Support 64bit tiff images.
[ffmpeg.git] / libavcodec / tiffenc.c
1 /*
2  * TIFF image encoder
3  * Copyright (c) 2007 Bartlomiej Wolowiec
4  *
5  * This file is part of FFmpeg.
6  *
7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
9  * License as published by the Free Software Foundation; either
10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
11  *
12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
15  * Lesser General Public License for more details.
16  *
17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
20  */
21
22 /**
23  * @file
24  * TIFF image encoder
25  * @author Bartlomiej Wolowiec
26  */
27
28 #include "libavutil/log.h"
29 #include "libavutil/opt.h"
30
31 #include "avcodec.h"
32 #if CONFIG_ZLIB
33 #include <zlib.h>
34 #endif
35 #include "libavutil/opt.h"
36 #include "bytestream.h"
37 #include "tiff.h"
38 #include "rle.h"
39 #include "lzw.h"
40 #include "put_bits.h"
41
42 #define TIFF_MAX_ENTRY 32
43
44 /** sizes of various TIFF field types (string size = 1)*/
45 static const uint8_t type_sizes2[6] = {
46     0, 1, 1, 2, 4, 8
47 };
48
49 typedef struct TiffEncoderContext {
50     AVClass *class;                     ///< for private options
51     AVCodecContext *avctx;
52     AVFrame picture;
53
54     int width;                          ///< picture width
55     int height;                         ///< picture height
56     unsigned int bpp;                   ///< bits per pixel
57     int compr;                          ///< compression level
58     int bpp_tab_size;                   ///< bpp_tab size
59     int photometric_interpretation;     ///< photometric interpretation
60     int strips;                         ///< number of strips
61     int rps;                            ///< row per strip
62     uint8_t entries[TIFF_MAX_ENTRY*12]; ///< entires in header
63     int num_entries;                    ///< number of entires
64     uint8_t **buf;                      ///< actual position in buffer
65     uint8_t *buf_start;                 ///< pointer to first byte in buffer
66     int buf_size;                       ///< buffer size
67     uint16_t subsampling[2];            ///< YUV subsampling factors
68     struct LZWEncodeState *lzws;        ///< LZW Encode state
69     uint32_t dpi;                       ///< image resolution in DPI
70 } TiffEncoderContext;
71
72
73 /**
74  * Check free space in buffer
75  * @param s Tiff context
76  * @param need Needed bytes
77  * @return 0 - ok, 1 - no free space
78  */
79 inline static int check_size(TiffEncoderContext * s, uint64_t need)
80 {
81     if (s->buf_size < *s->buf - s->buf_start + need) {
82         *s->buf = s->buf_start + s->buf_size + 1;
83         av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "Buffer is too small\n");
84         return 1;
85     }
86     return 0;
87 }
88
89 /**
90  * Put n values to buffer
91  *
92  * @param p Pointer to pointer to output buffer
93  * @param n Number of values
94  * @param val Pointer to values
95  * @param type Type of values
96  * @param flip =0 - normal copy, >0 - flip
97  */
98 static void tnput(uint8_t ** p, int n, const uint8_t * val, enum TiffTypes type,
99                   int flip)
100 {
101     int i;
102 #if HAVE_BIGENDIAN
103     flip ^= ((int[]) {0, 0, 0, 1, 3, 3})[type];
104 #endif
105     for (i = 0; i < n * type_sizes2[type]; i++)
106         *(*p)++ = val[i ^ flip];
107 }
108
109 /**
110  * Add entry to directory in tiff header.
