Support gray8a encoding with libopenjpeg.
[ffmpeg.git] / libavcodec / libopenjpegenc.c
1 /*
2  * JPEG 2000 encoding support via OpenJPEG
3  * Copyright (c) 2011 Michael Bradshaw <mbradshaw@sorensonmedia.com>
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 * JPEG 2000 encoder using libopenjpeg
25 */
26
27 #include "libavutil/imgutils.h"
28 #include "libavutil/avassert.h"
29 #include "avcodec.h"
30 #include "libavutil/intreadwrite.h"
31 #define  OPJ_STATIC
32 #include <openjpeg.h>
33
34 typedef struct {
35     opj_image_t *image;
36     opj_cparameters_t enc_params;
37     opj_cinfo_t *compress;
38     opj_event_mgr_t event_mgr;
39 } LibOpenJPEGContext;
40
41 static void error_callback(const char *msg, void *data)
42 {
43     av_log((AVCodecContext*)data, AV_LOG_ERROR, "libopenjpeg: %s\n", msg);
44 }
45
46 static void warning_callback(const char *msg, void *data)
47 {
48     av_log((AVCodecContext*)data, AV_LOG_WARNING, "libopenjpeg: %s\n", msg);
49 }
50
51 static opj_image_t *mj2_create_image(AVCodecContext *avctx, opj_cparameters_t *parameters)
52 {
53     opj_image_cmptparm_t *cmptparm;
54     opj_image_t *img;
55     int i;
56     int bpp = 8;
57     int sub_dx[4];
58     int sub_dy[4];
59     int numcomps = 0;
60     OPJ_COLOR_SPACE color_space = CLRSPC_UNKNOWN;
61
62     sub_dx[0] = sub_dx[3] = 1;
63     sub_dy[0] = sub_dy[3] = 1;
64     sub_dx[1] = sub_dx[2] = 1<<av_pix_fmt_descriptors[avctx->pix_fmt].log2_chroma_w;
65     sub_dy[1] = sub_dy[2] = 1<<av_pix_fmt_descriptors[avctx->pix_fmt].log2_chroma_h;
66
67     switch (avctx->pix_fmt) {
68     case PIX_FMT_GRAY8:
69         color_space = CLRSPC_GRAY;
70         numcomps = 1;
71         break;
72     case PIX_FMT_GRAY8A:
73         color_space = CLRSPC_GRAY;
74         numcomps = 2;
75         break;
76     case PIX_FMT_GRAY16:
77         color_space = CLRSPC_GRAY;
78         numcomps = 1;
79         bpp = 16;
80         break;
81     case PIX_FMT_RGB24:
82         color_space = CLRSPC_SRGB;
83         numcomps = 3;
84         break;
85     case PIX_FMT_RGBA:
86         color_space = CLRSPC_SRGB;
87         numcomps = 4;
88         break;
89     case PIX_FMT_RGB48:
90         color_space = CLRSPC_SRGB;
91         numcomps = 3;
92         bpp = 16;
93         break;
94     case PIX_FMT_RGBA64:
95         color_space = CLRSPC_SRGB;
96         numcomps = 4;
97         bpp = 16;
98         break;
99     case PIX_FMT_YUV420P:
100         color_space = CLRSPC_SYCC;
101         numcomps = 3;
102         break;
103     case PIX_FMT_YUV422P:
104         color_space = CLRSPC_SYCC;
105         numcomps = 3;
106         break;
107     case PIX_FMT_YUV440P:
108         color_space = CLRSPC_SYCC;
109         numcomps = 3;
110         break;
111     case PIX_FMT_YUV444P:
112         color_space = CLRSPC_SYCC;
113         numcomps = 3;
114         break;
115     case PIX_FMT_YUVA420P:
116         color_space = CLRSPC_SYCC;
117         numcomps = 4;
118         break;
119     case PIX_FMT_YUV420P9:
120     case PIX_FMT_YUV422P9:
121     case PIX_FMT_YUV444P9:
122         color_space = CLRSPC_SYCC;
123         numcomps = 3;
124         bpp = 9;
125         break;
126     case PIX_FMT_YUV420P10:
127     case PIX_FMT_YUV422P10:
128     case PIX_FMT_YUV444P10:
129         color_space = CLRSPC_SYCC;
130         numcomps = 3;
131         bpp = 10;
132         break;
133     case PIX_FMT_YUV420P16:
134     case PIX_FMT_YUV422P16:
135     case PIX_FMT_YUV444P16:
136         color_space = CLRSPC_SYCC;
137         numcomps = 3;
138         bpp = 16;
139         break;
140     default:
