Gray16 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_GRAY16:
73         color_space = CLRSPC_GRAY;
74         numcomps = 1;
75         bpp = 16;
76         break;
77     case PIX_FMT_RGB24:
78         color_space = CLRSPC_SRGB;
79         numcomps = 3;
80         break;
81     case PIX_FMT_RGBA:
82         color_space = CLRSPC_SRGB;
83         numcomps = 4;
84         break;
85     case PIX_FMT_RGB48:
86         color_space = CLRSPC_SRGB;
87         numcomps = 3;
88         bpp = 16;
89         break;
90     case PIX_FMT_YUV420P:
91         color_space = CLRSPC_SYCC;
92         numcomps = 3;
93         break;
94     case PIX_FMT_YUV422P:
95         color_space = CLRSPC_SYCC;
96         numcomps = 3;
97         break;
98     case PIX_FMT_YUV440P:
99         color_space = CLRSPC_SYCC;
100         numcomps = 3;
101         break;
102     case PIX_FMT_YUV444P:
103         color_space = CLRSPC_SYCC;
104         numcomps = 3;
105         break;
106     case PIX_FMT_YUVA420P:
107         color_space = CLRSPC_SYCC;
108         numcomps = 4;
109         break;
110     case PIX_FMT_YUV420P9:
111     case PIX_FMT_YUV422P9:
112     case PIX_FMT_YUV444P9:
113         color_space = CLRSPC_SYCC;
114         numcomps = 3;
115         bpp = 9;
116         break;
117     case PIX_FMT_YUV420P10:
118     case PIX_FMT_YUV422P10:
119     case PIX_FMT_YUV444P10:
120         color_space = CLRSPC_SYCC;
121         numcomps = 3;
122         bpp = 10;
123         break;
124     case PIX_FMT_YUV420P16:
125     case PIX_FMT_YUV422P16:
126     case PIX_FMT_YUV444P16:
127         color_space = CLRSPC_SYCC;
128         numcomps = 3;
129         bpp = 16;
130         break;
131     default:
132         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "The requested pixel format '%s' is not supported\n", av_get_pix_fmt_name(avctx->pix_fmt));
133         return NULL;
134     }
135
136     cmptparm = av_mallocz(numcomps * sizeof(opj_image_cmptparm_t));
137     if (!cmptparm) {
138         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Not enough memory");
139         return NULL;
140     }
141     for (i = 0; i < numcomps; i++) {
142         cmptparm[i].prec = bpp;
143         cmptparm[i].bpp = bpp;
144         cmptparm[i].sgnd = 0;
145         cmptparm[i].dx = sub_dx[i];
146         cmptparm[i].dy = sub_dy[i];
147         cmptparm[i].w = avctx->width / sub_dx[i];
148         cmptparm[i].h = avctx->height / sub_dy[i];
149     }
150
151     img = opj_image_create(numcomps, cmptparm, color_space);
152     av_freep(&cmptparm);
153     return img;
154 }
155
156 static av_cold int libopenjpeg_encode_init(AVCodecContext *avctx)
157 {
158     LibOpenJPEGContext *ctx = avctx->priv_data;
159
160     opj_set_default_encoder_parameters(&ctx->enc_params);
161     ctx->enc_params.tcp_numlayers = 1;
162     ctx->enc_params.tcp_rates[0] = FFMAX(avctx->compression_level, 0) * 2;
163     ctx->enc_params.cp_disto_alloc = 1;
164
165     ctx->compress = opj_create_compress(CODEC_J2K);
166     if (!ctx->compress) {
167         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error creating the compressor\n");
168         return AVERROR(ENOMEM);
169     }
170
171     avctx->coded_frame = avcodec_alloc_frame();
172     if (!avctx->coded_frame) {
173         av_freep(&ctx->compress);
174         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error allocating coded frame\n");
175         return AVERROR(ENOMEM);
176     }
177
178     ctx->image = mj2_create_image(avctx, &ctx->enc_params);
179     if (!ctx->image) {
180         av_freep(&ctx->compress);
181         av_freep(&avctx->coded_frame);
182         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error creating the mj2 image\n");
183         return AVERROR(EINVAL);
184     }
185
186     memset(&ctx->event_mgr, 0, sizeof(opj_event_mgr_t));
187     ctx->event_mgr.error_handler = error_callback;
188     ctx->event_mgr.warning_handler = warning_callback;
189     ctx->event_mgr.info_handler = NULL;
190     opj_set_event_mgr((opj_common_ptr)ctx->compress, &ctx->event_mgr, avctx);
191
192     return 0;
193 }
194
