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 "internal.h"
  23 #include "bytestream.h"
  24 #include "dsputil.h"
  25 #include "png.h"
  26
  27 /* TODO:
  28  * - add 2, 4 and 16 bit depth support
  29  */
  30
  31 #include <zlib.h>
  32
  33 //#define DEBUG
  34
  35 #define IOBUF_SIZE 4096
  36
  37 typedef struct PNGEncContext {
  38     DSPContext dsp;
  39
  40     uint8_t *bytestream;
  41     uint8_t *bytestream_start;
  42     uint8_t *bytestream_end;
  43     AVFrame picture;
  44
  45     int filter_type;
  46
  47     z_stream zstream;
  48     uint8_t buf[IOBUF_SIZE];
  49 } PNGEncContext;
  50
  51 static void png_get_interlaced_row(uint8_t *dst, int row_size,
  52                                    int bits_per_pixel, int pass,
  53                                    const uint8_t *src, int width)
  54 {
  55     int x, mask, dst_x, j, b, bpp;
  56     uint8_t *d;
  57     const uint8_t *s;
  58
  59     mask =  (int[]){0x80, 0x08, 0x88, 0x22, 0xaa, 0x55, 0xff}[pass];
  60     switch(bits_per_pixel) {
  61     case 1:
  62         memset(dst, 0, row_size);
  63         dst_x = 0;
  64         for(x = 0; x < width; x++) {
  65             j = (x & 7);
  66             if ((mask << j) & 0x80) {
  67                 b = (src[x >> 3] >> (7 - j)) & 1;
  68                 dst[dst_x >> 3] |= b << (7 - (dst_x & 7));
  69                 dst_x++;
  70             }
  71         }
  72         break;
  73     default:
  74         bpp = bits_per_pixel >> 3;
  75         d = dst;
  76         s = src;
  77         for(x = 0; x < width; x++) {
  78             j = x & 7;
  79             if ((mask << j) & 0x80) {
  80                 memcpy(d, s, bpp);
  81                 d += bpp;
  82             }
  83             s += bpp;
  84         }
  85         break;
  86     }
  87 }
  88
  89 static void sub_png_paeth_prediction(uint8_t *dst, uint8_t *src, uint8_t *top, int w, int bpp)
  90 {
  91     int i;
  92     for(i = 0; i < w; i++) {
  93         int a, b, c, p, pa, pb, pc;
  94
  95         a = src[i - bpp];
  96         b = top[i];
  97         c = top[i - bpp];
  98
  99         p = b - c;
 100         pc = a - c;
 101
 102         pa = abs(p);
 103         pb = abs(pc);
 104         pc = abs(p + pc);
 105
 106         if (pa <= pb && pa <= pc)
 107             p = a;
 108         else if (pb <= pc)
 109             p = b;
 110         else
 111             p = c;
 112         dst[i] = src[i] - p;
 113     }
 114 }
 115
 116 static void png_filter_row(DSPContext *dsp, uint8_t *dst, int filter_type,
 117                            uint8_t *src, uint8_t *top, int size, int bpp)
 118 {
 119     int i;
 120
 121     switch(filter_type) {
 122     case PNG_FILTER_VALUE_NONE:
 123         memcpy(dst, src, size);
 124         break;
 125     case PNG_FILTER_VALUE_SUB:
 126         dsp->diff_bytes(dst, src, src-bpp, size);
 127         memcpy(dst, src, bpp);
 128         break;
 129     case PNG_FILTER_VALUE_UP:
 130         dsp->diff_bytes(dst, src, top, size);
 131         break;
 132     case PNG_FILTER_VALUE_AVG:
 133         for(i = 0; i < bpp; i++)
 134             dst[i] = src[i] - (top[i] >> 1);
 135         for(; i < size; i++)
 136             dst[i] = src[i] - ((src[i-bpp] + top[i]) >> 1);
 137         break;
 138     case PNG_FILTER_VALUE_PAETH:
 139         for(i = 0; i < bpp; i++)
 140             dst[i] = src[i] - top[i];
 141         sub_png_paeth_prediction(dst+i, src+i, top+i, size-i, bpp);
 142         break;
 143     }
 144 }
 145
 146 static uint8_t *png_choose_filter(PNGEncContext *s, uint8_t *dst,
 147                                   uint8_t *src, uint8_t *top, int size, int bpp)
 148 {
 149     int pred = s->filter_type;
 150     assert(bpp || !pred);
 151     if(!top && pred)
 152         pred = PNG_FILTER_VALUE_SUB;
 153     if(pred == PNG_FILTER_VALUE_MIXED) {
 154         int i;
 155         int cost, bcost = INT_MAX;
 156         uint8_t *buf1 = dst, *buf2 = dst + size + 16;
 157         for(pred=0; pred<5; pred++) {
 158             png_filter_row(&s->dsp, buf1+1, pred, src, top, size, bpp);
 159             buf1[0] = pred;
 160             cost = 0;