141         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "The requested pixel format '%s' is not supported\n", av_get_pix_fmt_name(avctx->pix_fmt));
142         return NULL;
143     }
144
145     cmptparm = av_mallocz(numcomps * sizeof(opj_image_cmptparm_t));
146     if (!cmptparm) {
147         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Not enough memory");
148         return NULL;
149     }
150     for (i = 0; i < numcomps; i++) {
151         cmptparm[i].prec = bpp;
152         cmptparm[i].bpp = bpp;
153         cmptparm[i].sgnd = 0;
154         cmptparm[i].dx = sub_dx[i];
155         cmptparm[i].dy = sub_dy[i];
156         cmptparm[i].w = avctx->width / sub_dx[i];
157         cmptparm[i].h = avctx->height / sub_dy[i];
158     }
159
160     img = opj_image_create(numcomps, cmptparm, color_space);
161     av_freep(&cmptparm);
162     return img;
163 }
164
165 static av_cold int libopenjpeg_encode_init(AVCodecContext *avctx)
166 {
167     LibOpenJPEGContext *ctx = avctx->priv_data;
168
169     opj_set_default_encoder_parameters(&ctx->enc_params);
170     ctx->enc_params.tcp_numlayers = 1;
171     ctx->enc_params.tcp_rates[0] = FFMAX(avctx->compression_level, 0) * 2;
172     ctx->enc_params.cp_disto_alloc = 1;
173
174     ctx->compress = opj_create_compress(CODEC_J2K);
175     if (!ctx->compress) {
176         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error creating the compressor\n");
177         return AVERROR(ENOMEM);
178     }
179
180     avctx->coded_frame = avcodec_alloc_frame();
181     if (!avctx->coded_frame) {
182         av_freep(&ctx->compress);
183         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error allocating coded frame\n");
184         return AVERROR(ENOMEM);
185     }
186
187     ctx->image = mj2_create_image(avctx, &ctx->enc_params);
188     if (!ctx->image) {
189         av_freep(&ctx->compress);
190         av_freep(&avctx->coded_frame);
191         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error creating the mj2 image\n");
192         return AVERROR(EINVAL);
193     }
194
195     memset(&ctx->event_mgr, 0, sizeof(opj_event_mgr_t));
196     ctx->event_mgr.error_handler = error_callback;
197     ctx->event_mgr.warning_handler = warning_callback;
198     ctx->event_mgr.info_handler = NULL;
199     opj_set_event_mgr((opj_common_ptr)ctx->compress, &ctx->event_mgr, avctx);
200
201     return 0;
202 }
203
204 static int libopenjpeg_copy_packed8(AVCodecContext *avctx, AVFrame *frame, opj_image_t *image)
205 {
206     int compno;
207     int x;
208     int y;
209     const int numcomps = image->numcomps;
210
211     for (compno = 0; compno < numcomps; ++compno) {
212         if (image->comps[compno].w > frame->linesize[0] / numcomps) {
213             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error: frame's linesize is too small for the image\n");
214             return 0;
215         }
216     }
217
218     for (compno = 0; compno < numcomps; ++compno) {
219         for (y = 0; y < avctx->height; ++y) {
220             for (x = 0; x < avctx->width; ++x) {
221                 image->comps[compno].data[y * avctx->width + x] = frame->data[0][y * frame->linesize[0] + x * numcomps + compno];
222             }
223         }
224     }
225
226     return 1;
227 }
228
229 static int libopenjpeg_copy_packed16(AVCodecContext *avctx, AVFrame *frame, opj_image_t *image)
230 {
231     int compno;
232     int x;
233     int y;
234     const int numcomps = image->numcomps;
235     uint16_t *frame_ptr = (uint16_t*)frame->data[0];
236
237     for (compno = 0; compno < numcomps; ++compno) {
238         if (image->comps[compno].w > frame->linesize[0] / numcomps) {
