ec2af9954b95a729276da75f41a9de7bf24e76c9
[ffmpeg.git] / libavcodec / a64multienc.c
1 /*
2  * a64 video encoder - multicolor modes
3  * Copyright (c) 2009 Tobias Bindhammer
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
24  * a64 video encoder - multicolor modes
25  */
26
27 #include "a64enc.h"
28 #include "a64colors.h"
29 #include "a64tables.h"
30 #include "elbg.h"
31 #include "libavutil/intreadwrite.h"
32
33 #define DITHERSTEPS   8
34 #define CHARSET_CHARS 256
35
36 /* gray gradient */
37 static const int mc_colors[5]={0x0,0xb,0xc,0xf,0x1};
38
39 static void to_meta_with_crop(AVCodecContext *avctx, AVFrame *p, int *dest)
40 {
41     int blockx, blocky, x, y;
42     int luma = 0;
43     int height = FFMIN(avctx->height,C64YRES);
44     int width  = FFMIN(avctx->width ,C64XRES);
45     uint8_t *src = p->data[0];
46
47     for (blocky = 0; blocky < height; blocky += 8) {
48         for (blockx = 0; blockx < C64XRES; blockx += 8) {
49             for (y = blocky; y < blocky+8 && y < height; y++) {
50                 for (x = blockx; x < blockx+8 && x < C64XRES; x += 2) {
51                     if(x < width) {
52                         /* build average over 2 pixels */
53                         luma = (src[(x + 0 + y * p->linesize[0])] +
54                                 src[(x + 1 + y * p->linesize[0])]) / 2;
55                         /* write blocks as linear data now so they are suitable for elbg */
56                         dest[0] = luma;
57                     }
58                     dest++;
59                 }
60             }
61         }
62     }
63 }
64
65 static void render_charset(AVCodecContext *avctx, uint8_t *charset,
66                            uint8_t *colrammap)
67 {
68     A64Context *c = avctx->priv_data;
69     uint8_t row1;
70     int charpos, x, y;
71     int a, b;
72     uint8_t pix;
73     int lowdiff, highdiff;
74     int *best_cb = c->mc_best_cb;
75     static uint8_t index1[256];
76     static uint8_t index2[256];
77     static uint8_t dither[256];
78     int i;
79     int distance;
80
81     /* generate lookup-tables for dither and index before looping */
82     i = 0;
83     for (a=0; a < 256; a++) {
84         if(i < 4 && a == c->mc_luma_vals[i+1]) {
85             distance = c->mc_luma_vals[i+1] - c->mc_luma_vals[i];
86             for(b = 0; b <= distance; b++) {
87                   dither[c->mc_luma_vals[i]+b] = b * (DITHERSTEPS - 1) / distance;
88             }
89             i++;
90         }
91         if(i >=4 ) dither[a] = 0;
92         index1[a] = i;
93         index2[a] = FFMIN(i+1, 4);
94     }
95     /* and render charset */
96     for (charpos = 0; charpos < CHARSET_CHARS; charpos++) {
97         lowdiff  = 0;
98         highdiff = 0;
99         for (y = 0; y < 8; y++) {
100             row1 = 0;
101             for (x = 0; x < 4; x++) {
102                 pix = best_cb[y * 4 + x];
103
104                 /* accumulate error for brightest/darkest color */
105                 if (index1[pix] >= 3)
106                     highdiff += pix - c->mc_luma_vals[3];
107                 if (index1[pix] < 1)
108                     lowdiff += c->mc_luma_vals[1] - pix;
109
110                 row1 <<= 2;
111
112                 if (multi_dither_patterns[dither[pix]][(y & 3)][x & 3])
113                     row1 |= 3-(index2[pix] & 3);
114                 else
115                     row1 |= 3-(index1[pix] & 3);
116             }
117             charset[y+0x000] = row1;
118         }
119         /* do we need to adjust pixels? */
120         if (highdiff > 0 && lowdiff > 0) {
121             if (lowdiff > highdiff) {
122                 for (x = 0; x < 32; x++)
123                     best_cb[x] = FFMIN(c->mc_luma_vals[3], best_cb[x]);
124             } else {
125                 for (x = 0; x < 32; x++)
126                     best_cb[x] = FFMAX(c->mc_luma_vals[1], best_cb[x]);
127             }
128             charpos--;          /* redo now adjusted char */
129         /* no adjustment needed, all fine */
130         } else {
131             /* advance pointers */
132             best_cb += 32;
133             charset += 8;
134
135             /* remember colorram value */
136             colrammap[charpos] = (highdiff > 0) + 8;
137         }
138     }
139 }
140
141 static av_cold int a64multi_close_encoder(AVCodecContext *avctx)
142 {
143     A64Context *c = avctx->priv_data;
144     av_free(c->mc_meta_charset);
145     av_free(c->mc_best_cb);
146     av_free(c->mc_charmap);
147     av_free(c->mc_charset);
148     return 0;
149 }
150
151 static av_cold int a64multi_init_encoder(AVCodecContext *avctx)
152 {
153     A64Context *c = avctx->priv_data;
154     int a;
155     av_lfg_init(&c->randctx, 1);
