Fix H.264 8x8 transform selection
[ffmpeg.git] / libavcodec / flashsvenc.c
1 /*
2  * Flash Screen Video encoder
3  * Copyright (C) 2004 Alex Beregszaszi
4  * Copyright (C) 2006 Benjamin Larsson
5  *
6  * This file is part of FFmpeg.
7  *
8  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
9  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
10  * License as published by the Free Software Foundation; either
11  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
12  *
13  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
14  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
15  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
16  * Lesser General Public License for more details.
17  *
18  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
19  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
20  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
21  */
22
23 /* Encoding development sponsored by http://fh-campuswien.ac.at */
24
25 /**
26  * @file flashsvenc.c
27  * Flash Screen Video encoder
28  * @author Alex Beregszaszi
29  * @author Benjamin Larsson
30  */
31
32 /* Bitstream description
33  * The picture is divided into blocks that are zlib-compressed.
34  *
35  * The decoder is fed complete frames, the frameheader contains:
36  * 4bits of block width
37  * 12bits of frame width
38  * 4bits of block height
39  * 12bits of frame height
40  *
41  * Directly after the header are the compressed blocks. The blocks
42  * have their compressed size represented with 16bits in the beginig.
43  * If the size = 0 then the block is unchanged from the previous frame.
44  * All blocks are decompressed until the buffer is consumed.
45  *
46  * Encoding ideas, a basic encoder would just use a fixed block size.
47  * Block sizes can be multipels of 16, from 16 to 256. The blocks don't
48  * have to be quadratic. A brute force search with a set of different
49  * block sizes should give a better result than to just use a fixed size.
50  */
51
52 /* TODO:
53  * Don't reencode the frame in brute force mode if the frame is a dupe. Speed up.
54  * Make the difference check faster.
55  */
56
57 #include <stdio.h>
58 #include <stdlib.h>
59 #include <zlib.h>
60
61 #include "common.h"
62 #include "avcodec.h"
63 #include "bitstream.h"
64 #include "bytestream.h"
65
66
67 typedef struct FlashSVContext {
68     AVCodecContext *avctx;
69     uint8_t *previous_frame;
70     AVFrame frame;
71     int image_width, image_height;
72     int block_width, block_height;
73     uint8_t* tmpblock;
74     uint8_t* encbuffer;
75     int block_size;
76     z_stream zstream;
77     int last_key_frame;
78 } FlashSVContext;
79
80 static int copy_region_enc(uint8_t *sptr, uint8_t *dptr,
81         int dx, int dy, int h, int w, int stride, uint8_t *pfptr) {
82     int i,j;
83     uint8_t *nsptr;
84     uint8_t *npfptr;
85     int diff = 0;
86
87     for (i = dx+h; i > dx; i--) {
88         nsptr = sptr+(i*stride)+dy*3;
89         npfptr = pfptr+(i*stride)+dy*3;
90         for (j=0 ; j<w*3 ; j++) {
91             diff |=npfptr[j]^nsptr[j];
92             dptr[j] = nsptr[j];
93         }
94         dptr += w*3;
95     }
96     if (diff)
97         return 1;
98     return 0;
99 }
100
101 static int flashsv_encode_init(AVCodecContext *avctx)
102 {
103     FlashSVContext *s = (FlashSVContext *)avctx->priv_data;
104
105     s->avctx = avctx;
106
107     if ((avctx->width > 4095) || (avctx->height > 4095)) {
108         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Input dimensions too large, input must be max 4096x4096 !\n");
109         return -1;
110     }
111
112     if (avcodec_check_dimensions(avctx, avctx->width, avctx->height) < 0) {
113         return -1;
114     }
115
116     // Needed if zlib unused or init aborted before deflateInit
117     memset(&(s->zstream), 0, sizeof(z_stream));
118 /*
119     s->zstream.zalloc = NULL; //av_malloc;
120     s->zstream.zfree = NULL; //av_free;
121     s->zstream.opaque = NULL;
