Merge remote-tracking branch 'qatar/master'
[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 "dsputil.h"
35 #include "mpegvideo.h"
36 #include "mjpeg.h"
37 #include "mjpegenc.h"
38
39 /* use two quantizer tables (one for luminance and one for chrominance) */
40 /* not yet working */
41 #undef TWOMATRIXES
42
43
44 av_cold int ff_mjpeg_encode_init(MpegEncContext *s)
45 {
46     MJpegContext *m;
47
48     if (s->width > 65500 || s->height > 65500) {
49         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "JPEG does not support resolutions above 65500x65500\n");
50         return -1;
51     }
52
53     m = av_malloc(sizeof(MJpegContext));
54     if (!m)
55         return -1;
56
57     s->min_qcoeff=-1023;
58     s->max_qcoeff= 1023;
59
60     /* build all the huffman tables */
61     ff_mjpeg_build_huffman_codes(m->huff_size_dc_luminance,
62                                  m->huff_code_dc_luminance,
63                                  avpriv_mjpeg_bits_dc_luminance,
64                                  avpriv_mjpeg_val_dc);
65     ff_mjpeg_build_huffman_codes(m->huff_size_dc_chrominance,
66                                  m->huff_code_dc_chrominance,
67                                  avpriv_mjpeg_bits_dc_chrominance,
68                                  avpriv_mjpeg_val_dc);
69     ff_mjpeg_build_huffman_codes(m->huff_size_ac_luminance,
70                                  m->huff_code_ac_luminance,
71                                  avpriv_mjpeg_bits_ac_luminance,
72                                  avpriv_mjpeg_val_ac_luminance);
73     ff_mjpeg_build_huffman_codes(m->huff_size_ac_chrominance,
74                                  m->huff_code_ac_chrominance,
75                                  avpriv_mjpeg_bits_ac_chrominance,
76                                  avpriv_mjpeg_val_ac_chrominance);
77
78     s->mjpeg_ctx = m;
79     return 0;
80 }
81
82 void ff_mjpeg_encode_close(MpegEncContext *s)
83 {
84     av_free(s->mjpeg_ctx);
85 }
86
87 /* table_class: 0 = DC coef, 1 = AC coefs */
88 static int put_huffman_table(MpegEncContext *s, int table_class, int table_id,
89                              const uint8_t *bits_table, const uint8_t *value_table)
90 {
91     PutBitContext *p = &s->pb;
92     int n, i;
93
94     put_bits(p, 4, table_class);
95     put_bits(p, 4, table_id);
96
97     n = 0;
98     for(i=1;i<=16;i++) {
99         n += bits_table[i];
100         put_bits(p, 8, bits_table[i]);
101     }
102
103     for(i=0;i<n;i++)
104         put_bits(p, 8, value_table[i]);
105
106     return n + 17;
107 }
108
109 static void jpeg_table_header(MpegEncContext *s)
110 {
111     PutBitContext *p = &s->pb;
112     int i, j, size;
113     uint8_t *ptr;
114
115     /* quant matrixes */
116     put_marker(p, DQT);
117 #ifdef TWOMATRIXES
118     put_bits(p, 16, 2 + 2 * (1 + 64));
119 #else
120     put_bits(p, 16, 2 + 1 * (1 + 64));
121 #endif
122     put_bits(p, 4, 0); /* 8 bit precision */
123     put_bits(p, 4, 0); /* table 0 */
124     for(i=0;i<64;i++) {
125         j = s->intra_scantable.permutated[i];
126         put_bits(p, 8, s->intra_matrix[j]);
127     }
128 #ifdef TWOMATRIXES
129     put_bits(p, 4, 0); /* 8 bit precision */
130     put_bits(p, 4, 1); /* table 1 */
