avcodec/nvenc: support external context in sw mode
[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
27  * Flash Screen Video encoder
28  * @author Alex Beregszaszi
29  * @author Benjamin Larsson
30  *
31  * A description of the bitstream format for Flash Screen Video version 1/2
32  * is part of the SWF File Format Specification (version 10), which can be
33  * downloaded from http://www.adobe.com/devnet/swf.html.
34  */
35
36 /*
37  * Encoding ideas: A basic encoder would just use a fixed block size.
38  * Block sizes can be multiples of 16, from 16 to 256. The blocks don't
39  * have to be quadratic. A brute force search with a set of different
40  * block sizes should give a better result than to just use a fixed size.
41  *
42  * TODO:
43  * Don't reencode the frame in brute force mode if the frame is a dupe.
44  * Speed up. Make the difference check faster.
45  */
46
47 #include <stdio.h>
48 #include <stdlib.h>
49 #include <zlib.h>
50
51 #include "avcodec.h"
52 #include "internal.h"
53 #include "put_bits.h"
54 #include "bytestream.h"
55
56
57 typedef struct FlashSVContext {
58     AVCodecContext *avctx;
59     uint8_t        *previous_frame;
60     int             image_width, image_height;
61     int             block_width, block_height;
62     uint8_t        *tmpblock;
63     uint8_t        *encbuffer;
64     int             block_size;
65     z_stream        zstream;
66     int             last_key_frame;
67 } FlashSVContext;
68
69 static int copy_region_enc(uint8_t *sptr, uint8_t *dptr, int dx, int dy,
70                            int h, int w, int stride, uint8_t *pfptr)
71 {
72     int i, j;
73     uint8_t *nsptr;
74     uint8_t *npfptr;
75     int diff = 0;
76
77     for (i = dx + h; i > dx; i--) {
78         nsptr  = sptr  + i * stride + dy * 3;
79         npfptr = pfptr + i * stride + dy * 3;
80         for (j = 0; j < w * 3; j++) {
81             diff    |= npfptr[j] ^ nsptr[j];
82             dptr[j]  = nsptr[j];
83         }
84         dptr += w * 3;
85     }
86     if (diff)
87         return 1;
88     return 0;
89 }
90
91 static av_cold int flashsv_encode_end(AVCodecContext *avctx)
92 {
93     FlashSVContext *s = avctx->priv_data;
94
95     deflateEnd(&s->zstream);
96
97     av_freep(&s->encbuffer);
98     av_freep(&s->previous_frame);
99     av_freep(&s->tmpblock);
100
101     return 0;
102 }
103
104 static av_cold int flashsv_encode_init(AVCodecContext *avctx)
105 {
106     FlashSVContext *s = avctx->priv_data;
107
108     s->avctx = avctx;
109
110     if (avctx->width > 4095 || avctx->height > 4095) {
111         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
112                "Input dimensions too large, input must be max 4095x4095 !\n");
113         return AVERROR_INVALIDDATA;
114     }
115
116     // Needed if zlib unused or init aborted before deflateInit
117     memset(&s->zstream, 0, sizeof(z_stream));
118
119     s->last_key_frame = 0;
120
121     s->image_width  = avctx->width;
122     s->image_height = avctx->height;
123
124     s->tmpblock  = av_mallocz(3 * 256 * 256);
125     s->encbuffer = av_mallocz(s->image_width * s->image_height * 3);
126
127     if (!s->tmpblock || !s->encbuffer) {
128         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Memory allocation failed.\n");
129         return AVERROR(ENOMEM);
130     }
131
132     return 0;
133 }
134
135
136 static int encode_bitstream(FlashSVContext *s, const AVFrame *p, uint8_t *buf,
137                             int buf_size, int block_width, int block_height,
138                             uint8_t *previous_frame, int *I_frame)
139 {
140
141     PutBitContext pb;
142     int h_blocks, v_blocks, h_part, v_part, i, j;
143     int buf_pos, res;
144     int pred_blocks = 0;
145
146     init_put_bits(&pb, buf, buf_size);
147
148     put_bits(&pb,  4, block_width / 16 - 1);
149     put_bits(&pb, 12, s->image_width);
150     put_bits(&pb,  4, block_height / 16 - 1);
151     put_bits(&pb, 12, s->image_height);
152     flush_put_bits(&pb);
153     buf_pos = 4;
154
155     h_blocks = s->image_width  / block_width;
156     h_part   = s->image_width  % block_width;
157     v_blocks = s->image_height / block_height;
158     v_part   = s->image_height % block_height;
159
160     /* loop over all block columns */
161     for (j = 0; j < v_blocks + (v_part ? 1 : 0); j++) {
162
163         int y_pos = j * block_height; // vertical position in frame
164         int cur_blk_height = (j < v_blocks) ? block_height : v_part;
165
166         /* loop over all block rows */
167         for (i = 0; i < h_blocks + (h_part ? 1 : 0); i++) {
168             int x_pos = i * block_width; // horizontal position in frame
169             int cur_blk_width = (i < h_blocks) ? block_width : h_part;
