avcodec/mjpegenc: Revert some differences in ff_mjpeg_encode_mb() relative to pre...
[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 "libavutil/pixdesc.h"
34
35 #include "avcodec.h"
36 #include "jpegtables.h"
37 #include "mjpegenc_common.h"
38 #include "mpegvideo.h"
39 #include "mjpeg.h"
40 #include "mjpegenc.h"
41
42
43 static int alloc_huffman(MpegEncContext *s)
44 {
45     MJpegContext *m = s->mjpeg_ctx;
46     size_t num_mbs, num_blocks, num_codes;
47     int blocks_per_mb;
48
49     // We need to init this here as the mjpeg init is called before the common init,
50     s->mb_width  = (s->width  + 15) / 16;
51     s->mb_height = (s->height + 15) / 16;
52
53     switch (s->chroma_format) {
54     case CHROMA_420: blocks_per_mb =  6; break;
55     case CHROMA_422: blocks_per_mb =  8; break;
56     case CHROMA_444: blocks_per_mb = 12; break;
57     default: av_assert0(0);
58     };
59
60     // Make sure we have enough space to hold this frame.
61     num_mbs = s->mb_width * s->mb_height;
62     num_blocks = num_mbs * blocks_per_mb;
63     num_codes = num_blocks * 64;
64
65     m->huff_buffer = av_malloc_array(num_codes, sizeof(MJpegHuffmanCode));
66     if (!m->huff_buffer)
67         return AVERROR(ENOMEM);
68     return 0;
69 }
70
71 av_cold int ff_mjpeg_encode_init(MpegEncContext *s)
72 {
73     MJpegContext *m;
74
75     av_assert0(s->slice_context_count == 1);
76
77     if (s->width > 65500 || s->height > 65500) {
78         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "JPEG does not support resolutions above 65500x65500\n");
79         return AVERROR(EINVAL);
80     }
81
82     m = av_malloc(sizeof(MJpegContext));
83     if (!m)
84         return AVERROR(ENOMEM);
85
86     s->min_qcoeff=-1023;
87     s->max_qcoeff= 1023;
88
89     // Build default Huffman tables.
90     // These may be overwritten later with more optimal Huffman tables, but
91     // they are needed at least right now for some processes like trellis.
92     ff_mjpeg_build_huffman_codes(m->huff_size_dc_luminance,
93                                  m->huff_code_dc_luminance,
94                                  avpriv_mjpeg_bits_dc_luminance,
95                                  avpriv_mjpeg_val_dc);
96     ff_mjpeg_build_huffman_codes(m->huff_size_dc_chrominance,
97                                  m->huff_code_dc_chrominance,
98                                  avpriv_mjpeg_bits_dc_chrominance,
99                                  avpriv_mjpeg_val_dc);
100     ff_mjpeg_build_huffman_codes(m->huff_size_ac_luminance,
101                                  m->huff_code_ac_luminance,
102                                  avpriv_mjpeg_bits_ac_luminance,
103                                  avpriv_mjpeg_val_ac_luminance);
104     ff_mjpeg_build_huffman_codes(m->huff_size_ac_chrominance,
105                                  m->huff_code_ac_chrominance,
106                                  avpriv_mjpeg_bits_ac_chrominance,
107                                  avpriv_mjpeg_val_ac_chrominance);
108
109     ff_init_uni_ac_vlc(m->huff_size_ac_luminance,   m->uni_ac_vlc_len);
110     ff_init_uni_ac_vlc(m->huff_size_ac_chrominance, m->uni_chroma_ac_vlc_len);
111     s->intra_ac_vlc_length      =
112     s->intra_ac_vlc_last_length = m->uni_ac_vlc_len;
113     s->intra_chroma_ac_vlc_length      =
114     s->intra_chroma_ac_vlc_last_length = m->uni_chroma_ac_vlc_len;
115
116     // Buffers start out empty.
117     m->huff_ncode = 0;
118     s->mjpeg_ctx = m;
119
120     return alloc_huffman(s);
121 }
122
123 av_cold void ff_mjpeg_encode_close(MpegEncContext *s)
124 {
125     av_freep(&s->mjpeg_ctx->huff_buffer);
126     av_freep(&s->mjpeg_ctx);
127 }
128
129 /**
130  * Encodes and outputs the entire frame in the JPEG format.
131  *
132  * @param s The MpegEncContext.
