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
  22 #include "avcodec.h"
  23 #include "bytestream.h"
  24 #include "huffyuvencdsp.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 IOBUF_SIZE 4096
  34
  35 typedef struct PNGEncContext {
  36     HuffYUVEncDSPContext hdsp;
  37
  38     uint8_t *bytestream;
  39     uint8_t *bytestream_start;
  40     uint8_t *bytestream_end;
  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,
  87                                      int w, int bpp)
  88 {
  89     int i;
  90     for (i = 0; i < w; i++) {
  91         int a, b, c, p, pa, pb, pc;
  92
  93         a = src[i - bpp];
  94         b = top[i];
  95         c = top[i - bpp];
  96
  97         p  = b - c;
  98         pc = a - c;
  99
 100         pa = abs(p);
 101         pb = abs(pc);
 102         pc = abs(p + pc);
 103
 104         if (pa <= pb && pa <= pc)
 105             p = a;
 106         else if (pb <= pc)
 107             p = b;
 108         else
 109             p = c;
 110         dst[i] = src[i] - p;
 111     }
 112 }
 113
 114 static void png_filter_row(PNGEncContext *c, uint8_t *dst, int filter_type,
 115                            uint8_t *src, uint8_t *top, int size, int bpp)
 116 {
 117     int i;
 118
 119     switch (filter_type) {
 120     case PNG_FILTER_VALUE_NONE:
 121         memcpy(dst, src, size);
 122         break;
 123     case PNG_FILTER_VALUE_SUB:
 124         c->hdsp.diff_bytes(dst, src, src - bpp, size);
 125         memcpy(dst, src, bpp);
 126         break;
 127     case PNG_FILTER_VALUE_UP:
 128         c->hdsp.diff_bytes(dst, src, top, size);
 129         break;
 130     case PNG_FILTER_VALUE_AVG:
 131         for (i = 0; i < bpp; i++)
 132             dst[i] = src[i] - (top[i] >> 1);
 133         for (; i < size; i++)
 134             dst[i] = src[i] - ((src[i - bpp] + top[i]) >> 1);
 135         break;
 136     case PNG_FILTER_VALUE_PAETH:
 137         for (i = 0; i < bpp; i++)
 138             dst[i] = src[i] - top[i];
 139         sub_png_paeth_prediction(dst + i, src + i, top + i, size - i, bpp);
 140         break;
 141     }
 142 }
 143
 144 static uint8_t *png_choose_filter(PNGEncContext *s, uint8_t *dst,
 145                                   uint8_t *src, uint8_t *top, int size, int bpp)
 146 {
 147     int pred = s->filter_type;
 148     assert(bpp || !pred);
 149     if (!top && pred)
 150         pred = PNG_FILTER_VALUE_SUB;
 151     if (pred == PNG_FILTER_VALUE_MIXED) {
 152         int i;
 153         int cost, bcost = INT_MAX;
 154         uint8_t *buf1 = dst, *buf2 = dst + size + 16;
 155         for (pred = 0; pred < 5; pred++) {
 156             png_filter_row(s, buf1 + 1, pred, src, top, size, bpp);
 157             buf1[0] = pred;
 158             cost = 0;
 159             for (i = 0; i <= size; i++)
 160                 cost += abs((int8_t) buf1[i]);
 161             if (cost < bcost) {
 162                 bcost = cost;
 163                 FFSWAP(uint8_t *, buf1, buf2);
 164             }
 165         }
 166         return buf2;
 167     } else {
 168         png_filter_row(s, dst + 1, pred, src, top, size, bpp);
 169         dst[0] = pred;
 170         return dst;
 171     }
 172 }
 173
 174 static void convert_from_rgb32(uint8_t *dst, const uint8_t *src, int width)
 175 {
 176     uint8_t *d;
 177     int j;
 178     unsigned int v;
 179
 180     d = dst;
 181     for (j = 0; j < width; j++) {
 182         v    = ((const uint32_t *) src)[j];
 183         d[0] = v >> 16;
 184         d[1] = v >> 8;
 185         d[2] = v;
 186         d[3] = v >> 24;
 187         d   += 4;
 188     }
 189 }
 190
 191 static void png_write_chunk(uint8_t **f, uint32_t tag,
 192                             const uint8_t *buf, int length)
 193 {
 194     uint32_t crc;
 195     uint8_t tagbuf[4];
 196
 197     bytestream_put_be32(f, length);
