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 "mpegvideo.h"
  35 #include "mjpeg.h"
  36 #include "mjpegenc.h"
  37
  38 /* use two quantizer tables (one for luminance and one for chrominance) */
  39 /* not yet working */
  40 #undef TWOMATRIXES
  41
  42
  43 av_cold int ff_mjpeg_encode_init(MpegEncContext *s)
  44 {
  45     MJpegContext *m;
  46
  47     if (s->width > 65500 || s->height > 65500) {
  48         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "JPEG does not support resolutions above 65500x65500\n");
  49         return -1;
  50     }
  51
  52     m = av_malloc(sizeof(MJpegContext));
  53     if (!m)
  54         return -1;
  55
  56     s->min_qcoeff=-1023;
  57     s->max_qcoeff= 1023;
  58
  59     /* build all the huffman tables */
  60     ff_mjpeg_build_huffman_codes(m->huff_size_dc_luminance,
  61                                  m->huff_code_dc_luminance,
  62                                  avpriv_mjpeg_bits_dc_luminance,
  63                                  avpriv_mjpeg_val_dc);
  64     ff_mjpeg_build_huffman_codes(m->huff_size_dc_chrominance,
  65                                  m->huff_code_dc_chrominance,
  66                                  avpriv_mjpeg_bits_dc_chrominance,
  67                                  avpriv_mjpeg_val_dc);
  68     ff_mjpeg_build_huffman_codes(m->huff_size_ac_luminance,
  69                                  m->huff_code_ac_luminance,
  70                                  avpriv_mjpeg_bits_ac_luminance,
  71                                  avpriv_mjpeg_val_ac_luminance);
  72     ff_mjpeg_build_huffman_codes(m->huff_size_ac_chrominance,
  73                                  m->huff_code_ac_chrominance,
  74                                  avpriv_mjpeg_bits_ac_chrominance,
  75                                  avpriv_mjpeg_val_ac_chrominance);
  76
  77     s->mjpeg_ctx = m;
  78     return 0;
  79 }
  80
  81 void ff_mjpeg_encode_close(MpegEncContext *s)
  82 {
  83     av_free(s->mjpeg_ctx);
  84 }
  85
  86 /* table_class: 0 = DC coef, 1 = AC coefs */
  87 static int put_huffman_table(MpegEncContext *s, int table_class, int table_id,
  88                              const uint8_t *bits_table, const uint8_t *value_table)
  89 {
  90     PutBitContext *p = &s->pb;
  91     int n, i;
  92
  93     put_bits(p, 4, table_class);
  94     put_bits(p, 4, table_id);
  95
  96     n = 0;
  97     for(i=1;i<=16;i++) {
  98         n += bits_table[i];
  99         put_bits(p, 8, bits_table[i]);
 100     }
 101
 102     for(i=0;i<n;i++)
 103         put_bits(p, 8, value_table[i]);
 104
 105     return n + 17;
 106 }
 107
 108 static void jpeg_table_header(MpegEncContext *s)
 109 {
 110     PutBitContext *p = &s->pb;
 111     int i, j, size;
 112     uint8_t *ptr;
 113
 114     if (s->avctx->codec_id != AV_CODEC_ID_LJPEG) {
 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
 138     if(s->avctx->active_thread_type & FF_THREAD_SLICE){
 139         put_marker(p, DRI);
 140         put_bits(p, 16, 4);
 141         put_bits(p, 16, (s->width-1)/(8*s->mjpeg_hsample[0]) + 1);
 142     }
 143
 144     /* huffman table */
 145     put_marker(p, DHT);
 146     flush_put_bits(p);
 147     ptr = put_bits_ptr(p);
 148     put_bits(p, 16, 0); /* patched later */
 149     size = 2;
 150     size += put_huffman_table(s, 0, 0, avpriv_mjpeg_bits_dc_luminance,
 151                               avpriv_mjpeg_val_dc);
 152     size += put_huffman_table(s, 0, 1, avpriv_mjpeg_bits_dc_chrominance,
