Merge commit 'ff506c75b71d7aaa1062b49043e0b881b1e263e9'
[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 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  * MJPEG encoder.
31  */
32
33 #include "avcodec.h"
34 #include "mpegvideo.h"
35 #include "mjpeg.h"
36 #include "mjpegenc.h"
37
38 /* use two quantizer tables (one for luminance and one for chrominance) */
39 /* not yet working */
40 #undef TWOMATRIXES
41
42
43 av_cold int ff_mjpeg_encode_init(MpegEncContext *s)
44 {
45     MJpegContext *m;
46
47     if (s->width > 65500 || s->height > 65500) {
48         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "JPEG does not support resolutions above 65500x65500\n");
49         return -1;
50     }
51
52     m = av_malloc(sizeof(MJpegContext));
53     if (!m)
54         return -1;
55
56     s->min_qcoeff=-1023;
57     s->max_qcoeff= 1023;
58
59     /* build all the huffman tables */
60     ff_mjpeg_build_huffman_codes(m->huff_size_dc_luminance,
61                                  m->huff_code_dc_luminance,
62                                  avpriv_mjpeg_bits_dc_luminance,
63                                  avpriv_mjpeg_val_dc);
64     ff_mjpeg_build_huffman_codes(m->huff_size_dc_chrominance,
65                                  m->huff_code_dc_chrominance,
66                                  avpriv_mjpeg_bits_dc_chrominance,
67                                  avpriv_mjpeg_val_dc);
68     ff_mjpeg_build_huffman_codes(m->huff_size_ac_luminance,
69                                  m->huff_code_ac_luminance,
70                                  avpriv_mjpeg_bits_ac_luminance,
71                                  avpriv_mjpeg_val_ac_luminance);
72     ff_mjpeg_build_huffman_codes(m->huff_size_ac_chrominance,
73                                  m->huff_code_ac_chrominance,
74                                  avpriv_mjpeg_bits_ac_chrominance,
75                                  avpriv_mjpeg_val_ac_chrominance);
76
77     s->mjpeg_ctx = m;
78     return 0;
79 }
80
81 void ff_mjpeg_encode_close(MpegEncContext *s)
82 {
83     av_free(s->mjpeg_ctx);
84 }
85
86 /* table_class: 0 = DC coef, 1 = AC coefs */
87 static int put_huffman_table(PutBitContext *p, int table_class, int table_id,
88                              const uint8_t *bits_table, const uint8_t *value_table)
89 {
90     int n, i;
91
92     put_bits(p, 4, table_class);
93     put_bits(p, 4, table_id);
94
95     n = 0;
96     for(i=1;i<=16;i++) {
97         n += bits_table[i];
98         put_bits(p, 8, bits_table[i]);
99     }
100
101     for(i=0;i<n;i++)
102         put_bits(p, 8, value_table[i]);
103
104     return n + 17;
105 }
106
107 static void jpeg_table_header(MpegEncContext *s)
108 {
109     PutBitContext *p = &s->pb;
110     int i, j, size;
111     uint8_t *ptr;
112
113     if (s->avctx->codec_id != AV_CODEC_ID_LJPEG) {
114     /* quant matrixes */
115     put_marker(p, DQT);
116 #ifdef TWOMATRIXES
117     put_bits(p, 16, 2 + 2 * (1 + 64));
118 #else
119     put_bits(p, 16, 2 + 1 * (1 + 64));
120 #endif
121     put_bits(p, 4, 0); /* 8 bit precision */
122     put_bits(p, 4, 0); /* table 0 */
123     for(i=0;i<64;i++) {
124         j = s->intra_scantable.permutated[i];
125         put_bits(p, 8, s->intra_matrix[j]);
126     }
127 #ifdef TWOMATRIXES
128     put_bits(p, 4, 0); /* 8 bit precision */
129     put_bits(p, 4, 1); /* table 1 */
130     for(i=0;i<64;i++) {
131         j = s->intra_scantable.permutated[i];
132         put_bits(p, 8, s->chroma_intra_matrix[j]);
133     }
134 #endif
135     }
136
