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  * This file is part of FFmpeg.
   8  *
   9  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
  10  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  11  * License as published by the Free Software Foundation; either
  12  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  13  *
  14  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  15  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  17  * Lesser General Public License for more details.
  18  *
  19  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  20  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  21  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  22  *
  23  * Support for external huffman table, various fixes (AVID workaround),
  24  * aspecting, new decode_frame mechanism and apple mjpeg-b support
  25  *                                  by Alex Beregszaszi
  26  */
  27
  28 /**
  29  * @file mjpegenc.c
  30  * MJPEG encoder.
  31  */
  32
  33 //#define DEBUG
  34 #include <assert.h>
  35
  36 #include "avcodec.h"
  37 #include "dsputil.h"
  38 #include "mpegvideo.h"
  39 #include "mjpeg.h"
  40 #include "mjpegenc.h"
  41
  42 /* use two quantizer tables (one for luminance and one for chrominance) */
  43 /* not yet working */
  44 #undef TWOMATRIXES
  45
  46
  47 int ff_mjpeg_encode_init(MpegEncContext *s)
  48 {
  49     MJpegContext *m;
  50
  51     m = av_malloc(sizeof(MJpegContext));
  52     if (!m)
  53         return -1;
  54
  55     s->min_qcoeff=-1023;
  56     s->max_qcoeff= 1023;
  57
  58     /* build all the huffman tables */
  59     ff_mjpeg_build_huffman_codes(m->huff_size_dc_luminance,
  60                                  m->huff_code_dc_luminance,
  61                                  ff_mjpeg_bits_dc_luminance,
  62                                  ff_mjpeg_val_dc_luminance);
  63     ff_mjpeg_build_huffman_codes(m->huff_size_dc_chrominance,
  64                                  m->huff_code_dc_chrominance,
  65                                  ff_mjpeg_bits_dc_chrominance,
  66                                  ff_mjpeg_val_dc_chrominance);
  67     ff_mjpeg_build_huffman_codes(m->huff_size_ac_luminance,
  68                                  m->huff_code_ac_luminance,
  69                                  ff_mjpeg_bits_ac_luminance,
  70                                  ff_mjpeg_val_ac_luminance);
  71     ff_mjpeg_build_huffman_codes(m->huff_size_ac_chrominance,
  72                                  m->huff_code_ac_chrominance,
  73                                  ff_mjpeg_bits_ac_chrominance,
  74                                  ff_mjpeg_val_ac_chrominance);
  75
  76     s->mjpeg_ctx = m;
  77     return 0;
  78 }
  79
  80 void ff_mjpeg_encode_close(MpegEncContext *s)
  81 {
  82     av_free(s->mjpeg_ctx);
  83 }
  84
  85 /* table_class: 0 = DC coef, 1 = AC coefs */
  86 static int put_huffman_table(MpegEncContext *s, int table_class, int table_id,
  87                              const uint8_t *bits_table, const uint8_t *value_table)
  88 {
  89     PutBitContext *p = &s->pb;
  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     /* quant matrixes */
 114     put_marker(p, DQT);
 115 #ifdef TWOMATRIXES
 116     put_bits(p, 16, 2 + 2 * (1 + 64));
 117 #else
 118     put_bits(p, 16, 2 + 1 * (1 + 64));
 119 #endif
 120     put_bits(p, 4, 0); /* 8 bit precision */
 121     put_bits(p, 4, 0); /* table 0 */
 122     for(i=0;i<64;i++) {
 123         j = s->intra_scantable.permutated[i];
 124         put_bits(p, 8, s->intra_matrix[j]);
 125     }
 126 #ifdef TWOMATRIXES