131     for(i=0;i<64;i++) {
132         j = s->intra_scantable.permutated[i];
133         put_bits(p, 8, s->chroma_intra_matrix[j]);
134     }
135 #endif
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->mb_width);
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(s, 0, 0, avpriv_mjpeg_bits_dc_luminance,
150                               avpriv_mjpeg_val_dc);
151     size += put_huffman_table(s, 0, 1, avpriv_mjpeg_bits_dc_chrominance,
152                               avpriv_mjpeg_val_dc);
153
154     size += put_huffman_table(s, 1, 0, avpriv_mjpeg_bits_ac_luminance,
155                               avpriv_mjpeg_val_ac_luminance);
156     size += put_huffman_table(s, 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(MpegEncContext *s)
162 {
163     PutBitContext *p = &s->pb;
164     int size;
165     uint8_t *ptr;
166
167     if (s->avctx->sample_aspect_ratio.num /* && !lossless */)
168     {
169     /* JFIF header */
170     put_marker(p, APP0);
171     put_bits(p, 16, 16);
172     avpriv_put_string(p, "JFIF", 1); /* this puts the trailing zero-byte too */
173     put_bits(p, 16, 0x0102); /* v 1.02 */
174     put_bits(p, 8, 0); /* units type: 0 - aspect ratio */
175     put_bits(p, 16, s->avctx->sample_aspect_ratio.num);
176     put_bits(p, 16, s->avctx->sample_aspect_ratio.den);
177     put_bits(p, 8, 0); /* thumbnail width */
178     put_bits(p, 8, 0); /* thumbnail height */
179     }
180
181     /* comment */
182     if(!(s->flags & CODEC_FLAG_BITEXACT)){
183         put_marker(p, COM);
184         flush_put_bits(p);
185         ptr = put_bits_ptr(p);
186         put_bits(p, 16, 0); /* patched later */
187         avpriv_put_string(p, LIBAVCODEC_IDENT, 1);
188         size = strlen(LIBAVCODEC_IDENT)+3;
189         AV_WB16(ptr, size);
190     }
191
192     if(  s->avctx->pix_fmt == PIX_FMT_YUV420P
193        ||s->avctx->pix_fmt == PIX_FMT_YUV422P
194        ||s->avctx->pix_fmt == PIX_FMT_YUV444P){
195         put_marker(p, COM);
196         flush_put_bits(p);
197         ptr = put_bits_ptr(p);
198         put_bits(p, 16, 0); /* patched later */
199         avpriv_put_string(p, "CS=ITU601", 1);
200         size = strlen("CS=ITU601")+3;
201         AV_WB16(ptr, size);
202     }
203 }
204
205 void ff_mjpeg_encode_picture_header(MpegEncContext *s)
206 {
207     const int lossless= s->avctx->codec_id != AV_CODEC_ID_MJPEG;
208     int i;
209
210     put_marker(&s->pb, SOI);
211
212     // hack for AMV mjpeg format
213     if(s->avctx->codec_id == AV_CODEC_ID_AMV) goto end;
214
215     jpeg_put_comments(s);
216
217     jpeg_table_header(s);
218
219     switch(s->avctx->codec_id){
220     case AV_CODEC_ID_MJPEG:  put_marker(&s->pb, SOF0 ); break;
221     case AV_CODEC_ID_LJPEG:  put_marker(&s->pb, SOF3 ); break;
222     default: av_assert0(0);
223     }
224
225     put_bits(&s->pb, 16, 17);
226     if(lossless && (s->avctx->pix_fmt == PIX_FMT_BGR0
227                     || s->avctx->pix_fmt == PIX_FMT_BGRA
228                     || s->avctx->pix_fmt == PIX_FMT_BGR24))
229         put_bits(&s->pb, 8, 9); /* 9 bits/component RCT */
230     else
231         put_bits(&s->pb, 8, 8); /* 8 bits/component */
232     put_bits(&s->pb, 16, s->height);
233     put_bits(&s->pb, 16, s->width);