137     if(s->avctx->active_thread_type & FF_THREAD_SLICE){
138         put_marker(p, DRI);
139         put_bits(p, 16, 4);
140         put_bits(p, 16, (s->width-1)/(8*s->mjpeg_hsample[0]) + 1);
141     }
142
143     /* huffman table */
144     put_marker(p, DHT);
145     flush_put_bits(p);
146     ptr = put_bits_ptr(p);
147     put_bits(p, 16, 0); /* patched later */
148     size = 2;
149     size += put_huffman_table(p, 0, 0, avpriv_mjpeg_bits_dc_luminance,
150                               avpriv_mjpeg_val_dc);
151     size += put_huffman_table(p, 0, 1, avpriv_mjpeg_bits_dc_chrominance,
152                               avpriv_mjpeg_val_dc);
153
154     size += put_huffman_table(p, 1, 0, avpriv_mjpeg_bits_ac_luminance,
155                               avpriv_mjpeg_val_ac_luminance);
156     size += put_huffman_table(p, 1, 1, avpriv_mjpeg_bits_ac_chrominance,
157                               avpriv_mjpeg_val_ac_chrominance);
158     AV_WB16(ptr, size);
159 }
160
161 static void jpeg_put_comments(AVCodecContext *avctx, PutBitContext *p)
162 {
163     int size;
164     uint8_t *ptr;
165
166     if (avctx->sample_aspect_ratio.num > 0 && avctx->sample_aspect_ratio.den > 0) {
167         /* JFIF header */
168         put_marker(p, APP0);
169         put_bits(p, 16, 16);
170         avpriv_put_string(p, "JFIF", 1); /* this puts the trailing zero-byte too */
171         put_bits(p, 16, 0x0102);         /* v 1.02 */
172         put_bits(p,  8, 0);              /* units type: 0 - aspect ratio */
173         put_bits(p, 16, avctx->sample_aspect_ratio.num);
174         put_bits(p, 16, avctx->sample_aspect_ratio.den);
175         put_bits(p, 8, 0); /* thumbnail width */
176         put_bits(p, 8, 0); /* thumbnail height */
177     }
178
179     /* comment */
180     if (!(avctx->flags & CODEC_FLAG_BITEXACT)) {
181         put_marker(p, COM);
182         flush_put_bits(p);
183         ptr = put_bits_ptr(p);
184         put_bits(p, 16, 0); /* patched later */
185         avpriv_put_string(p, LIBAVCODEC_IDENT, 1);
186         size = strlen(LIBAVCODEC_IDENT)+3;
187         AV_WB16(ptr, size);
188     }
189
190     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV420P ||
191         avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV422P ||
192         avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P) {
193         put_marker(p, COM);
194         flush_put_bits(p);
195         ptr = put_bits_ptr(p);
196         put_bits(p, 16, 0); /* patched later */
197         avpriv_put_string(p, "CS=ITU601", 1);
198         size = strlen("CS=ITU601")+3;
199         AV_WB16(ptr, size);
200     }
201 }
202
203 void ff_mjpeg_encode_picture_header(MpegEncContext *s)
204 {
205     const int lossless= s->avctx->codec_id != AV_CODEC_ID_MJPEG;
206     int i;
207
208     put_marker(&s->pb, SOI);
209
210     // hack for AMV mjpeg format
211     if(s->avctx->codec_id == AV_CODEC_ID_AMV) goto end;
212
213     jpeg_put_comments(s->avctx, &s->pb);
214
215     jpeg_table_header(s);
216
217     switch(s->avctx->codec_id){
218     case AV_CODEC_ID_MJPEG:  put_marker(&s->pb, SOF0 ); break;
219     case AV_CODEC_ID_LJPEG:  put_marker(&s->pb, SOF3 ); break;
220     default: av_assert0(0);
221     }
222
223     put_bits(&s->pb, 16, 17);
224     if(lossless && (s->avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_BGR0
225                     || s->avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_BGRA
226                     || s->avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_BGR24))
227         put_bits(&s->pb, 8, 9); /* 9 bits/component RCT */
