git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/pngenc.c

   1 /*
   2  * PNG image format
   3  * Copyright (c) 2003 Fabrice Bellard
   4  *
   5  * This file is part of FFmpeg.
   6  *
   7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   9  * License as published by the Free Software Foundation; either
  10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  11  *
  12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  15  * Lesser General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21 #include "avcodec.h"
  22 #include "bytestream.h"
  23 #include "dsputil.h"
  24 #include "png.h"
  25
  26 /* TODO:
  27  * - add 2, 4 and 16 bit depth support
  28  */
  29
  30 #include <zlib.h>
  31
  32 //#define DEBUG
  33
  34 #define IOBUF_SIZE 4096
  35
  36 typedef struct PNGEncContext {
  37     DSPContext dsp;
  38
  39     uint8_t *bytestream;
  40     uint8_t *bytestream_start;
  41     uint8_t *bytestream_end;
  42     AVFrame picture;
  43
  44     int filter_type;
  45
  46     z_stream zstream;
  47     uint8_t buf[IOBUF_SIZE];
  48 } PNGEncContext;
  49
  50 static void png_get_interlaced_row(uint8_t *dst, int row_size,
  51                                    int bits_per_pixel, int pass,
  52                                    const uint8_t *src, int width)
  53 {
  54     int x, mask, dst_x, j, b, bpp;
  55     uint8_t *d;
  56     const uint8_t *s;
  57
  58     mask = ff_png_pass_mask[pass];
  59     switch(bits_per_pixel) {
  60     case 1:
  61         memset(dst, 0, row_size);
  62         dst_x = 0;
  63         for(x = 0; x < width; x++) {
  64             j = (x & 7);
  65             if ((mask << j) & 0x80) {
  66                 b = (src[x >> 3] >> (7 - j)) & 1;
  67                 dst[dst_x >> 3] |= b << (7 - (dst_x & 7));
  68                 dst_x++;
  69             }
  70         }
  71         break;
  72     default:
  73         bpp = bits_per_pixel >> 3;
  74         d = dst;
  75         s = src;
  76         for(x = 0; x < width; x++) {
  77             j = x & 7;
  78             if ((mask << j) & 0x80) {
  79                 memcpy(d, s, bpp);
  80                 d += bpp;
  81             }
  82             s += bpp;
  83         }
  84         break;
  85     }
  86 }
  87
  88 static void sub_png_paeth_prediction(uint8_t *dst, uint8_t *src, uint8_t *top, int w, int bpp)
  89 {
  90     int i;
  91     for(i = 0; i < w; i++) {
  92         int a, b, c, p, pa, pb, pc;
  93
  94         a = src[i - bpp];
  95         b = top[i];
  96         c = top[i - bpp];
  97
  98         p = b - c;
  99         pc = a - c;
 100
 101         pa = abs(p);
 102         pb = abs(pc);
 103         pc = abs(p + pc);
 104
 105         if (pa <= pb && pa <= pc)
 106             p = a;
 107         else if (pb <= pc)
 108             p = b;
 109         else
 110             p = c;
 111         dst[i] = src[i] - p;
 112     }
 113 }
 114
 115 static void png_filter_row(DSPContext *dsp, uint8_t *dst, int filter_type,
 116                            uint8_t *src, uint8_t *top, int size, int bpp)
 117 {
 118     int i;
 119
 120     switch(filter_type) {
 121     case PNG_FILTER_VALUE_NONE:
 122         memcpy(dst, src, size);
 123         break;
 124     case PNG_FILTER_VALUE_SUB:
 125         dsp->diff_bytes(dst, src, src-bpp, size);
 126         memcpy(dst, src, bpp);
 127         break;
 128     case PNG_FILTER_VALUE_UP:
 129         dsp->diff_bytes(dst, src, top, size);
 130         break;
 131     case PNG_FILTER_VALUE_AVG:
 132         for(i = 0; i < bpp; i++)
 133             dst[i] = src[i] - (top[i] >> 1);
 134         for(; i < size; i++)
 135             dst[i] = src[i] - ((src[i-bpp] + top[i]) >> 1);
 136         break;
 137     case PNG_FILTER_VALUE_PAETH:
 138         for(i = 0; i < bpp; i++)
 139             dst[i] = src[i] - top[i];
 140         sub_png_paeth_prediction(dst+i, src+i, top+i, size-i, bpp);