 161             for(i=0; i<=size; i++)
 162                 cost += abs((int8_t)buf1[i]);
 163             if(cost < bcost) {
 164                 bcost = cost;
 165                 FFSWAP(uint8_t*, buf1, buf2);
 166             }
 167         }
 168         return buf2;
 169     } else {
 170         png_filter_row(&s->dsp, dst+1, pred, src, top, size, bpp);
 171         dst[0] = pred;
 172         return dst;
 173     }
 174 }
 175
 176 static void png_write_chunk(uint8_t **f, uint32_t tag,
 177                             const uint8_t *buf, int length)
 178 {
 179     uint32_t crc;
 180     uint8_t tagbuf[4];
 181
 182     bytestream_put_be32(f, length);
 183     crc = crc32(0, Z_NULL, 0);
 184     AV_WL32(tagbuf, tag);
 185     crc = crc32(crc, tagbuf, 4);
 186     bytestream_put_be32(f, av_bswap32(tag));
 187     if (length > 0) {
 188         crc = crc32(crc, buf, length);
 189         memcpy(*f, buf, length);
 190         *f += length;
 191     }
 192     bytestream_put_be32(f, crc);
 193 }
 194
 195 /* XXX: do filtering */
 196 static int png_write_row(PNGEncContext *s, const uint8_t *data, int size)
 197 {
 198     int ret;
 199
 200     s->zstream.avail_in = size;
 201     s->zstream.next_in = (uint8_t *)data;
 202     while (s->zstream.avail_in > 0) {
 203         ret = deflate(&s->zstream, Z_NO_FLUSH);
 204         if (ret != Z_OK)
 205             return -1;
 206         if (s->zstream.avail_out == 0) {
 207             if(s->bytestream_end - s->bytestream > IOBUF_SIZE + 100)
 208                 png_write_chunk(&s->bytestream, MKTAG('I', 'D', 'A', 'T'), s->buf, IOBUF_SIZE);
 209             s->zstream.avail_out = IOBUF_SIZE;
 210             s->zstream.next_out = s->buf;
 211         }
 212     }
 213     return 0;
 214 }
 215
 216 static int encode_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
 217                         const AVFrame *pict, int *got_packet)
 218 {
 219     PNGEncContext *s = avctx->priv_data;
 220     AVFrame * const p= &s->picture;
 221     int bit_depth, color_type, y, len, row_size, ret, is_progressive;
 222     int bits_per_pixel, pass_row_size, enc_row_size;
 223     int64_t max_packet_size;
 224     int compression_level;
 225     uint8_t *ptr, *top;
 226     uint8_t *crow_base = NULL, *crow_buf, *crow;
 227     uint8_t *progressive_buf = NULL;
 228     uint8_t *top_buf = NULL;
 229
 230     *p = *pict;
 231     p->pict_type= AV_PICTURE_TYPE_I;
 232     p->key_frame= 1;
 233
 234     is_progressive = !!(avctx->flags & CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT);
 235     switch(avctx->pix_fmt) {
 236     case PIX_FMT_RGBA64BE:
 237         bit_depth = 16;
 238         color_type = PNG_COLOR_TYPE_RGB_ALPHA;
 239         break;
 240     case PIX_FMT_RGB48BE:
 241         bit_depth = 16;
 242         color_type = PNG_COLOR_TYPE_RGB;
 243         break;
 244     case PIX_FMT_RGBA:
 245         bit_depth = 8;
 246         color_type = PNG_COLOR_TYPE_RGB_ALPHA;
 247         break;
 248     case PIX_FMT_RGB24:
 249         bit_depth = 8;
 250         color_type = PNG_COLOR_TYPE_RGB;
 251         break;
 252     case PIX_FMT_GRAY16BE:
 253         bit_depth = 16;
 254         color_type = PNG_COLOR_TYPE_GRAY;
 255         break;
 256     case PIX_FMT_GRAY8:
 257         bit_depth = 8;
 258         color_type = PNG_COLOR_TYPE_GRAY;
 259         break;
 260     case PIX_FMT_GRAY8A:
 261         bit_depth = 8;
 262         color_type = PNG_COLOR_TYPE_GRAY_ALPHA;
 263         break;
 264     case PIX_FMT_MONOBLACK:
 265         bit_depth = 1;
 266         color_type = PNG_COLOR_TYPE_GRAY;
 267         break;
 268     case PIX_FMT_PAL8:
 269         bit_depth = 8;
 270         color_type = PNG_COLOR_TYPE_PALETTE;
 271         break;
 272     default:
 273         return -1;
 274     }
 275     bits_per_pixel = ff_png_get_nb_channels(color_type) * bit_depth;
 276     row_size = (avctx->width * bits_per_pixel + 7) >> 3;
 277
 278     s->zstream.zalloc = ff_png_zalloc;
 279     s->zstream.zfree = ff_png_zfree;
 280     s->zstream.opaque = NULL;
 281     compression_level = avctx->compression_level == FF_COMPRESSION_DEFAULT ?