 153                               avpriv_mjpeg_val_dc);
 154
 155     size += put_huffman_table(s, 1, 0, avpriv_mjpeg_bits_ac_luminance,
 156                               avpriv_mjpeg_val_ac_luminance);
 157     size += put_huffman_table(s, 1, 1, avpriv_mjpeg_bits_ac_chrominance,
 158                               avpriv_mjpeg_val_ac_chrominance);
 159     AV_WB16(ptr, size);
 160 }
 161
 162 static void jpeg_put_comments(MpegEncContext *s)
 163 {
 164     PutBitContext *p = &s->pb;
 165     int size;
 166     uint8_t *ptr;
 167
 168     if (s->avctx->sample_aspect_ratio.num /* && !lossless */)
 169     {
 170     /* JFIF header */
 171     put_marker(p, APP0);
 172     put_bits(p, 16, 16);
 173     avpriv_put_string(p, "JFIF", 1); /* this puts the trailing zero-byte too */
 174     put_bits(p, 16, 0x0102); /* v 1.02 */
 175     put_bits(p, 8, 0); /* units type: 0 - aspect ratio */
 176     put_bits(p, 16, s->avctx->sample_aspect_ratio.num);
 177     put_bits(p, 16, s->avctx->sample_aspect_ratio.den);
 178     put_bits(p, 8, 0); /* thumbnail width */
 179     put_bits(p, 8, 0); /* thumbnail height */
 180     }
 181
 182     /* comment */
 183     if(!(s->flags & CODEC_FLAG_BITEXACT)){
 184         put_marker(p, COM);
 185         flush_put_bits(p);
 186         ptr = put_bits_ptr(p);
 187         put_bits(p, 16, 0); /* patched later */
 188         avpriv_put_string(p, LIBAVCODEC_IDENT, 1);
 189         size = strlen(LIBAVCODEC_IDENT)+3;
 190         AV_WB16(ptr, size);
 191     }
 192
 193     if(  s->avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV420P
 194        ||s->avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV422P
 195        ||s->avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P){
 196         put_marker(p, COM);
 197         flush_put_bits(p);
 198         ptr = put_bits_ptr(p);
 199         put_bits(p, 16, 0); /* patched later */
 200         avpriv_put_string(p, "CS=ITU601", 1);
 201         size = strlen("CS=ITU601")+3;
 202         AV_WB16(ptr, size);
 203     }
 204 }
 205
 206 void ff_mjpeg_encode_picture_header(MpegEncContext *s)
 207 {
 208     const int lossless= s->avctx->codec_id != AV_CODEC_ID_MJPEG;
 209     int i;
 210
 211     put_marker(&s->pb, SOI);
 212
 213     // hack for AMV mjpeg format
 214     if(s->avctx->codec_id == AV_CODEC_ID_AMV) goto end;
 215
 216     jpeg_put_comments(s);
 217
 218     jpeg_table_header(s);
 219
 220     switch(s->avctx->codec_id){
 221     case AV_CODEC_ID_MJPEG:  put_marker(&s->pb, SOF0 ); break;
 222     case AV_CODEC_ID_LJPEG:  put_marker(&s->pb, SOF3 ); break;
 223     default: av_assert0(0);
 224     }
 225
 226     put_bits(&s->pb, 16, 17);
 227     if(lossless && (s->avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_BGR0
 228                     || s->avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_BGRA
 229                     || s->avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_BGR24))
 230         put_bits(&s->pb, 8, 9); /* 9 bits/component RCT */
 231     else
 232         put_bits(&s->pb, 8, 8); /* 8 bits/component */
 233     put_bits(&s->pb, 16, s->height);
 234     put_bits(&s->pb, 16, s->width);
 235     put_bits(&s->pb, 8, 3); /* 3 components */
 236
 237     /* Y component */
 238     put_bits(&s->pb, 8, 1); /* component number */
 239     put_bits(&s->pb, 4, s->mjpeg_hsample[0]); /* H factor */
 240     put_bits(&s->pb, 4, s->mjpeg_vsample[0]); /* V factor */
 241     put_bits(&s->pb, 8, 0); /* select matrix */