234     put_bits(&s->pb, 8, 3); /* 3 components */
235
236     /* Y component */
237     put_bits(&s->pb, 8, 1); /* component number */
238     put_bits(&s->pb, 4, s->mjpeg_hsample[0]); /* H factor */
239     put_bits(&s->pb, 4, s->mjpeg_vsample[0]); /* V factor */
240     put_bits(&s->pb, 8, 0); /* select matrix */
241
242     /* Cb component */
243     put_bits(&s->pb, 8, 2); /* component number */
244     put_bits(&s->pb, 4, s->mjpeg_hsample[1]); /* H factor */
245     put_bits(&s->pb, 4, s->mjpeg_vsample[1]); /* V factor */
246 #ifdef TWOMATRIXES
247     put_bits(&s->pb, 8, lossless ? 0 : 1); /* select matrix */
248 #else
249     put_bits(&s->pb, 8, 0); /* select matrix */
250 #endif
251
252     /* Cr component */
253     put_bits(&s->pb, 8, 3); /* component number */
254     put_bits(&s->pb, 4, s->mjpeg_hsample[2]); /* H factor */
255     put_bits(&s->pb, 4, s->mjpeg_vsample[2]); /* V factor */
256 #ifdef TWOMATRIXES
257     put_bits(&s->pb, 8, lossless ? 0 : 1); /* select matrix */
258 #else
259     put_bits(&s->pb, 8, 0); /* select matrix */
260 #endif
261
262     /* scan header */
263     put_marker(&s->pb, SOS);
264     put_bits(&s->pb, 16, 12); /* length */
265     put_bits(&s->pb, 8, 3); /* 3 components */
266
267     /* Y component */
268     put_bits(&s->pb, 8, 1); /* index */
269     put_bits(&s->pb, 4, 0); /* DC huffman table index */
270     put_bits(&s->pb, 4, 0); /* AC huffman table index */
271
272     /* Cb component */
273     put_bits(&s->pb, 8, 2); /* index */
274     put_bits(&s->pb, 4, 1); /* DC huffman table index */
275     put_bits(&s->pb, 4, lossless ? 0 : 1); /* AC huffman table index */
276
277     /* Cr component */
278     put_bits(&s->pb, 8, 3); /* index */
279     put_bits(&s->pb, 4, 1); /* DC huffman table index */
280     put_bits(&s->pb, 4, lossless ? 0 : 1); /* AC huffman table index */
281
282     put_bits(&s->pb, 8, lossless ? s->avctx->prediction_method+1 : 0); /* Ss (not used) */
283
284     switch(s->avctx->codec_id){
285     case AV_CODEC_ID_MJPEG:  put_bits(&s->pb, 8, 63); break; /* Se (not used) */
286     case AV_CODEC_ID_LJPEG:  put_bits(&s->pb, 8,  0); break; /* not used */
287     default: av_assert0(0);
288     }
289
290     put_bits(&s->pb, 8, 0); /* Ah/Al (not used) */
291
292 end:
293     s->esc_pos = put_bits_count(&s->pb) >> 3;
294     for(i=1; i<s->slice_context_count; i++)
295         s->thread_context[i]->esc_pos = 0;
296 }
297
298 static void escape_FF(MpegEncContext *s, int start)
299 {
300     int size= put_bits_count(&s->pb) - start*8;
301     int i, ff_count;
302     uint8_t *buf= s->pb.buf + start;
303     int align= (-(size_t)(buf))&3;
304
305     av_assert1((size&7) == 0);
306     size >>= 3;
307
308     ff_count=0;
309     for(i=0; i<size && i<align; i++){
310         if(buf[i]==0xFF) ff_count++;
311     }
312     for(; i<size-15; i+=16){
313         int acc, v;
314
315         v= *(uint32_t*)(&buf[i]);
316         acc= (((v & (v>>4))&0x0F0F0F0F)+0x01010101)&0x10101010;
317         v= *(uint32_t*)(&buf[i+4]);
318         acc+=(((v & (v>>4))&0x0F0F0F0F)+0x01010101)&0x10101010;
319         v= *(uint32_t*)(&buf[i+8]);
320         acc+=(((v & (v>>4))&0x0F0F0F0F)+0x01010101)&0x10101010;
321         v= *(uint32_t*)(&buf[i+12]);