170             int ret = Z_OK;
171             uint8_t *ptr = buf + buf_pos;
172
173             /* copy the block to the temp buffer before compression
174              * (if it differs from the previous frame's block) */
175             res = copy_region_enc(p->data[0], s->tmpblock,
176                                   s->image_height - (y_pos + cur_blk_height + 1),
177                                   x_pos, cur_blk_height, cur_blk_width,
178                                   p->linesize[0], previous_frame);
179
180             if (res || *I_frame) {
181                 unsigned long zsize = 3 * block_width * block_height;
182                 ret = compress2(ptr + 2, &zsize, s->tmpblock,
183                                 3 * cur_blk_width * cur_blk_height, 9);
184
185                 //ret = deflateReset(&s->zstream);
186                 if (ret != Z_OK)
187                     av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR,
188                            "error while compressing block %dx%d\n", i, j);
189
190                 bytestream_put_be16(&ptr, zsize);
191                 buf_pos += zsize + 2;
192                 ff_dlog(s->avctx, "buf_pos = %d\n", buf_pos);
193             } else {
194                 pred_blocks++;
195                 bytestream_put_be16(&ptr, 0);
196                 buf_pos += 2;
197             }
198         }
199     }
200
201     if (pred_blocks)
202         *I_frame = 0;
203     else
204         *I_frame = 1;
205
206     return buf_pos;
207 }
208
209
210 static int flashsv_encode_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
211                                 const AVFrame *pict, int *got_packet)
212 {
213     FlashSVContext * const s = avctx->priv_data;
214     const AVFrame * const p = pict;
215     uint8_t *pfptr;
216     int res;
217     int I_frame = 0;
218     int opt_w = 4, opt_h = 4;
219
220     /* First frame needs to be a keyframe */
221     if (avctx->frame_number == 0) {
222         s->previous_frame = av_mallocz(FFABS(p->linesize[0]) * s->image_height);
223         if (!s->previous_frame) {
224             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Memory allocation failed.\n");
225             return AVERROR(ENOMEM);
226         }
227         I_frame = 1;
228     }
229
230     if (p->linesize[0] < 0)
231         pfptr = s->previous_frame - (s->image_height - 1) * p->linesize[0];
232     else
233         pfptr = s->previous_frame;
234
235     /* Check the placement of keyframes */
236     if (avctx->gop_size > 0 &&
237         avctx->frame_number >= s->last_key_frame + avctx->gop_size) {
238         I_frame = 1;
239     }
240
241     if ((res = ff_alloc_packet2(avctx, pkt, s->image_width * s->image_height * 3, 0)) < 0)
242         return res;
243
244     pkt->size = encode_bitstream(s, p, pkt->data, pkt->size, opt_w * 16, opt_h * 16,
245                                  pfptr, &I_frame);
246
247     //save the current frame
248     if (p->linesize[0] > 0)
249         memcpy(s->previous_frame, p->data[0], s->image_height * p->linesize[0]);
250     else
251         memcpy(s->previous_frame,
252                p->data[0] + p->linesize[0] * (s->image_height - 1),
253                s->image_height * FFABS(p->linesize[0]));
254
255     //mark the frame type so the muxer can mux it correctly
256     if (I_frame) {
257 #if FF_API_CODED_FRAME
258 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
259         avctx->coded_frame->pict_type      = AV_PICTURE_TYPE_I;
260         avctx->coded_frame->key_frame      = 1;
261 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
262 #endif
263         s->last_key_frame = avctx->frame_number;
264         ff_dlog(avctx, "Inserting keyframe at frame %d\n", avctx->frame_number);
265     } else {
266 #if FF_API_CODED_FRAME
267 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
268         avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_P;
269         avctx->coded_frame->key_frame = 0;
270 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
271 #endif
272     }
273
274     if (I_frame)
275         pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
276     *got_packet = 1;
277
278     return 0;
279 }
280
281 AVCodec ff_flashsv_encoder = {
282     .name           = "flashsv",
283     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Flash Screen Video"),
284     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
285     .id             = AV_CODEC_ID_FLASHSV,
286     .priv_data_size = sizeof(FlashSVContext),
287     .init           = flashsv_encode_init,
288     .encode2        = flashsv_encode_frame,
289     .close          = flashsv_encode_end,
290     .pix_fmts       = (const enum AVPixelFormat[]){ AV_PIX_FMT_BGR24, AV_PIX_FMT_NONE },
291 };