 242
 243     /* Cb component */
 244     put_bits(&s->pb, 8, 2); /* component number */
 245     put_bits(&s->pb, 4, s->mjpeg_hsample[1]); /* H factor */
 246     put_bits(&s->pb, 4, s->mjpeg_vsample[1]); /* V factor */
 247 #ifdef TWOMATRIXES
 248     put_bits(&s->pb, 8, lossless ? 0 : 1); /* select matrix */
 249 #else
 250     put_bits(&s->pb, 8, 0); /* select matrix */
 251 #endif
 252
 253     /* Cr component */
 254     put_bits(&s->pb, 8, 3); /* component number */
 255     put_bits(&s->pb, 4, s->mjpeg_hsample[2]); /* H factor */
 256     put_bits(&s->pb, 4, s->mjpeg_vsample[2]); /* V factor */
 257 #ifdef TWOMATRIXES
 258     put_bits(&s->pb, 8, lossless ? 0 : 1); /* select matrix */
 259 #else
 260     put_bits(&s->pb, 8, 0); /* select matrix */
 261 #endif
 262
 263     /* scan header */
 264     put_marker(&s->pb, SOS);
 265     put_bits(&s->pb, 16, 12); /* length */
 266     put_bits(&s->pb, 8, 3); /* 3 components */
 267
 268     /* Y component */
 269     put_bits(&s->pb, 8, 1); /* index */
 270     put_bits(&s->pb, 4, 0); /* DC huffman table index */
 271     put_bits(&s->pb, 4, 0); /* AC huffman table index */
 272
 273     /* Cb component */
 274     put_bits(&s->pb, 8, 2); /* index */
 275     put_bits(&s->pb, 4, 1); /* DC huffman table index */
 276     put_bits(&s->pb, 4, lossless ? 0 : 1); /* AC huffman table index */
 277
 278     /* Cr component */
 279     put_bits(&s->pb, 8, 3); /* index */
 280     put_bits(&s->pb, 4, 1); /* DC huffman table index */
 281     put_bits(&s->pb, 4, lossless ? 0 : 1); /* AC huffman table index */
 282
 283     put_bits(&s->pb, 8, lossless ? s->avctx->prediction_method+1 : 0); /* Ss (not used) */
 284
 285     switch(s->avctx->codec_id){
 286     case AV_CODEC_ID_MJPEG:  put_bits(&s->pb, 8, 63); break; /* Se (not used) */
 287     case AV_CODEC_ID_LJPEG:  put_bits(&s->pb, 8,  0); break; /* not used */
 288     default: av_assert0(0);
 289     }
 290
 291     put_bits(&s->pb, 8, 0); /* Ah/Al (not used) */
 292
 293 end:
 294     s->esc_pos = put_bits_count(&s->pb) >> 3;
 295     for(i=1; i<s->slice_context_count; i++)
 296         s->thread_context[i]->esc_pos = 0;
 297 }
 298
 299 static void escape_FF(MpegEncContext *s, int start)
 300 {
 301     int size= put_bits_count(&s->pb) - start*8;
 302     int i, ff_count;
 303     uint8_t *buf= s->pb.buf + start;
 304     int align= (-(size_t)(buf))&3;
 305
 306     av_assert1((size&7) == 0);
 307     size >>= 3;
 308
 309     ff_count=0;
 310     for(i=0; i<size && i<align; i++){
 311         if(buf[i]==0xFF) ff_count++;
 312     }
 313     for(; i<size-15; i+=16){
 314         int acc, v;
 315
 316         v= *(uint32_t*)(&buf[i]);
 317         acc= (((v & (v>>4))&0x0F0F0F0F)+0x01010101)&0x10101010;
 318         v= *(uint32_t*)(&buf[i+4]);
 319         acc+=(((v & (v>>4))&0x0F0F0F0F)+0x01010101)&0x10101010;
 320         v= *(uint32_t*)(&buf[i+8]);
 321         acc+=(((v & (v>>4))&0x0F0F0F0F)+0x01010101)&0x10101010;
 322         v= *(uint32_t*)(&buf[i+12]);
 323         acc+=(((v & (v>>4))&0x0F0F0F0F)+0x01010101)&0x10101010;
 324
 325         acc>>=4;
 326         acc+= (acc>>16);
 327         acc+= (acc>>8);
 328         ff_count+= acc&0xFF;
 329     }
 330     for(; i<size; i++){
 331         if(buf[i]==0xFF) ff_count++;
 332     }
 333
 334     if(ff_count==0) return;
 335
 336     flush_put_bits(&s->pb);
 337     skip_put_bytes(&s->pb, ff_count);
 338
 339     for(i=size-1; ff_count; i--){