122     zret = deflateInit(&(s->zstream), 9);
123     if (zret != Z_OK) {
124         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Inflate init error: %d\n", zret);
125         return -1;
126     }
127 */
128
129     s->last_key_frame=0;
130
131     s->image_width = avctx->width;
132     s->image_height = avctx->height;
133
134     s->tmpblock = av_mallocz(3*256*256);
135     s->encbuffer = av_mallocz(s->image_width*s->image_height*3);
136
137     if (!s->tmpblock || !s->encbuffer) {
138         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Memory allocation failed.\n");
139         return -1;
140     }
141
142     return 0;
143 }
144
145
146 static int encode_bitstream(FlashSVContext *s, AVFrame *p, uint8_t *buf, int buf_size,
147      int block_width, int block_height, uint8_t *previous_frame, int* I_frame) {
148
149     PutBitContext pb;
150     int h_blocks, v_blocks, h_part, v_part, i, j;
151     int buf_pos, res;
152     int pred_blocks = 0;
153
154     init_put_bits(&pb, buf, buf_size*8);
155
156     put_bits(&pb, 4, (block_width/16)-1);
157     put_bits(&pb, 12, s->image_width);
158     put_bits(&pb, 4, (block_height/16)-1);
159     put_bits(&pb, 12, s->image_height);
160     flush_put_bits(&pb);
161     buf_pos=4;
162
163     h_blocks = s->image_width / block_width;
164     h_part = s->image_width % block_width;
165     v_blocks = s->image_height / block_height;
166     v_part = s->image_height % block_height;
167
168     /* loop over all block columns */
169     for (j = 0; j < v_blocks + (v_part?1:0); j++)
170     {
171
172         int hp = j*block_height; // horiz position in frame
173         int hs = (j<v_blocks)?block_height:v_part; // size of block
174
175         /* loop over all block rows */
176         for (i = 0; i < h_blocks + (h_part?1:0); i++)
177         {
178             int wp = i*block_width; // vert position in frame
179             int ws = (i<h_blocks)?block_width:h_part; // size of block
180             int ret=Z_OK;
181             uint8_t *ptr;
182
183             ptr = buf+buf_pos;
184
185             //copy the block to the temp buffer before compression (if it differs from the previous frame's block)
186             res = copy_region_enc(p->data[0], s->tmpblock, s->image_height-(hp+hs+1), wp, hs, ws, p->linesize[0], previous_frame);
187
188             if (res || *I_frame) {
189                 unsigned long zsize;
190                 zsize = 3*block_width*block_height;
191                 ret = compress2(ptr+2, &zsize, s->tmpblock, 3*ws*hs, 9);
192
193
194                 //ret = deflateReset(&(s->zstream));
195                 if (ret != Z_OK)
196                     av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "error while compressing block %dx%d\n", i, j);
197                 /*
198                 s->zstream.next_in = s->tmpblock;
199                 s->zstream.avail_in = 3*ws*hs;
200                 s->zstream.total_in = 0;
201
202                 s->zstream.next_out = ptr+2;
203                 s->zstream.avail_out = buf_size-buf_pos-2;
204                 s->zstream.total_out = 0;
205
206                 ret = deflate(&(s->zstream), Z_FINISH);
207                 if ((ret != Z_OK) && (ret != Z_STREAM_END))
208                     av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "error while compressing block %dx%d\n", i, j);
209
210                 size = s->zstream.total_out;
211                 //av_log(avctx, AV_LOG_INFO, "compressed blocks: %d\n", size);
212                 */
213                 bytestream_put_be16(&ptr,(unsigned int)zsize);
214                 buf_pos += zsize+2;
215                 //av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "buf_pos = %d\n", buf_pos);
216             } else {
217                 pred_blocks++;
218                 bytestream_put_be16(&ptr,0);
219                 buf_pos += 2;
220             }
221         }
222     }
223
224     if (pred_blocks)
225         *I_frame = 0;
226     else
227         *I_frame = 1;
228