 127     put_bits(p, 4, 0); /* 8 bit precision */
 128     put_bits(p, 4, 1); /* table 1 */
 129     for(i=0;i<64;i++) {
 130         j = s->intra_scantable.permutated[i];
 131         put_bits(p, 8, s->chroma_intra_matrix[j]);
 132     }
 133 #endif
 134
 135     /* huffman table */
 136     put_marker(p, DHT);
 137     flush_put_bits(p);
 138     ptr = pbBufPtr(p);
 139     put_bits(p, 16, 0); /* patched later */
 140     size = 2;
 141     size += put_huffman_table(s, 0, 0, ff_mjpeg_bits_dc_luminance,
 142                               ff_mjpeg_val_dc_luminance);
 143     size += put_huffman_table(s, 0, 1, ff_mjpeg_bits_dc_chrominance,
 144                               ff_mjpeg_val_dc_chrominance);
 145
 146     size += put_huffman_table(s, 1, 0, ff_mjpeg_bits_ac_luminance,
 147                               ff_mjpeg_val_ac_luminance);
 148     size += put_huffman_table(s, 1, 1, ff_mjpeg_bits_ac_chrominance,
 149                               ff_mjpeg_val_ac_chrominance);
 150     ptr[0] = size >> 8;
 151     ptr[1] = size;
 152 }
 153
 154 static void jpeg_put_comments(MpegEncContext *s)
 155 {
 156     PutBitContext *p = &s->pb;
 157     int size;
 158     uint8_t *ptr;
 159
 160     if (s->aspect_ratio_info /* && !lossless */)
 161     {
 162     /* JFIF header */
 163     put_marker(p, APP0);
 164     put_bits(p, 16, 16);
 165     ff_put_string(p, "JFIF", 1); /* this puts the trailing zero-byte too */
 166     put_bits(p, 16, 0x0201); /* v 1.02 */
 167     put_bits(p, 8, 0); /* units type: 0 - aspect ratio */
 168     put_bits(p, 16, s->avctx->sample_aspect_ratio.num);
 169     put_bits(p, 16, s->avctx->sample_aspect_ratio.den);
 170     put_bits(p, 8, 0); /* thumbnail width */
 171     put_bits(p, 8, 0); /* thumbnail height */
 172     }
 173
 174     /* comment */
 175     if(!(s->flags & CODEC_FLAG_BITEXACT)){
 176         put_marker(p, COM);
 177         flush_put_bits(p);
 178         ptr = pbBufPtr(p);
 179         put_bits(p, 16, 0); /* patched later */
 180         ff_put_string(p, LIBAVCODEC_IDENT, 1);
 181         size = strlen(LIBAVCODEC_IDENT)+3;
 182         ptr[0] = size >> 8;
 183         ptr[1] = size;
 184     }
 185
 186     if(  s->avctx->pix_fmt == PIX_FMT_YUV420P
 187        ||s->avctx->pix_fmt == PIX_FMT_YUV422P
 188        ||s->avctx->pix_fmt == PIX_FMT_YUV444P){
 189         put_marker(p, COM);
 190         flush_put_bits(p);
 191         ptr = pbBufPtr(p);
 192         put_bits(p, 16, 0); /* patched later */
 193         ff_put_string(p, "CS=ITU601", 1);
 194         size = strlen("CS=ITU601")+3;
 195         ptr[0] = size >> 8;
 196         ptr[1] = size;
 197     }
 198 }
 199
 200 void ff_mjpeg_encode_picture_header(MpegEncContext *s)
 201 {
 202     const int lossless= s->avctx->codec_id != CODEC_ID_MJPEG;
 203
 204     put_marker(&s->pb, SOI);
 205
 206     jpeg_put_comments(s);
 207
 208     jpeg_table_header(s);
 209
 210     switch(s->avctx->codec_id){
 211     case CODEC_ID_MJPEG:  put_marker(&s->pb, SOF0 ); break;
 212     case CODEC_ID_LJPEG:  put_marker(&s->pb, SOF3 ); break;
 213     default: assert(0);
 214     }
 215
 216     put_bits(&s->pb, 16, 17);
 217     if(lossless && s->avctx->pix_fmt == PIX_FMT_RGB32)
 218         put_bits(&s->pb, 8, 9); /* 9 bits/component RCT */
 219     else
 220         put_bits(&s->pb, 8, 8); /* 8 bits/component */
 221     put_bits(&s->pb, 16, s->height);
 222     put_bits(&s->pb, 16, s->width);
 223     put_bits(&s->pb, 8, 3); /* 3 components */
 224
 225     /* Y component */
 226     put_bits(&s->pb, 8, 1); /* component number */
 227     put_bits(&s->pb, 4, s->mjpeg_hsample[0]); /* H factor */
