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     /* quant matrixes */
 115     put_marker(p, DQT);
 116 #ifdef TWOMATRIXES
 117     put_bits(p, 16, 2 + 2 * (1 + 64));
 118 #else
 119     put_bits(p, 16, 2 + 1 * (1 + 64));
 120 #endif
 121     put_bits(p, 4, 0); /* 8 bit precision */
 122     put_bits(p, 4, 0); /* table 0 */
 123     for(i=0;i<64;i++) {
 124         j = s->intra_scantable.permutated[i];
 125         put_bits(p, 8, s->intra_matrix[j]);
 126     }
 127 #ifdef TWOMATRIXES
 128     put_bits(p, 4, 0); /* 8 bit precision */
 129     put_bits(p, 4, 1); /* table 1 */
 130     for(i=0;i<64;i++) {
 131         j = s->intra_scantable.permutated[i];
 132         put_bits(p, 8, s->chroma_intra_matrix[j]);
 133     }
 134 #endif
 135
 136     if(s->avctx->active_thread_type & FF_THREAD_SLICE){
 137         put_marker(p, DRI);
 138         put_bits(p, 16, 4);
 139         put_bits(p, 16, (s->width-1)/(8*s->mjpeg_hsample[0]) + 1);
 140     }
 141
 142     /* huffman table */
 143     put_marker(p, DHT);
 144     flush_put_bits(p);
 145     ptr = put_bits_ptr(p);
 146     put_bits(p, 16, 0); /* patched later */
 147     size = 2;
 148     size += put_huffman_table(s, 0, 0, avpriv_mjpeg_bits_dc_luminance,
 149                               avpriv_mjpeg_val_dc);
 150     size += put_huffman_table(s, 0, 1, avpriv_mjpeg_bits_dc_chrominance,
 151                               avpriv_mjpeg_val_dc);
 152
 153     size += put_huffman_table(s, 1, 0, avpriv_mjpeg_bits_ac_luminance,
 154                               avpriv_mjpeg_val_ac_luminance);
 155     size += put_huffman_table(s, 1, 1, avpriv_mjpeg_bits_ac_chrominance,
 156                               avpriv_mjpeg_val_ac_chrominance);
 157     AV_WB16(ptr, size);
 158 }
 159
 160 static void jpeg_put_comments(MpegEncContext *s)
 161 {
 162     PutBitContext *p = &s->pb;
 163     int size;
 164     uint8_t *ptr;
 165
 166     if (s->avctx->sample_aspect_ratio.num /* && !lossless */)
 167     {
 168     /* JFIF header */
 169     put_marker(p, APP0);
 170     put_bits(p, 16, 16);
 171     avpriv_put_string(p, "JFIF", 1); /* this puts the trailing zero-byte too */
 172     put_bits(p, 16, 0x0102); /* v 1.02 */
 173     put_bits(p, 8, 0); /* units type: 0 - aspect ratio */
 174     put_bits(p, 16, s->avctx->sample_aspect_ratio.num);
 175     put_bits(p, 16, s->avctx->sample_aspect_ratio.den);
 176     put_bits(p, 8, 0); /* thumbnail width */
 177     put_bits(p, 8, 0); /* thumbnail height */
 178     }
 179
 180     /* comment */
 181     if(!(s->flags & CODEC_FLAG_BITEXACT)){
 182         put_marker(p, COM);
 183         flush_put_bits(p);
 184         ptr = put_bits_ptr(p);
 185         put_bits(p, 16, 0); /* patched later */
 186         avpriv_put_string(p, LIBAVCODEC_IDENT, 1);
 187         size = strlen(LIBAVCODEC_IDENT)+3;
 188         AV_WB16(ptr, size);
 189     }
 190
 191     if(  s->avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV420P
 192        ||s->avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV422P
 193        ||s->avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P){
 194         put_marker(p, COM);
 195         flush_put_bits(p);
 196         ptr = put_bits_ptr(p);
 197         put_bits(p, 16, 0); /* patched later */
 198         avpriv_put_string(p, "CS=ITU601", 1);
 199         size = strlen("CS=ITU601")+3;
 200         AV_WB16(ptr, size);
 201     }
 202 }
 203
 204 void ff_mjpeg_encode_picture_header(MpegEncContext *s)
 205 {
 206     const int lossless= s->avctx->codec_id != AV_CODEC_ID_MJPEG;
 207     int i;
 208
 209     put_marker(&s->pb, SOI);
 210
 211     // hack for AMV mjpeg format
 212     if(s->avctx->codec_id == AV_CODEC_ID_AMV) goto end;
 213
 214     jpeg_put_comments(s);
 215
 216     jpeg_table_header(s);
 217
 218     switch(s->avctx->codec_id){
