movenc: Add a separate start_pts
[ffmpeg.git] / libavformat / gif.c
1 /*
2  * Animated GIF muxer
3  * Copyright (c) 2000 Fabrice Bellard
4  *
5  * This file is part of Libav.
6  *
7  * Libav 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  * Libav 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 Libav; if not, write to the Free Software
19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
20  */
21
22 /*
23  * First version by Francois Revol revol@free.fr
24  *
25  * Features and limitations:
26  * - currently no compression is performed,
27  *   in fact the size of the data is 9/8 the size of the image in 8bpp
28  * - uses only a global standard palette
29  * - tested with IE 5.0, Opera for BeOS, NetPositive (BeOS), and Mozilla (BeOS).
30  *
31  * Reference documents:
32  * http://www.goice.co.jp/member/mo/formats/gif.html
33  * http://astronomy.swin.edu.au/pbourke/dataformats/gif/
34  * http://www.dcs.ed.ac.uk/home/mxr/gfx/2d/GIF89a.txt
35  *
36  * this url claims to have an LZW algorithm not covered by Unisys patent:
37  * http://www.msg.net/utility/whirlgif/gifencod.html
38  * could help reduce the size of the files _a lot_...
39  * some sites mentions an RLE type compression also.
40  */
41
42 #include "avformat.h"
43 #include "libavutil/log.h"
44 #include "libavutil/opt.h"
45
46 /* The GIF format uses reversed order for bitstreams... */
47 /* at least they don't use PDP_ENDIAN :) */
48 #define BITSTREAM_WRITER_LE
49
50 #include "libavcodec/put_bits.h"
51
52 /* bitstream minipacket size */
53 #define GIF_CHUNKS 100
54
55 /* slows down the decoding (and some browsers don't like it) */
56 /* update on the 'some browsers don't like it issue from above: this was probably due to missing 'Data Sub-block Terminator' (byte 19) in the app_header */
57 #define GIF_ADD_APP_HEADER // required to enable looping of animated gif
58
59 typedef struct {
60     unsigned char r;
61     unsigned char g;
62     unsigned char b;
63 } rgb_triplet;
64
65 /* we use the standard 216 color palette */
66
67 /* this script was used to create the palette:
68  * for r in 00 33 66 99 cc ff; do for g in 00 33 66 99 cc ff; do echo -n "    "; for b in 00 33 66 99 cc ff; do
69  *   echo -n "{ 0x$r, 0x$g, 0x$b }, "; done; echo ""; done; done
70  */
71
72 static const rgb_triplet gif_clut[216] = {
73     { 0x00, 0x00, 0x00 }, { 0x00, 0x00, 0x33 }, { 0x00, 0x00, 0x66 }, { 0x00, 0x00, 0x99 }, { 0x00, 0x00, 0xcc }, { 0x00, 0x00, 0xff },
74     { 0x00, 0x33, 0x00 }, { 0x00, 0x33, 0x33 }, { 0x00, 0x33, 0x66 }, { 0x00, 0x33, 0x99 }, { 0x00, 0x33, 0xcc }, { 0x00, 0x33, 0xff },
75     { 0x00, 0x66, 0x00 }, { 0x00, 0x66, 0x33 }, { 0x00, 0x66, 0x66 }, { 0x00, 0x66, 0x99 }, { 0x00, 0x66, 0xcc }, { 0x00, 0x66, 0xff },
76     { 0x00, 0x99, 0x00 }, { 0x00, 0x99, 0x33 }, { 0x00, 0x99, 0x66 }, { 0x00, 0x99, 0x99 }, { 0x00, 0x99, 0xcc }, { 0x00, 0x99, 0xff },
77     { 0x00, 0xcc, 0x00 }, { 0x00, 0xcc, 0x33 }, { 0x00, 0xcc, 0x66 }, { 0x00, 0xcc, 0x99 }, { 0x00, 0xcc, 0xcc }, { 0x00, 0xcc, 0xff },
78     { 0x00, 0xff, 0x00 }, { 0x00, 0xff, 0x33 }, { 0x00, 0xff, 0x66 }, { 0x00, 0xff, 0x99 }, { 0x00, 0xff, 0xcc }, { 0x00, 0xff, 0xff },