 198     crc = crc32(0, Z_NULL, 0);
 199     AV_WL32(tagbuf, tag);
 200     crc = crc32(crc, tagbuf, 4);
 201     bytestream_put_be32(f, av_bswap32(tag));
 202     if (length > 0) {
 203         crc = crc32(crc, buf, length);
 204         memcpy(*f, buf, length);
 205         *f += length;
 206     }
 207     bytestream_put_be32(f, crc);
 208 }
 209
 210 /* XXX: do filtering */
 211 static int png_write_row(PNGEncContext *s, const uint8_t *data, int size)
 212 {
 213     int ret;
 214
 215     s->zstream.avail_in = size;
 216     s->zstream.next_in  = data;
 217     while (s->zstream.avail_in > 0) {
 218         ret = deflate(&s->zstream, Z_NO_FLUSH);
 219         if (ret != Z_OK)
 220             return -1;
 221         if (s->zstream.avail_out == 0) {
 222             if (s->bytestream_end - s->bytestream > IOBUF_SIZE + 100)
 223                 png_write_chunk(&s->bytestream,
 224                                 MKTAG('I', 'D', 'A', 'T'), s->buf, IOBUF_SIZE);
 225             s->zstream.avail_out = IOBUF_SIZE;
 226             s->zstream.next_out  = s->buf;
 227         }
 228     }
 229     return 0;
 230 }
 231
 232 static int encode_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
 233                         const AVFrame *pict, int *got_packet)
 234 {
 235     PNGEncContext *s       = avctx->priv_data;
 236     const AVFrame *const p = pict;
 237     int bit_depth, color_type, y, len, row_size, ret, is_progressive;
 238     int bits_per_pixel, pass_row_size, enc_row_size, max_packet_size;
 239     int compression_level;
 240     uint8_t *ptr, *top, *crow_buf, *crow;
 241     uint8_t *crow_base       = NULL;
 242     uint8_t *progressive_buf = NULL;
 243     uint8_t *rgba_buf        = NULL;
 244     uint8_t *top_buf         = NULL;
 245
 246     is_progressive = !!(avctx->flags & CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT);
 247     switch (avctx->pix_fmt) {
 248     case AV_PIX_FMT_RGBA64BE:
 249         bit_depth = 16;
 250         color_type = PNG_COLOR_TYPE_RGB_ALPHA;
 251         break;
 252     case AV_PIX_FMT_RGB48BE:
 253         bit_depth = 16;
 254         color_type = PNG_COLOR_TYPE_RGB;
 255         break;
 256     case AV_PIX_FMT_RGB32:
 257         bit_depth  = 8;
 258         color_type = PNG_COLOR_TYPE_RGB_ALPHA;
 259         break;
 260     case AV_PIX_FMT_RGB24:
 261         bit_depth  = 8;
 262         color_type = PNG_COLOR_TYPE_RGB;
 263         break;
 264     case AV_PIX_FMT_GRAY16BE:
 265         bit_depth  = 16;
 266         color_type = PNG_COLOR_TYPE_GRAY;
 267         break;
 268     case AV_PIX_FMT_GRAY8:
 269         bit_depth  = 8;
 270         color_type = PNG_COLOR_TYPE_GRAY;
 271         break;
 272     case AV_PIX_FMT_MONOBLACK:
 273         bit_depth  = 1;
 274         color_type = PNG_COLOR_TYPE_GRAY;
 275         break;
 276     case AV_PIX_FMT_PAL8:
 277         bit_depth  = 8;
 278         color_type = PNG_COLOR_TYPE_PALETTE;
 279         break;
 280     default:
 281         return -1;
 282     }
 283     bits_per_pixel = ff_png_get_nb_channels(color_type) * bit_depth;
 284     row_size       = (avctx->width * bits_per_pixel + 7) >> 3;
 285
 286     s->zstream.zalloc = ff_png_zalloc;
 287     s->zstream.zfree  = ff_png_zfree;
 288     s->zstream.opaque = NULL;
 289     compression_level = avctx->compression_level == FF_COMPRESSION_DEFAULT
 290                       ? Z_DEFAULT_COMPRESSION
 291                       : av_clip(avctx->compression_level, 0, 9);
 292     ret = deflateInit2(&s->zstream, compression_level,
 293                        Z_DEFLATED, 15, 8, Z_DEFAULT_STRATEGY);
 294     if (ret != Z_OK)
 295         return -1;
 296
 297     enc_row_size    = deflateBound(&s->zstream, row_size);
 298     max_packet_size = avctx->height * (enc_row_size +