 282                             Z_DEFAULT_COMPRESSION :
 283                             av_clip(avctx->compression_level, 0, 9);
 284     ret = deflateInit2(&s->zstream, compression_level,
 285                        Z_DEFLATED, 15, 8, Z_DEFAULT_STRATEGY);
 286     if (ret != Z_OK)
 287         return -1;
 288
 289     enc_row_size    = deflateBound(&s->zstream, row_size);
 290     max_packet_size = avctx->height * (int64_t)(enc_row_size +
 291                                        ((enc_row_size + IOBUF_SIZE - 1) / IOBUF_SIZE) * 12)
 292                       + FF_MIN_BUFFER_SIZE;
 293     if (max_packet_size > INT_MAX)
 294         return AVERROR(ENOMEM);
 295     if ((ret = ff_alloc_packet2(avctx, pkt, max_packet_size)) < 0)
 296         return ret;
 297
 298     s->bytestream_start =
 299     s->bytestream       = pkt->data;
 300     s->bytestream_end   = pkt->data + pkt->size;
 301
 302     crow_base = av_malloc((row_size + 32) << (s->filter_type == PNG_FILTER_VALUE_MIXED));
 303     if (!crow_base)
 304         goto fail;
 305     crow_buf = crow_base + 15; // pixel data should be aligned, but there's a control byte before it
 306     if (is_progressive) {
 307         progressive_buf = av_malloc(row_size + 1);
 308         if (!progressive_buf)
 309             goto fail;
 310     }
 311     if (is_progressive) {
 312         top_buf = av_malloc(row_size + 1);
 313         if (!top_buf)
 314             goto fail;
 315     }
 316
 317     /* write png header */
 318     memcpy(s->bytestream, ff_pngsig, 8);
 319     s->bytestream += 8;
 320
 321     AV_WB32(s->buf, avctx->width);
 322     AV_WB32(s->buf + 4, avctx->height);
 323     s->buf[8] = bit_depth;
 324     s->buf[9] = color_type;
 325     s->buf[10] = 0; /* compression type */
 326     s->buf[11] = 0; /* filter type */
 327     s->buf[12] = is_progressive; /* interlace type */
 328
 329     png_write_chunk(&s->bytestream, MKTAG('I', 'H', 'D', 'R'), s->buf, 13);
 330
 331     /* put the palette if needed */
 332     if (color_type == PNG_COLOR_TYPE_PALETTE) {
 333         int has_alpha, alpha, i;
 334         unsigned int v;
 335         uint32_t *palette;
 336         uint8_t *alpha_ptr;
 337
 338         palette = (uint32_t *)p->data[1];
 339         ptr = s->buf;
 340         alpha_ptr = s->buf + 256 * 3;
 341         has_alpha = 0;
 342         for(i = 0; i < 256; i++) {
 343             v = palette[i];
 344             alpha = v >> 24;
 345             if (alpha != 0xff)
 346                 has_alpha = 1;
 347             *alpha_ptr++ = alpha;
 348             bytestream_put_be24(&ptr, v);
 349         }
 350         png_write_chunk(&s->bytestream, MKTAG('P', 'L', 'T', 'E'), s->buf, 256 * 3);
 351         if (has_alpha) {
 352             png_write_chunk(&s->bytestream, MKTAG('t', 'R', 'N', 'S'), s->buf + 256 * 3, 256);
 353         }
 354     }
 355
 356     /* now put each row */
 357     s->zstream.avail_out = IOBUF_SIZE;
 358     s->zstream.next_out = s->buf;
 359     if (is_progressive) {
 360         int pass;
 361
 362         for(pass = 0; pass < NB_PASSES; pass++) {
 363             /* NOTE: a pass is completely omited if no pixels would be
 364                output */
 365             pass_row_size = ff_png_pass_row_size(pass, bits_per_pixel, avctx->width);
 366             if (pass_row_size > 0) {
 367                 top = NULL;
 368                 for(y = 0; y < avctx->height; y++) {
