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 //#define DEBUG
  34 #include <assert.h>
  35
  36 #include "avcodec.h"
  37 #include "dsputil.h"
  38 #include "mpegvideo.h"
  39 #include "mjpeg.h"
  40 #include "mjpegenc.h"
  41
  42 /* use two quantizer tables (one for luminance and one for chrominance) */
  43 /* not yet working */
  44 #undef TWOMATRIXES
  45
  46
  47 av_cold int ff_mjpeg_encode_init(MpegEncContext *s)
  48 {
  49     MJpegContext *m;
  50
  51     if (s->width > 65500 || s->height > 65500) {
  52         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "JPEG does not support resolutions above 65500x65500\n");
  53         return -1;
  54     }
  55
  56     m = av_malloc(sizeof(MJpegContext));
  57     if (!m)
  58         return -1;
  59
  60     s->min_qcoeff=-1023;
  61     s->max_qcoeff= 1023;
  62
  63     /* build all the huffman tables */
  64     ff_mjpeg_build_huffman_codes(m->huff_size_dc_luminance,
  65                                  m->huff_code_dc_luminance,
  66                                  ff_mjpeg_bits_dc_luminance,
  67                                  ff_mjpeg_val_dc);
  68     ff_mjpeg_build_huffman_codes(m->huff_size_dc_chrominance,
  69                                  m->huff_code_dc_chrominance,
  70                                  ff_mjpeg_bits_dc_chrominance,
  71                                  ff_mjpeg_val_dc);
  72     ff_mjpeg_build_huffman_codes(m->huff_size_ac_luminance,
  73                                  m->huff_code_ac_luminance,
  74                                  ff_mjpeg_bits_ac_luminance,
  75                                  ff_mjpeg_val_ac_luminance);
  76     ff_mjpeg_build_huffman_codes(m->huff_size_ac_chrominance,
  77                                  m->huff_code_ac_chrominance,
  78                                  ff_mjpeg_bits_ac_chrominance,
  79                                  ff_mjpeg_val_ac_chrominance);
  80
  81     s->mjpeg_ctx = m;
  82     return 0;
  83 }
  84
  85 void ff_mjpeg_encode_close(MpegEncContext *s)
  86 {
  87     av_free(s->mjpeg_ctx);
  88 }
  89
  90 /* table_class: 0 = DC coef, 1 = AC coefs */
  91 static int put_huffman_table(MpegEncContext *s, int table_class, int table_id,
  92                              const uint8_t *bits_table, const uint8_t *value_table)
  93 {
  94     PutBitContext *p = &s->pb;
  95     int n, i;
  96
  97     put_bits(p, 4, table_class);
  98     put_bits(p, 4, table_id);
  99
 100     n = 0;
 101     for(i=1;i<=16;i++) {
 102         n += bits_table[i];
 103         put_bits(p, 8, bits_table[i]);
 104     }
 105
 106     for(i=0;i<n;i++)
 107         put_bits(p, 8, value_table[i]);
 108
 109     return n + 17;
 110 }
 111
 112 static void jpeg_table_header(MpegEncContext *s)
 113 {
 114     PutBitContext *p = &s->pb;
 115     int i, j, size;
 116     uint8_t *ptr;
 117
 118     /* quant matrixes */
 119     put_marker(p, DQT);
 120 #ifdef TWOMATRIXES
 121     put_bits(p, 16, 2 + 2 * (1 + 64));
 122 #else
 123     put_bits(p, 16, 2 + 1 * (1 + 64));
 124 #endif
 125     put_bits(p, 4, 0); /* 8 bit precision */
 126     put_bits(p, 4, 0); /* table 0 */
 127     for(i=0;i<64;i++) {
 128         j = s->intra_scantable.permutated[i];