 219     case AV_CODEC_ID_MJPEG:  put_marker(&s->pb, SOF0 ); break;
 220     case AV_CODEC_ID_LJPEG:  put_marker(&s->pb, SOF3 ); break;
 221     default: av_assert0(0);
 222     }
 223
 224     put_bits(&s->pb, 16, 17);
 225     if(lossless && (s->avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_BGR0
 226                     || s->avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_BGRA
 227                     || s->avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_BGR24))
 228         put_bits(&s->pb, 8, 9); /* 9 bits/component RCT */
 229     else
 230         put_bits(&s->pb, 8, 8); /* 8 bits/component */
 231     put_bits(&s->pb, 16, s->height);
 232     put_bits(&s->pb, 16, s->width);
 233     put_bits(&s->pb, 8, 3); /* 3 components */
 234
 235     /* Y component */
 236     put_bits(&s->pb, 8, 1); /* component number */
 237     put_bits(&s->pb, 4, s->mjpeg_hsample[0]); /* H factor */
 238     put_bits(&s->pb, 4, s->mjpeg_vsample[0]); /* V factor */
 239     put_bits(&s->pb, 8, 0); /* select matrix */
 240
 241     /* Cb component */
 242     put_bits(&s->pb, 8, 2); /* component number */
 243     put_bits(&s->pb, 4, s->mjpeg_hsample[1]); /* H factor */
 244     put_bits(&s->pb, 4, s->mjpeg_vsample[1]); /* V factor */
 245 #ifdef TWOMATRIXES
 246     put_bits(&s->pb, 8, lossless ? 0 : 1); /* select matrix */
 247 #else
 248     put_bits(&s->pb, 8, 0); /* select matrix */
 249 #endif
 250
 251     /* Cr component */
 252     put_bits(&s->pb, 8, 3); /* component number */
 253     put_bits(&s->pb, 4, s->mjpeg_hsample[2]); /* H factor */
 254     put_bits(&s->pb, 4, s->mjpeg_vsample[2]); /* V factor */
 255 #ifdef TWOMATRIXES
 256     put_bits(&s->pb, 8, lossless ? 0 : 1); /* select matrix */
 257 #else
 258     put_bits(&s->pb, 8, 0); /* select matrix */
 259 #endif
 260
 261     /* scan header */
 262     put_marker(&s->pb, SOS);
 263     put_bits(&s->pb, 16, 12); /* length */
 264     put_bits(&s->pb, 8, 3); /* 3 components */
 265
 266     /* Y component */
 267     put_bits(&s->pb, 8, 1); /* index */
 268     put_bits(&s->pb, 4, 0); /* DC huffman table index */
 269     put_bits(&s->pb, 4, 0); /* AC huffman table index */
 270
 271     /* Cb component */
 272     put_bits(&s->pb, 8, 2); /* index */
 273     put_bits(&s->pb, 4, 1); /* DC huffman table index */
 274     put_bits(&s->pb, 4, lossless ? 0 : 1); /* AC huffman table index */
 275
 276     /* Cr component */
 277     put_bits(&s->pb, 8, 3); /* index */
 278     put_bits(&s->pb, 4, 1); /* DC huffman table index */
 279     put_bits(&s->pb, 4, lossless ? 0 : 1); /* AC huffman table index */
 280
 281     put_bits(&s->pb, 8, lossless ? s->avctx->prediction_method+1 : 0); /* Ss (not used) */
 282
 283     switch(s->avctx->codec_id){
 284     case AV_CODEC_ID_MJPEG:  put_bits(&s->pb, 8, 63); break; /* Se (not used) */
 285     case AV_CODEC_ID_LJPEG:  put_bits(&s->pb, 8,  0); break; /* not used */
 286     default: av_assert0(0);
 287     }
 288
 289     put_bits(&s->pb, 8, 0); /* Ah/Al (not used) */
 290
 291 end:
 292     s->esc_pos = put_bits_count(&s->pb) >> 3;
 293     for(i=1; i<s->slice_context_count; i++)
 294         s->thread_context[i]->esc_pos = 0;
 295 }
 296
 297 static void escape_FF(MpegEncContext *s, int start)
 298 {
 299     int size= put_bits_count(&s->pb) - start*8;
 300     int i, ff_count;
 301     uint8_t *buf= s->pb.buf + start;
 302     int align= (-(size_t)(buf))&3;
 303
 304     av_assert1((size&7) == 0);
 305     size >>= 3;
 306
 307     ff_count=0;
 308     for(i=0; i<size && i<align; i++){
 309         if(buf[i]==0xFF) ff_count++;
 310     }
 311     for(; i<size-15; i+=16){
 312         int acc, v;
 313
 314         v= *(uint32_t*)(&buf[i]);
 315         acc= (((v & (v>>4))&0x0F0F0F0F)+0x01010101)&0x10101010;
 316         v= *(uint32_t*)(&buf[i+4]);
