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 Libav.
   6  *
   7  * Libav 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  * Libav 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 Libav; 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 IOBUF_SIZE 4096
  33
  34 typedef struct PNGEncContext {
  35     DSPContext dsp;
  36
  37     uint8_t *bytestream;
  38     uint8_t *bytestream_start;
  39     uint8_t *bytestream_end;
  40     AVFrame picture;
  41
  42     int filter_type;
  43
  44     z_stream zstream;
  45     uint8_t buf[IOBUF_SIZE];
  46 } PNGEncContext;
  47
  48 static void png_get_interlaced_row(uint8_t *dst, int row_size,
  49                                    int bits_per_pixel, int pass,
  50                                    const uint8_t *src, int width)
  51 {
  52     int x, mask, dst_x, j, b, bpp;
  53     uint8_t *d;
  54     const uint8_t *s;
  55
  56     mask = ff_png_pass_mask[pass];
  57     switch(bits_per_pixel) {
  58     case 1:
  59         memset(dst, 0, row_size);
  60         dst_x = 0;
  61         for(x = 0; x < width; x++) {
  62             j = (x & 7);
  63             if ((mask << j) & 0x80) {
  64                 b = (src[x >> 3] >> (7 - j)) & 1;
  65                 dst[dst_x >> 3] |= b << (7 - (dst_x & 7));
  66                 dst_x++;
  67             }
  68         }
  69         break;
  70     default:
  71         bpp = bits_per_pixel >> 3;
  72         d = dst;
  73         s = src;
  74         for(x = 0; x < width; x++) {
  75             j = x & 7;
  76             if ((mask << j) & 0x80) {
  77                 memcpy(d, s, bpp);
  78                 d += bpp;
  79             }
  80             s += bpp;
  81         }
  82         break;
  83     }
  84 }
  85
  86 static void sub_png_paeth_prediction(uint8_t *dst, uint8_t *src, uint8_t *top, int w, int bpp)
  87 {
  88     int i;
  89     for(i = 0; i < w; i++) {
  90         int a, b, c, p, pa, pb, pc;
  91
  92         a = src[i - bpp];
  93         b = top[i];
  94         c = top[i - bpp];
  95
  96         p = b - c;
  97         pc = a - c;
  98
  99         pa = abs(p);
 100         pb = abs(pc);
 101         pc = abs(p + pc);
 102
 103         if (pa <= pb && pa <= pc)
 104             p = a;
 105         else if (pb <= pc)
 106             p = b;
 107         else
 108             p = c;
 109         dst[i] = src[i] - p;
 110     }
 111 }
 112
 113 static void png_filter_row(DSPContext *dsp, uint8_t *dst, int filter_type,
 114                            uint8_t *src, uint8_t *top, int size, int bpp)
 115 {
 116     int i;
 117
 118     switch(filter_type) {
 119     case PNG_FILTER_VALUE_NONE:
 120         memcpy(dst, src, size);
 121         break;
 122     case PNG_FILTER_VALUE_SUB:
 123         dsp->diff_bytes(dst, src, src-bpp, size);
 124         memcpy(dst, src, bpp);
 125         break;
 126     case PNG_FILTER_VALUE_UP:
 127         dsp->diff_bytes(dst, src, top, size);
 128         break;
 129     case PNG_FILTER_VALUE_AVG:
 130         for(i = 0; i < bpp; i++)
 131             dst[i] = src[i] - (top[i] >> 1);
 132         for(; i < size; i++)
 133             dst[i] = src[i] - ((src[i-bpp] + top[i]) >> 1);
 134         break;
 135     case PNG_FILTER_VALUE_PAETH:
 136         for(i = 0; i < bpp; i++)
 137             dst[i] = src[i] - top[i];
 138         sub_png_paeth_prediction(dst+i, src+i, top+i, size-i, bpp);
 139         break;
 140     }
 141 }
 142
 143 static uint8_t *png_choose_filter(PNGEncContext *s, uint8_t *dst,
 144                                   uint8_t *src, uint8_t *top, int size, int bpp)
 145 {
 146     int pred = s->filter_type;
 147     assert(bpp || !pred);
 148     if(!top && pred)
 149         pred = PNG_FILTER_VALUE_SUB;
 150     if(pred == PNG_FILTER_VALUE_MIXED) {
 151         int i;
 152         int cost, bcost = INT_MAX;
 153         uint8_t *buf1 = dst, *buf2 = dst + size + 16;
 154         for(pred=0; pred<5; pred++) {
 155             png_filter_row(&s->dsp, buf1+1, pred, src, top, size, bpp);
 156             buf1[0] = pred;
 157             cost = 0;
 158             for(i=0; i<=size; i++)