 129         put_bits(p, 8, s->intra_matrix[j]);
 130     }
 131 #ifdef TWOMATRIXES
 132     put_bits(p, 4, 0); /* 8 bit precision */
 133     put_bits(p, 4, 1); /* table 1 */
 134     for(i=0;i<64;i++) {
 135         j = s->intra_scantable.permutated[i];
 136         put_bits(p, 8, s->chroma_intra_matrix[j]);
 137     }
 138 #endif
 139
 140     /* huffman table */
 141     put_marker(p, DHT);
 142     flush_put_bits(p);
 143     ptr = put_bits_ptr(p);
 144     put_bits(p, 16, 0); /* patched later */
 145     size = 2;
 146     size += put_huffman_table(s, 0, 0, ff_mjpeg_bits_dc_luminance,
 147                               ff_mjpeg_val_dc);
 148     size += put_huffman_table(s, 0, 1, ff_mjpeg_bits_dc_chrominance,
 149                               ff_mjpeg_val_dc);
 150
 151     size += put_huffman_table(s, 1, 0, ff_mjpeg_bits_ac_luminance,
 152                               ff_mjpeg_val_ac_luminance);
 153     size += put_huffman_table(s, 1, 1, ff_mjpeg_bits_ac_chrominance,
 154                               ff_mjpeg_val_ac_chrominance);
 155     AV_WB16(ptr, size);
 156 }
 157
 158 static void jpeg_put_comments(MpegEncContext *s)
 159 {
 160     PutBitContext *p = &s->pb;
 161     int size;
 162     uint8_t *ptr;
 163
 164     if (s->avctx->sample_aspect_ratio.num /* && !lossless */)
 165     {
 166     /* JFIF header */
 167     put_marker(p, APP0);
 168     put_bits(p, 16, 16);
 169     ff_put_string(p, "JFIF", 1); /* this puts the trailing zero-byte too */
 170     put_bits(p, 16, 0x0102); /* v 1.02 */
 171     put_bits(p, 8, 0); /* units type: 0 - aspect ratio */
 172     put_bits(p, 16, s->avctx->sample_aspect_ratio.num);
 173     put_bits(p, 16, s->avctx->sample_aspect_ratio.den);
 174     put_bits(p, 8, 0); /* thumbnail width */
 175     put_bits(p, 8, 0); /* thumbnail height */
 176     }
 177
 178     /* comment */
 179     if(!(s->flags & CODEC_FLAG_BITEXACT)){
 180         put_marker(p, COM);
 181         flush_put_bits(p);
 182         ptr = put_bits_ptr(p);
 183         put_bits(p, 16, 0); /* patched later */
 184         ff_put_string(p, LIBAVCODEC_IDENT, 1);
 185         size = strlen(LIBAVCODEC_IDENT)+3;
 186         AV_WB16(ptr, size);
 187     }
 188
 189     if(  s->avctx->pix_fmt == PIX_FMT_YUV420P
 190        ||s->avctx->pix_fmt == PIX_FMT_YUV422P
 191        ||s->avctx->pix_fmt == PIX_FMT_YUV444P){
 192         put_marker(p, COM);
 193         flush_put_bits(p);
 194         ptr = put_bits_ptr(p);
 195         put_bits(p, 16, 0); /* patched later */
 196         ff_put_string(p, "CS=ITU601", 1);
 197         size = strlen("CS=ITU601")+3;
 198         AV_WB16(ptr, size);
 199     }
 200 }
 201
 202 void ff_mjpeg_encode_picture_header(MpegEncContext *s)
 203 {
 204     const int lossless= s->avctx->codec_id != CODEC_ID_MJPEG;
 205
 206     put_marker(&s->pb, SOI);
 207
 208     // hack for AMV mjpeg format
 209     if(s->avctx->codec_id == CODEC_ID_AMV) return;
 210
 211     jpeg_put_comments(s);
 212
 213     jpeg_table_header(s);
 214
 215     switch(s->avctx->codec_id){
 216     case CODEC_ID_MJPEG:  put_marker(&s->pb, SOF0 ); break;
 217     case CODEC_ID_LJPEG:  put_marker(&s->pb, SOF3 ); break;
 218     default: assert(0);
 219     }
