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 "libavutil/pixdesc.h"
  34
  35 #include "avcodec.h"
  36 #include "jpegtables.h"
  37 #include "mjpegenc_common.h"
  38 #include "mpegvideo.h"
  39 #include "mjpeg.h"
  40 #include "mjpegenc.h"
  41
  42 static int alloc_huffman(MpegEncContext *s)
  43 {
  44     MJpegContext *m = s->mjpeg_ctx;
  45     size_t num_mbs, num_blocks, num_codes;
  46     int blocks_per_mb;
  47
  48     // We need to init this here as the mjpeg init is called before the common init,
  49     s->mb_width  = (s->width  + 15) / 16;
  50     s->mb_height = (s->height + 15) / 16;
  51
  52     switch (s->chroma_format) {
  53     case CHROMA_420: blocks_per_mb =  6; break;
  54     case CHROMA_422: blocks_per_mb =  8; break;
  55     case CHROMA_444: blocks_per_mb = 12; break;
  56     default: av_assert0(0);
  57     };
  58
  59     // Make sure we have enough space to hold this frame.
  60     num_mbs = s->mb_width * s->mb_height;
  61     num_blocks = num_mbs * blocks_per_mb;
  62     num_codes = num_blocks * 64;
  63
  64     m->huff_buffer = av_malloc_array(num_codes, sizeof(MJpegHuffmanCode));
  65     if (!m->huff_buffer)
  66         return AVERROR(ENOMEM);
  67     return 0;
  68 }
  69
  70 av_cold int ff_mjpeg_encode_init(MpegEncContext *s)
  71 {
  72     MJpegContext *m;
  73
  74     av_assert0(s->slice_context_count == 1);
  75
  76     if (s->width > 65500 || s->height > 65500) {
  77         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "JPEG does not support resolutions above 65500x65500\n");
  78         return AVERROR(EINVAL);
  79     }
  80
  81     m = av_mallocz(sizeof(MJpegContext));
  82     if (!m)
  83         return AVERROR(ENOMEM);
  84
  85     s->min_qcoeff=-1023;
  86     s->max_qcoeff= 1023;
  87
  88     // Build default Huffman tables.
  89     // These may be overwritten later with more optimal Huffman tables, but
  90     // they are needed at least right now for some processes like trellis.
  91     ff_mjpeg_build_huffman_codes(m->huff_size_dc_luminance,
  92                                  m->huff_code_dc_luminance,
  93                                  avpriv_mjpeg_bits_dc_luminance,
  94                                  avpriv_mjpeg_val_dc);
  95     ff_mjpeg_build_huffman_codes(m->huff_size_dc_chrominance,
  96                                  m->huff_code_dc_chrominance,
  97                                  avpriv_mjpeg_bits_dc_chrominance,
  98                                  avpriv_mjpeg_val_dc);
  99     ff_mjpeg_build_huffman_codes(m->huff_size_ac_luminance,
 100                                  m->huff_code_ac_luminance,
 101                                  avpriv_mjpeg_bits_ac_luminance,
 102                                  avpriv_mjpeg_val_ac_luminance);
 103     ff_mjpeg_build_huffman_codes(m->huff_size_ac_chrominance,
 104                                  m->huff_code_ac_chrominance,
 105                                  avpriv_mjpeg_bits_ac_chrominance,
 106                                  avpriv_mjpeg_val_ac_chrominance);
 107
 108     ff_init_uni_ac_vlc(m->huff_size_ac_luminance,   m->uni_ac_vlc_len);
 109     ff_init_uni_ac_vlc(m->huff_size_ac_chrominance, m->uni_chroma_ac_vlc_len);
 110     s->intra_ac_vlc_length      =
 111     s->intra_ac_vlc_last_length = m->uni_ac_vlc_len;
 112     s->intra_chroma_ac_vlc_length      =
 113     s->intra_chroma_ac_vlc_last_length = m->uni_chroma_ac_vlc_len;
 114
 115     // Buffers start out empty.
 116     m->huff_ncode = 0;
 117     s->mjpeg_ctx = m;
 118
 119     if(s->huffman == HUFFMAN_TABLE_OPTIMAL)
 120         return alloc_huffman(s);
 121
 122     return 0;
 123 }
 124
 125 av_cold void ff_mjpeg_encode_close(MpegEncContext *s)
 126 {
 127     av_freep(&s->mjpeg_ctx->huff_buffer);
 128     av_freep(&s->mjpeg_ctx);
 129 }
 130
 131 /**
 132  * Add code and table_id to the JPEG buffer.
