Merge remote-tracking branch 'qatar/master'
[ffmpeg.git] / libavcodec / h261enc.c
1 /*
2  * H261 encoder
3  * Copyright (c) 2002-2004 Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
4  * Copyright (c) 2004 Maarten Daniels
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 /**
24  * @file
25  * H.261 encoder.
26  */
27
28 #include "dsputil.h"
29 #include "avcodec.h"
30 #include "mpegvideo.h"
31 #include "h263.h"
32 #include "h261.h"
33 #include "h261data.h"
34
35 extern uint8_t ff_h261_rl_table_store[2][2*MAX_RUN + MAX_LEVEL + 3];
36
37 static void h261_encode_block(H261Context * h, DCTELEM * block,
38                               int n);
39
40 int ff_h261_get_picture_format(int width, int height){
41     // QCIF
42     if (width == 176 && height == 144)
43         return 0;
44     // CIF
45     else if (width == 352 && height == 288)
46         return 1;
47     // ERROR
48     else
49         return -1;
50 }
51
52 void ff_h261_encode_picture_header(MpegEncContext * s, int picture_number){
53     H261Context * h = (H261Context *) s;
54     int format, temp_ref;
55
56     align_put_bits(&s->pb);
57
58     /* Update the pointer to last GOB */
59     s->ptr_lastgob = put_bits_ptr(&s->pb);
60
61     put_bits(&s->pb, 20, 0x10); /* PSC */
62
63     temp_ref= s->picture_number * (int64_t)30000 * s->avctx->time_base.num /
64                          (1001 * (int64_t)s->avctx->time_base.den); //FIXME maybe this should use a timestamp
65     put_sbits(&s->pb, 5, temp_ref); /* TemporalReference */
66
67     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* split screen off */
68     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* camera  off */
69     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* freeze picture release off */
70
71     format = ff_h261_get_picture_format(s->width, s->height);
72
73     put_bits(&s->pb, 1, format); /* 0 == QCIF, 1 == CIF */
74
75     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* still image mode */
76     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* reserved */
77
78     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no PEI */
79     if(format == 0)
80         h->gob_number = -1;
81     else
82         h->gob_number = 0;
83     h->current_mba = 0;
84 }
85
86 /**
87  * Encode a group of blocks header.
88  */
89 static void h261_encode_gob_header(MpegEncContext * s, int mb_line){
90     H261Context * h = (H261Context *)s;
91     if(ff_h261_get_picture_format(s->width, s->height) == 0){
92         h->gob_number+=2; // QCIF
93     }
94     else{
95         h->gob_number++; // CIF
96     }
97     put_bits(&s->pb, 16, 1); /* GBSC */
98     put_bits(&s->pb, 4, h->gob_number); /* GN */
99     put_bits(&s->pb, 5, s->qscale); /* GQUANT */
100     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no GEI */
101     h->current_mba = 0;
102     h->previous_mba = 0;
103     h->current_mv_x=0;
104     h->current_mv_y=0;
105 }
106
107 void ff_h261_reorder_mb_index(MpegEncContext* s){
108     int index= s->mb_x + s->mb_y*s->mb_width;
109
110     if(index % 33 == 0)
111         h261_encode_gob_header(s,0);
112
113     /* for CIF the GOB's are fragmented in the middle of a scanline
114        that's why we need to adjust the x and y index of the macroblocks */
115     if(ff_h261_get_picture_format(s->width,s->height) == 1){ // CIF
116         s->mb_x =     index % 11 ; index /= 11;
117         s->mb_y =     index %  3 ; index /=  3;
118         s->mb_x+= 11*(index %  2); index /=  2;
119         s->mb_y+=  3*index;
120
121         ff_init_block_index(s);
122         ff_update_block_index(s);
123     }
124 }
125
126 static void h261_encode_motion(H261Context * h, int val){
127     MpegEncContext * const s = &h->s;
128     int sign, code;
129     if(val==0){
130         code = 0;
131         put_bits(&s->pb,h261_mv_tab[code][1],h261_mv_tab[code][0]);
132     }
133     else{
134         if(val > 15)
135             val -=32;
136         if(val < -16)
137             val+=32;
138         sign = val < 0;
139         code = sign ? -val : val;
140         put_bits(&s->pb,h261_mv_tab[code][1],h261_mv_tab[code][0]);
141         put_bits(&s->pb,1,sign);
142     }
143 }
144
145 static inline int get_cbp(MpegEncContext * s,
146                       DCTELEM block[6][64])
147 {
148     int i, cbp;
149     cbp= 0;
150     for (i = 0; i < 6; i++) {
151         if (s->block_last_index[i] >= 0)
152             cbp |= 1 << (5 - i);
153     }
154     return cbp;
155 }
156 void ff_h261_encode_mb(MpegEncContext * s,
157          DCTELEM block[6][64],
158          int motion_x, int motion_y)
159 {
160     H261Context * h = (H261Context *)s;
161     int mvd, mv_diff_x, mv_diff_y, i, cbp;
162     cbp = 63; // avoid warning
163     mvd = 0;
164
165     h->current_mba++;
166     h->mtype = 0;
167
168     if (!s->mb_intra){
169         /* compute cbp */
170         cbp= get_cbp(s, block);
171
172         /* mvd indicates if this block is motion compensated */
173         mvd = motion_x | motion_y;
174
175         if((cbp | mvd | s->dquant ) == 0) {
