git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/zmbvenc.c

   1 /*
   2  * Zip Motion Blocks Video (ZMBV) encoder
   3  * Copyright (c) 2006 Konstantin Shishkov
   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 /**
  23  * @file
  24  * Zip Motion Blocks Video encoder
  25  */
  26
  27 #include <stdio.h>
  28 #include <stdlib.h>
  29
  30 #include "libavutil/intreadwrite.h"
  31 #include "avcodec.h"
  32
  33 #include <zlib.h>
  34
  35 #define ZMBV_KEYFRAME 1
  36 #define ZMBV_DELTAPAL 2
  37
  38 #define ZMBV_BLOCK 16
  39
  40 /**
  41  * Encoder context
  42  */
  43 typedef struct ZmbvEncContext {
  44     AVCodecContext *avctx;
  45     AVFrame pic;
  46
  47     int range;
  48     uint8_t *comp_buf, *work_buf;
  49     uint8_t pal[768];
  50     uint32_t pal2[256]; //for quick comparisons
  51     uint8_t *prev;
  52     int pstride;
  53     int comp_size;
  54     int keyint, curfrm;
  55     z_stream zstream;
  56 } ZmbvEncContext;
  57
  58 static int score_tab[256];
  59
  60 /** Block comparing function
  61  * XXX should be optimized and moved to DSPContext
  62  * TODO handle out of edge ME
  63  */
  64 static inline int block_cmp(uint8_t *src, int stride, uint8_t *src2, int stride2,
  65                             int bw, int bh, int *xored)
  66 {
  67     int sum = 0;
  68     int i, j;
  69     uint8_t histogram[256] = {0};
  70
  71     *xored = 0;
  72     for(j = 0; j < bh; j++){
  73         for(i = 0; i < bw; i++){
  74             int t = src[i] ^ src2[i];
  75             histogram[t]++;
  76             *xored |= t;
  77         }
  78         src += stride;
  79         src2 += stride2;
  80     }
  81
  82     for(i = 1; i < 256; i++)
  83         sum += score_tab[histogram[i]];
  84
  85     return sum;
  86 }
  87
  88 /** Motion estimation function
  89  * TODO make better ME decisions
  90  */
  91 static int zmbv_me(ZmbvEncContext *c, uint8_t *src, int sstride, uint8_t *prev,
  92                    int pstride, int x, int y, int *mx, int *my, int *xored)
  93 {
  94     int dx, dy, tx, ty, tv, bv, bw, bh;
  95
  96     *mx = *my = 0;
  97     bw = FFMIN(ZMBV_BLOCK, c->avctx->width - x);
  98     bh = FFMIN(ZMBV_BLOCK, c->avctx->height - y);
  99     bv = block_cmp(src, sstride, prev, pstride, bw, bh, xored);
 100     if(!bv) return 0;
 101     for(ty = FFMAX(y - c->range, 0); ty < FFMIN(y + c->range, c->avctx->height - bh); ty++){
 102         for(tx = FFMAX(x - c->range, 0); tx < FFMIN(x + c->range, c->avctx->width - bw); tx++){
 103             if(tx == x && ty == y) continue; // we already tested this block
 104             dx = tx - x;
 105             dy = ty - y;
 106             tv = block_cmp(src, sstride, prev + dx + dy*pstride, pstride, bw, bh, xored);
 107             if(tv < bv){
 108                  bv = tv;
 109                  *mx = dx;
 110                  *my = dy;
 111                  if(!bv) return 0;
 112              }
 113          }
 114     }
 115     return bv;
 116 }
 117
 118 static int encode_frame(AVCodecContext *avctx, uint8_t *buf, int buf_size, void *data)
 119 {
 120     ZmbvEncContext * const c = avctx->priv_data;
 121     AVFrame *pict = data;
 122     AVFrame * const p = &c->pic;
 123     uint8_t *src, *prev;
 124     uint32_t *palptr;
 125     int len = 0;
 126     int keyframe, chpal;
 127     int fl;
 128     int work_size = 0;
 129     int bw, bh;
 130     int i, j;
 131
 132     keyframe = !c->curfrm;
 133     c->curfrm++;
 134     if(c->curfrm == c->keyint)
 135         c->curfrm = 0;
 136     *p = *pict;
 137     p->pict_type= keyframe ? AV_PICTURE_TYPE_I : AV_PICTURE_TYPE_P;
 138     p->key_frame= keyframe;
 139     chpal = !keyframe && memcmp(p->data[1], c->pal2, 1024);