133  */
134 void ff_mjpeg_encode_picture_frame(MpegEncContext *s)
135 {
136     int i, nbits, code, table_id;
137     MJpegContext *m = s->mjpeg_ctx;
138     uint8_t *huff_size[4] = {m->huff_size_dc_luminance,
139                              m->huff_size_dc_chrominance,
140                              m->huff_size_ac_luminance,
141                              m->huff_size_ac_chrominance};
142     uint16_t *huff_code[4] = {m->huff_code_dc_luminance,
143                               m->huff_code_dc_chrominance,
144                               m->huff_code_ac_luminance,
145                               m->huff_code_ac_chrominance};
146     size_t total_bits = 0;
147     size_t bytes_needed;
148
149     s->header_bits = get_bits_diff(s);
150     // Estimate the total size first
151     for (i = 0; i < m->huff_ncode; i++) {
152         table_id = m->huff_buffer[i].table_id;
153         code = m->huff_buffer[i].code;
154         nbits = code & 0xf;
155
156         total_bits += huff_size[table_id][code] + nbits;
157     }
158
159     bytes_needed = (total_bits + 7) / 8;
160     ff_mpv_reallocate_putbitbuffer(s, bytes_needed, bytes_needed);
161
162     for (i = 0; i < m->huff_ncode; i++) {
163         table_id = m->huff_buffer[i].table_id;
164         code = m->huff_buffer[i].code;
165         nbits = code & 0xf;
166
167         put_bits(&s->pb, huff_size[table_id][code], huff_code[table_id][code]);
168         if (nbits != 0) {
169             put_sbits(&s->pb, nbits, m->huff_buffer[i].mant);
170         }
171     }
172
173     m->huff_ncode = 0;
174     s->i_tex_bits = get_bits_diff(s);
175 }
176
177 /**
178  * Add code and table_id to the JPEG buffer.
179  *
180  * @param s The MJpegContext which contains the JPEG buffer.
181  * @param table_id Which Huffman table the code belongs to.
182  * @param code The encoded exponent of the coefficients and the run-bits.
183  */
184 static inline void ff_mjpeg_encode_code(MJpegContext *s, uint8_t table_id, int code)
185 {
186     MJpegHuffmanCode *c = &s->huff_buffer[s->huff_ncode++];
187     c->table_id = table_id;
188     c->code = code;
189 }
190
191 /**
192  * Add the coefficient's data to the JPEG buffer.
193  *
194  * @param s The MJpegContext which contains the JPEG buffer.
195  * @param table_id Which Huffman table the code belongs to.
196  * @param val The coefficient.
197  * @param run The run-bits.
198  */
199 static void ff_mjpeg_encode_coef(MJpegContext *s, uint8_t table_id, int val, int run)
200 {
201     int mant, code;
202
203     if (val == 0) {
204         av_assert0(run == 0);
205         ff_mjpeg_encode_code(s, table_id, 0);
206     } else {
207         mant = val;
208         if (val < 0) {
209             val = -val;
210             mant--;
211         }
212
213         code = (run << 4) | (av_log2_16bit(val) + 1);
214
215         s->huff_buffer[s->huff_ncode].mant = mant;
216         ff_mjpeg_encode_code(s, table_id, code);
217     }
218 }
219
220 /**
221  * Add the block's data into the JPEG buffer.
222  *
223  * @param s The MJpegEncContext that contains the JPEG buffer.
224  * @param block The block.
225  * @param n The block's index or number.
226  */
227 static void encode_block(MpegEncContext *s, int16_t *block, int n)
228 {
229     int i, j, table_id;
230     int component, dc, last_index, val, run;
231     MJpegContext *m = s->mjpeg_ctx;
232
233     /* DC coef */
234     component = (n <= 3 ? 0 : (n&1) + 1);
235     table_id = (n <= 3 ? 0 : 1);
236     dc = block[0]; /* overflow is impossible */
237     val = dc - s->last_dc[component];
238
239     ff_mjpeg_encode_coef(m, table_id, val, 0);
240
241     s->last_dc[component] = dc;
242
243     /* AC coefs */
244
245     run = 0;
246     last_index = s->block_last_index[n];
247     table_id |= 2;
248
249     for(i=1;i<=last_index;i++) {
250         j = s->intra_scantable.permutated[i];
251         val = block[j];
252
253         if (val == 0) {
254             run++;
255         } else {
256             while (run >= 16) {
257                 ff_mjpeg_encode_code(m, table_id, 0xf0);
258                 run -= 16;
259             }
260             ff_mjpeg_encode_coef(m, table_id, val, run);
261             run = 0;
262         }
263     }
264
265     /* output EOB only if not already 64 values */
266     if (last_index < 63 || run != 0)
267         ff_mjpeg_encode_code(m, table_id, 0);
268 }
269
270 void ff_mjpeg_encode_mb(MpegEncContext *s, int16_t block[12][64])
271 {
272     int i;
273     if (s->chroma_format == CHROMA_444) {
274         encode_block(s, block[0], 0);
275         encode_block(s, block[2], 2);
276         encode_block(s, block[4], 4);
277         encode_block(s, block[8], 8);
278         encode_block(s, block[5], 5);
279         encode_block(s, block[9], 9);
280
281         if (16*s->mb_x+8 < s->width) {
282             encode_block(s, block[1], 1);
283             encode_block(s, block[3], 3);
284             encode_block(s, block[6], 6);
285             encode_block(s, block[10], 10);
286             encode_block(s, block[7], 7);
287             encode_block(s, block[11], 11);
288         }
289     } else {