 369                     if ((ff_png_pass_ymask[pass] << (y & 7)) & 0x80) {
 370                         ptr = p->data[0] + y * p->linesize[0];
 371                         FFSWAP(uint8_t*, progressive_buf, top_buf);
 372                         png_get_interlaced_row(progressive_buf, pass_row_size,
 373                                                bits_per_pixel, pass,
 374                                                ptr, avctx->width);
 375                         crow = png_choose_filter(s, crow_buf, progressive_buf, top, pass_row_size, bits_per_pixel>>3);
 376                         png_write_row(s, crow, pass_row_size + 1);
 377                         top = progressive_buf;
 378                     }
 379                 }
 380             }
 381         }
 382     } else {
 383         top = NULL;
 384         for(y = 0; y < avctx->height; y++) {
 385             ptr = p->data[0] + y * p->linesize[0];
 386             crow = png_choose_filter(s, crow_buf, ptr, top, row_size, bits_per_pixel>>3);
 387             png_write_row(s, crow, row_size + 1);
 388             top = ptr;
 389         }
 390     }
 391     /* compress last bytes */
 392     for(;;) {
 393         ret = deflate(&s->zstream, Z_FINISH);
 394         if (ret == Z_OK || ret == Z_STREAM_END) {
 395             len = IOBUF_SIZE - s->zstream.avail_out;
 396             if (len > 0 && s->bytestream_end - s->bytestream > len + 100) {
 397                 png_write_chunk(&s->bytestream, MKTAG('I', 'D', 'A', 'T'), s->buf, len);
 398             }
 399             s->zstream.avail_out = IOBUF_SIZE;
 400             s->zstream.next_out = s->buf;
 401             if (ret == Z_STREAM_END)
 402                 break;
 403         } else {
 404             goto fail;
 405         }
 406     }
 407     png_write_chunk(&s->bytestream, MKTAG('I', 'E', 'N', 'D'), NULL, 0);
 408
 409     pkt->size   = s->bytestream - s->bytestream_start;
 410     pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
 411     *got_packet = 1;
 412     ret         = 0;
 413
 414  the_end:
 415     av_free(crow_base);
 416     av_free(progressive_buf);
 417     av_free(top_buf);
 418     deflateEnd(&s->zstream);
 419     return ret;
 420  fail:
 421     ret = -1;
 422     goto the_end;
 423 }
 424
 425 static av_cold int png_enc_init(AVCodecContext *avctx){
 426     PNGEncContext *s = avctx->priv_data;
 427
 428     avcodec_get_frame_defaults(&s->picture);
 429     avctx->coded_frame= &s->picture;
 430     ff_dsputil_init(&s->dsp, avctx);
 431
 432     s->filter_type = av_clip(avctx->prediction_method, PNG_FILTER_VALUE_NONE, PNG_FILTER_VALUE_MIXED);
 433     if(avctx->pix_fmt == PIX_FMT_MONOBLACK)
 434         s->filter_type = PNG_FILTER_VALUE_NONE;
 435
 436     return 0;
 437 }
 438
 439 AVCodec ff_png_encoder = {
 440     .name           = "png",
 441     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 442     .id             = CODEC_ID_PNG,
 443     .priv_data_size = sizeof(PNGEncContext),
 444     .init           = png_enc_init,
 445     .encode2        = encode_frame,
 446     .pix_fmts       = (const enum PixelFormat[]){
 447         PIX_FMT_RGB24, PIX_FMT_RGBA,
 448         PIX_FMT_RGB48BE, PIX_FMT_RGBA64BE,
 449         PIX_FMT_PAL8,
 450         PIX_FMT_GRAY8, PIX_FMT_GRAY8A,
 451         PIX_FMT_GRAY16BE,
 452         PIX_FMT_MONOBLACK, PIX_FMT_NONE
 453     },
 454     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("PNG (Portable Network Graphics) image"),
 455 };