mjpegenc: do not pass MpegEncContext to ff_mjpeg_encode_picture_trailer()
[ffmpeg.git] / libavcodec / mjpegenc.c
1 /*
2  * MJPEG 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 Libav.
12  *
13  * Libav 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  * Libav 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 Libav; 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  * MJPEG encoder.
31  */
32
33 #include <assert.h>
34
35 #include "libavutil/pixdesc.h"
36
37 #include "avcodec.h"
38 #include "mpegvideo.h"
39 #include "mjpeg.h"
40 #include "mjpegenc.h"
41
42 av_cold int ff_mjpeg_encode_init(MpegEncContext *s)
43 {
44     MJpegContext *m;
45
46     m = av_malloc(sizeof(MJpegContext));
47     if (!m)
48         return -1;
49
50     s->min_qcoeff=-1023;
51     s->max_qcoeff= 1023;
52
53     /* build all the huffman tables */
54     ff_mjpeg_build_huffman_codes(m->huff_size_dc_luminance,
55                                  m->huff_code_dc_luminance,
56                                  avpriv_mjpeg_bits_dc_luminance,
57                                  avpriv_mjpeg_val_dc);
58     ff_mjpeg_build_huffman_codes(m->huff_size_dc_chrominance,
59                                  m->huff_code_dc_chrominance,
60                                  avpriv_mjpeg_bits_dc_chrominance,
61                                  avpriv_mjpeg_val_dc);
62     ff_mjpeg_build_huffman_codes(m->huff_size_ac_luminance,
63                                  m->huff_code_ac_luminance,
64                                  avpriv_mjpeg_bits_ac_luminance,
65                                  avpriv_mjpeg_val_ac_luminance);
66     ff_mjpeg_build_huffman_codes(m->huff_size_ac_chrominance,
67                                  m->huff_code_ac_chrominance,
68                                  avpriv_mjpeg_bits_ac_chrominance,
69                                  avpriv_mjpeg_val_ac_chrominance);
70
71     s->mjpeg_ctx = m;
72     return 0;
73 }
74
75 void ff_mjpeg_encode_close(MpegEncContext *s)
76 {
77     av_free(s->mjpeg_ctx);
78 }
79
80 /* table_class: 0 = DC coef, 1 = AC coefs */
81 static int put_huffman_table(PutBitContext *p, int table_class, int table_id,
82                              const uint8_t *bits_table, const uint8_t *value_table)
83 {
84     int n, i;
85
86     put_bits(p, 4, table_class);
87     put_bits(p, 4, table_id);
88
89     n = 0;
90     for(i=1;i<=16;i++) {
91         n += bits_table[i];
92         put_bits(p, 8, bits_table[i]);
93     }
94
95     for(i=0;i<n;i++)
96         put_bits(p, 8, value_table[i]);
97
98     return n + 17;
99 }
100
101 static void jpeg_table_header(PutBitContext *p, ScanTable *intra_scantable,
102                               uint16_t intra_matrix[64])
103 {
104     int i, j, size;
105     uint8_t *ptr;
106
107     /* quant matrixes */
108     put_marker(p, DQT);
109     put_bits(p, 16, 2 + 1 * (1 + 64));
110     put_bits(p, 4, 0); /* 8 bit precision */
111     put_bits(p, 4, 0); /* table 0 */
112     for(i=0;i<64;i++) {
113         j = intra_scantable->permutated[i];
114         put_bits(p, 8, intra_matrix[j]);
115     }
116
117     /* huffman table */
118     put_marker(p, DHT);
119     flush_put_bits(p);
120     ptr = put_bits_ptr(p);
121     put_bits(p, 16, 0); /* patched later */
122     size = 2;
123     size += put_huffman_table(p, 0, 0, avpriv_mjpeg_bits_dc_luminance,
124                               avpriv_mjpeg_val_dc);
125     size += put_huffman_table(p, 0, 1, avpriv_mjpeg_bits_dc_chrominance,
126                               avpriv_mjpeg_val_dc);
127
128     size += put_huffman_table(p, 1, 0, avpriv_mjpeg_bits_ac_luminance,
