b7e3d358c76b994b81dab1842a7cc43301f1c792
[ffmpeg.git] / libavcodec / ljpegenc.c
1 /*
2  * lossless JPEG encoder
3  * Copyright (c) 2000, 2001 Fabrice Bellard
4  * Copyright (c) 2003 Alex Beregszaszi
5  * Copyright (c) 2003-2004 Michael Niedermayer
6  *
7  * Support for external huffman table, various fixes (AVID workaround),
8  * aspecting, new decode_frame mechanism and apple mjpeg-b support
9  *                                  by Alex Beregszaszi
10  *
11  * This file is part of FFmpeg.
12  *
13  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
14  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
15  * License as published by the Free Software Foundation; either
16  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
17  *
18  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
19  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
20  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
21  * Lesser General Public License for more details.
22  *
23  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
24  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
25  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
26  */
27
28 /**
29  * @file
30  * lossless JPEG encoder.
31  */
32
33 #include "libavutil/frame.h"
34 #include "libavutil/mem.h"
35 #include "libavutil/pixdesc.h"
36
37 #include "avcodec.h"
38 #include "dsputil.h"
39 #include "internal.h"
40 #include "mpegvideo.h"
41 #include "mjpeg.h"
42 #include "mjpegenc.h"
43
44 typedef struct LJpegEncContext {
45     DSPContext dsp;
46     ScanTable scantable;
47     uint16_t matrix[64];
48
49     int vsample[3];
50     int hsample[3];
51
52     uint16_t huff_code_dc_luminance[12];
53     uint16_t huff_code_dc_chrominance[12];
54     uint8_t  huff_size_dc_luminance[12];
55     uint8_t  huff_size_dc_chrominance[12];
56
57     uint16_t (*scratch)[4];
58 } LJpegEncContext;
59
60 static int ljpeg_encode_bgr(AVCodecContext *avctx, PutBitContext *pb,
61                             const AVFrame *frame)
62 {
63     LJpegEncContext *s    = avctx->priv_data;
64     const int width       = frame->width;
65     const int height      = frame->height;
66     const int linesize    = frame->linesize[0];
67     uint16_t (*buffer)[4] = s->scratch;
68     const int predictor   = avctx->prediction_method+1;
69     int left[3], top[3], topleft[3];
70     int x, y, i;
71
72     for (i = 0; i < 3; i++)
73         buffer[0][i] = 1 << (9 - 1);
74
75     for (y = 0; y < height; y++) {
76         const int modified_predictor = y ? predictor : 1;
77         uint8_t *ptr = frame->data[0] + (linesize * y);
78
79         if (pb->buf_end - pb->buf - (put_bits_count(pb) >> 3) < width * 3 * 4) {
80             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "encoded frame too large\n");
81             return -1;
82         }
83
84         for (i = 0; i < 3; i++)
85             top[i]= left[i]= topleft[i]= buffer[0][i];
86
87         for (x = 0; x < width; x++) {
88             if(avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_BGR24){
89                 buffer[x][1] =  ptr[3 * x + 0] -     ptr[3 * x + 1] + 0x100;
90                 buffer[x][2] =  ptr[3 * x + 2] -     ptr[3 * x + 1] + 0x100;
91                 buffer[x][0] = (ptr[3 * x + 0] + 2 * ptr[3 * x + 1] + ptr[3 * x + 2]) >> 2;
92             }else{
93                 buffer[x][1] =  ptr[4 * x + 0] -     ptr[4 * x + 1] + 0x100;
94                 buffer[x][2] =  ptr[4 * x + 2] -     ptr[4 * x + 1] + 0x100;
95                 buffer[x][0] = (ptr[4 * x + 0] + 2 * ptr[4 * x + 1] + ptr[4 * x + 2]) >> 2;
96             }
97
98             for (i = 0; i < 3; i++) {
99                 int pred, diff;
100
101                 PREDICT(pred, topleft[i], top[i], left[i], modified_predictor);
102
103                 topleft[i] = top[i];
104                 top[i]     = buffer[x+1][i];
105
106                 left[i]    = buffer[x][i];
107
108                 diff       = ((left[i] - pred + 0x100) & 0x1FF) - 0x100;
109
110                 if (i == 0)
111                     ff_mjpeg_encode_dc(pb, diff, s->huff_size_dc_luminance, s->huff_code_dc_luminance); //FIXME ugly
112                 else
113                     ff_mjpeg_encode_dc(pb, diff, s->huff_size_dc_chrominance, s->huff_code_dc_chrominance);