 220
 221     put_bits(&s->pb, 16, 17);
 222     if(lossless && (s->avctx->pix_fmt == PIX_FMT_BGR0
 223                     || s->avctx->pix_fmt == PIX_FMT_BGRA
 224                     || s->avctx->pix_fmt == PIX_FMT_BGR24))
 225         put_bits(&s->pb, 8, 9); /* 9 bits/component RCT */
 226     else
 227         put_bits(&s->pb, 8, 8); /* 8 bits/component */
 228     put_bits(&s->pb, 16, s->height);
 229     put_bits(&s->pb, 16, s->width);
 230     put_bits(&s->pb, 8, 3); /* 3 components */
 231
 232     /* Y component */
 233     put_bits(&s->pb, 8, 1); /* component number */
 234     put_bits(&s->pb, 4, s->mjpeg_hsample[0]); /* H factor */
 235     put_bits(&s->pb, 4, s->mjpeg_vsample[0]); /* V factor */
 236     put_bits(&s->pb, 8, 0); /* select matrix */
 237
 238     /* Cb component */
 239     put_bits(&s->pb, 8, 2); /* component number */
 240     put_bits(&s->pb, 4, s->mjpeg_hsample[1]); /* H factor */
 241     put_bits(&s->pb, 4, s->mjpeg_vsample[1]); /* V factor */
 242 #ifdef TWOMATRIXES
 243     put_bits(&s->pb, 8, lossless ? 0 : 1); /* select matrix */
 244 #else
 245     put_bits(&s->pb, 8, 0); /* select matrix */
 246 #endif
 247
 248     /* Cr component */
 249     put_bits(&s->pb, 8, 3); /* component number */
 250     put_bits(&s->pb, 4, s->mjpeg_hsample[2]); /* H factor */
 251     put_bits(&s->pb, 4, s->mjpeg_vsample[2]); /* V factor */
 252 #ifdef TWOMATRIXES
 253     put_bits(&s->pb, 8, lossless ? 0 : 1); /* select matrix */
 254 #else
 255     put_bits(&s->pb, 8, 0); /* select matrix */
 256 #endif
 257
 258     /* scan header */
 259     put_marker(&s->pb, SOS);
 260     put_bits(&s->pb, 16, 12); /* length */
 261     put_bits(&s->pb, 8, 3); /* 3 components */
 262
 263     /* Y component */
 264     put_bits(&s->pb, 8, 1); /* index */
 265     put_bits(&s->pb, 4, 0); /* DC huffman table index */
 266     put_bits(&s->pb, 4, 0); /* AC huffman table index */
 267
 268     /* Cb component */
 269     put_bits(&s->pb, 8, 2); /* index */
 270     put_bits(&s->pb, 4, 1); /* DC huffman table index */
 271     put_bits(&s->pb, 4, lossless ? 0 : 1); /* AC huffman table index */
 272
 273     /* Cr component */
 274     put_bits(&s->pb, 8, 3); /* 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     put_bits(&s->pb, 8, lossless ? s->avctx->prediction_method+1 : 0); /* Ss (not used) */
 279
 280     switch(s->avctx->codec_id){
 281     case CODEC_ID_MJPEG:  put_bits(&s->pb, 8, 63); break; /* Se (not used) */
 282     case CODEC_ID_LJPEG:  put_bits(&s->pb, 8,  0); break; /* not used */
 283     default: assert(0);
 284     }
 285
 286     put_bits(&s->pb, 8, 0); /* Ah/Al (not used) */
 287 }
 288
 289 static void escape_FF(MpegEncContext *s, int start)
 290 {
 291     int size= put_bits_count(&s->pb) - start*8;
 292     int i, ff_count;
 293     uint8_t *buf= s->pb.buf + start;
 294     int align= (-(size_t)(buf))&3;
 295
 296     assert((size&7) == 0);
 297     size >>= 3;
 298
 299     ff_count=0;
 300     for(i=0; i<size && i<align; i++){
 301         if(buf[i]==0xFF) ff_count++;
 302     }
 303     for(; i<size-15; i+=16){
 304         int acc, v;
 305
 306         v= *(uint32_t*)(&buf[i]);
 307         acc= (((v & (v>>4))&0x0F0F0F0F)+0x01010101)&0x10101010;