111  * @param s Tiff context
112  * @param tag Tag that identifies the entry
113  * @param type Entry type
114  * @param count The number of values
115  * @param ptr_val Pointer to values
116  */
117 static void add_entry(TiffEncoderContext * s,
118                       enum TiffTags tag, enum TiffTypes type, int count,
119                       const void *ptr_val)
120 {
121     uint8_t *entries_ptr = s->entries + 12 * s->num_entries;
122
123     assert(s->num_entries < TIFF_MAX_ENTRY);
124
125     bytestream_put_le16(&entries_ptr, tag);
126     bytestream_put_le16(&entries_ptr, type);
127     bytestream_put_le32(&entries_ptr, count);
128
129     if (type_sizes[type] * count <= 4) {
130         tnput(&entries_ptr, count, ptr_val, type, 0);
131     } else {
132         bytestream_put_le32(&entries_ptr, *s->buf - s->buf_start);
133         check_size(s, count * type_sizes2[type]);
134         tnput(s->buf, count, ptr_val, type, 0);
135     }
136
137     s->num_entries++;
138 }
139
140 static void add_entry1(TiffEncoderContext * s,
141                        enum TiffTags tag, enum TiffTypes type, int val){
142     uint16_t w = val;
143     uint32_t dw= val;
144     add_entry(s, tag, type, 1, type == TIFF_SHORT ? (void *)&w : (void *)&dw);
145 }
146
147 /**
148  * Encode one strip in tiff file
149  *
150  * @param s Tiff context
151  * @param src Input buffer
152  * @param dst Output buffer
153  * @param n Size of input buffer
154  * @param compr Compression method
155  * @return Number of output bytes. If an output error is encountered, -1 returned
156  */
157 static int encode_strip(TiffEncoderContext * s, const int8_t * src,
158                         uint8_t * dst, int n, int compr)
159 {
160
161     switch (compr) {
162 #if CONFIG_ZLIB
163     case TIFF_DEFLATE:
164     case TIFF_ADOBE_DEFLATE:
165         {
166             unsigned long zlen = s->buf_size - (*s->buf - s->buf_start);
167             if (compress(dst, &zlen, src, n) != Z_OK) {
168                 av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "Compressing failed\n");
169                 return -1;
170             }
171             return zlen;
172         }
173 #endif
174     case TIFF_RAW:
175         if (check_size(s, n))
176             return -1;
177         memcpy(dst, src, n);
178         return n;
179     case TIFF_PACKBITS:
180         return ff_rle_encode(dst, s->buf_size - (*s->buf - s->buf_start), src, 1, n, 2, 0xff, -1, 0);
181     case TIFF_LZW:
182         return ff_lzw_encode(s->lzws, src, n);
183     default:
184         return -1;
185     }
186 }
187
188 static void pack_yuv(TiffEncoderContext * s, uint8_t * dst, int lnum)
189 {
190     AVFrame *p = &s->picture;
191     int i, j, k;
192     int w = (s->width - 1) / s->subsampling[0] + 1;
193     uint8_t *pu = &p->data[1][lnum / s->subsampling[1] * p->linesize[1]];
194     uint8_t *pv = &p->data[2][lnum / s->subsampling[1] * p->linesize[2]];
195     for (i = 0; i < w; i++){
196         for (j = 0; j < s->subsampling[1]; j++)
197             for (k = 0; k < s->subsampling[0]; k++)
198                 *dst++ = p->data[0][(lnum + j) * p->linesize[0] +
199                                     i * s->subsampling[0] + k];
200         *dst++ = *pu++;
201         *dst++ = *pv++;
202     }
203 }
204
205 static int encode_frame(AVCodecContext * avctx, unsigned char *buf,
206                         int buf_size, void *data)
207 {
208     TiffEncoderContext *s = avctx->priv_data;
209     AVFrame *pict = data;
210     AVFrame *const p = (AVFrame *) & s->picture;
211     int i;
212     int n;
213     uint8_t *ptr = buf;
214     uint8_t *offset;
215     uint32_t strips;
216     uint32_t *strip_sizes = NULL;
217     uint32_t *strip_offsets = NULL;
218     int bytes_per_row;
219     uint32_t res[2] = { s->dpi, 1 };        // image resolution (72/1)
220     uint16_t bpp_tab[] = { 8, 8, 8, 8 };
221     int ret = -1;