79     { 0x33, 0x00, 0x00 }, { 0x33, 0x00, 0x33 }, { 0x33, 0x00, 0x66 }, { 0x33, 0x00, 0x99 }, { 0x33, 0x00, 0xcc }, { 0x33, 0x00, 0xff },
80     { 0x33, 0x33, 0x00 }, { 0x33, 0x33, 0x33 }, { 0x33, 0x33, 0x66 }, { 0x33, 0x33, 0x99 }, { 0x33, 0x33, 0xcc }, { 0x33, 0x33, 0xff },
81     { 0x33, 0x66, 0x00 }, { 0x33, 0x66, 0x33 }, { 0x33, 0x66, 0x66 }, { 0x33, 0x66, 0x99 }, { 0x33, 0x66, 0xcc }, { 0x33, 0x66, 0xff },
82     { 0x33, 0x99, 0x00 }, { 0x33, 0x99, 0x33 }, { 0x33, 0x99, 0x66 }, { 0x33, 0x99, 0x99 }, { 0x33, 0x99, 0xcc }, { 0x33, 0x99, 0xff },
83     { 0x33, 0xcc, 0x00 }, { 0x33, 0xcc, 0x33 }, { 0x33, 0xcc, 0x66 }, { 0x33, 0xcc, 0x99 }, { 0x33, 0xcc, 0xcc }, { 0x33, 0xcc, 0xff },
84     { 0x33, 0xff, 0x00 }, { 0x33, 0xff, 0x33 }, { 0x33, 0xff, 0x66 }, { 0x33, 0xff, 0x99 }, { 0x33, 0xff, 0xcc }, { 0x33, 0xff, 0xff },
85     { 0x66, 0x00, 0x00 }, { 0x66, 0x00, 0x33 }, { 0x66, 0x00, 0x66 }, { 0x66, 0x00, 0x99 }, { 0x66, 0x00, 0xcc }, { 0x66, 0x00, 0xff },
86     { 0x66, 0x33, 0x00 }, { 0x66, 0x33, 0x33 }, { 0x66, 0x33, 0x66 }, { 0x66, 0x33, 0x99 }, { 0x66, 0x33, 0xcc }, { 0x66, 0x33, 0xff },
87     { 0x66, 0x66, 0x00 }, { 0x66, 0x66, 0x33 }, { 0x66, 0x66, 0x66 }, { 0x66, 0x66, 0x99 }, { 0x66, 0x66, 0xcc }, { 0x66, 0x66, 0xff },
88     { 0x66, 0x99, 0x00 }, { 0x66, 0x99, 0x33 }, { 0x66, 0x99, 0x66 }, { 0x66, 0x99, 0x99 }, { 0x66, 0x99, 0xcc }, { 0x66, 0x99, 0xff },
89     { 0x66, 0xcc, 0x00 }, { 0x66, 0xcc, 0x33 }, { 0x66, 0xcc, 0x66 }, { 0x66, 0xcc, 0x99 }, { 0x66, 0xcc, 0xcc }, { 0x66, 0xcc, 0xff },
90     { 0x66, 0xff, 0x00 }, { 0x66, 0xff, 0x33 }, { 0x66, 0xff, 0x66 }, { 0x66, 0xff, 0x99 }, { 0x66, 0xff, 0xcc }, { 0x66, 0xff, 0xff },
91     { 0x99, 0x00, 0x00 }, { 0x99, 0x00, 0x33 }, { 0x99, 0x00, 0x66 }, { 0x99, 0x00, 0x99 }, { 0x99, 0x00, 0xcc }, { 0x99, 0x00, 0xff },
92     { 0x99, 0x33, 0x00 }, { 0x99, 0x33, 0x33 }, { 0x99, 0x33, 0x66 }, { 0x99, 0x33, 0x99 }, { 0x99, 0x33, 0xcc }, { 0x99, 0x33, 0xff },
93     { 0x99, 0x66, 0x00 }, { 0x99, 0x66, 0x33 }, { 0x99, 0x66, 0x66 }, { 0x99, 0x66, 0x99 }, { 0x99, 0x66, 0xcc }, { 0x99, 0x66, 0xff },
94     { 0x99, 0x99, 0x00 }, { 0x99, 0x99, 0x33 }, { 0x99, 0x99, 0x66 }, { 0x99, 0x99, 0x99 }, { 0x99, 0x99, 0xcc }, { 0x99, 0x99, 0xff },
95     { 0x99, 0xcc, 0x00 }, { 0x99, 0xcc, 0x33 }, { 0x99, 0xcc, 0x66 }, { 0x99, 0xcc, 0x99 }, { 0x99, 0xcc, 0xcc }, { 0x99, 0xcc, 0xff },
96     { 0x99, 0xff, 0x00 }, { 0x99, 0xff, 0x33 }, { 0x99, 0xff, 0x66 }, { 0x99, 0xff, 0x99 }, { 0x99, 0xff, 0xcc }, { 0x99, 0xff, 0xff },
97     { 0xcc, 0x00, 0x00 }, { 0xcc, 0x00, 0x33 }, { 0xcc, 0x00, 0x66 }, { 0xcc, 0x00, 0x99 }, { 0xcc, 0x00, 0xcc }, { 0xcc, 0x00, 0xff },
98     { 0xcc, 0x33, 0x00 }, { 0xcc, 0x33, 0x33 }, { 0xcc, 0x33, 0x66 }, { 0xcc, 0x33, 0x99 }, { 0xcc, 0x33, 0xcc }, { 0xcc, 0x33, 0xff },
99     { 0xcc, 0x66, 0x00 }, { 0xcc, 0x66, 0x33 }, { 0xcc, 0x66, 0x66 }, { 0xcc, 0x66, 0x99 }, { 0xcc, 0x66, 0xcc }, { 0xcc, 0x66, 0xff },
100     { 0xcc, 0x99, 0x00 }, { 0xcc, 0x99, 0x33 }, { 0xcc, 0x99, 0x66 }, { 0xcc, 0x99, 0x99 }, { 0xcc, 0x99, 0xcc }, { 0xcc, 0x99, 0xff },
101     { 0xcc, 0xcc, 0x00 }, { 0xcc, 0xcc, 0x33 }, { 0xcc, 0xcc, 0x66 }, { 0xcc, 0xcc, 0x99 }, { 0xcc, 0xcc, 0xcc }, { 0xcc, 0xcc, 0xff },