 141         break;
 142     }
 143 }
 144
 145 static uint8_t *png_choose_filter(PNGEncContext *s, uint8_t *dst,
 146                                   uint8_t *src, uint8_t *top, int size, int bpp)
 147 {
 148     int pred = s->filter_type;
 149     assert(bpp || !pred);
 150     if(!top && pred)
 151         pred = PNG_FILTER_VALUE_SUB;
 152     if(pred == PNG_FILTER_VALUE_MIXED) {
 153         int i;
 154         int cost, bcost = INT_MAX;
 155         uint8_t *buf1 = dst, *buf2 = dst + size + 16;
 156         for(pred=0; pred<5; pred++) {
 157             png_filter_row(&s->dsp, buf1+1, pred, src, top, size, bpp);
 158             buf1[0] = pred;
 159             cost = 0;
 160             for(i=0; i<=size; i++)
 161                 cost += abs((int8_t)buf1[i]);
 162             if(cost < bcost) {
 163                 bcost = cost;
 164                 FFSWAP(uint8_t*, buf1, buf2);
 165             }
 166         }
 167         return buf2;
 168     } else {
 169         png_filter_row(&s->dsp, dst+1, pred, src, top, size, bpp);
 170         dst[0] = pred;
 171         return dst;
 172     }
 173 }
 174
 175 static void png_write_chunk(uint8_t **f, uint32_t tag,
 176                             const uint8_t *buf, int length)
 177 {
 178     uint32_t crc;
 179     uint8_t tagbuf[4];
 180
 181     bytestream_put_be32(f, length);
 182     crc = crc32(0, Z_NULL, 0);
 183     AV_WL32(tagbuf, tag);
 184     crc = crc32(crc, tagbuf, 4);
 185     bytestream_put_be32(f, av_bswap32(tag));
 186     if (length > 0) {
 187         crc = crc32(crc, buf, length);
 188         memcpy(*f, buf, length);
 189         *f += length;
 190     }
 191     bytestream_put_be32(f, crc);
 192 }
 193
 194 /* XXX: do filtering */
 195 static int png_write_row(PNGEncContext *s, const uint8_t *data, int size)
 196 {
 197     int ret;
 198
 199     s->zstream.avail_in = size;
 200     s->zstream.next_in = (uint8_t *)data;
 201     while (s->zstream.avail_in > 0) {
 202         ret = deflate(&s->zstream, Z_NO_FLUSH);
 203         if (ret != Z_OK)
 204             return -1;
 205         if (s->zstream.avail_out == 0) {
 206             if(s->bytestream_end - s->bytestream > IOBUF_SIZE + 100)
 207                 png_write_chunk(&s->bytestream, MKTAG('I', 'D', 'A', 'T'), s->buf, IOBUF_SIZE);
 208             s->zstream.avail_out = IOBUF_SIZE;
 209             s->zstream.next_out = s->buf;
 210         }
 211     }
 212     return 0;
 213 }
 214
 215 static int encode_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
 216                         const AVFrame *pict, int *got_packet)
 217 {
 218     PNGEncContext *s = avctx->priv_data;
 219     AVFrame * const p= &s->picture;
 220     int bit_depth, color_type, y, len, row_size, ret, is_progressive;
 221     int bits_per_pixel, pass_row_size, max_packet_size;
 222     int compression_level;
 223     uint8_t *ptr, *top;
 224     uint8_t *crow_base = NULL, *crow_buf, *crow;
 225     uint8_t *progressive_buf = NULL;
 226     uint8_t *top_buf = NULL;
 227
 228     *p = *pict;
 229     p->pict_type= AV_PICTURE_TYPE_I;
 230     p->key_frame= 1;
 231
 232     max_packet_size = IOBUF_SIZE*avctx->height + FF_MIN_BUFFER_SIZE;
 233     if (!pkt->data &&
 234         (ret = av_new_packet(pkt, max_packet_size)) < 0) {
 235         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Could not allocate output packet of size %d.\n",
 236                max_packet_size);
 237         return ret;
 238     }
 239
 240     s->bytestream_start =
 241     s->bytestream       = pkt->data;
 242     s->bytestream_end   = pkt->data + pkt->size;
 243
 244     is_progressive = !!(avctx->flags & CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT);
 245     switch(avctx->pix_fmt) {
 246     case PIX_FMT_RGBA64BE:
 247         bit_depth = 16;
 248         color_type = PNG_COLOR_TYPE_RGB_ALPHA;
 249         break;
 250     case PIX_FMT_RGB48BE:
 251         bit_depth = 16;
 252         color_type = PNG_COLOR_TYPE_RGB;
 253         break;
 254     case PIX_FMT_RGBA:
 255         bit_depth = 8;
 256         color_type = PNG_COLOR_TYPE_RGB_ALPHA;
 257         break;
 258     case PIX_FMT_RGB24:
 259         bit_depth = 8;
 260         color_type = PNG_COLOR_TYPE_RGB;
 261         break;
 262     case PIX_FMT_GRAY16BE:
 263         bit_depth = 16;
 264         color_type = PNG_COLOR_TYPE_GRAY;
 265         break;
 266     case PIX_FMT_GRAY8:
 267         bit_depth = 8;
 268         color_type = PNG_COLOR_TYPE_GRAY;
 269         break;
 270     case PIX_FMT_GRAY8A:
 271         bit_depth = 8;
 272         color_type = PNG_COLOR_TYPE_GRAY_ALPHA;
 273         break;
 274     case PIX_FMT_MONOBLACK:
 275         bit_depth = 1;
 276         color_type = PNG_COLOR_TYPE_GRAY;
 277         break;
 278     case PIX_FMT_PAL8:
 279         bit_depth = 8;
 280         color_type = PNG_COLOR_TYPE_PALETTE;
 281         break;
 282     default:
 283         return -1;
 284     }
 285     bits_per_pixel = ff_png_get_nb_channels(color_type) * bit_depth;
 286     row_size = (avctx->width * bits_per_pixel + 7) >> 3;
 287
 288     s->zstream.zalloc = ff_png_zalloc;
 289     s->zstream.zfree = ff_png_zfree;
 290     s->zstream.opaque = NULL;
 291     compression_level = avctx->compression_level == FF_COMPRESSION_DEFAULT ?
 292                             Z_DEFAULT_COMPRESSION :
 293                             av_clip(avctx->compression_level, 0, 9);
 294     ret = deflateInit2(&s->zstream, compression_level,
 295                        Z_DEFLATED, 15, 8, Z_DEFAULT_STRATEGY);
 296     if (ret != Z_OK)
 297         return -1;
 298     crow_base = av_malloc((row_size + 32) << (s->filter_type == PNG_FILTER_VALUE_MIXED));
 299     if (!crow_base)
 300         goto fail;
 301     crow_buf = crow_base + 15; // pixel data should be aligned, but there's a control byte before it
 302     if (is_progressive) {
 303         progressive_buf = av_malloc(row_size + 1);
 304         if (!progressive_buf)
 305             goto fail;
 306     }
 307     if (is_progressive) {
 308         top_buf = av_malloc(row_size + 1);
 309         if (!top_buf)
 310             goto fail;
 311     }
 312
 313     /* write png header */
 314     memcpy(s->bytestream, ff_pngsig, 8);
 315     s->bytestream += 8;
 316
 317     AV_WB32(s->buf, avctx->width);
 318     AV_WB32(s->buf + 4, avctx->height);
 319     s->buf[8] = bit_depth;
 320     s->buf[9] = color_type;
 321     s->buf[10] = 0; /* compression type */
 322     s->buf[11] = 0; /* filter type */
 323     s->buf[12] = is_progressive; /* interlace type */
 324
 325     png_write_chunk(&s->bytestream, MKTAG('I', 'H', 'D', 'R'), s->buf, 13);
 326
 327     /* put the palette if needed */
 328     if (color_type == PNG_COLOR_TYPE_PALETTE) {
 329         int has_alpha, alpha, i;
 330         unsigned int v;
 331         uint32_t *palette;
 332         uint8_t *alpha_ptr;
 333
 334         palette = (uint32_t *)p->data[1];
 335         ptr = s->buf;
 336         alpha_ptr = s->buf + 256 * 3;
 337         has_alpha = 0;
 338         for(i = 0; i < 256; i++) {
 339             v = palette[i];
 340             alpha = v >> 24;
 341             if (alpha != 0xff)
 342                 has_alpha = 1;
 343             *alpha_ptr++ = alpha;
 344             bytestream_put_be24(&ptr, v);
 345         }
 346         png_write_chunk(&s->bytestream, MKTAG('P', 'L', 'T', 'E'), s->buf, 256 * 3);
 347         if (has_alpha) {
 348             png_write_chunk(&s->bytestream, MKTAG('t', 'R', 'N', 'S'), s->buf + 256 * 3, 256);
 349         }
 350     }
 351
 352     /* now put each row */
 353     s->zstream.avail_out = IOBUF_SIZE;
 354     s->zstream.next_out = s->buf;
 355     if (is_progressive) {
 356         int pass;
 357
 358         for(pass = 0; pass < NB_PASSES; pass++) {
