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
  41     int filter_type;
  42
  43     z_stream zstream;
  44     uint8_t buf[IOBUF_SIZE];
  45 } PNGEncContext;
  46
  47 static void png_get_interlaced_row(uint8_t *dst, int row_size,
  48                                    int bits_per_pixel, int pass,
  49                                    const uint8_t *src, int width)
  50 {
  51     int x, mask, dst_x, j, b, bpp;
  52     uint8_t *d;
  53     const uint8_t *s;
  54
  55     mask = ff_png_pass_mask[pass];
  56     switch(bits_per_pixel) {
  57     case 1:
  58         memset(dst, 0, row_size);
  59         dst_x = 0;
  60         for(x = 0; x < width; x++) {
  61             j = (x & 7);
  62             if ((mask << j) & 0x80) {
  63                 b = (src[x >> 3] >> (7 - j)) & 1;
  64                 dst[dst_x >> 3] |= b << (7 - (dst_x & 7));
  65                 dst_x++;
  66             }
  67         }
  68         break;
  69     default:
  70         bpp = bits_per_pixel >> 3;
  71         d = dst;
  72         s = src;
  73         for(x = 0; x < width; x++) {
  74             j = x & 7;
  75             if ((mask << j) & 0x80) {
  76                 memcpy(d, s, bpp);
  77                 d += bpp;
  78             }
  79             s += bpp;
  80         }
  81         break;
  82     }
  83 }
  84
  85 static void sub_png_paeth_prediction(uint8_t *dst, uint8_t *src, uint8_t *top, int w, int bpp)
  86 {
  87     int i;
  88     for(i = 0; i < w; i++) {
  89         int a, b, c, p, pa, pb, pc;
  90
  91         a = src[i - bpp];
  92         b = top[i];
  93         c = top[i - bpp];
  94
  95         p = b - c;
  96         pc = a - c;
  97
  98         pa = abs(p);
  99         pb = abs(pc);
 100         pc = abs(p + pc);
 101
 102         if (pa <= pb && pa <= pc)
 103             p = a;
 104         else if (pb <= pc)
 105             p = b;
 106         else
 107             p = c;
 108         dst[i] = src[i] - p;
 109     }
 110 }
 111
 112 static void png_filter_row(DSPContext *dsp, uint8_t *dst, int filter_type,
 113                            uint8_t *src, uint8_t *top, int size, int bpp)
 114 {
 115     int i;
 116
 117     switch(filter_type) {
 118     case PNG_FILTER_VALUE_NONE:
 119         memcpy(dst, src, size);
 120         break;
 121     case PNG_FILTER_VALUE_SUB:
 122         dsp->diff_bytes(dst, src, src-bpp, size);
 123         memcpy(dst, src, bpp);
 124         break;
 125     case PNG_FILTER_VALUE_UP:
 126         dsp->diff_bytes(dst, src, top, size);
 127         break;
 128     case PNG_FILTER_VALUE_AVG:
 129         for(i = 0; i < bpp; i++)
 130             dst[i] = src[i] - (top[i] >> 1);
 131         for(; i < size; i++)
 132             dst[i] = src[i] - ((src[i-bpp] + top[i]) >> 1);
 133         break;
 134     case PNG_FILTER_VALUE_PAETH:
 135         for(i = 0; i < bpp; i++)
 136             dst[i] = src[i] - top[i];
 137         sub_png_paeth_prediction(dst+i, src+i, top+i, size-i, bpp);
 138         break;
 139     }
 140 }
 141
 142 static uint8_t *png_choose_filter(PNGEncContext *s, uint8_t *dst,
 143                                   uint8_t *src, uint8_t *top, int size, int bpp)
 144 {
 145     int pred = s->filter_type;
 146     assert(bpp || !pred);
 147     if(!top && pred)
 148         pred = PNG_FILTER_VALUE_SUB;
 149     if(pred == PNG_FILTER_VALUE_MIXED) {
 150         int i;
 151         int cost, bcost = INT_MAX;
 152         uint8_t *buf1 = dst, *buf2 = dst + size + 16;
 153         for(pred=0; pred<5; pred++) {
 154             png_filter_row(&s->dsp, buf1+1, pred, src, top, size, bpp);
 155             buf1[0] = pred;
 156             cost = 0;
 157             for(i=0; i<=size; i++)
 158                 cost += abs((int8_t)buf1[i]);
 159             if(cost < bcost) {
 160                 bcost = cost;
 161                 FFSWAP(uint8_t*, buf1, buf2);