 228     put_bits(&s->pb, 4, s->mjpeg_vsample[0]); /* V factor */
 229     put_bits(&s->pb, 8, 0); /* select matrix */
 230
 231     /* Cb component */
 232     put_bits(&s->pb, 8, 2); /* component number */
 233     put_bits(&s->pb, 4, s->mjpeg_hsample[1]); /* H factor */
 234     put_bits(&s->pb, 4, s->mjpeg_vsample[1]); /* V factor */
 235 #ifdef TWOMATRIXES
 236     put_bits(&s->pb, 8, lossless ? 0 : 1); /* select matrix */
 237 #else
 238     put_bits(&s->pb, 8, 0); /* select matrix */
 239 #endif
 240
 241     /* Cr component */
 242     put_bits(&s->pb, 8, 3); /* component number */
 243     put_bits(&s->pb, 4, s->mjpeg_hsample[2]); /* H factor */
 244     put_bits(&s->pb, 4, s->mjpeg_vsample[2]); /* V factor */
 245 #ifdef TWOMATRIXES
 246     put_bits(&s->pb, 8, lossless ? 0 : 1); /* select matrix */
 247 #else
 248     put_bits(&s->pb, 8, 0); /* select matrix */
 249 #endif
 250
 251     /* scan header */
 252     put_marker(&s->pb, SOS);
 253     put_bits(&s->pb, 16, 12); /* length */
 254     put_bits(&s->pb, 8, 3); /* 3 components */
 255
 256     /* Y component */
 257     put_bits(&s->pb, 8, 1); /* index */
 258     put_bits(&s->pb, 4, 0); /* DC huffman table index */
 259     put_bits(&s->pb, 4, 0); /* AC huffman table index */
 260
 261     /* Cb component */
 262     put_bits(&s->pb, 8, 2); /* index */
 263     put_bits(&s->pb, 4, 1); /* DC huffman table index */
 264     put_bits(&s->pb, 4, lossless ? 0 : 1); /* AC huffman table index */
 265
 266     /* Cr component */
 267     put_bits(&s->pb, 8, 3); /* index */
 268     put_bits(&s->pb, 4, 1); /* DC huffman table index */
 269     put_bits(&s->pb, 4, lossless ? 0 : 1); /* AC huffman table index */
 270
 271     put_bits(&s->pb, 8, lossless ? s->avctx->prediction_method+1 : 0); /* Ss (not used) */
 272
 273     switch(s->avctx->codec_id){
 274     case CODEC_ID_MJPEG:  put_bits(&s->pb, 8, 63); break; /* Se (not used) */
 275     case CODEC_ID_LJPEG:  put_bits(&s->pb, 8,  0); break; /* not used */
 276     default: assert(0);
 277     }
 278
 279     put_bits(&s->pb, 8, 0); /* Ah/Al (not used) */
 280 }
 281
 282 static void escape_FF(MpegEncContext *s, int start)
 283 {
 284     int size= put_bits_count(&s->pb) - start*8;
 285     int i, ff_count;
 286     uint8_t *buf= s->pb.buf + start;
 287     int align= (-(size_t)(buf))&3;
 288
 289     assert((size&7) == 0);
 290     size >>= 3;
 291
 292     ff_count=0;
 293     for(i=0; i<size && i<align; i++){
 294         if(buf[i]==0xFF) ff_count++;
 295     }
 296     for(; i<size-15; i+=16){
 297         int acc, v;
 298
 299         v= *(uint32_t*)(&buf[i]);
 300         acc= (((v & (v>>4))&0x0F0F0F0F)+0x01010101)&0x10101010;
 301         v= *(uint32_t*)(&buf[i+4]);
 302         acc+=(((v & (v>>4))&0x0F0F0F0F)+0x01010101)&0x10101010;
 303         v= *(uint32_t*)(&buf[i+8]);
 304         acc+=(((v & (v>>4))&0x0F0F0F0F)+0x01010101)&0x10101010;
 305         v= *(uint32_t*)(&buf[i+12]);
 306         acc+=(((v & (v>>4))&0x0F0F0F0F)+0x01010101)&0x10101010;
 307
 308         acc>>=4;
 309         acc+= (acc>>16);
 310         acc+= (acc>>8);
 311         ff_count+= acc&0xFF;
 312     }
 313     for(; i<size; i++){
 314         if(buf[i]==0xFF) ff_count++;
 315     }
 316
 317     if(ff_count==0) return;
 318
 319     /* skip put bits */
 320     for(i=0; i<ff_count-3; i+=4)
 321         put_bits(&s->pb, 32, 0);
 322     put_bits(&s->pb, (ff_count-i)*8, 0);
 323     flush_put_bits(&s->pb);
 324
 325     for(i=size-1; ff_count; i--){
 326         int v= buf[i];
 327
 328         if(v==0xFF){
 329 //printf("%d %d\n", i, ff_count);
 330             buf[i+ff_count]= 0;