 299                                        ((enc_row_size + IOBUF_SIZE - 1) / IOBUF_SIZE) * 12)
 300                       + FF_MIN_BUFFER_SIZE;
 301     if (!pkt->data &&
 302         (ret = av_new_packet(pkt, max_packet_size)) < 0) {
 303         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Could not allocate output packet of size %d.\n",
 304                max_packet_size);
 305         return ret;
 306     }
 307
 308     s->bytestream_start =
 309     s->bytestream       = pkt->data;
 310     s->bytestream_end   = pkt->data + pkt->size;
 311
 312     crow_base = av_malloc((row_size + 32) << (s->filter_type == PNG_FILTER_VALUE_MIXED));
 313     if (!crow_base)
 314         goto fail;
 315     // pixel data should be aligned, but there's a control byte before it
 316     crow_buf = crow_base + 15;
 317     if (is_progressive) {
 318         progressive_buf = av_malloc(row_size + 1);
 319         if (!progressive_buf)
 320             goto fail;
 321     }
 322     if (color_type == PNG_COLOR_TYPE_RGB_ALPHA) {
 323         rgba_buf = av_malloc(row_size + 1);
 324         if (!rgba_buf)
 325             goto fail;
 326     }
 327     if (is_progressive || color_type == PNG_COLOR_TYPE_RGB_ALPHA) {
 328         top_buf = av_malloc(row_size + 1);
 329         if (!top_buf)
 330             goto fail;
 331     }
 332
 333     /* write png header */
 334     memcpy(s->bytestream, ff_pngsig, 8);
 335     s->bytestream += 8;
 336
 337     AV_WB32(s->buf, avctx->width);
 338     AV_WB32(s->buf + 4, avctx->height);
 339     s->buf[8]  = bit_depth;
 340     s->buf[9]  = color_type;
 341     s->buf[10] = 0; /* compression type */
 342     s->buf[11] = 0; /* filter type */
 343     s->buf[12] = is_progressive; /* interlace type */
 344
 345     png_write_chunk(&s->bytestream, MKTAG('I', 'H', 'D', 'R'), s->buf, 13);
 346
 347     /* put the palette if needed */
 348     if (color_type == PNG_COLOR_TYPE_PALETTE) {
 349         int has_alpha, alpha, i;
 350         unsigned int v;
 351         uint32_t *palette;
 352         uint8_t *alpha_ptr;
 353
 354         palette   = (uint32_t *)p->data[1];
 355         ptr       = s->buf;
 356         alpha_ptr = s->buf + 256 * 3;
 357         has_alpha = 0;
 358         for (i = 0; i < 256; i++) {
 359             v     = palette[i];
 360             alpha = v >> 24;
 361             if (alpha && alpha != 0xff)
 362                 has_alpha = 1;
 363             *alpha_ptr++ = alpha;
 364             bytestream_put_be24(&ptr, v);
 365         }
 366         png_write_chunk(&s->bytestream,
 367                         MKTAG('P', 'L', 'T', 'E'), s->buf, 256 * 3);
 368         if (has_alpha) {
 369             png_write_chunk(&s->bytestream,
 370                             MKTAG('t', 'R', 'N', 'S'), s->buf + 256 * 3, 256);
 371         }
 372     }
 373
 374     /* now put each row */
 375     s->zstream.avail_out = IOBUF_SIZE;
 376     s->zstream.next_out  = s->buf;
 377     if (is_progressive) {
 378         int pass;
 379
 380         for (pass = 0; pass < NB_PASSES; pass++) {
 381             /* NOTE: a pass is completely omitted if no pixels would be
 382              * output */
 383             pass_row_size = ff_png_pass_row_size(pass, bits_per_pixel, avctx->width);
 384             if (pass_row_size > 0) {
 385                 top = NULL;
 386                 for (y = 0; y < avctx->height; y++)
 387                     if ((ff_png_pass_ymask[pass] << (y & 7)) & 0x80) {
 388                         ptr = p->data[0] + y * p->linesize[0];
 389                         FFSWAP(uint8_t *, progressive_buf, top_buf);
 390                         if (color_type == PNG_COLOR_TYPE_RGB_ALPHA) {
 391                             convert_from_rgb32(rgba_buf, ptr, avctx->width);
 392                             ptr = rgba_buf;
 393                         }