228     else
229         put_bits(&s->pb, 8, 8); /* 8 bits/component */
230     put_bits(&s->pb, 16, s->height);
231     put_bits(&s->pb, 16, s->width);
232     put_bits(&s->pb, 8, 3); /* 3 components */
233
234     /* Y component */
235     put_bits(&s->pb, 8, 1); /* component number */
236     put_bits(&s->pb, 4, s->mjpeg_hsample[0]); /* H factor */
237     put_bits(&s->pb, 4, s->mjpeg_vsample[0]); /* V factor */
238     put_bits(&s->pb, 8, 0); /* select matrix */
239
240     /* Cb component */
241     put_bits(&s->pb, 8, 2); /* component number */
242     put_bits(&s->pb, 4, s->mjpeg_hsample[1]); /* H factor */
243     put_bits(&s->pb, 4, s->mjpeg_vsample[1]); /* V factor */
244 #ifdef TWOMATRIXES
245     put_bits(&s->pb, 8, lossless ? 0 : 1); /* select matrix */
246 #else
247     put_bits(&s->pb, 8, 0); /* select matrix */
248 #endif
249
250     /* Cr component */
251     put_bits(&s->pb, 8, 3); /* component number */
252     put_bits(&s->pb, 4, s->mjpeg_hsample[2]); /* H factor */
253     put_bits(&s->pb, 4, s->mjpeg_vsample[2]); /* V factor */
254 #ifdef TWOMATRIXES
255     put_bits(&s->pb, 8, lossless ? 0 : 1); /* select matrix */
256 #else
257     put_bits(&s->pb, 8, 0); /* select matrix */
258 #endif
259
260     /* scan header */
261     put_marker(&s->pb, SOS);
262     put_bits(&s->pb, 16, 12); /* length */
263     put_bits(&s->pb, 8, 3); /* 3 components */
264
265     /* Y component */
266     put_bits(&s->pb, 8, 1); /* index */
267     put_bits(&s->pb, 4, 0); /* DC huffman table index */
268     put_bits(&s->pb, 4, 0); /* AC huffman table index */
269
270     /* Cb component */
271     put_bits(&s->pb, 8, 2); /* index */
272     put_bits(&s->pb, 4, 1); /* DC huffman table index */
273     put_bits(&s->pb, 4, lossless ? 0 : 1); /* AC huffman table index */
274
275     /* Cr component */
276     put_bits(&s->pb, 8, 3); /* index */
277     put_bits(&s->pb, 4, 1); /* DC huffman table index */
278     put_bits(&s->pb, 4, lossless ? 0 : 1); /* AC huffman table index */
279
280     put_bits(&s->pb, 8, lossless ? s->avctx->prediction_method+1 : 0); /* Ss (not used) */
281
282     switch(s->avctx->codec_id){
283     case AV_CODEC_ID_MJPEG:  put_bits(&s->pb, 8, 63); break; /* Se (not used) */
284     case AV_CODEC_ID_LJPEG:  put_bits(&s->pb, 8,  0); break; /* not used */
285     default: av_assert0(0);
286     }
287
288     put_bits(&s->pb, 8, 0); /* Ah/Al (not used) */
289
290 end:
291     s->esc_pos = put_bits_count(&s->pb) >> 3;
292     for(i=1; i<s->slice_context_count; i++)
293         s->thread_context[i]->esc_pos = 0;
294 }
295
296 static void escape_FF(MpegEncContext *s, int start)
297 {
298     int size= put_bits_count(&s->pb) - start*8;
299     int i, ff_count;
300     uint8_t *buf= s->pb.buf + start;
301     int align= (-(size_t)(buf))&3;
302
303     av_assert1((size&7) == 0);
304     size >>= 3;
305
306     ff_count=0;
307     for(i=0; i<size && i<align; i++){
308         if(buf[i]==0xFF) ff_count++;
309     }
310     for(; i<size-15; i+=16){
311         int acc, v;
312
313         v= *(uint32_t*)(&buf[i]);
314         acc= (((v & (v>>4))&0x0F0F0F0F)+0x01010101)&0x10101010;
315         v= *(uint32_t*)(&buf[i+4]);
316         acc+=(((v & (v>>4))&0x0F0F0F0F)+0x01010101)&0x10101010;
317         v= *(uint32_t*)(&buf[i+8]);
318         acc+=(((v & (v>>4))&0x0F0F0F0F)+0x01010101)&0x10101010;
319         v= *(uint32_t*)(&buf[i+12]);
320         acc+=(((v & (v>>4))&0x0F0F0F0F)+0x01010101)&0x10101010;
321
322         acc>>=4;
323         acc+= (acc>>16);