 162             }
 163         }
 164         return buf2;
 165     } else {
 166         png_filter_row(&s->dsp, dst+1, pred, src, top, size, bpp);
 167         dst[0] = pred;
 168         return dst;
 169     }
 170 }
 171
 172 static void convert_from_rgb32(uint8_t *dst, const uint8_t *src, int width)
 173 {
 174     uint8_t *d;
 175     int j;
 176     unsigned int v;
 177
 178     d = dst;
 179     for(j = 0; j < width; j++) {
 180         v = ((const uint32_t *)src)[j];
 181         d[0] = v >> 16;
 182         d[1] = v >> 8;
 183         d[2] = v;
 184         d[3] = v >> 24;
 185         d += 4;
 186     }
 187 }
 188
 189 static void png_write_chunk(uint8_t **f, uint32_t tag,
 190                             const uint8_t *buf, int length)
 191 {
 192     uint32_t crc;
 193     uint8_t tagbuf[4];
 194
 195     bytestream_put_be32(f, length);
 196     crc = crc32(0, Z_NULL, 0);
 197     AV_WL32(tagbuf, tag);
 198     crc = crc32(crc, tagbuf, 4);
 199     bytestream_put_be32(f, av_bswap32(tag));
 200     if (length > 0) {
 201         crc = crc32(crc, buf, length);
 202         memcpy(*f, buf, length);
 203         *f += length;
 204     }
 205     bytestream_put_be32(f, crc);
 206 }
 207
 208 /* XXX: do filtering */
 209 static int png_write_row(PNGEncContext *s, const uint8_t *data, int size)
 210 {
 211     int ret;
 212
 213     s->zstream.avail_in = size;
 214     s->zstream.next_in = (uint8_t *)data;
 215     while (s->zstream.avail_in > 0) {
 216         ret = deflate(&s->zstream, Z_NO_FLUSH);
 217         if (ret != Z_OK)
 218             return -1;
 219         if (s->zstream.avail_out == 0) {
 220             if(s->bytestream_end - s->bytestream > IOBUF_SIZE + 100)
 221                 png_write_chunk(&s->bytestream, MKTAG('I', 'D', 'A', 'T'), s->buf, IOBUF_SIZE);
 222             s->zstream.avail_out = IOBUF_SIZE;
 223             s->zstream.next_out = s->buf;
 224         }
 225     }
 226     return 0;
 227 }
 228
 229 static int encode_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
 230                         const AVFrame *pict, int *got_packet)
 231 {
 232     PNGEncContext *s = avctx->priv_data;
 233     const AVFrame * const p = pict;
 234     int bit_depth, color_type, y, len, row_size, ret, is_progressive;
 235     int bits_per_pixel, pass_row_size, enc_row_size, max_packet_size;
 236     int compression_level;
 237     uint8_t *ptr, *top;
 238     uint8_t *crow_base = NULL, *crow_buf, *crow;
 239     uint8_t *progressive_buf = NULL;
 240     uint8_t *rgba_buf = NULL;
 241     uint8_t *top_buf = NULL;
 242
 243     is_progressive = !!(avctx->flags & CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT);
 244     switch(avctx->pix_fmt) {
 245     case AV_PIX_FMT_RGB32:
 246         bit_depth = 8;
 247         color_type = PNG_COLOR_TYPE_RGB_ALPHA;
 248         break;
 249     case AV_PIX_FMT_RGB24:
 250         bit_depth = 8;
 251         color_type = PNG_COLOR_TYPE_RGB;
 252         break;
 253     case AV_PIX_FMT_GRAY16BE:
 254         bit_depth = 16;
 255         color_type = PNG_COLOR_TYPE_GRAY;
 256         break;
 257     case AV_PIX_FMT_GRAY8:
 258         bit_depth = 8;
 259         color_type = PNG_COLOR_TYPE_GRAY;
 260         break;
 261     case AV_PIX_FMT_MONOBLACK:
 262         bit_depth = 1;
 263         color_type = PNG_COLOR_TYPE_GRAY;
 264         break;
 265     case AV_PIX_FMT_PAL8:
 266         bit_depth = 8;
 267         color_type = PNG_COLOR_TYPE_PALETTE;
 268         break;
 269     default:
 270         return -1;
 271     }
 272     bits_per_pixel = ff_png_get_nb_channels(color_type) * bit_depth;
 273     row_size = (avctx->width * bits_per_pixel + 7) >> 3;
 274
 275     s->zstream.zalloc = ff_png_zalloc;
 276     s->zstream.zfree = ff_png_zfree;
 277     s->zstream.opaque = NULL;
 278     compression_level = avctx->compression_level == FF_COMPRESSION_DEFAULT ?