 140
 141     palptr = (uint32_t*)p->data[1];
 142     src = p->data[0];
 143     prev = c->prev;
 144     if(chpal){
 145         uint8_t tpal[3];
 146         for(i = 0; i < 256; i++){
 147             AV_WB24(tpal, palptr[i]);
 148             c->work_buf[work_size++] = tpal[0] ^ c->pal[i * 3 + 0];
 149             c->work_buf[work_size++] = tpal[1] ^ c->pal[i * 3 + 1];
 150             c->work_buf[work_size++] = tpal[2] ^ c->pal[i * 3 + 2];
 151             c->pal[i * 3 + 0] = tpal[0];
 152             c->pal[i * 3 + 1] = tpal[1];
 153             c->pal[i * 3 + 2] = tpal[2];
 154         }
 155         memcpy(c->pal2, p->data[1], 1024);
 156     }
 157     if(keyframe){
 158         for(i = 0; i < 256; i++){
 159             AV_WB24(c->pal+(i*3), palptr[i]);
 160         }
 161         memcpy(c->work_buf, c->pal, 768);
 162         memcpy(c->pal2, p->data[1], 1024);
 163         work_size = 768;
 164         for(i = 0; i < avctx->height; i++){
 165             memcpy(c->work_buf + work_size, src, avctx->width);
 166             src += p->linesize[0];
 167             work_size += avctx->width;
 168         }
 169     }else{
 170         int x, y, bh2, bw2, xored;
 171         uint8_t *tsrc, *tprev;
 172         uint8_t *mv;
 173         int mx, my;
 174
 175         bw = (avctx->width + ZMBV_BLOCK - 1) / ZMBV_BLOCK;
 176         bh = (avctx->height + ZMBV_BLOCK - 1) / ZMBV_BLOCK;
 177         mv = c->work_buf + work_size;
 178         memset(c->work_buf + work_size, 0, (bw * bh * 2 + 3) & ~3);
 179         work_size += (bw * bh * 2 + 3) & ~3;
 180         /* for now just XOR'ing */
 181         for(y = 0; y < avctx->height; y += ZMBV_BLOCK) {
 182             bh2 = FFMIN(avctx->height - y, ZMBV_BLOCK);
 183             for(x = 0; x < avctx->width; x += ZMBV_BLOCK, mv += 2) {
 184                 bw2 = FFMIN(avctx->width - x, ZMBV_BLOCK);
 185
 186                 tsrc = src + x;
 187                 tprev = prev + x;
 188
 189                 zmbv_me(c, tsrc, p->linesize[0], tprev, c->pstride, x, y, &mx, &my, &xored);
 190                 mv[0] = (mx << 1) | !!xored;
 191                 mv[1] = my << 1;
 192                 tprev += mx + my * c->pstride;
 193                 if(xored){
 194                     for(j = 0; j < bh2; j++){
 195                         for(i = 0; i < bw2; i++)
 196                             c->work_buf[work_size++] = tsrc[i] ^ tprev[i];
 197                         tsrc += p->linesize[0];
 198                         tprev += c->pstride;
 199                     }
 200                 }
 201             }
 202             src += p->linesize[0] * ZMBV_BLOCK;
 203             prev += c->pstride * ZMBV_BLOCK;
 204         }
 205     }
 206     /* save the previous frame */
 207     src = p->data[0];
 208     prev = c->prev;
 209     for(i = 0; i < avctx->height; i++){
 210         memcpy(prev, src, avctx->width);
 211         prev += c->pstride;
 212         src += p->linesize[0];
 213     }
 214
 215     if (keyframe)
 216         deflateReset(&c->zstream);
 217
 218     c->zstream.next_in = c->work_buf;
 219     c->zstream.avail_in = work_size;
 220     c->zstream.total_in = 0;
 221
 222     c->zstream.next_out = c->comp_buf;
 223     c->zstream.avail_out = c->comp_size;
 224     c->zstream.total_out = 0;
 225     if(deflate(&c->zstream, Z_SYNC_FLUSH) != Z_OK){
 226         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error compressing data\n");
 227         return -1;
 228     }
 229
 230     fl = (keyframe ? ZMBV_KEYFRAME : 0) | (chpal ? ZMBV_DELTAPAL : 0);
 231     *buf++ = fl; len++;
 232     if (keyframe) {
 233         *buf++ = 0; len++; // hi ver
 234         *buf++ = 1; len++; // lo ver