114             }
115         }
116     }
117
118     return 0;
119 }
120
121 static inline void ljpeg_encode_yuv_mb(LJpegEncContext *s, PutBitContext *pb,
122                                        const AVFrame *frame, int predictor,
123                                        int mb_x, int mb_y)
124 {
125     int i;
126
127     if (mb_x == 0 || mb_y == 0) {
128         for (i = 0; i < 3; i++) {
129             uint8_t *ptr;
130             int x, y, h, v, linesize;
131             h = s->hsample[i];
132             v = s->vsample[i];
133             linesize = frame->linesize[i];
134
135             for (y = 0; y < v; y++) {
136                 for (x = 0; x < h; x++) {
137                     int pred;
138
139                     ptr = frame->data[i] + (linesize * (v * mb_y + y)) + (h * mb_x + x); //FIXME optimize this crap
140                     if (y == 0 && mb_y == 0) {
141                         if (x == 0 && mb_x == 0)
142                             pred = 128;
143                         else
144                             pred = ptr[-1];
145                     } else {
146                         if (x == 0 && mb_x == 0) {
147                             pred = ptr[-linesize];
148                         } else {
149                             PREDICT(pred, ptr[-linesize - 1], ptr[-linesize],
150                                     ptr[-1], predictor);
151                         }
152                     }
153
154                     if (i == 0)
155                         ff_mjpeg_encode_dc(pb, *ptr - pred, s->huff_size_dc_luminance, s->huff_code_dc_luminance); //FIXME ugly
156                     else
157                         ff_mjpeg_encode_dc(pb, *ptr - pred, s->huff_size_dc_chrominance, s->huff_code_dc_chrominance);
158                 }
159             }
160         }
161     } else {
162         for (i = 0; i < 3; i++) {
163             uint8_t *ptr;
164             int x, y, h, v, linesize;
165             h = s->hsample[i];
166             v = s->vsample[i];
167             linesize = frame->linesize[i];
168
169             for (y = 0; y < v; y++) {
170                 for (x = 0; x < h; x++) {
171                     int pred;
172
173                     ptr = frame->data[i] + (linesize * (v * mb_y + y)) + (h * mb_x + x); //FIXME optimize this crap
174                     PREDICT(pred, ptr[-linesize - 1], ptr[-linesize], ptr[-1], predictor);
175
176                     if (i == 0)
177                         ff_mjpeg_encode_dc(pb, *ptr - pred, s->huff_size_dc_luminance, s->huff_code_dc_luminance); //FIXME ugly
178                     else
179                         ff_mjpeg_encode_dc(pb, *ptr - pred, s->huff_size_dc_chrominance, s->huff_code_dc_chrominance);
180                 }
181             }
182         }
183     }
184 }
185
186 static int ljpeg_encode_yuv(AVCodecContext *avctx, PutBitContext *pb,
187                             const AVFrame *frame)
188 {
189     const int predictor = avctx->prediction_method + 1;
190     LJpegEncContext *s  = avctx->priv_data;
191     const int mb_width  = (avctx->width  + s->hsample[0] - 1) / s->hsample[0];
192     const int mb_height = (avctx->height + s->vsample[0] - 1) / s->vsample[0];
193     int mb_x, mb_y;
194
195     for (mb_y = 0; mb_y < mb_height; mb_y++) {
196         if (pb->buf_end - pb->buf - (put_bits_count(pb) >> 3) <
197             mb_width * 4 * 3 * s->hsample[0] * s->vsample[0]) {
198             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "encoded frame too large\n");
199             return -1;
200         }
201
202         for (mb_x = 0; mb_x < mb_width; mb_x++)
203             ljpeg_encode_yuv_mb(s, pb, frame, predictor, mb_x, mb_y);
204     }
205
206     return 0;
207 }
208
209 static int ljpeg_encode_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
210                               const AVFrame *pict, int *got_packet)
211 {
212     LJpegEncContext *s = avctx->priv_data;
213     PutBitContext pb;
214     const int width  = avctx->width;
215     const int height = avctx->height;
216     const int mb_width  = (width  + s->hsample[0] - 1) / s->hsample[0];
217     const int mb_height = (height + s->vsample[0] - 1) / s->vsample[0];
218     int max_pkt_size = FF_MIN_BUFFER_SIZE;