324         acc+= (acc>>8);
325         ff_count+= acc&0xFF;
326     }
327     for(; i<size; i++){
328         if(buf[i]==0xFF) ff_count++;
329     }
330
331     if(ff_count==0) return;
332
333     flush_put_bits(&s->pb);
334     skip_put_bytes(&s->pb, ff_count);
335
336     for(i=size-1; ff_count; i--){
337         int v= buf[i];
338
339         if(v==0xFF){
340             buf[i+ff_count]= 0;
341             ff_count--;
342         }
343
344         buf[i+ff_count]= v;
345     }
346 }
347
348 void ff_mjpeg_encode_stuffing(MpegEncContext *s)
349 {
350     int length, i;
351     PutBitContext *pbc = &s->pb;
352     int mb_y = s->mb_y - !s->mb_x;
353     length= (-put_bits_count(pbc))&7;
354     if(length) put_bits(pbc, length, (1<<length)-1);
355
356     flush_put_bits(&s->pb);
357     escape_FF(s, s->esc_pos);
358
359     if((s->avctx->active_thread_type & FF_THREAD_SLICE) && mb_y < s->mb_height)
360         put_marker(pbc, RST0 + (mb_y&7));
361     s->esc_pos = put_bits_count(pbc) >> 3;
362
363     for(i=0; i<3; i++)
364         s->last_dc[i] = 128 << s->intra_dc_precision;
365 }
366
367 void ff_mjpeg_encode_picture_trailer(MpegEncContext *s)
368 {
369
370     av_assert1((s->header_bits&7)==0);
371
372
373     put_marker(&s->pb, EOI);
374 }
375
376 void ff_mjpeg_encode_dc(MpegEncContext *s, int val,
377                         uint8_t *huff_size, uint16_t *huff_code)
378 {
379     int mant, nbits;
380
381     if (val == 0) {
382         put_bits(&s->pb, huff_size[0], huff_code[0]);
383     } else {
384         mant = val;
385         if (val < 0) {
386             val = -val;
387             mant--;
388         }
389
390         nbits= av_log2_16bit(val) + 1;
391
392         put_bits(&s->pb, huff_size[nbits], huff_code[nbits]);
393
394         put_sbits(&s->pb, nbits, mant);
395     }
396 }
397
398 static void encode_block(MpegEncContext *s, int16_t *block, int n)
399 {
400     int mant, nbits, code, i, j;
401     int component, dc, run, last_index, val;
402     MJpegContext *m = s->mjpeg_ctx;
403     uint8_t *huff_size_ac;
404     uint16_t *huff_code_ac;
405
406     /* DC coef */
407     component = (n <= 3 ? 0 : (n&1) + 1);
408     dc = block[0]; /* overflow is impossible */
409     val = dc - s->last_dc[component];
410     if (n < 4) {
411         ff_mjpeg_encode_dc(s, val, m->huff_size_dc_luminance, m->huff_code_dc_luminance);
412         huff_size_ac = m->huff_size_ac_luminance;
413         huff_code_ac = m->huff_code_ac_luminance;
414     } else {
415         ff_mjpeg_encode_dc(s, val, m->huff_size_dc_chrominance, m->huff_code_dc_chrominance);
416         huff_size_ac = m->huff_size_ac_chrominance;
417         huff_code_ac = m->huff_code_ac_chrominance;
418     }
419     s->last_dc[component] = dc;
420
421     /* AC coefs */
422
423     run = 0;
424     last_index = s->block_last_index[n];
425     for(i=1;i<=last_index;i++) {
426         j = s->intra_scantable.permutated[i];
427         val = block[j];
428         if (val == 0) {
429             run++;
430         } else {
431             while (run >= 16) {
432                 put_bits(&s->pb, huff_size_ac[0xf0], huff_code_ac[0xf0]);
433                 run -= 16;
434             }
435             mant = val;
436             if (val < 0) {
437                 val = -val;
438                 mant--;
439             }
440
441             nbits= av_log2_16bit(val) + 1;
442             code = (run << 4) | nbits;
443
444             put_bits(&s->pb, huff_size_ac[code], huff_code_ac[code]);
445
446             put_sbits(&s->pb, nbits, mant);