 317         acc+=(((v & (v>>4))&0x0F0F0F0F)+0x01010101)&0x10101010;
 318         v= *(uint32_t*)(&buf[i+8]);
 319         acc+=(((v & (v>>4))&0x0F0F0F0F)+0x01010101)&0x10101010;
 320         v= *(uint32_t*)(&buf[i+12]);
 321         acc+=(((v & (v>>4))&0x0F0F0F0F)+0x01010101)&0x10101010;
 322
 323         acc>>=4;
 324         acc+= (acc>>16);
 325         acc+= (acc>>8);
 326         ff_count+= acc&0xFF;
 327     }
 328     for(; i<size; i++){
 329         if(buf[i]==0xFF) ff_count++;
 330     }
 331
 332     if(ff_count==0) return;
 333
 334     flush_put_bits(&s->pb);
 335     skip_put_bytes(&s->pb, ff_count);
 336
 337     for(i=size-1; ff_count; i--){
 338         int v= buf[i];
 339
 340         if(v==0xFF){
 341             buf[i+ff_count]= 0;
 342             ff_count--;
 343         }
 344
 345         buf[i+ff_count]= v;
 346     }
 347 }
 348
 349 void ff_mjpeg_encode_stuffing(MpegEncContext *s)
 350 {
 351     int length, i;
 352     PutBitContext *pbc = &s->pb;
 353     int mb_y = s->mb_y - !s->mb_x;
 354     length= (-put_bits_count(pbc))&7;
 355     if(length) put_bits(pbc, length, (1<<length)-1);
 356
 357     flush_put_bits(&s->pb);
 358     escape_FF(s, s->esc_pos);
 359
 360     if((s->avctx->active_thread_type & FF_THREAD_SLICE) && mb_y < s->mb_height)
 361         put_marker(pbc, RST0 + (mb_y&7));
 362     s->esc_pos = put_bits_count(pbc) >> 3;
 363
 364     for(i=0; i<3; i++)
 365         s->last_dc[i] = 128 << s->intra_dc_precision;
 366 }
 367
 368 void ff_mjpeg_encode_picture_trailer(MpegEncContext *s)
 369 {
 370
 371     av_assert1((s->header_bits&7)==0);
 372
 373
 374     put_marker(&s->pb, EOI);
 375 }
 376
 377 void ff_mjpeg_encode_dc(MpegEncContext *s, int val,
 378                         uint8_t *huff_size, uint16_t *huff_code)
 379 {
 380     int mant, nbits;
 381
 382     if (val == 0) {
 383         put_bits(&s->pb, huff_size[0], huff_code[0]);
 384     } else {
 385         mant = val;
 386         if (val < 0) {
 387             val = -val;
 388             mant--;
 389         }
 390
 391         nbits= av_log2_16bit(val) + 1;
 392
 393         put_bits(&s->pb, huff_size[nbits], huff_code[nbits]);
 394
 395         put_sbits(&s->pb, nbits, mant);
 396     }
 397 }
 398
 399 static void encode_block(MpegEncContext *s, int16_t *block, int n)
 400 {
 401     int mant, nbits, code, i, j;
 402     int component, dc, run, last_index, val;
 403     MJpegContext *m = s->mjpeg_ctx;
 404     uint8_t *huff_size_ac;
 405     uint16_t *huff_code_ac;
 406
 407     /* DC coef */
 408     component = (n <= 3 ? 0 : (n&1) + 1);
 409     dc = block[0]; /* overflow is impossible */
 410     val = dc - s->last_dc[component];
 411     if (n < 4) {
 412         ff_mjpeg_encode_dc(s, val, m->huff_size_dc_luminance, m->huff_code_dc_luminance);
 413         huff_size_ac = m->huff_size_ac_luminance;
 414         huff_code_ac = m->huff_code_ac_luminance;
 415     } else {
 416         ff_mjpeg_encode_dc(s, val, m->huff_size_dc_chrominance, m->huff_code_dc_chrominance);
 417         huff_size_ac = m->huff_size_ac_chrominance;
 418         huff_code_ac = m->huff_code_ac_chrominance;
 419     }
 420     s->last_dc[component] = dc;
 421
 422     /* AC coefs */
 423
 424     run = 0;
 425     last_index = s->block_last_index[n];
 426     for(i=1;i<=last_index;i++) {
 427         j = s->intra_scantable.permutated[i];
 428         val = block[j];
 429         if (val == 0) {
 430             run++;
 431         } else {
 432             while (run >= 16) {
 433                 put_bits(&s->pb, huff_size_ac[0xf0], huff_code_ac[0xf0]);
 434                 run -= 16;
 435             }
 436             mant = val;
 437             if (val < 0) {
 438                 val = -val;
 439                 mant--;
 440             }
 441
 442             nbits= av_log2(val) + 1;