129                               avpriv_mjpeg_val_ac_luminance);
130     size += put_huffman_table(p, 1, 1, avpriv_mjpeg_bits_ac_chrominance,
131                               avpriv_mjpeg_val_ac_chrominance);
132     AV_WB16(ptr, size);
133 }
134
135 static void jpeg_put_comments(AVCodecContext *avctx, PutBitContext *p)
136 {
137     int size;
138     uint8_t *ptr;
139
140     if (avctx->sample_aspect_ratio.num > 0 && avctx->sample_aspect_ratio.den > 0) {
141         /* JFIF header */
142         put_marker(p, APP0);
143         put_bits(p, 16, 16);
144         avpriv_put_string(p, "JFIF", 1); /* this puts the trailing zero-byte too */
145         put_bits(p, 16, 0x0201);         /* v 1.02 */
146         put_bits(p,  8, 0);              /* units type: 0 - aspect ratio */
147         put_bits(p, 16, avctx->sample_aspect_ratio.num);
148         put_bits(p, 16, avctx->sample_aspect_ratio.den);
149         put_bits(p, 8, 0); /* thumbnail width */
150         put_bits(p, 8, 0); /* thumbnail height */
151     }
152
153     /* comment */
154     if (!(avctx->flags & CODEC_FLAG_BITEXACT)) {
155         put_marker(p, COM);
156         flush_put_bits(p);
157         ptr = put_bits_ptr(p);
158         put_bits(p, 16, 0); /* patched later */
159         avpriv_put_string(p, LIBAVCODEC_IDENT, 1);
160         size = strlen(LIBAVCODEC_IDENT)+3;
161         AV_WB16(ptr, size);
162     }
163
164     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV420P ||
165         avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV422P ||
166         avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P) {
167         put_marker(p, COM);
168         flush_put_bits(p);
169         ptr = put_bits_ptr(p);
170         put_bits(p, 16, 0); /* patched later */
171         avpriv_put_string(p, "CS=ITU601", 1);
172         size = strlen("CS=ITU601")+3;
173         AV_WB16(ptr, size);
174     }
175 }
176
177 void ff_mjpeg_encode_picture_header(AVCodecContext *avctx, PutBitContext *pb,
178                                     ScanTable *intra_scantable,
179                                     uint16_t intra_matrix[64])
180 {
181     int chroma_h_shift, chroma_v_shift;
182     const int lossless = avctx->codec_id != AV_CODEC_ID_MJPEG;
183     int hsample[3], vsample[3];
184
185     av_pix_fmt_get_chroma_sub_sample(avctx->pix_fmt, &chroma_h_shift,
186                                      &chroma_v_shift);
187
188     if (avctx->codec->id == AV_CODEC_ID_LJPEG &&
189         avctx->pix_fmt   == AV_PIX_FMT_BGRA) {
190         vsample[0] = hsample[0] =
191         vsample[1] = hsample[1] =
192         vsample[2] = hsample[2] = 1;
193     } else {
194         vsample[0] = 2;
195         vsample[1] = 2 >> chroma_v_shift;
196         vsample[2] = 2 >> chroma_v_shift;
197         hsample[0] = 2;
198         hsample[1] = 2 >> chroma_h_shift;
199         hsample[2] = 2 >> chroma_h_shift;
200     }
201
202     put_marker(pb, SOI);
203
204     jpeg_put_comments(avctx, pb);
205
206     jpeg_table_header(pb, intra_scantable, intra_matrix);
207
208     switch (avctx->codec_id) {
209     case AV_CODEC_ID_MJPEG:  put_marker(pb, SOF0 ); break;
210     case AV_CODEC_ID_LJPEG:  put_marker(pb, SOF3 ); break;
211     default: assert(0);
212     }
213
214     put_bits(pb, 16, 17);
215     if (lossless && avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_BGRA)
216         put_bits(pb, 8, 9); /* 9 bits/component RCT */
217     else
218         put_bits(pb, 8, 8); /* 8 bits/component */
219     put_bits(pb, 16, avctx->height);
220     put_bits(pb, 16, avctx->width);
221     put_bits(pb, 8, 3); /* 3 components */
222
223     /* Y component */