222     int is_yuv = 0;
223     uint8_t *yuv_line = NULL;
224     int shift_h, shift_v;
225
226     s->avctx = avctx;
227     s->buf_start = buf;
228     s->buf = &ptr;
229     s->buf_size = buf_size;
230
231     *p = *pict;
232     p->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
233     p->key_frame = 1;
234     avctx->coded_frame= &s->picture;
235
236 #if FF_API_TIFFENC_COMPLEVEL
237     if (avctx->compression_level != FF_COMPRESSION_DEFAULT)
238         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Using compression_level to set compression "
239                "algorithm is deprecated. Please use the compression_algo private "
240                "option instead.\n");
241     if (avctx->compression_level == 0) {
242         s->compr = TIFF_RAW;
243     } else if(avctx->compression_level == 2) {
244         s->compr = TIFF_LZW;
245 #if CONFIG_ZLIB
246     } else if ((avctx->compression_level >= 3)) {
247         s->compr = TIFF_DEFLATE;
248 #endif
249     }
250 #endif
251
252     s->width = avctx->width;
253     s->height = avctx->height;
254     s->subsampling[0] = 1;
255     s->subsampling[1] = 1;
256
257     switch (avctx->pix_fmt) {
258     case PIX_FMT_RGBA64LE:
259         s->bpp = 64;
260         s->photometric_interpretation = 2;
261         bpp_tab[0] = 16;
262         bpp_tab[1] = 16;
263         bpp_tab[2] = 16;
264         bpp_tab[3] = 16;
265         break;
266     case PIX_FMT_RGB48LE:
267         s->bpp = 48;
268         s->photometric_interpretation = 2;
269         bpp_tab[0] = 16;
270         bpp_tab[1] = 16;
271         bpp_tab[2] = 16;
272         bpp_tab[3] = 16;
273         break;
274     case PIX_FMT_RGBA:
275         s->bpp = 32;
276         s->photometric_interpretation = 2;
277         break;
278     case PIX_FMT_RGB24:
279         s->bpp = 24;
280         s->photometric_interpretation = 2;
281         break;
282     case PIX_FMT_GRAY8:
283         s->bpp = 8;
284         s->photometric_interpretation = 1;
285         break;
286     case PIX_FMT_PAL8:
287         s->bpp = 8;
288         s->photometric_interpretation = 3;
289         break;
290     case PIX_FMT_MONOBLACK:
291     case PIX_FMT_MONOWHITE:
292         s->bpp = 1;
293         s->photometric_interpretation = avctx->pix_fmt == PIX_FMT_MONOBLACK;
294         bpp_tab[0] = 1;
295         break;
296     case PIX_FMT_YUV420P:
297     case PIX_FMT_YUV422P:
298     case PIX_FMT_YUV444P:
299     case PIX_FMT_YUV410P:
300     case PIX_FMT_YUV411P:
301         s->photometric_interpretation = 6;
302         avcodec_get_chroma_sub_sample(avctx->pix_fmt,
303                 &shift_h, &shift_v);
304         s->bpp = 8 + (16 >> (shift_h + shift_v));
305         s->subsampling[0] = 1 << shift_h;
306         s->subsampling[1] = 1 << shift_v;
307         s->bpp_tab_size = 3;
308         is_yuv = 1;
309         break;
310     default:
311         av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR,
312                "This colors format is not supported\n");
313         return -1;
314     }
315     if (!is_yuv)
316         s->bpp_tab_size = (s->bpp >= 48) ? ((s->bpp + 7) >> 4):((s->bpp + 7) >> 3);
317
318     if (s->compr == TIFF_DEFLATE || s->compr == TIFF_ADOBE_DEFLATE || s->compr == TIFF_LZW)
319         //best choose for DEFLATE
320         s->rps = s->height;
321     else
322         s->rps = FFMAX(8192 / (((s->width * s->bpp) >> 3) + 1), 1);     // suggest size of strip
323     s->rps = ((s->rps - 1) / s->subsampling[1] + 1) * s->subsampling[1]; // round rps up
324
325     strips = (s->height - 1) / s->rps + 1;
326
327     if (check_size(s, 8))
328         goto fail;
329
330     // write header
331     bytestream_put_le16(&ptr, 0x4949);
332     bytestream_put_le16(&ptr, 42);
333
334     offset = ptr;
335     bytestream_put_le32(&ptr, 0);
336
337     strip_sizes = av_mallocz(sizeof(*strip_sizes) * strips);
338     strip_offsets = av_mallocz(sizeof(*strip_offsets) * strips);