102     { 0xcc, 0xff, 0x00 }, { 0xcc, 0xff, 0x33 }, { 0xcc, 0xff, 0x66 }, { 0xcc, 0xff, 0x99 }, { 0xcc, 0xff, 0xcc }, { 0xcc, 0xff, 0xff },
103     { 0xff, 0x00, 0x00 }, { 0xff, 0x00, 0x33 }, { 0xff, 0x00, 0x66 }, { 0xff, 0x00, 0x99 }, { 0xff, 0x00, 0xcc }, { 0xff, 0x00, 0xff },
104     { 0xff, 0x33, 0x00 }, { 0xff, 0x33, 0x33 }, { 0xff, 0x33, 0x66 }, { 0xff, 0x33, 0x99 }, { 0xff, 0x33, 0xcc }, { 0xff, 0x33, 0xff },
105     { 0xff, 0x66, 0x00 }, { 0xff, 0x66, 0x33 }, { 0xff, 0x66, 0x66 }, { 0xff, 0x66, 0x99 }, { 0xff, 0x66, 0xcc }, { 0xff, 0x66, 0xff },
106     { 0xff, 0x99, 0x00 }, { 0xff, 0x99, 0x33 }, { 0xff, 0x99, 0x66 }, { 0xff, 0x99, 0x99 }, { 0xff, 0x99, 0xcc }, { 0xff, 0x99, 0xff },
107     { 0xff, 0xcc, 0x00 }, { 0xff, 0xcc, 0x33 }, { 0xff, 0xcc, 0x66 }, { 0xff, 0xcc, 0x99 }, { 0xff, 0xcc, 0xcc }, { 0xff, 0xcc, 0xff },
108     { 0xff, 0xff, 0x00 }, { 0xff, 0xff, 0x33 }, { 0xff, 0xff, 0x66 }, { 0xff, 0xff, 0x99 }, { 0xff, 0xff, 0xcc }, { 0xff, 0xff, 0xff },
109 };
110
111 /* GIF header */
112 static int gif_image_write_header(AVIOContext *pb,
113                                   int width, int height, int loop_count,
114                                   uint32_t *palette)
115 {
116     int i;
117     unsigned int v;
118
119     avio_write(pb, "GIF", 3);
120     avio_write(pb, "89a", 3);
121     avio_wl16(pb, width);
122     avio_wl16(pb, height);
123
124     avio_w8(pb, 0xf7); /* flags: global clut, 256 entries */
125     avio_w8(pb, 0x1f); /* background color index */
126     avio_w8(pb, 0);    /* aspect ratio */
127
128     /* the global palette */
129     if (!palette) {
130         avio_write(pb, (const unsigned char *)gif_clut, 216*3);
131         for(i=0;i<((256-216)*3);i++)
132             avio_w8(pb, 0);
133     } else {
134         for(i=0;i<256;i++) {
135             v = palette[i];
136             avio_w8(pb, (v >> 16) & 0xff);
137             avio_w8(pb, (v >> 8) & 0xff);
138             avio_w8(pb, (v) & 0xff);
139         }
140     }
141
142         /*        update: this is the 'NETSCAPE EXTENSION' that allows for looped animated gif
143                 see http://members.aol.com/royalef/gifabout.htm#net-extension
144
145                 byte   1       : 33 (hex 0x21) GIF Extension code
146                 byte   2       : 255 (hex 0xFF) Application Extension Label
147                 byte   3       : 11 (hex (0x0B) Length of Application Block
148                                          (eleven bytes of data to follow)
149                 bytes  4 to 11 : "NETSCAPE"
150                 bytes 12 to 14 : "2.0"
151                 byte  15       : 3 (hex 0x03) Length of Data Sub-Block
152                                          (three bytes of data to follow)
153                 byte  16       : 1 (hex 0x01)
154                 bytes 17 to 18 : 0 to 65535, an unsigned integer in
155                                          lo-hi byte format. This indicate the
156                                          number of iterations the loop should
157                                          be executed.
