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, max_packet_size;
 223     int compression_level;
 224     uint8_t *ptr, *top;
 225     uint8_t *crow_base = NULL, *crow_buf, *crow;
 226     uint8_t *progressive_buf = NULL;
 227     uint8_t *top_buf = NULL;
 228
 229     *p = *pict;
 230     p->pict_type= AV_PICTURE_TYPE_I;
 231     p->key_frame= 1;
 232
 233     is_progressive = !!(avctx->flags & CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT);
 234     switch(avctx->pix_fmt) {
 235     case PIX_FMT_RGBA64BE:
 236         bit_depth = 16;
 237         color_type = PNG_COLOR_TYPE_RGB_ALPHA;
 238         break;
 239     case PIX_FMT_RGB48BE:
 240         bit_depth = 16;
 241         color_type = PNG_COLOR_TYPE_RGB;
 242         break;
 243     case PIX_FMT_RGBA:
 244         bit_depth = 8;
 245         color_type = PNG_COLOR_TYPE_RGB_ALPHA;
 246         break;
 247     case PIX_FMT_RGB24:
 248         bit_depth = 8;
 249         color_type = PNG_COLOR_TYPE_RGB;
 250         break;
 251     case PIX_FMT_GRAY16BE:
 252         bit_depth = 16;
 253         color_type = PNG_COLOR_TYPE_GRAY;
 254         break;
 255     case PIX_FMT_GRAY8:
 256         bit_depth = 8;
 257         color_type = PNG_COLOR_TYPE_GRAY;
 258         break;
 259     case PIX_FMT_GRAY8A:
 260         bit_depth = 8;
 261         color_type = PNG_COLOR_TYPE_GRAY_ALPHA;
 262         break;
 263     case PIX_FMT_MONOBLACK:
 264         bit_depth = 1;
 265         color_type = PNG_COLOR_TYPE_GRAY;
 266         break;
 267     case PIX_FMT_PAL8:
 268         bit_depth = 8;
 269         color_type = PNG_COLOR_TYPE_PALETTE;
 270         break;
 271     default:
 272         return -1;
 273     }
 274     bits_per_pixel = ff_png_get_nb_channels(color_type) * bit_depth;
 275     row_size = (avctx->width * bits_per_pixel + 7) >> 3;
 276
 277     s->zstream.zalloc = ff_png_zalloc;
 278     s->zstream.zfree = ff_png_zfree;
 279     s->zstream.opaque = NULL;
 280     compression_level = avctx->compression_level == FF_COMPRESSION_DEFAULT ?
 281                             Z_DEFAULT_COMPRESSION :
 282                             av_clip(avctx->compression_level, 0, 9);
 283     ret = deflateInit2(&s->zstream, compression_level,
 284                        Z_DEFLATED, 15, 8, Z_DEFAULT_STRATEGY);
 285     if (ret != Z_OK)
 286         return -1;
 287
 288     enc_row_size    = deflateBound(&s->zstream, row_size);
 289     max_packet_size = avctx->height * (enc_row_size +
 290                                        ((enc_row_size + IOBUF_SIZE - 1) / IOBUF_SIZE) * 12)
 291                       + FF_MIN_BUFFER_SIZE;
 292     if ((ret = ff_alloc_packet2(avctx, pkt, max_packet_size)) < 0) {
 293         return ret;
 294     }
 295
 296     s->bytestream_start =
 297     s->bytestream       = pkt->data;
 298     s->bytestream_end   = pkt->data + pkt->size;
 299
 300     crow_base = av_malloc((row_size + 32) << (s->filter_type == PNG_FILTER_VALUE_MIXED));
 301     if (!crow_base)
 302         goto fail;
 303     crow_buf = crow_base + 15; // pixel data should be aligned, but there's a control byte before it
 304     if (is_progressive) {
 305         progressive_buf = av_malloc(row_size + 1);
 306         if (!progressive_buf)
 307             goto fail;
 308     }
 309     if (is_progressive) {
 310         top_buf = av_malloc(row_size + 1);
 311         if (!top_buf)
 312             goto fail;
 313     }
 314
 315     /* write png header */
 316     memcpy(s->bytestream, ff_pngsig, 8);
 317     s->bytestream += 8;
 318
 319     AV_WB32(s->buf, avctx->width);
 320     AV_WB32(s->buf + 4, avctx->height);
 321     s->buf[8] = bit_depth;
 322     s->buf[9] = color_type;
 323     s->buf[10] = 0; /* compression type */
 324     s->buf[11] = 0; /* filter type */
 325     s->buf[12] = is_progressive; /* interlace type */
 326
 327     png_write_chunk(&s->bytestream, MKTAG('I', 'H', 'D', 'R'), s->buf, 13);
 328
 329     /* put the palette if needed */
 330     if (color_type == PNG_COLOR_TYPE_PALETTE) {
 331         int has_alpha, alpha, i;
 332         unsigned int v;
 333         uint32_t *palette;
 334         uint8_t *alpha_ptr;
 335
 336         palette = (uint32_t *)p->data[1];
 337         ptr = s->buf;
 338         alpha_ptr = s->buf + 256 * 3;
 339         has_alpha = 0;
 340         for(i = 0; i < 256; i++) {
 341             v = palette[i];
 342             alpha = v >> 24;
 343             if (alpha != 0xff)
 344                 has_alpha = 1;
