val = block[j];
 395         if (val == 0) {
 396             run++;
 397         } else {
 398             while (run >= 16) {
 399                 put_bits(&s->pb, huff_size_ac[0xf0], huff_code_ac[0xf0]);
 400                 run -= 16;
 401             }
 402             mant = val;
 403             if (val < 0) {
 404                 val = -val;
 405                 mant--;
 406             }
 407
 408             nbits= av_log2(val) + 1;
 409             code = (run << 4) | nbits;
 410
 411             put_bits(&s->pb, huff_size_ac[code], huff_code_ac[code]);
 412
 413             put_sbits(&s->pb, nbits, mant);
 414             run = 0;
 415         }
 416     }
 417
 418     /* output EOB only if not already 64 values */
 419     if (last_index < 63 || run != 0)
 420         put_bits(&s->pb, huff_size_ac[0], huff_code_ac[0]);
 421 }
 422
 423 void ff_mjpeg_encode_mb(MpegEncContext *s, int16_t block[6][64])
 424 {
 425     int i;
 426     for(i=0;i<5;i++) {
 427         encode_block(s, block[i], i);
 428     }
 429     if (s->chroma_format == CHROMA_420) {
 430         encode_block(s, block[5], 5);
 431     } else {
 432         encode_block(s, block[6], 6);
 433         encode_block(s, block[5], 5);
 434         encode_block(s, block[7], 7);
 435     }
 436
 437     s->i_tex_bits += get_bits_diff(s);
 438 }
 439
 440 AVCodec ff_mjpeg_encoder = {
 441     .name           = "mjpeg",
 442     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("MJPEG (Motion JPEG)"),
 443     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 444     .id             = AV_CODEC_ID_MJPEG,
 445     .priv_data_size = sizeof(MpegEncContext),
 446     .init           = ff_MPV_encode_init,
 447     .encode2        = ff_MPV_encode_picture,
 448     .close          = ff_MPV_encode_end,
 449     .pix_fmts       = (const enum AVPixelFormat[]){
 450         AV_PIX_FMT_YUVJ420P, AV_PIX_FMT_YUVJ422P, AV_PIX_FMT_NONE
 451     },
 452 };