322         acc+=(((v & (v>>4))&0x0F0F0F0F)+0x01010101)&0x10101010;
323
324         acc>>=4;
325         acc+= (acc>>16);
326         acc+= (acc>>8);
327         ff_count+= acc&0xFF;
328     }
329     for(; i<size; i++){
330         if(buf[i]==0xFF) ff_count++;
331     }
332
333     if(ff_count==0) return;
334
335     flush_put_bits(&s->pb);
336     skip_put_bytes(&s->pb, ff_count);
337
338     for(i=size-1; ff_count; i--){
339         int v= buf[i];
340
341         if(v==0xFF){
342 //printf("%d %d\n", i, ff_count);
343             buf[i+ff_count]= 0;
344             ff_count--;
345         }
346
347         buf[i+ff_count]= v;
348     }
349 }
350
351 void ff_mjpeg_encode_stuffing(MpegEncContext *s)
352 {
353     int length, i;
354     PutBitContext *pbc = &s->pb;
355     int mb_y = s->mb_y - !s->mb_x;
356     length= (-put_bits_count(pbc))&7;
357     if(length) put_bits(pbc, length, (1<<length)-1);
358
359     flush_put_bits(&s->pb);
360     escape_FF(s, s->esc_pos);
361
362     if((s->avctx->active_thread_type & FF_THREAD_SLICE) && mb_y < s->mb_height)
363         put_marker(pbc, RST0 + (mb_y&7));
364     s->esc_pos = put_bits_count(pbc) >> 3;
365
366     for(i=0; i<3; i++)
367         s->last_dc[i] = 128 << s->intra_dc_precision;
368 }
369
370 void ff_mjpeg_encode_picture_trailer(MpegEncContext *s)
371 {
372
373     av_assert1((s->header_bits&7)==0);
374
375
376     put_marker(&s->pb, EOI);
377 }
378
379 void ff_mjpeg_encode_dc(MpegEncContext *s, int val,
380                         uint8_t *huff_size, uint16_t *huff_code)
381 {
382     int mant, nbits;
383
384     if (val == 0) {
385         put_bits(&s->pb, huff_size[0], huff_code[0]);
386     } else {
387         mant = val;
388         if (val < 0) {
389             val = -val;
390             mant--;
391         }
392
393         nbits= av_log2_16bit(val) + 1;
394
395         put_bits(&s->pb, huff_size[nbits], huff_code[nbits]);
396
397         put_sbits(&s->pb, nbits, mant);
398     }
399 }
400
401 static void encode_block(MpegEncContext *s, DCTELEM *block, int n)
402 {
403     int mant, nbits, code, i, j;
404     int component, dc, run, last_index, val;
405     MJpegContext *m = s->mjpeg_ctx;
406     uint8_t *huff_size_ac;
407     uint16_t *huff_code_ac;
408
409     /* DC coef */
410     component = (n <= 3 ? 0 : (n&1) + 1);
411     dc = block[0]; /* overflow is impossible */
412     val = dc - s->last_dc[component];
413     if (n < 4) {
414         ff_mjpeg_encode_dc(s, val, m->huff_size_dc_luminance, m->huff_code_dc_luminance);
415         huff_size_ac = m->huff_size_ac_luminance;
416         huff_code_ac = m->huff_code_ac_luminance;
417     } else {
418         ff_mjpeg_encode_dc(s, val, m->huff_size_dc_chrominance, m->huff_code_dc_chrominance);
419         huff_size_ac = m->huff_size_ac_chrominance;
420         huff_code_ac = m->huff_code_ac_chrominance;
421     }
422     s->last_dc[component] = dc;
423
424     /* AC coefs */
425
426     run = 0;
427     last_index = s->block_last_index[n];
428     for(i=1;i<=last_index;i++) {
429         j = s->intra_scantable.permutated[i];
430         val = block[j];
431         if (val == 0) {
432             run++;
433         } else {
434             while (run >= 16) {