 359             /* NOTE: a pass is completely omited if no pixels would be
 360                output */
 361             pass_row_size = ff_png_pass_row_size(pass, bits_per_pixel, avctx->width);
 362             if (pass_row_size > 0) {
 363                 top = NULL;
 364                 for(y = 0; y < avctx->height; y++) {
 365                     if ((ff_png_pass_ymask[pass] << (y & 7)) & 0x80) {
 366                         ptr = p->data[0] + y * p->linesize[0];
 367                         FFSWAP(uint8_t*, progressive_buf, top_buf);
 368                         png_get_interlaced_row(progressive_buf, pass_row_size,
 369                                                bits_per_pixel, pass,
 370                                                ptr, avctx->width);
 371                         crow = png_choose_filter(s, crow_buf, progressive_buf, top, pass_row_size, bits_per_pixel>>3);
 372                         png_write_row(s, crow, pass_row_size + 1);
 373                         top = progressive_buf;
 374                     }
 375                 }
 376             }
 377         }
 378     } else {
 379         top = NULL;
 380         for(y = 0; y < avctx->height; y++) {
 381             ptr = p->data[0] + y * p->linesize[0];
 382             crow = png_choose_filter(s, crow_buf, ptr, top, row_size, bits_per_pixel>>3);
 383             png_write_row(s, crow, row_size + 1);
 384             top = ptr;
 385         }
 386     }
 387     /* compress last bytes */
 388     for(;;) {
 389         ret = deflate(&s->zstream, Z_FINISH);
 390         if (ret == Z_OK || ret == Z_STREAM_END) {
 391             len = IOBUF_SIZE - s->zstream.avail_out;
 392             if (len > 0 && s->bytestream_end - s->bytestream > len + 100) {
 393                 png_write_chunk(&s->bytestream, MKTAG('I', 'D', 'A', 'T'), s->buf, len);
 394             }
 395             s->zstream.avail_out = IOBUF_SIZE;
 396             s->zstream.next_out = s->buf;
 397             if (ret == Z_STREAM_END)
 398                 break;
 399         } else {
 400             goto fail;
 401         }
 402     }
 403     png_write_chunk(&s->bytestream, MKTAG('I', 'E', 'N', 'D'), NULL, 0);
 404
 405     pkt->size   = s->bytestream - s->bytestream_start;
 406     pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
 407     *got_packet = 1;
 408     ret         = 0;
 409
 410  the_end:
 411     av_free(crow_base);
 412     av_free(progressive_buf);
 413     av_free(top_buf);
 414     deflateEnd(&s->zstream);
 415     return ret;
 416  fail:
 417     ret = -1;
 418     goto the_end;
 419 }
 420
 421 static av_cold int png_enc_init(AVCodecContext *avctx){
 422     PNGEncContext *s = avctx->priv_data;
 423
 424     avcodec_get_frame_defaults(&s->picture);
 425     avctx->coded_frame= &s->picture;
 426     ff_dsputil_init(&s->dsp, avctx);
 427
 428     s->filter_type = av_clip(avctx->prediction_method, PNG_FILTER_VALUE_NONE, PNG_FILTER_VALUE_MIXED);
 429     if(avctx->pix_fmt == PIX_FMT_MONOBLACK)
 430         s->filter_type = PNG_FILTER_VALUE_NONE;
 431
 432     return 0;
 433 }
 434
 435 AVCodec ff_png_encoder = {
 436     .name           = "png",
 437     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 438     .id             = CODEC_ID_PNG,
 439     .priv_data_size = sizeof(PNGEncContext),
 440     .init           = png_enc_init,
 441     .encode2        = encode_frame,
 442     .pix_fmts= (const enum PixelFormat[]){PIX_FMT_RGB24, PIX_FMT_RGBA,
 443                                           PIX_FMT_RGB48BE, PIX_FMT_RGBA64BE,
 444                                           PIX_FMT_PAL8,
 445                                           PIX_FMT_GRAY8, PIX_FMT_GRAY8A,
 446                                           PIX_FMT_GRAY16BE,
 447                                           PIX_FMT_MONOBLACK, PIX_FMT_NONE},
 448     .long_name= NULL_IF_CONFIG_SMALL("PNG (Portable Network Graphics) image"),
 449 };