195 static int libopenjpeg_copy_rgba(AVCodecContext *avctx, AVFrame *frame, opj_image_t *image, int numcomps)
196 {
197     int compno;
198     int x;
199     int y;
200
201     av_assert0(numcomps == 1 || numcomps == 3 || numcomps == 4);
202
203     for (compno = 0; compno < numcomps; ++compno) {
204         if (image->comps[compno].w > frame->linesize[0] / numcomps) {
205             return 0;
206         }
207     }
208
209     for (compno = 0; compno < numcomps; ++compno) {
210         for (y = 0; y < avctx->height; ++y) {
211             for (x = 0; x < avctx->width; ++x) {
212                 image->comps[compno].data[y * avctx->width + x] = frame->data[0][y * frame->linesize[0] + x * numcomps + compno];
213             }
214         }
215     }
216
217     return 1;
218 }
219
220 static int libopenjpeg_copy_rgb16(AVCodecContext *avctx, AVFrame *frame, opj_image_t *image, int numcomps)
221 {
222     int compno;
223     int x;
224     int y;
225     uint16_t *frame_ptr = (uint16_t*)frame->data[0];
226
227     av_assert0(numcomps == 1 || numcomps == 3);
228
229     for (compno = 0; compno < numcomps; ++compno) {
230         if (image->comps[compno].w > frame->linesize[0] / numcomps) {
231             return 0;
232         }
233     }
234
235     for (compno = 0; compno < numcomps; ++compno) {
236         for (y = 0; y < avctx->height; ++y) {
237             for (x = 0; x < avctx->width; ++x) {
238                 image->comps[compno].data[y * avctx->width + x] = frame_ptr[y * frame->linesize[0] / 2 + x * numcomps + compno];
239             }
240         }
241     }
242
243     return 1;
244 }
245
246 static int libopenjpeg_copy_yuv8(AVCodecContext *avctx, AVFrame *frame, opj_image_t *image)
247 {
248     int compno;
249     int x;
250     int y;
251     int width;
252     int height;
253     const int numcomps = avctx->pix_fmt == PIX_FMT_YUVA420P ? 4 : 3;
254
255     for (compno = 0; compno < numcomps; ++compno) {
256         if (image->comps[compno].w > frame->linesize[compno]) {
257             return 0;
258         }
259     }
260
261     for (compno = 0; compno < numcomps; ++compno) {
262         width = avctx->width / image->comps[compno].dx;
263         height = avctx->height / image->comps[compno].dy;
264         for (y = 0; y < height; ++y) {
265             for (x = 0; x < width; ++x) {
266                 image->comps[compno].data[y * width + x] = frame->data[compno][y * frame->linesize[compno] + x];
267             }
268         }
269     }
270
271     return 1;
272 }
273
274 static int libopenjpeg_copy_yuv16(AVCodecContext *avctx, AVFrame *frame, opj_image_t *image)
275 {
276     int compno;
277     int x;
278     int y;
279     int width;
280     int height;
281     const int numcomps = 3;
282     uint16_t *frame_ptr;
283
284     for (compno = 0; compno < numcomps; ++compno) {
285         if (image->comps[compno].w > frame->linesize[compno]) {
286             return 0;
287         }
288     }
289
290     for (compno = 0; compno < numcomps; ++compno) {
291         width = avctx->width / image->comps[compno].dx;
292         height = avctx->height / image->comps[compno].dy;
293         frame_ptr = (uint16_t*)frame->data[compno];
294         for (y = 0; y < height; ++y) {
295             for (x = 0; x < width; ++x) {
296                 image->comps[compno].data[y * width + x] = frame_ptr[y * (frame->linesize[compno] / 2) + x];
297             }
298         }
299     }
300
301     return 1;
302 }
303
304 static int libopenjpeg_encode_frame(AVCodecContext *avctx, uint8_t *buf, int buf_size, void *data)
305 {
306     AVFrame *frame = data;
307     LibOpenJPEGContext *ctx = avctx->priv_data;
308     opj_cinfo_t *compress = ctx->compress;
309     opj_image_t *image = ctx->image;
310     opj_cio_t *stream;
311     int cpyresult = 0;
312     int len = 0;
313
314     // x0, y0 is the top left corner of the image
315     // x1, y1 is the width, height of the reference grid
316     image->x0 = 0;
317     image->y0 = 0;
318     image->x1 = (avctx->width - 1) * ctx->enc_params.subsampling_dx + 1;
319     image->y1 = (avctx->height - 1) * ctx->enc_params.subsampling_dy + 1;