176             /* skip macroblock */
177             s->skip_count++;
178             h->current_mv_x=0;
179             h->current_mv_y=0;
180             return;
181         }
182     }
183
184     /* MB is not skipped, encode MBA */
185     put_bits(&s->pb, h261_mba_bits[(h->current_mba-h->previous_mba)-1], h261_mba_code[(h->current_mba-h->previous_mba)-1]);
186
187     /* calculate MTYPE */
188     if(!s->mb_intra){
189         h->mtype++;
190
191         if(mvd || s->loop_filter)
192             h->mtype+=3;
193         if(s->loop_filter)
194             h->mtype+=3;
195         if(cbp || s->dquant)
196             h->mtype++;
197         assert(h->mtype > 1);
198     }
199
200     if(s->dquant)
201         h->mtype++;
202
203     put_bits(&s->pb, h261_mtype_bits[h->mtype], h261_mtype_code[h->mtype]);
204
205     h->mtype = h261_mtype_map[h->mtype];
206
207     if(IS_QUANT(h->mtype)){
208         ff_set_qscale(s,s->qscale+s->dquant);
209         put_bits(&s->pb, 5, s->qscale);
210     }
211
212     if(IS_16X16(h->mtype)){
213         mv_diff_x = (motion_x >> 1) - h->current_mv_x;
214         mv_diff_y = (motion_y >> 1) - h->current_mv_y;
215         h->current_mv_x = (motion_x >> 1);
216         h->current_mv_y = (motion_y >> 1);
217         h261_encode_motion(h,mv_diff_x);
218         h261_encode_motion(h,mv_diff_y);
219     }
220
221     h->previous_mba = h->current_mba;
222
223     if(HAS_CBP(h->mtype)){
224         assert(cbp>0);
225         put_bits(&s->pb,h261_cbp_tab[cbp-1][1],h261_cbp_tab[cbp-1][0]);
226     }
227     for(i=0; i<6; i++) {
228         /* encode each block */
229         h261_encode_block(h, block[i], i);
230     }
231
232     if ( ( h->current_mba == 11 ) || ( h->current_mba == 22 ) || ( h->current_mba == 33 ) || ( !IS_16X16 ( h->mtype ) )){
233         h->current_mv_x=0;
234         h->current_mv_y=0;
235     }
236 }
237
238 void ff_h261_encode_init(MpegEncContext *s){
239     static int done = 0;
240
241     if (!done) {
242         done = 1;
243         init_rl(&h261_rl_tcoeff, ff_h261_rl_table_store);
244     }
245
246     s->min_qcoeff= -127;
247     s->max_qcoeff=  127;
248     s->y_dc_scale_table=
249     s->c_dc_scale_table= ff_mpeg1_dc_scale_table;
250 }
251
252
253 /**
254  * encodes a 8x8 block.
255  * @param block the 8x8 block
256  * @param n block index (0-3 are luma, 4-5 are chroma)
257  */
258 static void h261_encode_block(H261Context * h, DCTELEM * block, int n){
259     MpegEncContext * const s = &h->s;
260     int level, run, i, j, last_index, last_non_zero, sign, slevel, code;
261     RLTable *rl;
262
263     rl = &h261_rl_tcoeff;
264     if (s->mb_intra) {
265         /* DC coef */
266         level = block[0];
267         /* 255 cannot be represented, so we clamp */
268         if (level > 254) {
269             level = 254;
270             block[0] = 254;
271         }
272         /* 0 cannot be represented also */
273         else if (level < 1) {
274             level = 1;
275             block[0] = 1;
276         }
277         if (level == 128)
278             put_bits(&s->pb, 8, 0xff);
279         else
280             put_bits(&s->pb, 8, level);
281         i = 1;
282     } else if((block[0]==1 || block[0] == -1) && (s->block_last_index[n] > -1)){
283         //special case
284         put_bits(&s->pb,2,block[0]>0 ? 2 : 3 );
285         i = 1;
286     } else {
287         i = 0;
288     }
289
290     /* AC coefs */
291     last_index = s->block_last_index[n];
292     last_non_zero = i - 1;
293     for (; i <= last_index; i++) {
294         j = s->intra_scantable.permutated[i];
295         level = block[j];
296         if (level) {
297             run = i - last_non_zero - 1;
298             sign = 0;
299             slevel = level;
300             if (level < 0) {
301                 sign = 1;
302                 level = -level;
303             }
304             code = get_rl_index(rl, 0 /*no last in H.261, EOB is used*/, run, level);
305             if(run==0 && level < 16)
306             code+=1;
307             put_bits(&s->pb, rl->table_vlc[code][1], rl->table_vlc[code][0]);
308             if (code == rl->n) {
309                 put_bits(&s->pb, 6, run);
310                 assert(slevel != 0);
311                 assert(level <= 127);
312                 put_sbits(&s->pb, 8, slevel);
313             } else {
314                 put_bits(&s->pb, 1, sign);
315             }
316             last_non_zero = i;
317         }
318     }
319     if(last_index > -1){
320         put_bits(&s->pb, rl->table_vlc[0][1], rl->table_vlc[0][0]);// END OF BLOCK
321     }
322 }
323
324 AVCodec ff_h261_encoder = {
325     .name           = "h261",
326     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
327     .id             = CODEC_ID_H261,
328     .priv_data_size = sizeof(H261Context),
329     .init           = MPV_encode_init,
330     .encode         = MPV_encode_picture,
331     .close          = MPV_encode_end,
332     .pix_fmts= (const enum PixelFormat[]){PIX_FMT_YUV420P, PIX_FMT_NONE},
333     .long_name= NULL_IF_CONFIG_SMALL("H.261"),
334 };
335