290         for(i=0;i<5;i++) {
291             encode_block(s, block[i], i);
292         }
293         if (s->chroma_format == CHROMA_420) {
294             encode_block(s, block[5], 5);
295         } else {
296             encode_block(s, block[6], 6);
297             encode_block(s, block[5], 5);
298             encode_block(s, block[7], 7);
299         }
300     }
301 }
302
303 // maximum over s->mjpeg_vsample[i]
304 #define V_MAX 2
305 static int amv_encode_picture(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
306                               const AVFrame *pic_arg, int *got_packet)
307
308 {
309     MpegEncContext *s = avctx->priv_data;
310     AVFrame *pic;
311     int i, ret;
312     int chroma_h_shift, chroma_v_shift;
313
314     av_pix_fmt_get_chroma_sub_sample(avctx->pix_fmt, &chroma_h_shift, &chroma_v_shift);
315
316 #if FF_API_EMU_EDGE
317     //CODEC_FLAG_EMU_EDGE have to be cleared
318     if(s->avctx->flags & CODEC_FLAG_EMU_EDGE)
319         return AVERROR(EINVAL);
320 #endif
321
322     if ((avctx->height & 15) && avctx->strict_std_compliance > FF_COMPLIANCE_UNOFFICIAL) {
323         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
324                "Heights which are not a multiple of 16 might fail with some decoders, "
325                "use vstrict=-1 / -strict -1 to use %d anyway.\n", avctx->height);
326         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "If you have a device that plays AMV videos, please test if videos "
327                "with such heights work with it and report your findings to ffmpeg-devel@ffmpeg.org\n");
328         return AVERROR_EXPERIMENTAL;
329     }
330
331     pic = av_frame_clone(pic_arg);
332     if (!pic)
333         return AVERROR(ENOMEM);
334     //picture should be flipped upside-down
335     for(i=0; i < 3; i++) {
336         int vsample = i ? 2 >> chroma_v_shift : 2;
337         pic->data[i] += pic->linesize[i] * (vsample * s->height / V_MAX - 1);
338         pic->linesize[i] *= -1;
339     }
340     ret = ff_mpv_encode_picture(avctx, pkt, pic, got_packet);
341     av_frame_free(&pic);
342     return ret;
343 }
344
345 #define OFFSET(x) offsetof(MpegEncContext, x)
346 #define VE AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM
347 static const AVOption options[] = {
348 FF_MPV_COMMON_OPTS
349 { "pred", "Prediction method", OFFSET(pred), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 1 }, 1, 3, VE, "pred" },
350     { "left",   NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = 1 }, INT_MIN, INT_MAX, VE, "pred" },
351     { "plane",  NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = 2 }, INT_MIN, INT_MAX, VE, "pred" },
352     { "median", NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = 3 }, INT_MIN, INT_MAX, VE, "pred" },
353 { "huffman", "Huffman table strategy", OFFSET(huffman), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = HUFFMAN_TABLE_DEFAULT }, 0, NB_HUFFMAN_TABLE_OPTION - 1, VE, "huffman" },
354     { "default", NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = HUFFMAN_TABLE_DEFAULT }, INT_MIN, INT_MAX, VE, "huffman" },
355     { "optimal", NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = HUFFMAN_TABLE_OPTIMAL }, INT_MIN, INT_MAX, VE, "huffman" },
356 { NULL},
357 };
358
359 #if CONFIG_MJPEG_ENCODER
360
361 static const AVClass mjpeg_class = {
362     .class_name = "mjpeg encoder",
363     .item_name  = av_default_item_name,
364     .option     = options,
365     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
366 };
367
368 AVCodec ff_mjpeg_encoder = {
369     .name           = "mjpeg",
370     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("MJPEG (Motion JPEG)"),
371     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
372     .id             = AV_CODEC_ID_MJPEG,
373     .priv_data_size = sizeof(MpegEncContext),
374     .init           = ff_mpv_encode_init,
375     .encode2        = ff_mpv_encode_picture,
376     .close          = ff_mpv_encode_end,
377     .capabilities   = AV_CODEC_CAP_SLICE_THREADS | AV_CODEC_CAP_FRAME_THREADS | AV_CODEC_CAP_INTRA_ONLY,
378     .pix_fmts       = (const enum AVPixelFormat[]){
379         AV_PIX_FMT_YUVJ420P, AV_PIX_FMT_YUVJ422P, AV_PIX_FMT_YUVJ444P, AV_PIX_FMT_NONE
380     },
381     .priv_class     = &mjpeg_class,
382 };
383 #endif
384 #if CONFIG_AMV_ENCODER
385 static const AVClass amv_class = {
386     .class_name = "amv encoder",
387     .item_name  = av_default_item_name,
388     .option     = options,
389     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
390 };
391
392 AVCodec ff_amv_encoder = {
393     .name           = "amv",
394     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("AMV Video"),
395     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
396     .id             = AV_CODEC_ID_AMV,
397     .priv_data_size = sizeof(MpegEncContext),
398     .init           = ff_mpv_encode_init,
399     .encode2        = amv_encode_picture,
400     .close          = ff_mpv_encode_end,
401     .pix_fmts       = (const enum AVPixelFormat[]){
402         AV_PIX_FMT_YUVJ420P, AV_PIX_FMT_NONE
403     },
404     .priv_class     = &amv_class,
405 };
406 #endif