229     return buf_pos;
230 }
231
232
233 static int flashsv_encode_frame(AVCodecContext *avctx, uint8_t *buf, int buf_size, void *data)
234 {
235     FlashSVContext * const s = (FlashSVContext *)avctx->priv_data;
236     AVFrame *pict = data;
237     AVFrame * const p = &s->frame;
238     int res;
239     int I_frame = 0;
240     int opt_w, opt_h;
241
242     *p = *pict;
243
244     /* First frame needs to be a keyframe */
245     if (avctx->frame_number == 0) {
246         s->previous_frame = av_mallocz(p->linesize[0]*s->image_height);
247         if (!s->previous_frame) {
248             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Memory allocation failed.\n");
249             return -1;
250         }
251         I_frame = 1;
252     }
253
254     /* Check the placement of keyframes */
255     if (avctx->gop_size > 0) {
256         if (avctx->frame_number >= s->last_key_frame + avctx->gop_size) {
257             I_frame = 1;
258         }
259     }
260
261 #if 0
262     int w, h;
263     int optim_sizes[16][16];
264     int smallest_size;
265     //Try all possible combinations and store the encoded frame sizes
266     for (w=1 ; w<17 ; w++) {
267         for (h=1 ; h<17 ; h++) {
268             optim_sizes[w-1][h-1] = encode_bitstream(s, p, s->encbuffer, s->image_width*s->image_height*4, w*16, h*16, s->previous_frame);
269             //av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "[%d][%d]size = %d\n",w,h,optim_sizes[w-1][h-1]);
270         }
271     }
272
273     //Search for the smallest framesize and encode the frame with those parameters
274     smallest_size=optim_sizes[0][0];
275     opt_w = 0;
276     opt_h = 0;
277     for (w=0 ; w<16 ; w++) {
278         for (h=0 ; h<16 ; h++) {
279             if (optim_sizes[w][h] < smallest_size) {
280                 smallest_size = optim_sizes[w][h];
281                 opt_w = w;
282                 opt_h = h;
283             }
284         }
285     }
286     res = encode_bitstream(s, p, buf, buf_size, (opt_w+1)*16, (opt_h+1)*16, s->previous_frame);
287     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "[%d][%d]optimal size = %d, res = %d|\n", opt_w, opt_h, smallest_size, res);
288
289     if (buf_size < res)
290         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "buf_size %d < res %d\n", buf_size, res);
291
292 #else
293     opt_w=1;
294     opt_h=1;
295
296     if (buf_size < s->image_width*s->image_height*3) {
297         //Conservative upper bound check for compressed data
298         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "buf_size %d <  %d\n", buf_size, s->image_width*s->image_height*3);
299         return -1;
300     }
301
302     res = encode_bitstream(s, p, buf, buf_size, opt_w*16, opt_h*16, s->previous_frame, &I_frame);
303 #endif
304     //save the current frame
305     memcpy(s->previous_frame, p->data[0], s->image_height*p->linesize[0]);
306
307     //mark the frame type so the muxer can mux it correctly
308     if (I_frame) {
309         p->pict_type = FF_I_TYPE;
310         p->key_frame = 1;
311         s->last_key_frame = avctx->frame_number;
312         av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "Inserting key frame at frame %d\n",avctx->frame_number);
313     } else {
314         p->pict_type = FF_P_TYPE;
315         p->key_frame = 0;
316     }
317
318     avctx->coded_frame = p;
319
320     return res;
321 }
322
323 static int flashsv_encode_end(AVCodecContext *avctx)
324 {
325     FlashSVContext *s = (FlashSVContext *)avctx->priv_data;
326
327     deflateEnd(&(s->zstream));
328
329     av_free(s->encbuffer);
330     av_free(s->previous_frame);
331     av_free(s->tmpblock);
332
333     return 0;
334 }
335
336 AVCodec flashsv_encoder = {
337     "flashsv",
338     CODEC_TYPE_VIDEO,
339     CODEC_ID_FLASHSV,
340     sizeof(FlashSVContext),
341     flashsv_encode_init,
342     flashsv_encode_frame,
343     flashsv_encode_end,
344     .pix_fmts = (enum PixelFormat[]){PIX_FMT_BGR24, -1},
345 };
346