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 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
  22 /**
  23  * @file libavcodec/zmbvenc.c
  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, int bw, int bh, int *xored)
  65 {
  66     int sum = 0;
  67     int i, j;
  68     uint8_t histogram[256]={0};
  69
  70     *xored = 0;
  71     for(j = 0; j < bh; j++){
  72         for(i = 0; i < bw; i++){
  73             int t = src[i] ^ src2[i];
  74             histogram[t]++;
  75             *xored |= t;
  76         }
  77         src += stride;
  78         src2 += stride2;
  79     }
  80
  81     for(i=1; i<256; i++)
  82         sum+= score_tab[histogram[i]];
  83
  84     return sum;
  85 }
  86
  87 /** Motion estimation function
  88  * TODO make better ME decisions
  89  */
  90 static int zmbv_me(ZmbvEncContext *c, uint8_t *src, int sstride, uint8_t *prev, int pstride,
  91                     int x, int y, int *mx, int *my, int *xored)
  92 {
  93     int dx, dy, tx, ty, tv, bv, bw, bh;
  94
  95     *mx = *my = 0;
  96     bw = FFMIN(ZMBV_BLOCK, c->avctx->width - x);
  97     bh = FFMIN(ZMBV_BLOCK, c->avctx->height - y);
  98     bv = block_cmp(src, sstride, prev, pstride, bw, bh, xored);
  99     if(!bv) return 0;
 100     for(ty = FFMAX(y - c->range, 0); ty < FFMIN(y + c->range, c->avctx->height - bh); ty++){
 101         for(tx = FFMAX(x - c->range, 0); tx < FFMIN(x + c->range, c->avctx->width - bw); tx++){
 102             if(tx == x && ty == y) continue; // we already tested this block
 103             dx = tx - x;
 104             dy = ty - y;
 105             tv = block_cmp(src, sstride, prev + dx + dy*pstride, pstride, bw, bh, xored);
 106             if(tv < bv){
 107                  bv = tv;
 108                  *mx = dx;
 109                  *my = dy;
 110                  if(!bv) return 0;
 111              }
 112          }
 113     }
 114     return bv;
 115 }
 116
 117 static int encode_frame(AVCodecContext *avctx, uint8_t *buf, int buf_size, void *data)
 118 {
 119     ZmbvEncContext * const c = avctx->priv_data;
 120     AVFrame *pict = data;
 121     AVFrame * const p = &c->pic;
 122     uint8_t *src, *prev;
 123     uint32_t *palptr;
 124     int len = 0;
 125     int keyframe, chpal;
 126     int fl;
 127     int work_size = 0;
 128     int bw, bh;
 129     int i, j;
 130
 131     keyframe = !c->curfrm;
 132     c->curfrm++;
 133     if(c->curfrm == c->keyint)
 134         c->curfrm = 0;
 135     *p = *pict;
 136     p->pict_type= keyframe ? FF_I_TYPE : FF_P_TYPE;
 137     p->key_frame= keyframe;
 138     chpal = !keyframe && memcmp(p->data[1], c->pal2, 1024);
 139
 140     fl = (keyframe ? ZMBV_KEYFRAME : 0) | (chpal ? ZMBV_DELTAPAL : 0);
 141     *buf++ = fl; len++;
 142     if(keyframe){
 143         deflateReset(&c->zstream);
 144         *buf++ = 0; len++; // hi ver
 145         *buf++ = 1; len++; // lo ver
 146         *buf++ = 1; len++; // comp
 147         *buf++ = 4; len++; // format - 8bpp
 148         *buf++ = ZMBV_BLOCK; len++; // block width
 149         *buf++ = ZMBV_BLOCK; len++; // block height
 150     }
 151     palptr = (uint32_t*)p->data[1];
 152     src = p->data[0];
 153     prev = c->prev;
 154     if(chpal){
 155         uint8_t tpal[3];
 156         for(i = 0; i < 256; i++){
 157             AV_WB24(tpal, palptr[i]);
 158             c->work_buf[work_size++] = tpal[0] ^ c->pal[i * 3 + 0];
 159             c->work_buf[work_size++] = tpal[1] ^ c->pal[i * 3 + 1];
 160             c->work_buf[work_size++] = tpal[2] ^ c->pal[i * 3 + 2];
 161             c->pal[i * 3 + 0] = tpal[0];
 162             c->pal[i * 3 + 1] = tpal[1];
 163             c->pal[i * 3 + 2] = tpal[2];
 164         }
 165         memcpy(c->pal2, p->data[1], 1024);
 166     }
 167     if(keyframe){
 168         for(i = 0; i < 256; i++){
 169             AV_WB24(c->pal+(i*3), palptr[i]);
 170         }
 171         memcpy(c->work_buf, c->pal, 768);
 172         memcpy(c->pal2, p->data[1], 1024);
 173         work_size = 768;
 174         for(i = 0; i < avctx->height; i++){
 175             memcpy(c->work_buf + work_size, src, avctx->width);
 176             src += p->linesize[0];
 177             work_size += avctx->width;
 178         }
 179     }else{
 180         int x, y, bh2, bw2, xored;
 181         uint8_t *tsrc, *tprev;
 182         uint8_t *mv;
 183         int mx, my, bv;
 184
 185         bw = (avctx->width + ZMBV_BLOCK - 1) / ZMBV_BLOCK;
 186         bh = (avctx->height + ZMBV_BLOCK - 1) / ZMBV_BLOCK;
 187         mv = c->work_buf + work_size;
 188         memset(c->work_buf + work_size, 0, (bw * bh * 2 + 3) & ~3);
 189         work_size += (bw * bh * 2 + 3) & ~3;
 190         /* for now just XOR'ing */
 191         for(y = 0; y < avctx->height; y += ZMBV_BLOCK) {
 192             bh2 = FFMIN(avctx->height - y, ZMBV_BLOCK);
 193             for(x = 0; x < avctx->width; x += ZMBV_BLOCK, mv += 2) {