 340         int v= buf[i];
 341
 342         if(v==0xFF){
 343             buf[i+ff_count]= 0;
 344             ff_count--;
 345         }
 346
 347         buf[i+ff_count]= v;
 348     }
 349 }
 350
 351 void ff_mjpeg_encode_stuffing(MpegEncContext *s)
 352 {
 353     int length, i;
 354     PutBitContext *pbc = &s->pb;
 355     int mb_y = s->mb_y - !s->mb_x;
 356     length= (-put_bits_count(pbc))&7;
 357     if(length) put_bits(pbc, length, (1<<length)-1);
 358
 359     flush_put_bits(&s->pb);
 360     escape_FF(s, s->esc_pos);
 361
 362     if((s->avctx->active_thread_type & FF_THREAD_SLICE) && mb_y < s->mb_height)
 363         put_marker(pbc, RST0 + (mb_y&7));
 364     s->esc_pos = put_bits_count(pbc) >> 3;
 365
 366     for(i=0; i<3; i++)
 367         s->last_dc[i] = 128 << s->intra_dc_precision;
 368 }
 369
 370 void ff_mjpeg_encode_picture_trailer(MpegEncContext *s)
 371 {
 372
 373     av_assert1((s->header_bits&7)==0);
 374
 375
 376     put_marker(&s->pb, EOI);
 377 }
 378
 379 void ff_mjpeg_encode_dc(MpegEncContext *s, int val,
 380                         uint8_t *huff_size, uint16_t *huff_code)
 381 {
 382     int mant, nbits;
 383
 384     if (val == 0) {
 385         put_bits(&s->pb, huff_size[0], huff_code[0]);
 386     } else {
 387         mant = val;
 388         if (val < 0) {
 389             val = -val;
 390             mant--;
 391         }
 392
 393         nbits= av_log2_16bit(val) + 1;
 394
 395         put_bits(&s->pb, huff_size[nbits], huff_code[nbits]);
 396
 397         put_sbits(&s->pb, nbits, mant);
 398     }
 399 }
 400
 401 static void encode_block(MpegEncContext *s, int16_t *block, int n)
 402 {
 403     int mant, nbits, code, i, j;
 404     int component, dc, run, last_index, val;
 405     MJpegContext *m = s->mjpeg_ctx;
 406     uint8_t *huff_size_ac;
 407     uint16_t *huff_code_ac;
 408
 409     /* DC coef */
 410     component = (n <= 3 ? 0 : (n&1) + 1);
 411     dc = block[0]; /* overflow is impossible */
 412     val = dc - s->last_dc[component];
 413     if (n < 4) {
 414         ff_mjpeg_encode_dc(s, val, m->huff_size_dc_luminance, m->huff_code_dc_luminance);
 415         huff_size_ac = m->huff_size_ac_luminance;
 416         huff_code_ac = m->huff_code_ac_luminance;
 417     } else {
 418         ff_mjpeg_encode_dc(s, val, m->huff_size_dc_chrominance, m->huff_code_dc_chrominance);
 419         huff_size_ac = m->huff_size_ac_chrominance;
 420         huff_code_ac = m->huff_code_ac_chrominance;
 421     }
 422     s->last_dc[component] = dc;
 423
 424     /* AC coefs */
 425
 426     run = 0;
 427     last_index = s->block_last_index[n];
 428     for(i=1;i<=last_index;i++) {
 429         j = s->intra_scantable.permutated[i];
 430         val = block[j];
 431         if (val == 0) {
 432             run++;
 433         } else {
 434             while (run >= 16) {
 435                 put_bits(&s->pb, huff_size_ac[0xf0], huff_code_ac[0xf0]);
 436                 run -= 16;
 437             }
 438             mant = val;
 439             if (val < 0) {
 440                 val = -val;
 441                 mant--;
 442             }
 443
 444             nbits= av_log2(val) + 1;
 445             code = (run << 4) | nbits;
 446
 447             put_bits(&s->pb, huff_size_ac[code], huff_code_ac[code]);
 448
 449             put_sbits(&s->pb, nbits, mant);
 450             run = 0;
 451         }
 452     }
 453
 454     /* output EOB only if not already 64 values */
 455     if (last_index < 63 || run != 0)