158                 bytes 19       : 0 (hex 0x00) a Data Sub-block Terminator
159         */
160
161     /* application extension header */
162 #ifdef GIF_ADD_APP_HEADER
163     if (loop_count >= 0 && loop_count <= 65535) {
164     avio_w8(pb, 0x21);
165     avio_w8(pb, 0xff);
166     avio_w8(pb, 0x0b);
167         avio_write(pb, "NETSCAPE2.0", sizeof("NETSCAPE2.0") - 1);  // bytes 4 to 14
168         avio_w8(pb, 0x03); // byte 15
169         avio_w8(pb, 0x01); // byte 16
170         avio_wl16(pb, (uint16_t)loop_count);
171         avio_w8(pb, 0x00); // byte 19
172     }
173 #endif
174     return 0;
175 }
176
177 /* this is maybe slow, but allows for extensions */
178 static inline unsigned char gif_clut_index(uint8_t r, uint8_t g, uint8_t b)
179 {
180     return (((r) / 47) % 6) * 6 * 6 + (((g) / 47) % 6) * 6 + (((b) / 47) % 6);
181 }
182
183
184 static int gif_image_write_image(AVIOContext *pb,
185                                  int x1, int y1, int width, int height,
186                                  const uint8_t *buf, int linesize, int pix_fmt)
187 {
188     PutBitContext p;
189     uint8_t buffer[200]; /* 100 * 9 / 8 = 113 */
190     int i, left, w, v;
191     const uint8_t *ptr;
192     /* image block */
193
194     avio_w8(pb, 0x2c);
195     avio_wl16(pb, x1);
196     avio_wl16(pb, y1);
197     avio_wl16(pb, width);
198     avio_wl16(pb, height);
199     avio_w8(pb, 0x00); /* flags */
200     /* no local clut */
201
202     avio_w8(pb, 0x08);
203
204     left= width * height;
205
206     init_put_bits(&p, buffer, 130);
207
208 /*
209  * the thing here is the bitstream is written as little packets, with a size byte before
210  * but it's still the same bitstream between packets (no flush !)
211  */
212     ptr = buf;
213     w = width;
214     while(left>0) {
215
216         put_bits(&p, 9, 0x0100); /* clear code */
217
218         for(i=(left<GIF_CHUNKS)?left:GIF_CHUNKS;i;i--) {
219             if (pix_fmt == PIX_FMT_RGB24) {
220                 v = gif_clut_index(ptr[0], ptr[1], ptr[2]);
221                 ptr+=3;
222             } else {
223                 v = *ptr++;
224             }
225             put_bits(&p, 9, v);
226             if (--w == 0) {
227                 w = width;
228                 buf += linesize;
229                 ptr = buf;
230             }
231         }
232
233         if(left<=GIF_CHUNKS) {
234             put_bits(&p, 9, 0x101); /* end of stream */
235             flush_put_bits(&p);
236         }
237         if(put_bits_ptr(&p) - p.buf > 0) {
238             avio_w8(pb, put_bits_ptr(&p) - p.buf); /* byte count of the packet */
239             avio_write(pb, p.buf, put_bits_ptr(&p) - p.buf); /* the actual buffer */
240             p.buf_ptr = p.buf; /* dequeue the bytes off the bitstream */
241         }
242         left-=GIF_CHUNKS;
243     }
244     avio_w8(pb, 0x00); /* end of image block */
245
246     return 0;
247 }
248
249 typedef struct {
250     AVClass *class;         /** Class for private options. */
251     int64_t time, file_time;
252     uint8_t buffer[100]; /* data chunks */
253     int loop;
254 } GIFContext;
255
256 static int gif_write_header(AVFormatContext *s)
257 {
258     GIFContext *gif = s->priv_data;
259     AVIOContext *pb = s->pb;
260     AVCodecContext *enc, *video_enc;
261     int i, width, height /*, rate*/;
262
263 /* XXX: do we reject audio streams or just ignore them ?