224     put_bits(pb, 8, 1); /* component number */
225     put_bits(pb, 4, hsample[0]); /* H factor */
226     put_bits(pb, 4, vsample[0]); /* V factor */
227     put_bits(pb, 8, 0); /* select matrix */
228
229     /* Cb component */
230     put_bits(pb, 8, 2); /* component number */
231     put_bits(pb, 4, hsample[1]); /* H factor */
232     put_bits(pb, 4, vsample[1]); /* V factor */
233     put_bits(pb, 8, 0); /* select matrix */
234
235     /* Cr component */
236     put_bits(pb, 8, 3); /* component number */
237     put_bits(pb, 4, hsample[2]); /* H factor */
238     put_bits(pb, 4, vsample[2]); /* V factor */
239     put_bits(pb, 8, 0); /* select matrix */
240
241     /* scan header */
242     put_marker(pb, SOS);
243     put_bits(pb, 16, 12); /* length */
244     put_bits(pb, 8, 3); /* 3 components */
245
246     /* Y component */
247     put_bits(pb, 8, 1); /* index */
248     put_bits(pb, 4, 0); /* DC huffman table index */
249     put_bits(pb, 4, 0); /* AC huffman table index */
250
251     /* Cb component */
252     put_bits(pb, 8, 2); /* index */
253     put_bits(pb, 4, 1); /* DC huffman table index */
254     put_bits(pb, 4, lossless ? 0 : 1); /* AC huffman table index */
255
256     /* Cr component */
257     put_bits(pb, 8, 3); /* index */
258     put_bits(pb, 4, 1); /* DC huffman table index */
259     put_bits(pb, 4, lossless ? 0 : 1); /* AC huffman table index */
260
261     put_bits(pb, 8, lossless ? avctx->prediction_method + 1 : 0); /* Ss (not used) */
262
263     switch (avctx->codec_id) {
264     case AV_CODEC_ID_MJPEG:  put_bits(pb, 8, 63); break; /* Se (not used) */
265     case AV_CODEC_ID_LJPEG:  put_bits(pb, 8,  0); break; /* not used */
266     default: assert(0);
267     }
268
269     put_bits(pb, 8, 0); /* Ah/Al (not used) */
270 }
271
272 static void escape_FF(PutBitContext *pb, int start)
273 {
274     int size = put_bits_count(pb) - start * 8;
275     int i, ff_count;
276     uint8_t *buf = pb->buf + start;
277     int align= (-(size_t)(buf))&3;
278
279     assert((size&7) == 0);
280     size >>= 3;
281
282     ff_count=0;
283     for(i=0; i<size && i<align; i++){
284         if(buf[i]==0xFF) ff_count++;
285     }
286     for(; i<size-15; i+=16){
287         int acc, v;
288
289         v= *(uint32_t*)(&buf[i]);
290         acc= (((v & (v>>4))&0x0F0F0F0F)+0x01010101)&0x10101010;
291         v= *(uint32_t*)(&buf[i+4]);
292         acc+=(((v & (v>>4))&0x0F0F0F0F)+0x01010101)&0x10101010;
293         v= *(uint32_t*)(&buf[i+8]);
294         acc+=(((v & (v>>4))&0x0F0F0F0F)+0x01010101)&0x10101010;
295         v= *(uint32_t*)(&buf[i+12]);
296         acc+=(((v & (v>>4))&0x0F0F0F0F)+0x01010101)&0x10101010;
297
298         acc>>=4;
299         acc+= (acc>>16);
300         acc+= (acc>>8);
301         ff_count+= acc&0xFF;
302     }
303     for(; i<size; i++){
304         if(buf[i]==0xFF) ff_count++;
305     }
306
307     if(ff_count==0) return;
308
309     flush_put_bits(pb);
310     skip_put_bytes(pb, ff_count);
311
312     for(i=size-1; ff_count; i--){
313         int v= buf[i];
314
315         if(v==0xFF){
316             buf[i+ff_count]= 0;
317             ff_count--;
318         }
319
320         buf[i+ff_count]= v;
321     }
322 }
323
324 void ff_mjpeg_encode_stuffing(PutBitContext * pbc)
325 {
326     int length;
327     length= (-put_bits_count(pbc))&7;
328     if(length) put_bits(pbc, length, (1<<length)-1);
329 }
330
331 void ff_mjpeg_encode_picture_trailer(PutBitContext *pb, int header_bits)
332 {
333     ff_mjpeg_encode_stuffing(pb);
334     flush_put_bits(pb);
335
336     assert((header_bits & 7) == 0);
337