219     int ret, header_bits;
220
221     if(    avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_BGR0
222         || avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_BGRA
223         || avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_BGR24)
224         max_pkt_size += width * height * 3 * 4;
225     else {
226         max_pkt_size += mb_width * mb_height * 3 * 4
227                         * s->hsample[0] * s->vsample[0];
228     }
229
230     if ((ret = ff_alloc_packet2(avctx, pkt, max_pkt_size)) < 0)
231         return ret;
232
233     init_put_bits(&pb, pkt->data, pkt->size);
234
235     ff_mjpeg_encode_picture_header(avctx, &pb, &s->scantable,
236                                    s->matrix, s->matrix);
237
238     header_bits = put_bits_count(&pb);
239
240     if(    avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_BGR0
241         || avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_BGRA
242         || avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_BGR24)
243         ret = ljpeg_encode_bgr(avctx, &pb, pict);
244     else
245         ret = ljpeg_encode_yuv(avctx, &pb, pict);
246     if (ret < 0)
247         return ret;
248
249     emms_c();
250
251     ff_mjpeg_escape_FF(&pb, header_bits >> 3);
252     ff_mjpeg_encode_picture_trailer(&pb, header_bits);
253
254     flush_put_bits(&pb);
255     pkt->size   = put_bits_ptr(&pb) - pb.buf;
256     pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
257     *got_packet = 1;
258
259     return 0;
260 }
261
262 static av_cold int ljpeg_encode_close(AVCodecContext *avctx)
263 {
264     LJpegEncContext *s = avctx->priv_data;
265
266     av_frame_free(&avctx->coded_frame);
267     av_freep(&s->scratch);
268
269     return 0;
270 }
271
272 static av_cold int ljpeg_encode_init(AVCodecContext *avctx)
273 {
274     LJpegEncContext *s = avctx->priv_data;
275
276     if ((avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV420P ||
277          avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV422P ||
278          avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P) &&
279         avctx->strict_std_compliance > FF_COMPLIANCE_UNOFFICIAL) {
280         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
281                "Limited range YUV is non-standard, set strict_std_compliance to "
282                "at least unofficial to use it.\n");
283         return AVERROR(EINVAL);
284     }
285
286     avctx->coded_frame = av_frame_alloc();
287     if (!avctx->coded_frame)
288         return AVERROR(ENOMEM);
289
290     avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
291     avctx->coded_frame->key_frame = 1;
292
293     s->scratch = av_malloc_array(avctx->width + 1, sizeof(*s->scratch));
294
295     ff_dsputil_init(&s->dsp, avctx);
296     ff_init_scantable(s->dsp.idct_permutation, &s->scantable, ff_zigzag_direct);
297
298     ff_mjpeg_init_hvsample(avctx, s->hsample, s->vsample);
299
300     ff_mjpeg_build_huffman_codes(s->huff_size_dc_luminance,
301                                  s->huff_code_dc_luminance,
302                                  avpriv_mjpeg_bits_dc_luminance,
303                                  avpriv_mjpeg_val_dc);
304     ff_mjpeg_build_huffman_codes(s->huff_size_dc_chrominance,
305                                  s->huff_code_dc_chrominance,
306                                  avpriv_mjpeg_bits_dc_chrominance,
307                                  avpriv_mjpeg_val_dc);
308
309     return 0;
310 }
311
312 AVCodec ff_ljpeg_encoder = {
313     .name           = "ljpeg",
314     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Lossless JPEG"),
315     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
316     .id             = AV_CODEC_ID_LJPEG,
317     .priv_data_size = sizeof(LJpegEncContext),
318     .init           = ljpeg_encode_init,
319     .encode2        = ljpeg_encode_frame,
320     .close          = ljpeg_encode_close,
321     .pix_fmts       = (const enum AVPixelFormat[]){
322         AV_PIX_FMT_BGR24   , AV_PIX_FMT_BGRA    , AV_PIX_FMT_BGR0,
323         AV_PIX_FMT_YUVJ420P, AV_PIX_FMT_YUVJ444P, AV_PIX_FMT_YUVJ422P,
324         AV_PIX_FMT_YUV420P , AV_PIX_FMT_YUV444P , AV_PIX_FMT_YUV422P,
325         AV_PIX_FMT_NONE},
326 };