 159                 cost += abs((int8_t)buf1[i]);
 160             if(cost < bcost) {
 161                 bcost = cost;
 162                 FFSWAP(uint8_t*, buf1, buf2);
 163             }
 164         }
 165         return buf2;
 166     } else {
 167         png_filter_row(&s->dsp, dst+1, pred, src, top, size, bpp);
 168         dst[0] = pred;
 169         return dst;
 170     }
 171 }
 172
 173 static void convert_from_rgb32(uint8_t *dst, const uint8_t *src, int width)
 174 {
 175     uint8_t *d;
 176     int j;
 177     unsigned int v;
 178
 179     d = dst;
 180     for(j = 0; j < width; j++) {
 181         v = ((const uint32_t *)src)[j];
 182         d[0] = v >> 16;
 183         d[1] = v >> 8;
 184         d[2] = v;
 185         d[3] = v >> 24;
 186         d += 4;
 187     }
 188 }
 189
 190 static void png_write_chunk(uint8_t **f, uint32_t tag,
 191                             const uint8_t *buf, int length)
 192 {
 193     uint32_t crc;
 194     uint8_t tagbuf[4];
 195
 196     bytestream_put_be32(f, length);
 197     crc = crc32(0, Z_NULL, 0);
 198     AV_WL32(tagbuf, tag);
 199     crc = crc32(crc, tagbuf, 4);
 200     bytestream_put_be32(f, av_bswap32(tag));
 201     if (length > 0) {
 202         crc = crc32(crc, buf, length);
 203         memcpy(*f, buf, length);
 204         *f += length;
 205     }
 206     bytestream_put_be32(f, crc);
 207 }
 208
 209 /* XXX: do filtering */
 210 static int png_write_row(PNGEncContext *s, const uint8_t *data, int size)
 211 {
 212     int ret;
 213
 214     s->zstream.avail_in = size;
 215     s->zstream.next_in = (uint8_t *)data;
 216     while (s->zstream.avail_in > 0) {
 217         ret = deflate(&s->zstream, Z_NO_FLUSH);
 218         if (ret != Z_OK)
 219             return -1;
 220         if (s->zstream.avail_out == 0) {
 221             if(s->bytestream_end - s->bytestream > IOBUF_SIZE + 100)
 222                 png_write_chunk(&s->bytestream, MKTAG('I', 'D', 'A', 'T'), s->buf, IOBUF_SIZE);
 223             s->zstream.avail_out = IOBUF_SIZE;
 224             s->zstream.next_out = s->buf;
 225         }
 226     }
 227     return 0;
 228 }
 229
 230 static int encode_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
 231                         const AVFrame *pict, int *got_packet)
 232 {
 233     PNGEncContext *s = avctx->priv_data;
 234     AVFrame * const p= &s->picture;
 235     int bit_depth, color_type, y, len, row_size, ret, is_progressive;
 236     int bits_per_pixel, pass_row_size, enc_row_size, max_packet_size;
 237     int compression_level;
 238     uint8_t *ptr, *top;
 239     uint8_t *crow_base = NULL, *crow_buf, *crow;
 240     uint8_t *progressive_buf = NULL;
 241     uint8_t *rgba_buf = NULL;
 242     uint8_t *top_buf = NULL;
 243
 244     *p = *pict;
 245     p->pict_type= AV_PICTURE_TYPE_I;
 246     p->key_frame= 1;
 247
 248     is_progressive = !!(avctx->flags & CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT);
 249     switch(avctx->pix_fmt) {
 250     case AV_PIX_FMT_RGB32:
 251         bit_depth = 8;
 252         color_type = PNG_COLOR_TYPE_RGB_ALPHA;
 253         break;
 254     case AV_PIX_FMT_RGB24:
 255         bit_depth = 8;
 256         color_type = PNG_COLOR_TYPE_RGB;
 257         break;
 258     case AV_PIX_FMT_GRAY16BE:
 259         bit_depth = 16;
 260         color_type = PNG_COLOR_TYPE_GRAY;
 261         break;
 262     case AV_PIX_FMT_GRAY8:
 263         bit_depth = 8;
 264         color_type = PNG_COLOR_TYPE_GRAY;
 265         break;
 266     case AV_PIX_FMT_MONOBLACK:
 267         bit_depth = 1;
 268         color_type = PNG_COLOR_TYPE_GRAY;
 269         break;
 270     case AV_PIX_FMT_PAL8:
 271         bit_depth = 8;
 272         color_type = PNG_COLOR_TYPE_PALETTE;
 273         break;
 274     default:
 275         return -1;
 276     }
 277     bits_per_pixel = ff_png_get_nb_channels(color_type) * bit_depth;
 278     row_size = (avctx->width * bits_per_pixel + 7) >> 3;
 279
 280     s->zstream.zalloc = ff_png_zalloc;
 281     s->zstream.zfree = ff_png_zfree;
 282     s->zstream.opaque = NULL;
 283     compression_level = avctx->compression_level == FF_COMPRESSION_DEFAULT ?