 308         v= *(uint32_t*)(&buf[i+4]);
 309         acc+=(((v & (v>>4))&0x0F0F0F0F)+0x01010101)&0x10101010;
 310         v= *(uint32_t*)(&buf[i+8]);
 311         acc+=(((v & (v>>4))&0x0F0F0F0F)+0x01010101)&0x10101010;
 312         v= *(uint32_t*)(&buf[i+12]);
 313         acc+=(((v & (v>>4))&0x0F0F0F0F)+0x01010101)&0x10101010;
 314
 315         acc>>=4;
 316         acc+= (acc>>16);
 317         acc+= (acc>>8);
 318         ff_count+= acc&0xFF;
 319     }
 320     for(; i<size; i++){
 321         if(buf[i]==0xFF) ff_count++;
 322     }
 323
 324     if(ff_count==0) return;
 325
 326     flush_put_bits(&s->pb);
 327     skip_put_bytes(&s->pb, ff_count);
 328
 329     for(i=size-1; ff_count; i--){
 330         int v= buf[i];
 331
 332         if(v==0xFF){
 333 //printf("%d %d\n", i, ff_count);
 334             buf[i+ff_count]= 0;
 335             ff_count--;
 336         }
 337
 338         buf[i+ff_count]= v;
 339     }
 340 }
 341
 342 void ff_mjpeg_encode_stuffing(PutBitContext * pbc)
 343 {
 344     int length;
 345     length= (-put_bits_count(pbc))&7;
 346     if(length) put_bits(pbc, length, (1<<length)-1);
 347 }
 348
 349 void ff_mjpeg_encode_picture_trailer(MpegEncContext *s)
 350 {
 351     ff_mjpeg_encode_stuffing(&s->pb);
 352     flush_put_bits(&s->pb);
 353
 354     assert((s->header_bits&7)==0);
 355
 356     escape_FF(s, s->header_bits>>3);
 357
 358     put_marker(&s->pb, EOI);
 359 }
 360
 361 void ff_mjpeg_encode_dc(MpegEncContext *s, int val,
 362                         uint8_t *huff_size, uint16_t *huff_code)
 363 {
 364     int mant, nbits;
 365
 366     if (val == 0) {
 367         put_bits(&s->pb, huff_size[0], huff_code[0]);
 368     } else {
 369         mant = val;
 370         if (val < 0) {
 371             val = -val;
 372             mant--;
 373         }
 374
 375         nbits= av_log2_16bit(val) + 1;
 376
 377         put_bits(&s->pb, huff_size[nbits], huff_code[nbits]);
 378
 379         put_sbits(&s->pb, nbits, mant);
 380     }
 381 }
 382
 383 static void encode_block(MpegEncContext *s, DCTELEM *block, int n)
 384 {
 385     int mant, nbits, code, i, j;
 386     int component, dc, run, last_index, val;
 387     MJpegContext *m = s->mjpeg_ctx;
 388     uint8_t *huff_size_ac;
 389     uint16_t *huff_code_ac;
 390
 391     /* DC coef */
 392     component = (n <= 3 ? 0 : (n&1) + 1);
 393     dc = block[0]; /* overflow is impossible */
 394     val = dc - s->last_dc[component];
 395     if (n < 4) {
 396         ff_mjpeg_encode_dc(s, val, m->huff_size_dc_luminance, m->huff_code_dc_luminance);
 397         huff_size_ac = m->huff_size_ac_luminance;
 398         huff_code_ac = m->huff_code_ac_luminance;
 399     } else {
 400         ff_mjpeg_encode_dc(s, val, m->huff_size_dc_chrominance, m->huff_code_dc_chrominance);
 401         huff_size_ac = m->huff_size_ac_chrominance;
 402         huff_code_ac = m->huff_code_ac_chrominance;
 403     }
 404     s->last_dc[component] = dc;
 405
 406     /* AC coefs */
 407
 408     run = 0;
 409     last_index = s->block_last_index[n];
 410     for(i=1;i<=last_index;i++) {
 411         j = s->intra_scantable.permutated[i];
 412         val = block[j];
 413         if (val == 0) {