264     if(s->nb_streams > 1)
265         return -1;
266 */
267     gif->time = 0;
268     gif->file_time = 0;
269
270     video_enc = NULL;
271     for(i=0;i<s->nb_streams;i++) {
272         enc = s->streams[i]->codec;
273         if (enc->codec_type != AVMEDIA_TYPE_AUDIO)
274             video_enc = enc;
275     }
276
277     if (!video_enc) {
278         av_free(gif);
279         return -1;
280     } else {
281         width = video_enc->width;
282         height = video_enc->height;
283 //        rate = video_enc->time_base.den;
284     }
285
286     if (video_enc->pix_fmt != PIX_FMT_RGB24) {
287         av_log(s, AV_LOG_ERROR, "ERROR: gif only handles the rgb24 pixel format. Use -pix_fmt rgb24.\n");
288         return AVERROR(EIO);
289     }
290
291 #if FF_API_LOOP_OUTPUT
292     if (s->loop_output)
293         gif->loop = s->loop_output;
294 #endif
295
296     gif_image_write_header(pb, width, height, gif->loop, NULL);
297
298     avio_flush(s->pb);
299     return 0;
300 }
301
302 static int gif_write_video(AVFormatContext *s,
303                            AVCodecContext *enc, const uint8_t *buf, int size)
304 {
305     AVIOContext *pb = s->pb;
306     int jiffies;
307
308     /* graphic control extension block */
309     avio_w8(pb, 0x21);
310     avio_w8(pb, 0xf9);
311     avio_w8(pb, 0x04); /* block size */
312     avio_w8(pb, 0x04); /* flags */
313
314     /* 1 jiffy is 1/70 s */
315     /* the delay_time field indicates the number of jiffies - 1 */
316     /* XXX: should use delay, in order to be more accurate */
317     /* instead of using the same rounded value each time */
318     /* XXX: don't even remember if I really use it for now */
319     jiffies = (70*enc->time_base.num/enc->time_base.den) - 1;
320
321     avio_wl16(pb, jiffies);
322
323     avio_w8(pb, 0x1f); /* transparent color index */
324     avio_w8(pb, 0x00);
325
326     gif_image_write_image(pb, 0, 0, enc->width, enc->height,
327                           buf, enc->width * 3, PIX_FMT_RGB24);
328
329     avio_flush(s->pb);
330     return 0;
331 }
332
333 static int gif_write_packet(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt)
334 {
335     AVCodecContext *codec = s->streams[pkt->stream_index]->codec;
336     if (codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_AUDIO)
337         return 0; /* just ignore audio */
338     else
339         return gif_write_video(s, codec, pkt->data, pkt->size);
340 }
341
342 static int gif_write_trailer(AVFormatContext *s)
343 {
344     AVIOContext *pb = s->pb;
345
346     avio_w8(pb, 0x3b);
347     avio_flush(s->pb);
348     return 0;
349 }
350
351 #define OFFSET(x) offsetof(GIFContext, x)
352 #define ENC AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM
353 static const AVOption options[] = {
354     { "loop", "Number of times to loop the output.", OFFSET(loop), AV_OPT_TYPE_INT, {0}, 0, 65535, ENC },
355     { NULL },
356 };
357
358 static const AVClass gif_muxer_class = {
359     .class_name = "GIF muxer",
360     .item_name  = av_default_item_name,
361     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
362     .option     = options,
363 };
364
365 AVOutputFormat ff_gif_muxer = {
366     .name              = "gif",
367     .long_name         = NULL_IF_CONFIG_SMALL("GIF Animation"),
368     .mime_type         = "image/gif",
369     .extensions        = "gif",
370     .priv_data_size    = sizeof(GIFContext),
371     .audio_codec       = CODEC_ID_NONE,
372     .video_codec       = CODEC_ID_RAWVIDEO,
373     .write_header      = gif_write_header,
374     .write_packet      = gif_write_packet,
375     .write_trailer     = gif_write_trailer,
376     .priv_class = &gif_muxer_class,
377 };