 279                             Z_DEFAULT_COMPRESSION :
 280                             av_clip(avctx->compression_level, 0, 9);
 281     ret = deflateInit2(&s->zstream, compression_level,
 282                        Z_DEFLATED, 15, 8, Z_DEFAULT_STRATEGY);
 283     if (ret != Z_OK)
 284         return -1;
 285
 286     enc_row_size    = deflateBound(&s->zstream, row_size);
 287     max_packet_size = avctx->height * (enc_row_size +
 288                                        ((enc_row_size + IOBUF_SIZE - 1) / IOBUF_SIZE) * 12)
 289                       + FF_MIN_BUFFER_SIZE;
 290     if (!pkt->data &&
 291         (ret = av_new_packet(pkt, max_packet_size)) < 0) {
 292         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Could not allocate output packet of size %d.\n",
 293                max_packet_size);
 294         return ret;
 295     }
 296
 297     s->bytestream_start =
 298     s->bytestream       = pkt->data;
 299     s->bytestream_end   = pkt->data + pkt->size;
 300
 301     crow_base = av_malloc((row_size + 32) << (s->filter_type == PNG_FILTER_VALUE_MIXED));
 302     if (!crow_base)
 303         goto fail;
 304     crow_buf = crow_base + 15; // pixel data should be aligned, but there's a control byte before it
 305     if (is_progressive) {
 306         progressive_buf = av_malloc(row_size + 1);
 307         if (!progressive_buf)
 308             goto fail;
 309     }
 310     if (color_type == PNG_COLOR_TYPE_RGB_ALPHA) {
 311         rgba_buf = av_malloc(row_size + 1);
 312         if (!rgba_buf)
 313             goto fail;
 314     }
 315     if (is_progressive || color_type == PNG_COLOR_TYPE_RGB_ALPHA) {
 316         top_buf = av_malloc(row_size + 1);
 317         if (!top_buf)
 318             goto fail;
 319     }
 320
 321     /* write png header */
 322     memcpy(s->bytestream, ff_pngsig, 8);
 323     s->bytestream += 8;
 324
 325     AV_WB32(s->buf, avctx->width);
 326     AV_WB32(s->buf + 4, avctx->height);
 327     s->buf[8] = bit_depth;
 328     s->buf[9] = color_type;
 329     s->buf[10] = 0; /* compression type */
 330     s->buf[11] = 0; /* filter type */
 331     s->buf[12] = is_progressive; /* interlace type */
 332
 333     png_write_chunk(&s->bytestream, MKTAG('I', 'H', 'D', 'R'), s->buf, 13);
 334
 335     /* put the palette if needed */
 336     if (color_type == PNG_COLOR_TYPE_PALETTE) {
 337         int has_alpha, alpha, i;
 338         unsigned int v;
 339         uint32_t *palette;
 340         uint8_t *alpha_ptr;
 341
 342         palette = (uint32_t *)p->data[1];
 343         ptr = s->buf;
 344         alpha_ptr = s->buf + 256 * 3;
 345         has_alpha = 0;
 346         for(i = 0; i < 256; i++) {
 347             v = palette[i];
 348             alpha = v >> 24;
 349             if (alpha && alpha != 0xff)
 350                 has_alpha = 1;
 351             *alpha_ptr++ = alpha;
 352             bytestream_put_be24(&ptr, v);
 353         }
 354         png_write_chunk(&s->bytestream, MKTAG('P', 'L', 'T', 'E'), s->buf, 256 * 3);
 355         if (has_alpha) {
 356             png_write_chunk(&s->bytestream, MKTAG('t', 'R', 'N', 'S'), s->buf + 256 * 3, 256);
 357         }
 358     }
 359
 360     /* now put each row */
 361     s->zstream.avail_out = IOBUF_SIZE;
 362     s->zstream.next_out = s->buf;
 363     if (is_progressive) {
 364         int pass;
 365
 366         for(pass = 0; pass < NB_PASSES; pass++) {
 367             /* NOTE: a pass is completely omitted if no pixels would be
 368                output */
 369             pass_row_size = ff_png_pass_row_size(pass, bits_per_pixel, avctx->width);
 370             if (pass_row_size > 0) {
 371                 top = NULL;
 372                 for(y = 0; y < avctx->height; y++) {
 373                     if ((ff_png_pass_ymask[pass] << (y & 7)) & 0x80) {
 374                         ptr = p->data[0] + y * p->linesize[0];