 284                             Z_DEFAULT_COMPRESSION :
 285                             av_clip(avctx->compression_level, 0, 9);
 286     ret = deflateInit2(&s->zstream, compression_level,
 287                        Z_DEFLATED, 15, 8, Z_DEFAULT_STRATEGY);
 288     if (ret != Z_OK)
 289         return -1;
 290
 291     enc_row_size    = deflateBound(&s->zstream, row_size);
 292     max_packet_size = avctx->height * (enc_row_size +
 293                                        ((enc_row_size + IOBUF_SIZE - 1) / IOBUF_SIZE) * 12)
 294                       + FF_MIN_BUFFER_SIZE;
 295     if (!pkt->data &&
 296         (ret = av_new_packet(pkt, max_packet_size)) < 0) {
 297         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Could not allocate output packet of size %d.\n",
 298                max_packet_size);
 299         return ret;
 300     }
 301
 302     s->bytestream_start =
 303     s->bytestream       = pkt->data;
 304     s->bytestream_end   = pkt->data + pkt->size;
 305
 306     crow_base = av_malloc((row_size + 32) << (s->filter_type == PNG_FILTER_VALUE_MIXED));
 307     if (!crow_base)
 308         goto fail;
 309     crow_buf = crow_base + 15; // pixel data should be aligned, but there's a control byte before it
 310     if (is_progressive) {
 311         progressive_buf = av_malloc(row_size + 1);
 312         if (!progressive_buf)
 313             goto fail;
 314     }
 315     if (color_type == PNG_COLOR_TYPE_RGB_ALPHA) {
 316         rgba_buf = av_malloc(row_size + 1);
 317         if (!rgba_buf)
 318             goto fail;
 319     }
 320     if (is_progressive || color_type == PNG_COLOR_TYPE_RGB_ALPHA) {
 321         top_buf = av_malloc(row_size + 1);
 322         if (!top_buf)
 323             goto fail;
 324     }
 325
 326     /* write png header */
 327     memcpy(s->bytestream, ff_pngsig, 8);
 328     s->bytestream += 8;
 329
 330     AV_WB32(s->buf, avctx->width);
 331     AV_WB32(s->buf + 4, avctx->height);
 332     s->buf[8] = bit_depth;
 333     s->buf[9] = color_type;
 334     s->buf[10] = 0; /* compression type */
 335     s->buf[11] = 0; /* filter type */
 336     s->buf[12] = is_progressive; /* interlace type */
 337
 338     png_write_chunk(&s->bytestream, MKTAG('I', 'H', 'D', 'R'), s->buf, 13);
 339
 340     /* put the palette if needed */
 341     if (color_type == PNG_COLOR_TYPE_PALETTE) {
 342         int has_alpha, alpha, i;
 343         unsigned int v;
 344         uint32_t *palette;
 345         uint8_t *alpha_ptr;
 346
 347         palette = (uint32_t *)p->data[1];
 348         ptr = s->buf;
 349         alpha_ptr = s->buf + 256 * 3;
 350         has_alpha = 0;
 351         for(i = 0; i < 256; i++) {
 352             v = palette[i];
 353             alpha = v >> 24;
 354             if (alpha && alpha != 0xff)
 355                 has_alpha = 1;
 356             *alpha_ptr++ = alpha;
 357             bytestream_put_be24(&ptr, v);
 358         }
 359         png_write_chunk(&s->bytestream, MKTAG('P', 'L', 'T', 'E'), s->buf, 256 * 3);
 360         if (has_alpha) {
 361             png_write_chunk(&s->bytestream, MKTAG('t', 'R', 'N', 'S'), s->buf + 256 * 3, 256);
 362         }
 363     }
 364
 365     /* now put each row */
 366     s->zstream.avail_out = IOBUF_SIZE;
 367     s->zstream.next_out = s->buf;
 368     if (is_progressive) {
 369         int pass;
 370
 371         for(pass = 0; pass < NB_PASSES; pass++) {
 372             /* NOTE: a pass is completely omitted if no pixels would be
 373                output */
 374             pass_row_size = ff_png_pass_row_size(pass, bits_per_pixel, avctx->width);
 375             if (pass_row_size > 0) {
 376                 top = NULL;
 377                 for(y = 0; y < avctx->height; y++) {
 378                     if ((ff_png_pass_ymask[pass] << (y & 7)) & 0x80) {