 331             ff_count--;
 332         }
 333
 334         buf[i+ff_count]= v;
 335     }
 336 }
 337
 338 void ff_mjpeg_encode_stuffing(PutBitContext * pbc)
 339 {
 340     int length;
 341     length= (-put_bits_count(pbc))&7;
 342     if(length) put_bits(pbc, length, (1<<length)-1);
 343 }
 344
 345 void ff_mjpeg_encode_picture_trailer(MpegEncContext *s)
 346 {
 347     ff_mjpeg_encode_stuffing(&s->pb);
 348     flush_put_bits(&s->pb);
 349
 350     assert((s->header_bits&7)==0);
 351
 352     escape_FF(s, s->header_bits>>3);
 353
 354     put_marker(&s->pb, EOI);
 355 }
 356
 357 void ff_mjpeg_encode_dc(MpegEncContext *s, int val,
 358                         uint8_t *huff_size, uint16_t *huff_code)
 359 {
 360     int mant, nbits;
 361
 362     if (val == 0) {
 363         put_bits(&s->pb, huff_size[0], huff_code[0]);
 364     } else {
 365         mant = val;
 366         if (val < 0) {
 367             val = -val;
 368             mant--;
 369         }
 370
 371         nbits= av_log2_16bit(val) + 1;
 372
 373         put_bits(&s->pb, huff_size[nbits], huff_code[nbits]);
 374
 375         put_bits(&s->pb, nbits, mant & ((1 << nbits) - 1));
 376     }
 377 }
 378
 379 static void encode_block(MpegEncContext *s, DCTELEM *block, int n)
 380 {
 381     int mant, nbits, code, i, j;
 382     int component, dc, run, last_index, val;
 383     MJpegContext *m = s->mjpeg_ctx;
 384     uint8_t *huff_size_ac;
 385     uint16_t *huff_code_ac;
 386
 387     /* DC coef */
 388     component = (n <= 3 ? 0 : (n&1) + 1);
 389     dc = block[0]; /* overflow is impossible */
 390     val = dc - s->last_dc[component];
 391     if (n < 4) {
 392         ff_mjpeg_encode_dc(s, val, m->huff_size_dc_luminance, m->huff_code_dc_luminance);
 393         huff_size_ac = m->huff_size_ac_luminance;
 394         huff_code_ac = m->huff_code_ac_luminance;
 395     } else {
 396         ff_mjpeg_encode_dc(s, val, m->huff_size_dc_chrominance, m->huff_code_dc_chrominance);
 397         huff_size_ac = m->huff_size_ac_chrominance;
 398         huff_code_ac = m->huff_code_ac_chrominance;
 399     }
 400     s->last_dc[component] = dc;
 401
 402     /* AC coefs */
 403
 404     run = 0;
 405     last_index = s->block_last_index[n];
 406     for(i=1;i<=last_index;i++) {
 407         j = s->intra_scantable.permutated[i];
 408         val = block[j];
 409         if (val == 0) {
 410             run++;
 411         } else {
 412             while (run >= 16) {
 413                 put_bits(&s->pb, huff_size_ac[0xf0], huff_code_ac[0xf0]);
 414                 run -= 16;
 415             }
 416             mant = val;
 417             if (val < 0) {
 418                 val = -val;
 419                 mant--;
 420             }
 421
 422             nbits= av_log2(val) + 1;
 423             code = (run << 4) | nbits;
 424
 425             put_bits(&s->pb, huff_size_ac[code], huff_code_ac[code]);
 426
 427             put_bits(&s->pb, nbits, mant & ((1 << nbits) - 1));
 428             run = 0;
 429         }
 430     }
 431
 432     /* output EOB only if not already 64 values */
 433     if (last_index < 63 || run != 0)
 434         put_bits(&s->pb, huff_size_ac[0], huff_code_ac[0]);
 435 }
 436
 437 void ff_mjpeg_encode_mb(MpegEncContext *s, DCTELEM block[6][64])
 438 {
 439     int i;
 440     for(i=0;i<5;i++) {
 441         encode_block(s, block[i], i);
 442     }
 443     if (s->chroma_format == CHROMA_420) {
 444         encode_block(s, block[5], 5);
 445     } else {
 446         encode_block(s, block[6], 6);
 447         encode_block(s, block[5], 5);
 448         encode_block(s, block[7], 7);
 449     }
 450 }