338     escape_FF(pb, header_bits >> 3);
339
340     put_marker(pb, EOI);
341 }
342
343 void ff_mjpeg_encode_dc(MpegEncContext *s, int val,
344                         uint8_t *huff_size, uint16_t *huff_code)
345 {
346     int mant, nbits;
347
348     if (val == 0) {
349         put_bits(&s->pb, huff_size[0], huff_code[0]);
350     } else {
351         mant = val;
352         if (val < 0) {
353             val = -val;
354             mant--;
355         }
356
357         nbits= av_log2_16bit(val) + 1;
358
359         put_bits(&s->pb, huff_size[nbits], huff_code[nbits]);
360
361         put_sbits(&s->pb, nbits, mant);
362     }
363 }
364
365 static void encode_block(MpegEncContext *s, int16_t *block, int n)
366 {
367     int mant, nbits, code, i, j;
368     int component, dc, run, last_index, val;
369     MJpegContext *m = s->mjpeg_ctx;
370     uint8_t *huff_size_ac;
371     uint16_t *huff_code_ac;
372
373     /* DC coef */
374     component = (n <= 3 ? 0 : (n&1) + 1);
375     dc = block[0]; /* overflow is impossible */
376     val = dc - s->last_dc[component];
377     if (n < 4) {
378         ff_mjpeg_encode_dc(s, val, m->huff_size_dc_luminance, m->huff_code_dc_luminance);
379         huff_size_ac = m->huff_size_ac_luminance;
380         huff_code_ac = m->huff_code_ac_luminance;
381     } else {
382         ff_mjpeg_encode_dc(s, val, m->huff_size_dc_chrominance, m->huff_code_dc_chrominance);
383         huff_size_ac = m->huff_size_ac_chrominance;
384         huff_code_ac = m->huff_code_ac_chrominance;
385     }
386     s->last_dc[component] = dc;
387
388     /* AC coefs */
389
390     run = 0;
391     last_index = s->block_last_index[n];
392     for(i=1;i<=last_index;i++) {
393         j = s->intra_scantable.permutated[i];
394         val = block[j];
395         if (val == 0) {
396             run++;
397         } else {
398             while (run >= 16) {
399                 put_bits(&s->pb, huff_size_ac[0xf0], huff_code_ac[0xf0]);
400                 run -= 16;
401             }
402             mant = val;
403             if (val < 0) {
404                 val = -val;
405                 mant--;
406             }
407
408             nbits= av_log2(val) + 1;
409             code = (run << 4) | nbits;
410
411             put_bits(&s->pb, huff_size_ac[code], huff_code_ac[code]);
412
413             put_sbits(&s->pb, nbits, mant);
414             run = 0;
415         }
416     }
417
418     /* output EOB only if not already 64 values */
419     if (last_index < 63 || run != 0)
420         put_bits(&s->pb, huff_size_ac[0], huff_code_ac[0]);
421 }
422
423 void ff_mjpeg_encode_mb(MpegEncContext *s, int16_t block[6][64])
424 {
425     int i;
426     for(i=0;i<5;i++) {
427         encode_block(s, block[i], i);
428     }
429     if (s->chroma_format == CHROMA_420) {
430         encode_block(s, block[5], 5);
431     } else {
432         encode_block(s, block[6], 6);
433         encode_block(s, block[5], 5);
434         encode_block(s, block[7], 7);
435     }
436
437     s->i_tex_bits += get_bits_diff(s);
438 }
439
440 AVCodec ff_mjpeg_encoder = {
441     .name           = "mjpeg",
442     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("MJPEG (Motion JPEG)"),
443     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
444     .id             = AV_CODEC_ID_MJPEG,
445     .priv_data_size = sizeof(MpegEncContext),
446     .init           = ff_MPV_encode_init,
447     .encode2        = ff_MPV_encode_picture,
448     .close          = ff_MPV_encode_end,
449     .pix_fmts       = (const enum AVPixelFormat[]){
450         AV_PIX_FMT_YUVJ420P, AV_PIX_FMT_YUVJ422P, AV_PIX_FMT_NONE
451     },
452 };