 443             code = (run << 4) | nbits;
 444
 445             put_bits(&s->pb, huff_size_ac[code], huff_code_ac[code]);
 446
 447             put_sbits(&s->pb, nbits, mant);
 448             run = 0;
 449         }
 450     }
 451
 452     /* output EOB only if not already 64 values */
 453     if (last_index < 63 || run != 0)
 454         put_bits(&s->pb, huff_size_ac[0], huff_code_ac[0]);
 455 }
 456
 457 void ff_mjpeg_encode_mb(MpegEncContext *s, int16_t block[6][64])
 458 {
 459     int i;
 460     if (s->chroma_format == CHROMA_444) {
 461         encode_block(s, block[0], 0);
 462         encode_block(s, block[2], 2);
 463         encode_block(s, block[4], 4);
 464         encode_block(s, block[8], 8);
 465         encode_block(s, block[5], 5);
 466         encode_block(s, block[9], 9);
 467
 468         if (16*s->mb_x+8 < s->width) {
 469             encode_block(s, block[1], 1);
 470             encode_block(s, block[3], 3);
 471             encode_block(s, block[6], 6);
 472             encode_block(s, block[10], 10);
 473             encode_block(s, block[7], 7);
 474             encode_block(s, block[11], 11);
 475         }
 476     } else {
 477         for(i=0;i<5;i++) {
 478             encode_block(s, block[i], i);
 479         }
 480         if (s->chroma_format == CHROMA_420) {
 481             encode_block(s, block[5], 5);
 482         } else {
 483             encode_block(s, block[6], 6);
 484             encode_block(s, block[5], 5);
 485             encode_block(s, block[7], 7);
 486         }
 487     }
 488
 489     s->i_tex_bits += get_bits_diff(s);
 490 }
 491
 492 // maximum over s->mjpeg_vsample[i]
 493 #define V_MAX 2
 494 static int amv_encode_picture(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
 495                               const AVFrame *pic_arg, int *got_packet)
 496
 497 {
 498     MpegEncContext *s = avctx->priv_data;
 499     AVFrame pic = *pic_arg;
 500     int i;
 501
 502     //CODEC_FLAG_EMU_EDGE have to be cleared
 503     if(s->avctx->flags & CODEC_FLAG_EMU_EDGE)
 504         return -1;
 505
 506     //picture should be flipped upside-down
 507     for(i=0; i < 3; i++) {
 508         pic.data[i] += (pic.linesize[i] * (s->mjpeg_vsample[i] * (8 * s->mb_height -((s->height/V_MAX)&7)) - 1 ));
 509         pic.linesize[i] *= -1;
 510     }
 511     return ff_MPV_encode_picture(avctx, pkt, &pic, got_packet);
 512 }
 513
 514 #if CONFIG_MJPEG_ENCODER
 515 AVCodec ff_mjpeg_encoder = {
 516     .name           = "mjpeg",
 517     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 518     .id             = AV_CODEC_ID_MJPEG,
 519     .priv_data_size = sizeof(MpegEncContext),
 520     .init           = ff_MPV_encode_init,
 521     .encode2        = ff_MPV_encode_picture,
 522     .close          = ff_MPV_encode_end,
 523     .capabilities   = CODEC_CAP_SLICE_THREADS | CODEC_CAP_FRAME_THREADS | CODEC_CAP_INTRA_ONLY,
 524     .pix_fmts       = (const enum AVPixelFormat[]){
 525         AV_PIX_FMT_YUVJ420P, AV_PIX_FMT_YUVJ422P, AV_PIX_FMT_YUVJ444P, AV_PIX_FMT_NONE
 526     },
 527     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("MJPEG (Motion JPEG)"),
 528 };
 529 #endif
 530 #if CONFIG_AMV_ENCODER
 531 AVCodec ff_amv_encoder = {
 532     .name           = "amv",
 533     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 534     .id             = AV_CODEC_ID_AMV,
 535     .priv_data_size = sizeof(MpegEncContext),
 536     .init           = ff_MPV_encode_init,
 537     .encode2        = amv_encode_picture,
 538     .close          = ff_MPV_encode_end,
 539     .pix_fmts       = (const enum AVPixelFormat[]){
 540         AV_PIX_FMT_YUVJ420P, AV_PIX_FMT_YUVJ422P, AV_PIX_FMT_NONE
 541     },
 542     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("AMV Video"),
 543 };
 544 #endif