 456         put_bits(&s->pb, huff_size_ac[0], huff_code_ac[0]);
 457 }
 458
 459 void ff_mjpeg_encode_mb(MpegEncContext *s, int16_t block[6][64])
 460 {
 461     int i;
 462     if (s->chroma_format == CHROMA_444) {
 463         encode_block(s, block[0], 0);
 464         encode_block(s, block[2], 2);
 465         encode_block(s, block[4], 4);
 466         encode_block(s, block[8], 8);
 467         encode_block(s, block[5], 5);
 468         encode_block(s, block[9], 9);
 469
 470         if (16*s->mb_x+8 < s->width) {
 471             encode_block(s, block[1], 1);
 472             encode_block(s, block[3], 3);
 473             encode_block(s, block[6], 6);
 474             encode_block(s, block[10], 10);
 475             encode_block(s, block[7], 7);
 476             encode_block(s, block[11], 11);
 477         }
 478     } else {
 479         for(i=0;i<5;i++) {
 480             encode_block(s, block[i], i);
 481         }
 482         if (s->chroma_format == CHROMA_420) {
 483             encode_block(s, block[5], 5);
 484         } else {
 485             encode_block(s, block[6], 6);
 486             encode_block(s, block[5], 5);
 487             encode_block(s, block[7], 7);
 488         }
 489     }
 490
 491     s->i_tex_bits += get_bits_diff(s);
 492 }
 493
 494 // maximum over s->mjpeg_vsample[i]
 495 #define V_MAX 2
 496 static int amv_encode_picture(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
 497                               const AVFrame *pic_arg, int *got_packet)
 498
 499 {
 500     MpegEncContext *s = avctx->priv_data;
 501     AVFrame pic = *pic_arg;
 502     int i;
 503
 504     //CODEC_FLAG_EMU_EDGE have to be cleared
 505     if(s->avctx->flags & CODEC_FLAG_EMU_EDGE)
 506         return -1;
 507
 508     //picture should be flipped upside-down
 509     for(i=0; i < 3; i++) {
 510         pic.data[i] += (pic.linesize[i] * (s->mjpeg_vsample[i] * (8 * s->mb_height -((s->height/V_MAX)&7)) - 1 ));
 511         pic.linesize[i] *= -1;
 512     }
 513     return ff_MPV_encode_picture(avctx, pkt, &pic, got_packet);
 514 }
 515
 516 #if CONFIG_MJPEG_ENCODER
 517 AVCodec ff_mjpeg_encoder = {
 518     .name           = "mjpeg",
 519     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("MJPEG (Motion JPEG)"),
 520     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 521     .id             = AV_CODEC_ID_MJPEG,
 522     .priv_data_size = sizeof(MpegEncContext),
 523     .init           = ff_MPV_encode_init,
 524     .encode2        = ff_MPV_encode_picture,
 525     .close          = ff_MPV_encode_end,
 526     .capabilities   = CODEC_CAP_SLICE_THREADS | CODEC_CAP_FRAME_THREADS | CODEC_CAP_INTRA_ONLY,
 527     .pix_fmts       = (const enum AVPixelFormat[]){
 528         AV_PIX_FMT_YUVJ420P, AV_PIX_FMT_YUVJ422P, AV_PIX_FMT_YUVJ444P, AV_PIX_FMT_NONE
 529     },
 530 };
 531 #endif
 532 #if CONFIG_AMV_ENCODER
 533 AVCodec ff_amv_encoder = {
 534     .name           = "amv",
 535     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("AMV Video"),
 536     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 537     .id             = AV_CODEC_ID_AMV,
 538     .priv_data_size = sizeof(MpegEncContext),
 539     .init           = ff_MPV_encode_init,
 540     .encode2        = amv_encode_picture,
 541     .close          = ff_MPV_encode_end,
 542     .pix_fmts       = (const enum AVPixelFormat[]){
 543         AV_PIX_FMT_YUVJ420P, AV_PIX_FMT_YUVJ422P, AV_PIX_FMT_NONE
 544     },
 545 };
 546 #endif