435                 put_bits(&s->pb, huff_size_ac[0xf0], huff_code_ac[0xf0]);
436                 run -= 16;
437             }
438             mant = val;
439             if (val < 0) {
440                 val = -val;
441                 mant--;
442             }
443
444             nbits= av_log2(val) + 1;
445             code = (run << 4) | nbits;
446
447             put_bits(&s->pb, huff_size_ac[code], huff_code_ac[code]);
448
449             put_sbits(&s->pb, nbits, mant);
450             run = 0;
451         }
452     }
453
454     /* output EOB only if not already 64 values */
455     if (last_index < 63 || run != 0)
456         put_bits(&s->pb, huff_size_ac[0], huff_code_ac[0]);
457 }
458
459 void ff_mjpeg_encode_mb(MpegEncContext *s, DCTELEM block[6][64])
460 {
461     int i;
462     for(i=0;i<5;i++) {
463         encode_block(s, block[i], i);
464     }
465     if (s->chroma_format == CHROMA_420) {
466         encode_block(s, block[5], 5);
467     } else {
468         encode_block(s, block[6], 6);
469         encode_block(s, block[5], 5);
470         encode_block(s, block[7], 7);
471     }
472
473     s->i_tex_bits += get_bits_diff(s);
474 }
475
476 // maximum over s->mjpeg_vsample[i]
477 #define V_MAX 2
478 static int amv_encode_picture(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
479                               const AVFrame *pic_arg, int *got_packet)
480
481 {
482     MpegEncContext *s = avctx->priv_data;
483     AVFrame pic = *pic_arg;
484     int i;
485
486     //CODEC_FLAG_EMU_EDGE have to be cleared
487     if(s->avctx->flags & CODEC_FLAG_EMU_EDGE)
488         return -1;
489
490     //picture should be flipped upside-down
491     for(i=0; i < 3; i++) {
492         pic.data[i] += (pic.linesize[i] * (s->mjpeg_vsample[i] * (8 * s->mb_height -((s->height/V_MAX)&7)) - 1 ));
493         pic.linesize[i] *= -1;
494     }
495     return ff_MPV_encode_picture(avctx, pkt, &pic, got_packet);
496 }
497
498 #if CONFIG_MJPEG_ENCODER
499 AVCodec ff_mjpeg_encoder = {
500     .name           = "mjpeg",
501     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
502     .id             = AV_CODEC_ID_MJPEG,
503     .priv_data_size = sizeof(MpegEncContext),
504     .init           = ff_MPV_encode_init,
505     .encode2        = ff_MPV_encode_picture,
506     .close          = ff_MPV_encode_end,
507     .capabilities   = CODEC_CAP_SLICE_THREADS | CODEC_CAP_FRAME_THREADS | CODEC_CAP_INTRA_ONLY,
508     .pix_fmts       = (const enum PixelFormat[]){
509         PIX_FMT_YUVJ420P, PIX_FMT_YUVJ422P, PIX_FMT_NONE
510     },
511     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("MJPEG (Motion JPEG)"),
512 };
513 #endif
514 #if CONFIG_AMV_ENCODER
515 AVCodec ff_amv_encoder = {
516     .name           = "amv",
517     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
518     .id             = AV_CODEC_ID_AMV,
519     .priv_data_size = sizeof(MpegEncContext),
520     .init           = ff_MPV_encode_init,
521     .encode2        = amv_encode_picture,
522     .close          = ff_MPV_encode_end,
523     .pix_fmts       = (const enum PixelFormat[]){
524         PIX_FMT_YUVJ420P, PIX_FMT_YUVJ422P, PIX_FMT_NONE
525     },
526     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("AMV Video"),
527 };
528 #endif