239             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error: frame's linesize is too small for the image\n");
240             return 0;
241         }
242     }
243
244     for (compno = 0; compno < numcomps; ++compno) {
245         for (y = 0; y < avctx->height; ++y) {
246             for (x = 0; x < avctx->width; ++x) {
247                 image->comps[compno].data[y * avctx->width + x] = frame_ptr[y * frame->linesize[0] / 2 + x * numcomps + compno];
248             }
249         }
250     }
251
252     return 1;
253 }
254
255 static int libopenjpeg_copy_unpacked8(AVCodecContext *avctx, AVFrame *frame, opj_image_t *image)
256 {
257     int compno;
258     int x;
259     int y;
260     int width;
261     int height;
262     const int numcomps = image->numcomps;
263
264     for (compno = 0; compno < numcomps; ++compno) {
265         if (image->comps[compno].w > frame->linesize[compno]) {
266             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error: frame's linesize is too small for the image\n");
267             return 0;
268         }
269     }
270
271     for (compno = 0; compno < numcomps; ++compno) {
272         width = avctx->width / image->comps[compno].dx;
273         height = avctx->height / image->comps[compno].dy;
274         for (y = 0; y < height; ++y) {
275             for (x = 0; x < width; ++x) {
276                 image->comps[compno].data[y * width + x] = frame->data[compno][y * frame->linesize[compno] + x];
277             }
278         }
279     }
280
281     return 1;
282 }
283
284 static int libopenjpeg_copy_unpacked16(AVCodecContext *avctx, AVFrame *frame, opj_image_t *image)
285 {
286     int compno;
287     int x;
288     int y;
289     int width;
290     int height;
291     const int numcomps = image->numcomps;
292     uint16_t *frame_ptr;
293
294     for (compno = 0; compno < numcomps; ++compno) {
295         if (image->comps[compno].w > frame->linesize[compno]) {
296             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error: frame's linesize is too small for the image\n");
297             return 0;
298         }
299     }
300
301     for (compno = 0; compno < numcomps; ++compno) {
302         width = avctx->width / image->comps[compno].dx;
303         height = avctx->height / image->comps[compno].dy;
304         frame_ptr = (uint16_t*)frame->data[compno];
305         for (y = 0; y < height; ++y) {
306             for (x = 0; x < width; ++x) {
307                 image->comps[compno].data[y * width + x] = frame_ptr[y * (frame->linesize[compno] / 2) + x];
308             }
309         }
310     }
311
312     return 1;
313 }
314
315 static int libopenjpeg_encode_frame(AVCodecContext *avctx, uint8_t *buf, int buf_size, void *data)
316 {
317     AVFrame *frame = data;
318     LibOpenJPEGContext *ctx = avctx->priv_data;
319     opj_cinfo_t *compress = ctx->compress;
320     opj_image_t *image = ctx->image;
321     opj_cio_t *stream;
322     int cpyresult = 0;
323     int len = 0;
324
325     // x0, y0 is the top left corner of the image
326     // x1, y1 is the width, height of the reference grid
327     image->x0 = 0;
328     image->y0 = 0;
329     image->x1 = (avctx->width - 1) * ctx->enc_params.subsampling_dx + 1;
330     image->y1 = (avctx->height - 1) * ctx->enc_params.subsampling_dy + 1;
331
332     switch (avctx->pix_fmt) {
333     case PIX_FMT_RGB24:
334     case PIX_FMT_RGBA:
335     case PIX_FMT_GRAY8A:
336         cpyresult = libopenjpeg_copy_packed8(avctx, frame, image);
337         break;
338     case PIX_FMT_RGB48:
339     case PIX_FMT_RGBA64:
340         cpyresult = libopenjpeg_copy_packed16(avctx, frame, image);
341         break;
342     case PIX_FMT_GRAY8:
343     case PIX_FMT_YUV420P:
344     case PIX_FMT_YUV422P:
345     case PIX_FMT_YUV440P:
346     case PIX_FMT_YUV444P:
347     case PIX_FMT_YUVA420P:
348         cpyresult = libopenjpeg_copy_unpacked8(avctx, frame, image);
349         break;
350     case PIX_FMT_GRAY16:
351     case PIX_FMT_YUV420P9:
352     case PIX_FMT_YUV420P10:
353     case PIX_FMT_YUV420P16:
354     case PIX_FMT_YUV422P9:
355     case PIX_FMT_YUV422P10:
356     case PIX_FMT_YUV422P16:
357     case PIX_FMT_YUV444P9:
358     case PIX_FMT_YUV444P10:
359     case PIX_FMT_YUV444P16:
360         cpyresult = libopenjpeg_copy_unpacked16(avctx, frame, image);
361         break;
362     default:
363         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "The frame's pixel format '%s' is not supported\n", av_get_pix_fmt_name(avctx->pix_fmt));
364         return AVERROR(EINVAL);
365         break;
366     }
367
368     if (!cpyresult) {
369         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Could not copy the frame data to the internal image buffer\n");
370         return -1;
371     }
372
373     opj_setup_encoder(compress, &ctx->enc_params, image);
374     stream = opj_cio_open((opj_common_ptr)compress, NULL, 0);
375     if (!stream) {
376         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error creating the cio stream\n");
377         return AVERROR(ENOMEM);
378     }
379
380     if (!opj_encode(compress, stream, image, NULL)) {
381         opj_cio_close(stream);
382         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error during the opj encode\n");
383         return -1;
384     }
385
386     len = cio_tell(stream);
387     if (len > buf_size) {
388         opj_cio_close(stream);
389         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error with buf_size, not large enough to hold the frame\n");
390         return -1;
391     }
392
393     memcpy(buf, stream->buffer, len);
394     opj_cio_close(stream);
395     return len;
396 }
397
398 static av_cold int libopenjpeg_encode_close(AVCodecContext *avctx)
399 {
400     LibOpenJPEGContext *ctx = avctx->priv_data;
401
402     opj_destroy_compress(ctx->compress);
403     opj_image_destroy(ctx->image);
404     av_freep(&avctx->coded_frame);
405     return 0 ;
406 }
407
408
409 AVCodec ff_libopenjpeg_encoder = {
410     .name           = "libopenjpeg",
411     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
412     .id             = CODEC_ID_JPEG2000,
413     .priv_data_size = sizeof(LibOpenJPEGContext),
414     .init           = libopenjpeg_encode_init,
415     .encode         = libopenjpeg_encode_frame,
416     .close          = libopenjpeg_encode_close,
417     .capabilities   = 0,
418     .pix_fmts = (const enum PixelFormat[]){PIX_FMT_RGB24,PIX_FMT_RGBA,PIX_FMT_RGB48,PIX_FMT_RGBA64,
419                                            PIX_FMT_GRAY8,PIX_FMT_GRAY8A,PIX_FMT_GRAY16,
420                                            PIX_FMT_YUV420P,PIX_FMT_YUV422P,PIX_FMT_YUVA420P,
421                                            PIX_FMT_YUV440P,PIX_FMT_YUV444P,
422                                            PIX_FMT_YUV420P9,PIX_FMT_YUV422P9,PIX_FMT_YUV444P9,
423                                            PIX_FMT_YUV420P10,PIX_FMT_YUV422P10,PIX_FMT_YUV444P10,
424                                            PIX_FMT_YUV420P16,PIX_FMT_YUV422P16,PIX_FMT_YUV444P16,
425                                            PIX_FMT_NONE},
426     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("OpenJPEG based JPEG 2000 encoder"),
427 } ;