320
321     switch (avctx->pix_fmt) {
322     case PIX_FMT_GRAY8:
323         cpyresult = libopenjpeg_copy_rgba(avctx, frame, image, 1);
324         break;
325     case PIX_FMT_GRAY16:
326         cpyresult = libopenjpeg_copy_rgb16(avctx, frame, image, 1);
327         break;
328     case PIX_FMT_RGB24:
329         cpyresult = libopenjpeg_copy_rgba(avctx, frame, image, 3);
330         break;
331     case PIX_FMT_RGBA:
332         cpyresult = libopenjpeg_copy_rgba(avctx, frame, image, 4);
333         break;
334     case PIX_FMT_RGB48:
335         cpyresult = libopenjpeg_copy_rgb16(avctx, frame, image, 3);
336         break;
337     case PIX_FMT_YUV420P:
338     case PIX_FMT_YUV422P:
339     case PIX_FMT_YUV440P:
340     case PIX_FMT_YUV444P:
341     case PIX_FMT_YUVA420P:
342         cpyresult = libopenjpeg_copy_yuv8(avctx, frame, image);
343         break;
344     case PIX_FMT_YUV420P9:
345     case PIX_FMT_YUV420P10:
346     case PIX_FMT_YUV420P16:
347     case PIX_FMT_YUV422P9:
348     case PIX_FMT_YUV422P10:
349     case PIX_FMT_YUV422P16:
350     case PIX_FMT_YUV444P9:
351     case PIX_FMT_YUV444P10:
352     case PIX_FMT_YUV444P16:
353         cpyresult = libopenjpeg_copy_yuv16(avctx, frame, image);
354         break;
355     default:
356         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "The frame's pixel format '%s' is not supported\n", av_get_pix_fmt_name(avctx->pix_fmt));
357         return AVERROR(EINVAL);
358         break;
359     }
360
361     if (!cpyresult) {
362         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Could not copy the frame data to the internal image buffer\n");
363         return -1;
364     }
365
366     opj_setup_encoder(compress, &ctx->enc_params, image);
367     stream = opj_cio_open((opj_common_ptr)compress, NULL, 0);
368     if (!stream) {
369         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error creating the cio stream\n");
370         return AVERROR(ENOMEM);
371     }
372
373     if (!opj_encode(compress, stream, image, NULL)) {
374         opj_cio_close(stream);
375         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error during the opj encode\n");
376         return -1;
377     }
378
379     len = cio_tell(stream);
380     if (len > buf_size) {
381         opj_cio_close(stream);
382         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error with buf_size, not large enough to hold the frame\n");
383         return -1;
384     }
385
386     memcpy(buf, stream->buffer, len);
387     opj_cio_close(stream);
388     return len;
389 }
390
391 static av_cold int libopenjpeg_encode_close(AVCodecContext *avctx)
392 {
393     LibOpenJPEGContext *ctx = avctx->priv_data;
394
395     opj_destroy_compress(ctx->compress);
396     opj_image_destroy(ctx->image);
397     av_freep(&avctx->coded_frame);
398     return 0 ;
399 }
400
401
402 AVCodec ff_libopenjpeg_encoder = {
403     .name           = "libopenjpeg",
404     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
405     .id             = CODEC_ID_JPEG2000,
406     .priv_data_size = sizeof(LibOpenJPEGContext),
407     .init           = libopenjpeg_encode_init,
408     .encode         = libopenjpeg_encode_frame,
409     .close          = libopenjpeg_encode_close,
410     .capabilities   = 0,
411     .pix_fmts = (const enum PixelFormat[]){PIX_FMT_RGB24,PIX_FMT_RGBA,PIX_FMT_RGB48,
412                                            PIX_FMT_GRAY8,PIX_FMT_GRAY16,
413                                            PIX_FMT_YUV420P,PIX_FMT_YUV422P,PIX_FMT_YUVA420P,
414                                            PIX_FMT_YUV440P,PIX_FMT_YUV444P,
415                                            PIX_FMT_YUV420P9,PIX_FMT_YUV422P9,PIX_FMT_YUV444P9,
416                                            PIX_FMT_YUV420P10,PIX_FMT_YUV422P10,PIX_FMT_YUV444P10,
417                                            PIX_FMT_YUV420P16,PIX_FMT_YUV422P16,PIX_FMT_YUV444P16,
418                                            PIX_FMT_NONE},
419     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("OpenJPEG based JPEG 2000 encoder"),
420 } ;