 414             run++;
 415         } else {
 416             while (run >= 16) {
 417                 put_bits(&s->pb, huff_size_ac[0xf0], huff_code_ac[0xf0]);
 418                 run -= 16;
 419             }
 420             mant = val;
 421             if (val < 0) {
 422                 val = -val;
 423                 mant--;
 424             }
 425
 426             nbits= av_log2(val) + 1;
 427             code = (run << 4) | nbits;
 428
 429             put_bits(&s->pb, huff_size_ac[code], huff_code_ac[code]);
 430
 431             put_sbits(&s->pb, nbits, mant);
 432             run = 0;
 433         }
 434     }
 435
 436     /* output EOB only if not already 64 values */
 437     if (last_index < 63 || run != 0)
 438         put_bits(&s->pb, huff_size_ac[0], huff_code_ac[0]);
 439 }
 440
 441 void ff_mjpeg_encode_mb(MpegEncContext *s, DCTELEM block[6][64])
 442 {
 443     int i;
 444     for(i=0;i<5;i++) {
 445         encode_block(s, block[i], i);
 446     }
 447     if (s->chroma_format == CHROMA_420) {
 448         encode_block(s, block[5], 5);
 449     } else {
 450         encode_block(s, block[6], 6);
 451         encode_block(s, block[5], 5);
 452         encode_block(s, block[7], 7);
 453     }
 454
 455     s->i_tex_bits += get_bits_diff(s);
 456 }
 457
 458 // maximum over s->mjpeg_vsample[i]
 459 #define V_MAX 2
 460 static int amv_encode_picture(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
 461                               const AVFrame *pic_arg, int *got_packet)
 462
 463 {
 464     MpegEncContext *s = avctx->priv_data;
 465     AVFrame pic = *pic_arg;
 466     int i;
 467
 468     //CODEC_FLAG_EMU_EDGE have to be cleared
 469     if(s->avctx->flags & CODEC_FLAG_EMU_EDGE)
 470         return -1;
 471
 472     //picture should be flipped upside-down
 473     for(i=0; i < 3; i++) {
 474         pic.data[i] += (pic.linesize[i] * (s->mjpeg_vsample[i] * (8 * s->mb_height -((s->height/V_MAX)&7)) - 1 ));
 475         pic.linesize[i] *= -1;
 476     }
 477     return ff_MPV_encode_picture(avctx, pkt, &pic, got_packet);
 478 }
 479
 480 AVCodec ff_mjpeg_encoder = {
 481     .name           = "mjpeg",
 482     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 483     .id             = CODEC_ID_MJPEG,
 484     .priv_data_size = sizeof(MpegEncContext),
 485     .init           = ff_MPV_encode_init,
 486     .encode2        = ff_MPV_encode_picture,
 487     .close          = ff_MPV_encode_end,
 488     .pix_fmts       = (const enum PixelFormat[]){
 489         PIX_FMT_YUVJ420P, PIX_FMT_YUVJ422P, PIX_FMT_NONE
 490     },
 491     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("MJPEG (Motion JPEG)"),
 492 };
 493
 494 AVCodec ff_amv_encoder = {
 495     .name           = "amv",
 496     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 497     .id             = CODEC_ID_AMV,
 498     .priv_data_size = sizeof(MpegEncContext),
 499     .init           = ff_MPV_encode_init,
 500     .encode2        = amv_encode_picture,
 501     .close          = ff_MPV_encode_end,
 502     .pix_fmts= (const enum PixelFormat[]){PIX_FMT_YUVJ420P, PIX_FMT_YUVJ422P, PIX_FMT_NONE},
 503     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("AMV Video"),
 504 };