 345             *alpha_ptr++ = alpha;
 346             bytestream_put_be24(&ptr, v);
 347         }
 348         png_write_chunk(&s->bytestream, MKTAG('P', 'L', 'T', 'E'), s->buf, 256 * 3);
 349         if (has_alpha) {
 350             png_write_chunk(&s->bytestream, MKTAG('t', 'R', 'N', 'S'), s->buf + 256 * 3, 256);
 351         }
 352     }
 353
 354     /* now put each row */
 355     s->zstream.avail_out = IOBUF_SIZE;
 356     s->zstream.next_out = s->buf;
 357     if (is_progressive) {
 358         int pass;
 359
 360         for(pass = 0; pass < NB_PASSES; pass++) {
 361             /* NOTE: a pass is completely omited if no pixels would be
 362                output */
 363             pass_row_size = ff_png_pass_row_size(pass, bits_per_pixel, avctx->width);
 364             if (pass_row_size > 0) {
 365                 top = NULL;
 366                 for(y = 0; y < avctx->height; y++) {
 367                     if ((ff_png_pass_ymask[pass] << (y & 7)) & 0x80) {
 368                         ptr = p->data[0] + y * p->linesize[0];
 369                         FFSWAP(uint8_t*, progressive_buf, top_buf);
 370                         png_get_interlaced_row(progressive_buf, pass_row_size,
 371                                                bits_per_pixel, pass,
 372                                                ptr, avctx->width);
 373                         crow = png_choose_filter(s, crow_buf, progressive_buf, top, pass_row_size, bits_per_pixel>>3);
 374                         png_write_row(s, crow, pass_row_size + 1);
 375                         top = progressive_buf;
 376                     }
 377                 }
 378             }
 379         }
 380     } else {
 381         top = NULL;
 382         for(y = 0; y < avctx->height; y++) {
 383             ptr = p->data[0] + y * p->linesize[0];
 384             crow = png_choose_filter(s, crow_buf, ptr, top, row_size, bits_per_pixel>>3);
 385             png_write_row(s, crow, row_size + 1);
 386             top = ptr;
 387         }
 388     }
 389     /* compress last bytes */
 390     for(;;) {
 391         ret = deflate(&s->zstream, Z_FINISH);
 392         if (ret == Z_OK || ret == Z_STREAM_END) {
 393             len = IOBUF_SIZE - s->zstream.avail_out;
 394             if (len > 0 && s->bytestream_end - s->bytestream > len + 100) {
 395                 png_write_chunk(&s->bytestream, MKTAG('I', 'D', 'A', 'T'), s->buf, len);
 396             }
 397             s->zstream.avail_out = IOBUF_SIZE;
 398             s->zstream.next_out = s->buf;
 399             if (ret == Z_STREAM_END)
 400                 break;
 401         } else {
 402             goto fail;
 403         }
 404     }
 405     png_write_chunk(&s->bytestream, MKTAG('I', 'E', 'N', 'D'), NULL, 0);
 406
 407     pkt->size   = s->bytestream - s->bytestream_start;
 408     pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
 409     *got_packet = 1;
 410     ret         = 0;
 411
 412  the_end:
 413     av_free(crow_base);
 414     av_free(progressive_buf);
 415     av_free(top_buf);
 416     deflateEnd(&s->zstream);
 417     return ret;
 418  fail:
 419     ret = -1;
 420     goto the_end;
 421 }
 422
 423 static av_cold int png_enc_init(AVCodecContext *avctx){
 424     PNGEncContext *s = avctx->priv_data;
 425
 426     avcodec_get_frame_defaults(&s->picture);
 427     avctx->coded_frame= &s->picture;
 428     ff_dsputil_init(&s->dsp, avctx);
 429
 430     s->filter_type = av_clip(avctx->prediction_method, PNG_FILTER_VALUE_NONE, PNG_FILTER_VALUE_MIXED);
 431     if(avctx->pix_fmt == PIX_FMT_MONOBLACK)
 432         s->filter_type = PNG_FILTER_VALUE_NONE;
 433
 434     return 0;
 435 }
 436
 437 AVCodec ff_png_encoder = {
 438     .name           = "png",
 439     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 440     .id             = CODEC_ID_PNG,
 441     .priv_data_size = sizeof(PNGEncContext),
 442     .init           = png_enc_init,
 443     .encode2        = encode_frame,
 444     .pix_fmts= (const enum PixelFormat[]){PIX_FMT_RGB24, PIX_FMT_RGBA,
 445                                           PIX_FMT_RGB48BE, PIX_FMT_RGBA64BE,
 446                                           PIX_FMT_PAL8,
 447                                           PIX_FMT_GRAY8, PIX_FMT_GRAY8A,
 448                                           PIX_FMT_GRAY16BE,
 449                                           PIX_FMT_MONOBLACK, PIX_FMT_NONE},
 450     .long_name= NULL_IF_CONFIG_SMALL("PNG (Portable Network Graphics) image"),
 451 };