339
340     bytes_per_row = (((s->width - 1)/s->subsampling[0] + 1) * s->bpp
341                     * s->subsampling[0] * s->subsampling[1] + 7) >> 3;
342     if (is_yuv){
343         yuv_line = av_malloc(bytes_per_row);
344         if (yuv_line == NULL){
345             av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "Not enough memory\n");
346             goto fail;
347         }
348     }
349
350 #if CONFIG_ZLIB
351     if (s->compr == TIFF_DEFLATE || s->compr == TIFF_ADOBE_DEFLATE) {
352         uint8_t *zbuf;
353         int zlen, zn;
354         int j;
355
356         zlen = bytes_per_row * s->rps;
357         zbuf = av_malloc(zlen);
358         strip_offsets[0] = ptr - buf;
359         zn = 0;
360         for (j = 0; j < s->rps; j++) {
361             if (is_yuv){
362                 pack_yuv(s, yuv_line, j);
363                 memcpy(zbuf + zn, yuv_line, bytes_per_row);
364                 j += s->subsampling[1] - 1;
365             }
366             else
367                 memcpy(zbuf + j * bytes_per_row,
368                        p->data[0] + j * p->linesize[0], bytes_per_row);
369             zn += bytes_per_row;
370         }
371         n = encode_strip(s, zbuf, ptr, zn, s->compr);
372         av_free(zbuf);
373         if (n<0) {
374             av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "Encode strip failed\n");
375             goto fail;
376         }
377         ptr += n;
378         strip_sizes[0] = ptr - buf - strip_offsets[0];
379     } else
380 #endif
381     {
382         if(s->compr == TIFF_LZW)
383             s->lzws = av_malloc(ff_lzw_encode_state_size);
384         for (i = 0; i < s->height; i++) {
385             if (strip_sizes[i / s->rps] == 0) {
386                 if(s->compr == TIFF_LZW){
387                     ff_lzw_encode_init(s->lzws, ptr, s->buf_size - (*s->buf - s->buf_start),
388                                        12, FF_LZW_TIFF, put_bits);
389                 }
390                 strip_offsets[i / s->rps] = ptr - buf;
391             }
392             if (is_yuv){
393                  pack_yuv(s, yuv_line, i);
394                  n = encode_strip(s, yuv_line, ptr, bytes_per_row, s->compr);
395                  i += s->subsampling[1] - 1;
396             }
397             else
398                 n = encode_strip(s, p->data[0] + i * p->linesize[0],
399                         ptr, bytes_per_row, s->compr);
400             if (n < 0) {
401                 av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "Encode strip failed\n");
402                 goto fail;
403             }
404             strip_sizes[i / s->rps] += n;
405             ptr += n;
406             if(s->compr == TIFF_LZW && (i==s->height-1 || i%s->rps == s->rps-1)){
407                 int ret;
408                 ret = ff_lzw_encode_flush(s->lzws, flush_put_bits);
409                 strip_sizes[(i / s->rps )] += ret ;
410                 ptr += ret;
411             }
412         }
413         if(s->compr == TIFF_LZW)
414             av_free(s->lzws);
415     }
416
417     s->num_entries = 0;
418
419     add_entry1(s,TIFF_SUBFILE,           TIFF_LONG,             0);
420     add_entry1(s,TIFF_WIDTH,             TIFF_LONG,             s->width);
421     add_entry1(s,TIFF_HEIGHT,            TIFF_LONG,             s->height);
422
423     if (s->bpp_tab_size)
424     add_entry(s, TIFF_BPP,               TIFF_SHORT,    s->bpp_tab_size, bpp_tab);
425
426     add_entry1(s,TIFF_COMPR,             TIFF_SHORT,            s->compr);
427     add_entry1(s,TIFF_INVERT,            TIFF_SHORT,            s->photometric_interpretation);
428     add_entry(s, TIFF_STRIP_OFFS,        TIFF_LONG,     strips, strip_offsets);
429
430     if (s->bpp_tab_size)
431     add_entry1(s,TIFF_SAMPLES_PER_PIXEL, TIFF_SHORT,            s->bpp_tab_size);
432
433     add_entry1(s,TIFF_ROWSPERSTRIP,      TIFF_LONG,             s->rps);