 375                         FFSWAP(uint8_t*, progressive_buf, top_buf);
 376                         if (color_type == PNG_COLOR_TYPE_RGB_ALPHA) {
 377                             convert_from_rgb32(rgba_buf, ptr, avctx->width);
 378                             ptr = rgba_buf;
 379                         }
 380                         png_get_interlaced_row(progressive_buf, pass_row_size,
 381                                                bits_per_pixel, pass,
 382                                                ptr, avctx->width);
 383                         crow = png_choose_filter(s, crow_buf, progressive_buf, top, pass_row_size, bits_per_pixel>>3);
 384                         png_write_row(s, crow, pass_row_size + 1);
 385                         top = progressive_buf;
 386                     }
 387                 }
 388             }
 389         }
 390     } else {
 391         top = NULL;
 392         for(y = 0; y < avctx->height; y++) {
 393             ptr = p->data[0] + y * p->linesize[0];
 394             if (color_type == PNG_COLOR_TYPE_RGB_ALPHA) {
 395                 FFSWAP(uint8_t*, rgba_buf, top_buf);
 396                 convert_from_rgb32(rgba_buf, ptr, avctx->width);
 397                 ptr = rgba_buf;
 398             }
 399             crow = png_choose_filter(s, crow_buf, ptr, top, row_size, bits_per_pixel>>3);
 400             png_write_row(s, crow, row_size + 1);
 401             top = ptr;
 402         }
 403     }
 404     /* compress last bytes */
 405     for(;;) {
 406         ret = deflate(&s->zstream, Z_FINISH);
 407         if (ret == Z_OK || ret == Z_STREAM_END) {
 408             len = IOBUF_SIZE - s->zstream.avail_out;
 409             if (len > 0 && s->bytestream_end - s->bytestream > len + 100) {
 410                 png_write_chunk(&s->bytestream, MKTAG('I', 'D', 'A', 'T'), s->buf, len);
 411             }
 412             s->zstream.avail_out = IOBUF_SIZE;
 413             s->zstream.next_out = s->buf;
 414             if (ret == Z_STREAM_END)
 415                 break;
 416         } else {
 417             goto fail;
 418         }
 419     }
 420     png_write_chunk(&s->bytestream, MKTAG('I', 'E', 'N', 'D'), NULL, 0);
 421
 422     pkt->size   = s->bytestream - s->bytestream_start;
 423     pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
 424     *got_packet = 1;
 425     ret         = 0;
 426
 427  the_end:
 428     av_free(crow_base);
 429     av_free(progressive_buf);
 430     av_free(rgba_buf);
 431     av_free(top_buf);
 432     deflateEnd(&s->zstream);
 433     return ret;
 434  fail:
 435     ret = -1;
 436     goto the_end;
 437 }
 438
 439 static av_cold int png_enc_init(AVCodecContext *avctx){
 440     PNGEncContext *s = avctx->priv_data;
 441
 442     avctx->coded_frame = av_frame_alloc();
 443     if (!avctx->coded_frame)
 444         return AVERROR(ENOMEM);
 445
 446     avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
 447     avctx->coded_frame->key_frame = 1;
 448
 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 static av_cold int png_enc_close(AVCodecContext *avctx)
 459 {
 460     av_frame_free(&avctx->coded_frame);
 461     return 0;
 462 }
 463
 464 AVCodec ff_png_encoder = {
 465     .name           = "png",
 466     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("PNG (Portable Network Graphics) image"),
 467     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 468     .id             = AV_CODEC_ID_PNG,
 469     .priv_data_size = sizeof(PNGEncContext),
 470     .init           = png_enc_init,
 471     .close          = png_enc_close,
 472     .encode2        = encode_frame,
 473     .pix_fmts       = (const enum AVPixelFormat[]){
 474         AV_PIX_FMT_RGB24, AV_PIX_FMT_RGB32, AV_PIX_FMT_PAL8, AV_PIX_FMT_GRAY8,
 475         AV_PIX_FMT_GRAY16BE,
 476         AV_PIX_FMT_MONOBLACK, AV_PIX_FMT_NONE
 477     },
 478 };