 235         *buf++ = 1; len++; // comp
 236         *buf++ = 4; len++; // format - 8bpp
 237         *buf++ = ZMBV_BLOCK; len++; // block width
 238         *buf++ = ZMBV_BLOCK; len++; // block height
 239     }
 240     memcpy(buf, c->comp_buf, c->zstream.total_out);
 241     return len + c->zstream.total_out;
 242 }
 243
 244
 245 /**
 246  * Init zmbv encoder
 247  */
 248 static av_cold int encode_init(AVCodecContext *avctx)
 249 {
 250     ZmbvEncContext * const c = avctx->priv_data;
 251     int zret; // Zlib return code
 252     int i;
 253     int lvl = 9;
 254
 255     for(i=1; i<256; i++)
 256         score_tab[i]= -i * log(i/(double)(ZMBV_BLOCK*ZMBV_BLOCK)) * (256/M_LN2);
 257
 258     c->avctx = avctx;
 259
 260     c->curfrm = 0;
 261     c->keyint = avctx->keyint_min;
 262     c->range = 8;
 263     if(avctx->me_range > 0)
 264         c->range = FFMIN(avctx->me_range, 127);
 265
 266     if(avctx->compression_level >= 0)
 267         lvl = avctx->compression_level;
 268     if(lvl < 0 || lvl > 9){
 269         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Compression level should be 0-9, not %i\n", lvl);
 270         return AVERROR(EINVAL);
 271     }
 272
 273     // Needed if zlib unused or init aborted before deflateInit
 274     memset(&c->zstream, 0, sizeof(z_stream));
 275     c->comp_size = avctx->width * avctx->height + 1024 +
 276         ((avctx->width + ZMBV_BLOCK - 1) / ZMBV_BLOCK) * ((avctx->height + ZMBV_BLOCK - 1) / ZMBV_BLOCK) * 2 + 4;
 277     if ((c->work_buf = av_malloc(c->comp_size)) == NULL) {
 278         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Can't allocate work buffer.\n");
 279         return AVERROR(ENOMEM);
 280     }
 281     /* Conservative upper bound taken from zlib v1.2.1 source via lcl.c */
 282     c->comp_size = c->comp_size + ((c->comp_size + 7) >> 3) +
 283                            ((c->comp_size + 63) >> 6) + 11;
 284
 285     /* Allocate compression buffer */
 286     if ((c->comp_buf = av_malloc(c->comp_size)) == NULL) {
 287         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Can't allocate compression buffer.\n");
 288         return AVERROR(ENOMEM);
 289     }
 290     c->pstride = FFALIGN(avctx->width, 16);
 291     if ((c->prev = av_malloc(c->pstride * avctx->height)) == NULL) {
 292         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Can't allocate picture.\n");
 293         return AVERROR(ENOMEM);
 294     }
 295
 296     c->zstream.zalloc = Z_NULL;
 297     c->zstream.zfree = Z_NULL;
 298     c->zstream.opaque = Z_NULL;
 299     zret = deflateInit(&c->zstream, lvl);
 300     if (zret != Z_OK) {
 301         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Inflate init error: %d\n", zret);
 302         return -1;
 303     }
 304
 305     avctx->coded_frame = (AVFrame*)&c->pic;
 306
 307     return 0;
 308 }
 309
 310
 311
 312 /**
 313  * Uninit zmbv encoder
 314  */
 315 static av_cold int encode_end(AVCodecContext *avctx)
 316 {
 317     ZmbvEncContext * const c = avctx->priv_data;
 318
 319     av_freep(&c->comp_buf);
 320     av_freep(&c->work_buf);
 321
 322     deflateEnd(&c->zstream);
 323     av_freep(&c->prev);
 324
 325     return 0;
 326 }
 327
 328 AVCodec ff_zmbv_encoder = {
 329     .name           = "zmbv",
 330     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 331     .id             = CODEC_ID_ZMBV,
 332     .priv_data_size = sizeof(ZmbvEncContext),
 333     .init           = encode_init,
 334     .encode         = encode_frame,
 335     .close          = encode_end,
 336     .pix_fmts = (const enum PixelFormat[]){PIX_FMT_PAL8, PIX_FMT_NONE},
 337     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Zip Motion Blocks Video"),
 338 };