 133  *
 134  * @param s The MJpegContext which contains the JPEG buffer.
 135  * @param table_id Which Huffman table the code belongs to.
 136  * @param code The encoded exponent of the coefficients and the run-bits.
 137  */
 138 static inline void ff_mjpeg_encode_code(MJpegContext *s, uint8_t table_id, int code)
 139 {
 140     MJpegHuffmanCode *c = &s->huff_buffer[s->huff_ncode++];
 141     c->table_id = table_id;
 142     c->code = code;
 143 }
 144
 145 /**
 146  * Add the coefficient's data to the JPEG buffer.
 147  *
 148  * @param s The MJpegContext which contains the JPEG buffer.
 149  * @param table_id Which Huffman table the code belongs to.
 150  * @param val The coefficient.
 151  * @param run The run-bits.
 152  */
 153 static void ff_mjpeg_encode_coef(MJpegContext *s, uint8_t table_id, int val, int run)
 154 {
 155     int mant, code;
 156
 157     if (val == 0) {
 158         av_assert0(run == 0);
 159         ff_mjpeg_encode_code(s, table_id, 0);
 160     } else {
 161         mant = val;
 162         if (val < 0) {
 163             val = -val;
 164             mant--;
 165         }
 166
 167         code = (run << 4) | (av_log2_16bit(val) + 1);
 168
 169         s->huff_buffer[s->huff_ncode].mant = mant;
 170         ff_mjpeg_encode_code(s, table_id, code);
 171     }
 172 }
 173
 174 /**
 175  * Add the block's data into the JPEG buffer.
 176  *
 177  * @param s The MJpegEncContext that contains the JPEG buffer.
 178  * @param block The block.
 179  * @param n The block's index or number.
 180  */
 181 static void record_block(MpegEncContext *s, int16_t *block, int n)
 182 {
 183     int i, j, table_id;
 184     int component, dc, last_index, val, run;
 185     MJpegContext *m = s->mjpeg_ctx;
 186
 187     /* DC coef */
 188     component = (n <= 3 ? 0 : (n&1) + 1);
 189     table_id = (n <= 3 ? 0 : 1);
 190     dc = block[0]; /* overflow is impossible */
 191     val = dc - s->last_dc[component];
 192
 193     ff_mjpeg_encode_coef(m, table_id, val, 0);
 194
 195     s->last_dc[component] = dc;
 196
 197     /* AC coefs */
 198
 199     run = 0;
 200     last_index = s->block_last_index[n];
 201     table_id |= 2;
 202
 203     for(i=1;i<=last_index;i++) {
 204         j = s->intra_scantable.permutated[i];
 205         val = block[j];
 206
 207         if (val == 0) {
 208             run++;
 209         } else {
 210             while (run >= 16) {
 211                 ff_mjpeg_encode_code(m, table_id, 0xf0);
 212                 run -= 16;
 213             }
 214             ff_mjpeg_encode_coef(m, table_id, val, run);
 215             run = 0;
 216         }
 217     }
 218
 219     /* output EOB only if not already 64 values */
 220     if (last_index < 63 || run != 0)
 221         ff_mjpeg_encode_code(m, table_id, 0);
 222 }
 223
 224 static void encode_block(MpegEncContext *s, int16_t *block, int n)
 225 {
 226     int mant, nbits, code, i, j;
 227     int component, dc, run, last_index, val;
 228     MJpegContext *m = s->mjpeg_ctx;
 229     uint8_t *huff_size_ac;
 230     uint16_t *huff_code_ac;
 231
 232     /* DC coef */
 233     component = (n <= 3 ? 0 : (n&1) + 1);
 234     dc = block[0]; /* overflow is impossible */
 235     val = dc - s->last_dc[component];
 236     if (n < 4) {
 237         ff_mjpeg_encode_dc(&s->pb, val, m->huff_size_dc_luminance, m->huff_code_dc_luminance);
 238         huff_size_ac = m->huff_size_ac_luminance;
 239         huff_code_ac = m->huff_code_ac_luminance;
 240     } else {
 241         ff_mjpeg_encode_dc(&s->pb, val, m->huff_size_dc_chrominance, m->huff_code_dc_chrominance);
 242         huff_size_ac = m->huff_size_ac_chrominance;
 243         huff_code_ac = m->huff_code_ac_chrominance;
 244     }
 245     s->last_dc[component] = dc;
 246
 247     /* AC coefs */
 248
 249     run = 0;
 250     last_index = s->block_last_index[n];
 251     for(i=1;i<=last_index;i++) {
 252         j = s->intra_scantable.permutated[i];
 253         val = block[j];
 254         if (val == 0) {
 255             run++;