156
157     if (avctx->global_quality < 1) {
158         c->mc_lifetime = 4;
159     } else {
160         c->mc_lifetime = avctx->global_quality /= FF_QP2LAMBDA;
161     }
162
163     av_log(avctx, AV_LOG_INFO, "charset lifetime set to %d frame(s)\n", c->mc_lifetime);
164
165     /* precalc luma values for later use */
166     for (a = 0; a < 5; a++) {
167         c->mc_luma_vals[a]=a64_palette[mc_colors[a]][0] * 0.30 +
168                            a64_palette[mc_colors[a]][1] * 0.59 +
169                            a64_palette[mc_colors[a]][2] * 0.11;
170     }
171
172     c->mc_frame_counter = 0;
173     c->mc_use_5col      = avctx->codec->id == CODEC_ID_A64_MULTI5;
174     c->mc_meta_charset  = av_malloc(32000 * c->mc_lifetime * sizeof(int));
175     c->mc_best_cb       = av_malloc(CHARSET_CHARS * 32 * sizeof(int));
176     c->mc_charmap       = av_malloc(1000 * c->mc_lifetime * sizeof(int));
177     c->mc_charset       = av_malloc(0x800 * sizeof(uint8_t));
178
179     avcodec_get_frame_defaults(&c->picture);
180     avctx->coded_frame            = &c->picture;
181     avctx->coded_frame->pict_type = FF_I_TYPE;
182     avctx->coded_frame->key_frame = 1;
183     if (!avctx->codec_tag)
184          avctx->codec_tag = AV_RL32("a64m");
185
186     return 0;
187 }
188
189 static int a64multi_encode_frame(AVCodecContext *avctx, unsigned char *buf,
190                                  int buf_size, void *data)
191 {
192     A64Context *c = avctx->priv_data;
193     AVFrame *pict = data;
194     AVFrame *const p = (AVFrame *) & c->picture;
195
196     int frame;
197     int a;
198
199     uint8_t colrammap[256];
200     int *charmap = c->mc_charmap;
201     int *meta    = c->mc_meta_charset;
202     int *best_cb = c->mc_best_cb;
203     int frm_size = 0x400 + 0x400 * c->mc_use_5col;
204     int req_size;
205
206     /* it is the last frame so prepare to flush */
207     if (!data)
208         c->mc_lifetime = c->mc_frame_counter;
209
210     req_size = 0x800 + frm_size * c->mc_lifetime;
211
212     if (req_size > buf_size) {
213         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "buf size too small (need %d, got %d)\n", req_size, buf_size);
214         return AVERROR(EINVAL);
215     }
216     /* fill up mc_meta_charset with framedata until lifetime exceeds */
217     if (c->mc_frame_counter < c->mc_lifetime) {
218         *p = *pict;
219         p->pict_type = FF_I_TYPE;
220         p->key_frame = 1;
221         to_meta_with_crop(avctx, p, meta + 32000 * c->mc_frame_counter);
222         c->mc_frame_counter++;
223         /* lifetime is not reached */
224         return 0;
225     }
226     /* lifetime exceeded so now convert X frames at once */
227     if (c->mc_frame_counter == c->mc_lifetime && c->mc_lifetime > 0) {
228         c->mc_frame_counter = 0;
229         ff_init_elbg(meta, 32, 1000 * c-> mc_lifetime, best_cb, CHARSET_CHARS, 5, charmap, &c->randctx);
230         ff_do_elbg  (meta, 32, 1000 * c-> mc_lifetime, best_cb, CHARSET_CHARS, 5, charmap, &c->randctx);
231
232         render_charset(avctx, buf, colrammap);
233
234         for (frame = 0; frame < c->mc_lifetime; frame++) {
235             for (a = 0; a < 1000; a++) {
236                 buf[0x800 + a] = charmap[a];
237                 if (c->mc_use_5col) buf[0xc00 + a] = colrammap[charmap[a]];
238             }
239             buf += frm_size;
240             charmap += 1000;
241         }
242         return req_size;
243     }
244     return 0;
245 }
246
247 AVCodec a64multi_encoder = {
248     .name           = "a64multi",
249     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
250     .id             = CODEC_ID_A64_MULTI,
251     .priv_data_size = sizeof(A64Context),
252     .init           = a64multi_init_encoder,
253     .encode         = a64multi_encode_frame,
254     .close          = a64multi_close_encoder,
255     .pix_fmts       = (enum PixelFormat[]) {PIX_FMT_GRAY8, PIX_FMT_NONE},
256     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Multicolor charset for Commodore 64"),
257     .capabilities   = CODEC_CAP_DELAY,
258 };
259
260 AVCodec a64multi5_encoder = {
261     .name           = "a64multi5",
262     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
263     .id             = CODEC_ID_A64_MULTI5,
264     .priv_data_size = sizeof(A64Context),
265     .init           = a64multi_init_encoder,
266     .encode         = a64multi_encode_frame,
267     .close          = a64multi_close_encoder,
268     .pix_fmts       = (enum PixelFormat[]) {PIX_FMT_GRAY8, PIX_FMT_NONE},
269     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Multicolor charset for Commodore 64, extended with 5th color (colram)"),
270     .capabilities   = CODEC_CAP_DELAY,
271 };