447             run = 0;
448         }
449     }
450
451     /* output EOB only if not already 64 values */
452     if (last_index < 63 || run != 0)
453         put_bits(&s->pb, huff_size_ac[0], huff_code_ac[0]);
454 }
455
456 void ff_mjpeg_encode_mb(MpegEncContext *s, int16_t block[6][64])
457 {
458     int i;
459     if (s->chroma_format == CHROMA_444) {
460         encode_block(s, block[0], 0);
461         encode_block(s, block[2], 2);
462         encode_block(s, block[4], 4);
463         encode_block(s, block[8], 8);
464         encode_block(s, block[5], 5);
465         encode_block(s, block[9], 9);
466
467         if (16*s->mb_x+8 < s->width) {
468             encode_block(s, block[1], 1);
469             encode_block(s, block[3], 3);
470             encode_block(s, block[6], 6);
471             encode_block(s, block[10], 10);
472             encode_block(s, block[7], 7);
473             encode_block(s, block[11], 11);
474         }
475     } else {
476         for(i=0;i<5;i++) {
477             encode_block(s, block[i], i);
478         }
479         if (s->chroma_format == CHROMA_420) {
480             encode_block(s, block[5], 5);
481         } else {
482             encode_block(s, block[6], 6);
483             encode_block(s, block[5], 5);
484             encode_block(s, block[7], 7);
485         }
486     }
487
488     s->i_tex_bits += get_bits_diff(s);
489 }
490
491 // maximum over s->mjpeg_vsample[i]
492 #define V_MAX 2
493 static int amv_encode_picture(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
494                               const AVFrame *pic_arg, int *got_packet)
495
496 {
497     MpegEncContext *s = avctx->priv_data;
498     AVFrame pic = *pic_arg;
499     int i;
500
501     //CODEC_FLAG_EMU_EDGE have to be cleared
502     if(s->avctx->flags & CODEC_FLAG_EMU_EDGE)
503         return -1;
504
505     //picture should be flipped upside-down
506     for(i=0; i < 3; i++) {
507         pic.data[i] += (pic.linesize[i] * (s->mjpeg_vsample[i] * (8 * s->mb_height -((s->height/V_MAX)&7)) - 1 ));
508         pic.linesize[i] *= -1;
509     }
510     return ff_MPV_encode_picture(avctx, pkt, &pic, got_packet);
511 }
512
513 #if CONFIG_MJPEG_ENCODER
514 AVCodec ff_mjpeg_encoder = {
515     .name           = "mjpeg",
516     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("MJPEG (Motion JPEG)"),
517     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
518     .id             = AV_CODEC_ID_MJPEG,
519     .priv_data_size = sizeof(MpegEncContext),
520     .init           = ff_MPV_encode_init,
521     .encode2        = ff_MPV_encode_picture,
522     .close          = ff_MPV_encode_end,
523     .capabilities   = CODEC_CAP_SLICE_THREADS | CODEC_CAP_FRAME_THREADS | CODEC_CAP_INTRA_ONLY,
524     .pix_fmts       = (const enum AVPixelFormat[]){
525         AV_PIX_FMT_YUVJ420P, AV_PIX_FMT_YUVJ422P, AV_PIX_FMT_YUVJ444P, AV_PIX_FMT_NONE
526     },
527 };
528 #endif
529 #if CONFIG_AMV_ENCODER
530 AVCodec ff_amv_encoder = {
531     .name           = "amv",
532     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("AMV Video"),
533     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
534     .id             = AV_CODEC_ID_AMV,
535     .priv_data_size = sizeof(MpegEncContext),
536     .init           = ff_MPV_encode_init,
537     .encode2        = amv_encode_picture,
538     .close          = ff_MPV_encode_end,
539     .pix_fmts       = (const enum AVPixelFormat[]){
540         AV_PIX_FMT_YUVJ420P, AV_PIX_FMT_YUVJ422P, AV_PIX_FMT_NONE
541     },
542 };
543 #endif