 256         } else {
 257             while (run >= 16) {
 258                 put_bits(&s->pb, huff_size_ac[0xf0], huff_code_ac[0xf0]);
 259                 run -= 16;
 260             }
 261             mant = val;
 262             if (val < 0) {
 263                 val = -val;
 264                 mant--;
 265             }
 266
 267             nbits= av_log2_16bit(val) + 1;
 268             code = (run << 4) | nbits;
 269
 270             put_bits(&s->pb, huff_size_ac[code], huff_code_ac[code]);
 271
 272             put_sbits(&s->pb, nbits, mant);
 273             run = 0;
 274         }
 275     }
 276
 277     /* output EOB only if not already 64 values */
 278     if (last_index < 63 || run != 0)
 279         put_bits(&s->pb, huff_size_ac[0], huff_code_ac[0]);
 280 }
 281
 282 void ff_mjpeg_encode_mb(MpegEncContext *s, int16_t block[12][64])
 283 {
 284     int i;
 285     if (s->huffman == HUFFMAN_TABLE_OPTIMAL) {
 286         if (s->chroma_format == CHROMA_444) {
 287             record_block(s, block[0], 0);
 288             record_block(s, block[2], 2);
 289             record_block(s, block[4], 4);
 290             record_block(s, block[8], 8);
 291             record_block(s, block[5], 5);
 292             record_block(s, block[9], 9);
 293
 294             if (16*s->mb_x+8 < s->width) {
 295                 record_block(s, block[1], 1);
 296                 record_block(s, block[3], 3);
 297                 record_block(s, block[6], 6);
 298                 record_block(s, block[10], 10);
 299                 record_block(s, block[7], 7);
 300                 record_block(s, block[11], 11);
 301             }
 302         } else {
 303             for(i=0;i<5;i++) {
 304                 record_block(s, block[i], i);
 305             }
 306             if (s->chroma_format == CHROMA_420) {
 307                 record_block(s, block[5], 5);
 308             } else {
 309                 record_block(s, block[6], 6);
 310                 record_block(s, block[5], 5);
 311                 record_block(s, block[7], 7);
 312             }
 313         }
 314     } else {
 315         if (s->chroma_format == CHROMA_444) {
 316             encode_block(s, block[0], 0);
 317             encode_block(s, block[2], 2);
 318             encode_block(s, block[4], 4);
 319             encode_block(s, block[8], 8);
 320             encode_block(s, block[5], 5);
 321             encode_block(s, block[9], 9);
 322
 323             if (16*s->mb_x+8 < s->width) {
 324                 encode_block(s, block[1], 1);
 325                 encode_block(s, block[3], 3);
 326                 encode_block(s, block[6], 6);
 327                 encode_block(s, block[10], 10);
 328                 encode_block(s, block[7], 7);
 329                 encode_block(s, block[11], 11);
 330             }
 331         } else {
 332             for(i=0;i<5;i++) {
 333                 encode_block(s, block[i], i);
 334             }
 335             if (s->chroma_format == CHROMA_420) {
 336                 encode_block(s, block[5], 5);
 337             } else {
 338                 encode_block(s, block[6], 6);
 339                 encode_block(s, block[5], 5);
 340                 encode_block(s, block[7], 7);
 341             }
 342         }
 343
 344         s->i_tex_bits += get_bits_diff(s);
 345     }
 346 }
 347
 348 #if CONFIG_AMV_ENCODER
 349 // maximum over s->mjpeg_vsample[i]
 350 #define V_MAX 2
 351 static int amv_encode_picture(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
 352                               const AVFrame *pic_arg, int *got_packet)
 353 {
 354     MpegEncContext *s = avctx->priv_data;
 355     AVFrame *pic;
 356     int i, ret;
 357     int chroma_h_shift, chroma_v_shift;
 358
 359     av_pix_fmt_get_chroma_sub_sample(avctx->pix_fmt, &chroma_h_shift, &chroma_v_shift);
 360
 361     if ((avctx->height & 15) && avctx->strict_std_compliance > FF_COMPLIANCE_UNOFFICIAL) {
 362         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 363                "Heights which are not a multiple of 16 might fail with some decoders, "