 194                 bw2 = FFMIN(avctx->width - x, ZMBV_BLOCK);
 195
 196                 tsrc = src + x;
 197                 tprev = prev + x;
 198
 199                 bv = zmbv_me(c, tsrc, p->linesize[0], tprev, c->pstride, x, y, &mx, &my, &xored);
 200                 mv[0] = (mx << 1) | !!xored;
 201                 mv[1] = my << 1;
 202                 tprev += mx + my * c->pstride;
 203                 if(xored){
 204                     for(j = 0; j < bh2; j++){
 205                         for(i = 0; i < bw2; i++)
 206                             c->work_buf[work_size++] = tsrc[i] ^ tprev[i];
 207                         tsrc += p->linesize[0];
 208                         tprev += c->pstride;
 209                     }
 210                 }
 211             }
 212             src += p->linesize[0] * ZMBV_BLOCK;
 213             prev += c->pstride * ZMBV_BLOCK;
 214         }
 215     }
 216     /* save the previous frame */
 217     src = p->data[0];
 218     prev = c->prev;
 219     for(i = 0; i < avctx->height; i++){
 220         memcpy(prev, src, avctx->width);
 221         prev += c->pstride;
 222         src += p->linesize[0];
 223     }
 224
 225     c->zstream.next_in = c->work_buf;
 226     c->zstream.avail_in = work_size;
 227     c->zstream.total_in = 0;
 228
 229     c->zstream.next_out = c->comp_buf;
 230     c->zstream.avail_out = c->comp_size;
 231     c->zstream.total_out = 0;
 232     if(deflate(&c->zstream, Z_SYNC_FLUSH) != Z_OK){
 233         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error compressing data\n");
 234         return -1;
 235     }
 236
 237     memcpy(buf, c->comp_buf, c->zstream.total_out);
 238     return len + c->zstream.total_out;
 239 }
 240
 241
 242 /**
 243  * Init zmbv encoder
 244  */
 245 static av_cold int encode_init(AVCodecContext *avctx)
 246 {
 247     ZmbvEncContext * const c = avctx->priv_data;
 248     int zret; // Zlib return code
 249     int i;
 250     int lvl = 9;
 251
 252     for(i=1; i<256; i++)
 253         score_tab[i]= -i * log(i/(double)(ZMBV_BLOCK*ZMBV_BLOCK)) * (256/M_LN2);
 254
 255     c->avctx = avctx;
 256
 257     c->curfrm = 0;
 258     c->keyint = avctx->keyint_min;
 259     c->range = 8;
 260     if(avctx->me_range > 0)
 261         c->range = FFMIN(avctx->me_range, 127);
 262
 263     if(avctx->compression_level >= 0)
 264         lvl = avctx->compression_level;
 265     if(lvl < 0 || lvl > 9){
 266         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Compression level should be 0-9, not %i\n", lvl);
 267         return -1;
 268     }
 269
 270     // Needed if zlib unused or init aborted before deflateInit
 271     memset(&(c->zstream), 0, sizeof(z_stream));
 272     c->comp_size = avctx->width * avctx->height + 1024 +
 273         ((avctx->width + ZMBV_BLOCK - 1) / ZMBV_BLOCK) * ((avctx->height + ZMBV_BLOCK - 1) / ZMBV_BLOCK) * 2 + 4;
 274     if ((c->work_buf = av_malloc(c->comp_size)) == NULL) {
 275         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Can't allocate work buffer.\n");
 276         return -1;
 277     }
 278     /* Conservative upper bound taken from zlib v1.2.1 source via lcl.c */
 279     c->comp_size = c->comp_size + ((c->comp_size + 7) >> 3) +
 280                            ((c->comp_size + 63) >> 6) + 11;
 281
 282     /* Allocate compression buffer */
 283     if ((c->comp_buf = av_malloc(c->comp_size)) == NULL) {
 284         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Can't allocate compression buffer.\n");
 285         return -1;
 286     }
 287     c->pstride = FFALIGN(avctx->width, 16);
 288     if ((c->prev = av_malloc(c->pstride * avctx->height)) == NULL) {
 289         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Can't allocate picture.\n");
 290         return -1;
 291     }
 292
 293     c->zstream.zalloc = Z_NULL;
 294     c->zstream.zfree = Z_NULL;
 295     c->zstream.opaque = Z_NULL;
 296     zret = deflateInit(&(c->zstream), lvl);
 297     if (zret != Z_OK) {
 298         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Inflate init error: %d\n", zret);
 299         return -1;
 300     }
 301
 302     avctx->coded_frame = (AVFrame*)&c->pic;
 303
 304     return 0;
 305 }
 306
 307
 308
 309 /**
 310  * Uninit zmbv encoder
 311  */
 312 static av_cold int encode_end(AVCodecContext *avctx)
 313 {
 314     ZmbvEncContext * const c = avctx->priv_data;
 315
 316     av_freep(&c->comp_buf);
 317     av_freep(&c->work_buf);
 318
 319     deflateEnd(&(c->zstream));
 320     av_freep(&c->prev);
 321
 322     return 0;
 323 }
 324
 325 AVCodec zmbv_encoder = {
 326     "zmbv",
 327     CODEC_TYPE_VIDEO,
 328     CODEC_ID_ZMBV,
 329     sizeof(ZmbvEncContext),
 330     encode_init,
 331     encode_frame,
 332     encode_end,
 333     .pix_fmts = (const enum PixelFormat[]){PIX_FMT_PAL8, PIX_FMT_NONE},
 334     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Zip Motion Blocks Video"),
 335 };