 394                         png_get_interlaced_row(progressive_buf, pass_row_size,
 395                                                bits_per_pixel, pass,
 396                                                ptr, avctx->width);
 397                         crow = png_choose_filter(s, crow_buf, progressive_buf,
 398                                                  top, pass_row_size, bits_per_pixel >> 3);
 399                         png_write_row(s, crow, pass_row_size + 1);
 400                         top = progressive_buf;
 401                     }
 402             }
 403         }
 404     } else {
 405         top = NULL;
 406         for (y = 0; y < avctx->height; y++) {
 407             ptr = p->data[0] + y * p->linesize[0];
 408             if (color_type == PNG_COLOR_TYPE_RGB_ALPHA) {
 409                 FFSWAP(uint8_t *, rgba_buf, top_buf);
 410                 convert_from_rgb32(rgba_buf, ptr, avctx->width);
 411                 ptr = rgba_buf;
 412             }
 413             crow = png_choose_filter(s, crow_buf, ptr, top,
 414                                      row_size, bits_per_pixel >> 3);
 415             png_write_row(s, crow, row_size + 1);
 416             top = ptr;
 417         }
 418     }
 419     /* compress last bytes */
 420     for (;;) {
 421         ret = deflate(&s->zstream, Z_FINISH);
 422         if (ret == Z_OK || ret == Z_STREAM_END) {
 423             len = IOBUF_SIZE - s->zstream.avail_out;
 424             if (len > 0 && s->bytestream_end - s->bytestream > len + 100) {
 425                 png_write_chunk(&s->bytestream, MKTAG('I', 'D', 'A', 'T'), s->buf, len);
 426             }
 427             s->zstream.avail_out = IOBUF_SIZE;
 428             s->zstream.next_out  = s->buf;
 429             if (ret == Z_STREAM_END)
 430                 break;
 431         } else {
 432             goto fail;
 433         }
 434     }
 435     png_write_chunk(&s->bytestream, MKTAG('I', 'E', 'N', 'D'), NULL, 0);
 436
 437     pkt->size   = s->bytestream - s->bytestream_start;
 438     pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
 439     *got_packet = 1;
 440     ret         = 0;
 441
 442 the_end:
 443     av_free(crow_base);
 444     av_free(progressive_buf);
 445     av_free(rgba_buf);
 446     av_free(top_buf);
 447     deflateEnd(&s->zstream);
 448     return ret;
 449 fail:
 450     ret = -1;
 451     goto the_end;
 452 }
 453
 454 static av_cold int png_enc_init(AVCodecContext *avctx)
 455 {
 456     PNGEncContext *s = avctx->priv_data;
 457
 458 #if FF_API_CODED_FRAME
 459 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
 460     avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
 461     avctx->coded_frame->key_frame = 1;
 462 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
 463 #endif
 464
 465     ff_huffyuvencdsp_init(&s->hdsp);
 466
 467     s->filter_type = av_clip(avctx->prediction_method,
 468                              PNG_FILTER_VALUE_NONE,
 469                              PNG_FILTER_VALUE_MIXED);
 470     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_MONOBLACK)
 471         s->filter_type = PNG_FILTER_VALUE_NONE;
 472
 473     return 0;
 474 }
 475
 476 AVCodec ff_png_encoder = {
 477     .name           = "png",
 478     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("PNG (Portable Network Graphics) image"),
 479     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 480     .id             = AV_CODEC_ID_PNG,
 481     .priv_data_size = sizeof(PNGEncContext),
 482     .init           = png_enc_init,
 483     .encode2        = encode_frame,
 484     .pix_fmts       = (const enum AVPixelFormat[]) {
 485         AV_PIX_FMT_RGB24, AV_PIX_FMT_RGB32, AV_PIX_FMT_PAL8, AV_PIX_FMT_GRAY8,
 486         AV_PIX_FMT_RGBA64BE, AV_PIX_FMT_RGB48BE, AV_PIX_FMT_GRAY16BE,
 487         AV_PIX_FMT_MONOBLACK, AV_PIX_FMT_NONE
 488     },
 489 };