 364                "use vstrict=-1 / -strict -1 to use %d anyway.\n", avctx->height);
 365         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "If you have a device that plays AMV videos, please test if videos "
 366                "with such heights work with it and report your findings to ffmpeg-devel@ffmpeg.org\n");
 367         return AVERROR_EXPERIMENTAL;
 368     }
 369
 370     pic = av_frame_clone(pic_arg);
 371     if (!pic)
 372         return AVERROR(ENOMEM);
 373     //picture should be flipped upside-down
 374     for(i=0; i < 3; i++) {
 375         int vsample = i ? 2 >> chroma_v_shift : 2;
 376         pic->data[i] += pic->linesize[i] * (vsample * s->height / V_MAX - 1);
 377         pic->linesize[i] *= -1;
 378     }
 379     ret = ff_mpv_encode_picture(avctx, pkt, pic, got_packet);
 380     av_frame_free(&pic);
 381     return ret;
 382 }
 383 #endif
 384
 385 #define OFFSET(x) offsetof(MpegEncContext, x)
 386 #define VE AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM
 387 static const AVOption options[] = {
 388 FF_MPV_COMMON_OPTS
 389 { "pred", "Prediction method", OFFSET(pred), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 1 }, 1, 3, VE, "pred" },
 390     { "left",   NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = 1 }, INT_MIN, INT_MAX, VE, "pred" },
 391     { "plane",  NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = 2 }, INT_MIN, INT_MAX, VE, "pred" },
 392     { "median", NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = 3 }, INT_MIN, INT_MAX, VE, "pred" },
 393 { "huffman", "Huffman table strategy", OFFSET(huffman), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = HUFFMAN_TABLE_OPTIMAL }, 0, NB_HUFFMAN_TABLE_OPTION - 1, VE, "huffman" },
 394     { "default", NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = HUFFMAN_TABLE_DEFAULT }, INT_MIN, INT_MAX, VE, "huffman" },
 395     { "optimal", NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = HUFFMAN_TABLE_OPTIMAL }, INT_MIN, INT_MAX, VE, "huffman" },
 396 { NULL},
 397 };
 398
 399 #if CONFIG_MJPEG_ENCODER
 400 static const AVClass mjpeg_class = {
 401     .class_name = "mjpeg encoder",
 402     .item_name  = av_default_item_name,
 403     .option     = options,
 404     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
 405 };
 406
 407 AVCodec ff_mjpeg_encoder = {
 408     .name           = "mjpeg",
 409     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("MJPEG (Motion JPEG)"),
 410     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 411     .id             = AV_CODEC_ID_MJPEG,
 412     .priv_data_size = sizeof(MpegEncContext),
 413     .init           = ff_mpv_encode_init,
 414     .encode2        = ff_mpv_encode_picture,
 415     .close          = ff_mpv_encode_end,
 416     .capabilities   = AV_CODEC_CAP_SLICE_THREADS | AV_CODEC_CAP_FRAME_THREADS | AV_CODEC_CAP_INTRA_ONLY,
 417     .pix_fmts       = (const enum AVPixelFormat[]) {
 418         AV_PIX_FMT_YUVJ420P, AV_PIX_FMT_YUVJ422P, AV_PIX_FMT_YUVJ444P, AV_PIX_FMT_NONE
 419     },
 420     .priv_class     = &mjpeg_class,
 421 };
 422 #endif
 423
 424 #if CONFIG_AMV_ENCODER
 425 static const AVClass amv_class = {
 426     .class_name = "amv encoder",
 427     .item_name  = av_default_item_name,
 428     .option     = options,
 429     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
 430 };
 431
 432 AVCodec ff_amv_encoder = {
 433     .name           = "amv",
 434     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("AMV Video"),
 435     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 436     .id             = AV_CODEC_ID_AMV,
 437     .priv_data_size = sizeof(MpegEncContext),
 438     .init           = ff_mpv_encode_init,
 439     .encode2        = amv_encode_picture,
 440     .close          = ff_mpv_encode_end,
 441     .pix_fmts       = (const enum AVPixelFormat[]) {
 442         AV_PIX_FMT_YUVJ420P, AV_PIX_FMT_NONE
 443     },
 444     .priv_class     = &amv_class,
 445 };
 446 #endif