 379                         ptr = p->data[0] + y * p->linesize[0];
 380                         FFSWAP(uint8_t*, progressive_buf, top_buf);
 381                         if (color_type == PNG_COLOR_TYPE_RGB_ALPHA) {
 382                             convert_from_rgb32(rgba_buf, ptr, avctx->width);
 383                             ptr = rgba_buf;
 384                         }
 385                         png_get_interlaced_row(progressive_buf, pass_row_size,
 386                                                bits_per_pixel, pass,
 387                                                ptr, avctx->width);
 388                         crow = png_choose_filter(s, crow_buf, progressive_buf, top, pass_row_size, bits_per_pixel>>3);
 389                         png_write_row(s, crow, pass_row_size + 1);
 390                         top = progressive_buf;
 391                     }
 392                 }
 393             }
 394         }
 395     } else {
 396         top = NULL;
 397         for(y = 0; y < avctx->height; y++) {
 398             ptr = p->data[0] + y * p->linesize[0];
 399             if (color_type == PNG_COLOR_TYPE_RGB_ALPHA) {
 400                 FFSWAP(uint8_t*, rgba_buf, top_buf);
 401                 convert_from_rgb32(rgba_buf, ptr, avctx->width);
 402                 ptr = rgba_buf;
 403             }
 404             crow = png_choose_filter(s, crow_buf, ptr, top, row_size, bits_per_pixel>>3);
 405             png_write_row(s, crow, row_size + 1);
 406             top = ptr;
 407         }
 408     }
 409     /* compress last bytes */
 410     for(;;) {
 411         ret = deflate(&s->zstream, Z_FINISH);
 412         if (ret == Z_OK || ret == Z_STREAM_END) {
 413             len = IOBUF_SIZE - s->zstream.avail_out;
 414             if (len > 0 && s->bytestream_end - s->bytestream > len + 100) {
 415                 png_write_chunk(&s->bytestream, MKTAG('I', 'D', 'A', 'T'), s->buf, len);
 416             }
 417             s->zstream.avail_out = IOBUF_SIZE;
 418             s->zstream.next_out = s->buf;
 419             if (ret == Z_STREAM_END)
 420                 break;
 421         } else {
 422             goto fail;
 423         }
 424     }
 425     png_write_chunk(&s->bytestream, MKTAG('I', 'E', 'N', 'D'), NULL, 0);
 426
 427     pkt->size   = s->bytestream - s->bytestream_start;
 428     pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
 429     *got_packet = 1;
 430     ret         = 0;
 431
 432  the_end:
 433     av_free(crow_base);
 434     av_free(progressive_buf);
 435     av_free(rgba_buf);
 436     av_free(top_buf);
 437     deflateEnd(&s->zstream);
 438     return ret;
 439  fail:
 440     ret = -1;
 441     goto the_end;
 442 }
 443
 444 static av_cold int png_enc_init(AVCodecContext *avctx){
 445     PNGEncContext *s = avctx->priv_data;
 446
 447     avcodec_get_frame_defaults(&s->picture);
 448     avctx->coded_frame= &s->picture;
 449     ff_dsputil_init(&s->dsp, avctx);
 450
 451     s->filter_type = av_clip(avctx->prediction_method, PNG_FILTER_VALUE_NONE, PNG_FILTER_VALUE_MIXED);
 452     if(avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_MONOBLACK)
 453         s->filter_type = PNG_FILTER_VALUE_NONE;
 454
 455     return 0;
 456 }
 457
 458 AVCodec ff_png_encoder = {
 459     .name           = "png",
 460     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 461     .id             = AV_CODEC_ID_PNG,
 462     .priv_data_size = sizeof(PNGEncContext),
 463     .init           = png_enc_init,
 464     .encode2        = encode_frame,
 465     .pix_fmts       = (const enum AVPixelFormat[]){
 466         AV_PIX_FMT_RGB24, AV_PIX_FMT_RGB32, AV_PIX_FMT_PAL8, AV_PIX_FMT_GRAY8,
 467         AV_PIX_FMT_GRAY16BE,
 468         AV_PIX_FMT_MONOBLACK, AV_PIX_FMT_NONE
 469     },
 470     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("PNG (Portable Network Graphics) image"),
 471 };