434     add_entry(s, TIFF_STRIP_SIZE,        TIFF_LONG,     strips, strip_sizes);
435     add_entry(s, TIFF_XRES,              TIFF_RATIONAL, 1,      res);
436     add_entry(s, TIFF_YRES,              TIFF_RATIONAL, 1,      res);
437     add_entry1(s,TIFF_RES_UNIT,          TIFF_SHORT,            2);
438
439     if(!(avctx->flags & CODEC_FLAG_BITEXACT))
440     add_entry(s, TIFF_SOFTWARE_NAME,     TIFF_STRING,
441               strlen(LIBAVCODEC_IDENT) + 1, LIBAVCODEC_IDENT);
442
443     if (avctx->pix_fmt == PIX_FMT_PAL8) {
444         uint16_t pal[256 * 3];
445         for (i = 0; i < 256; i++) {
446             uint32_t rgb = *(uint32_t *) (p->data[1] + i * 4);
447             pal[i]       = ((rgb >> 16) & 0xff) * 257;
448             pal[i + 256] = ((rgb >> 8 ) & 0xff) * 257;
449             pal[i + 512] = ( rgb        & 0xff) * 257;
450         }
451         add_entry(s, TIFF_PAL, TIFF_SHORT, 256 * 3, pal);
452     }
453     if (is_yuv){
454         /** according to CCIR Recommendation 601.1 */
455         uint32_t refbw[12] = {15, 1, 235, 1, 128, 1, 240, 1, 128, 1, 240, 1};
456         add_entry(s, TIFF_YCBCR_SUBSAMPLING, TIFF_SHORT,    2, s->subsampling);
457         add_entry(s, TIFF_REFERENCE_BW,      TIFF_RATIONAL, 6, refbw);
458     }
459     bytestream_put_le32(&offset, ptr - buf);    // write offset to dir
460
461     if (check_size(s, 6 + s->num_entries * 12))
462         goto fail;
463     bytestream_put_le16(&ptr, s->num_entries);  // write tag count
464     bytestream_put_buffer(&ptr, s->entries, s->num_entries * 12);
465     bytestream_put_le32(&ptr, 0);
466
467     ret = ptr - buf;
468
469 fail:
470     av_free(strip_sizes);
471     av_free(strip_offsets);
472     av_free(yuv_line);
473     return ret;
474 }
475
476 #define OFFSET(x) offsetof(TiffEncoderContext, x)
477 #define VE AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM
478 static const AVOption options[] = {
479     {"dpi", "set the image resolution (in dpi)", OFFSET(dpi), AV_OPT_TYPE_INT, {.dbl = 72}, 1, 0x10000, AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM|AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM},
480     { "compression_algo", NULL, OFFSET(compr), AV_OPT_TYPE_INT, {TIFF_PACKBITS}, TIFF_RAW, TIFF_DEFLATE, VE, "compression_algo" },
481     { "packbits", NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {TIFF_PACKBITS}, 0, 0, VE, "compression_algo" },
482     { "raw",      NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {TIFF_RAW},      0, 0, VE, "compression_algo" },
483     { "lzw",      NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {TIFF_LZW},      0, 0, VE, "compression_algo" },
484 #if CONFIG_ZLIB
485     { "deflate",  NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {TIFF_DEFLATE},  0, 0, VE, "compression_algo" },
486 #endif
487     { NULL },
488 };
489
490 static const AVClass tiffenc_class = {
491     .class_name = "TIFF encoder",
492     .item_name  = av_default_item_name,
493     .option     = options,
494     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
495 };
496
497 AVCodec ff_tiff_encoder = {
498     .name           = "tiff",
499     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
500     .id             = CODEC_ID_TIFF,
501     .priv_data_size = sizeof(TiffEncoderContext),
502     .encode         = encode_frame,
503     .pix_fmts =
504         (const enum PixelFormat[]) {PIX_FMT_RGB24, PIX_FMT_PAL8, PIX_FMT_GRAY8,
505                               PIX_FMT_MONOBLACK, PIX_FMT_MONOWHITE,
506                               PIX_FMT_YUV420P, PIX_FMT_YUV422P,
507                               PIX_FMT_YUV444P, PIX_FMT_YUV410P,
508                               PIX_FMT_YUV411P, PIX_FMT_RGB48LE,
509                               PIX_FMT_RGBA, PIX_FMT_RGBA64LE, PIX_FMT_NONE},
510     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("TIFF image"),
511     .priv_class     = &tiffenc_class,
512 };