src/third_party/ffmpeg/libavcodec/h261enc.c

   1 /*
   2  * H261 encoder
   3  * Copyright (c) 2002-2004 Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
   4  * Copyright (c) 2004 Maarten Daniels
   5  *
   6  * This file is part of FFmpeg.
   7  *
   8  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   9  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  10  * License as published by the Free Software Foundation; either
  11  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  12  *
  13  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  14  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  15  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  16  * Lesser General Public License for more details.
  17  *
  18  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  19  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  20  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  21  */
  22
  23 /**
  24  * @file
  25  * H.261 encoder.
  26  */
  27
  28 #include "libavutil/attributes.h"
  29 #include "libavutil/avassert.h"
  30 #include "avcodec.h"
  31 #include "mpegutils.h"
  32 #include "mpegvideo.h"
  33 #include "h263.h"
  34 #include "h261.h"
  35
  36 static uint8_t uni_h261_rl_len [64*64*2*2];
  37 #define UNI_ENC_INDEX(last,run,level) ((last)*128*64 + (run)*128 + (level))
  38
  39 int ff_h261_get_picture_format(int width, int height)
  40 {
  41     // QCIF
  42     if (width == 176 && height == 144)
  43         return 0;
  44     // CIF
  45     else if (width == 352 && height == 288)
  46         return 1;
  47     // ERROR
  48     else
  49         return -1;
  50 }
  51
  52 void ff_h261_encode_picture_header(MpegEncContext *s, int picture_number)
  53 {
  54     H261Context *h = (H261Context *)s;
  55     int format, temp_ref;
  56
  57     avpriv_align_put_bits(&s->pb);
  58
  59     /* Update the pointer to last GOB */
  60     s->ptr_lastgob = put_bits_ptr(&s->pb);
  61
  62     put_bits(&s->pb, 20, 0x10); /* PSC */
  63
  64     temp_ref = s->picture_number * (int64_t)30000 * s->avctx->time_base.num /
  65                (1001 * (int64_t)s->avctx->time_base.den);   // FIXME maybe this should use a timestamp
  66     put_sbits(&s->pb, 5, temp_ref); /* TemporalReference */
  67
  68     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* split screen off */
  69     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* camera  off */
  70     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* freeze picture release off */
  71
  72     format = ff_h261_get_picture_format(s->width, s->height);
  73
  74     put_bits(&s->pb, 1, format); /* 0 == QCIF, 1 == CIF */
  75
  76     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* still image mode */
  77     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* reserved */
  78
  79     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no PEI */
  80     if (format == 0)
  81         h->gob_number = -1;
  82     else
  83         h->gob_number = 0;
  84     s->mb_skip_run = 0;
  85 }
  86
  87 /**
  88  * Encode a group of blocks header.
  89  */
  90 static void h261_encode_gob_header(MpegEncContext *s, int mb_line)
  91 {
  92     H261Context *h = (H261Context *)s;
  93     if (ff_h261_get_picture_format(s->width, s->height) == 0) {
  94         h->gob_number += 2; // QCIF
  95     } else {
  96         h->gob_number++;    // CIF
  97     }
  98     put_bits(&s->pb, 16, 1);            /* GBSC */
  99     put_bits(&s->pb, 4, h->gob_number); /* GN */
 100     put_bits(&s->pb, 5, s->qscale);     /* GQUANT */
 101     put_bits(&s->pb, 1, 0);             /* no GEI */
 102     s->mb_skip_run = 0;
 103     s->last_mv[0][0][0] = 0;
 104     s->last_mv[0][0][1] = 0;
 105 }
 106
 107 void ff_h261_reorder_mb_index(MpegEncContext *s)
 108 {
 109     int index = s->mb_x + s->mb_y * s->mb_width;
 110
 111     if (index % 11 == 0) {
 112         if (index % 33 == 0)
 113             h261_encode_gob_header(s, 0);
 114         s->last_mv[0][0][0] = 0;
 115         s->last_mv[0][0][1] = 0;
 116     }
 117
 118     /* for CIF the GOB's are fragmented in the middle of a scanline
 119      * that's why we need to adjust the x and y index of the macroblocks */
 120     if (ff_h261_get_picture_format(s->width, s->height) == 1) { // CIF
 121         s->mb_x  = index % 11;
 122         index   /= 11;
 123         s->mb_y  = index % 3;
 124         index   /= 3;
 125         s->mb_x += 11 * (index % 2);
 126         index   /= 2;
 127         s->mb_y += 3 * index;
 128
 129         ff_init_block_index(s);
 130         ff_update_block_index(s);
 131     }
 132 }
 133
 134 static void h261_encode_motion(H261Context *h, int val)
 135 {
 136     MpegEncContext *const s = &h->s;
 137     int sign, code;
 138     if (val == 0) {
 139         code = 0;
 140         put_bits(&s->pb, ff_h261_mv_tab[code][1], ff_h261_mv_tab[code][0]);
 141     } else {
 142         if (val > 15)
 143             val -= 32;
 144         if (val < -16)
 145             val += 32;
 146         sign = val < 0;
 147         code = sign ? -val : val;
 148         put_bits(&s->pb, ff_h261_mv_tab[code][1], ff_h261_mv_tab[code][0]);
 149         put_bits(&s->pb, 1, sign);
 150     }
 151 }
 152
 153 static inline int get_cbp(MpegEncContext *s, int16_t block[6][64])
 154 {
 155     int i, cbp;
 156     cbp = 0;
 157     for (i = 0; i < 6; i++)
 158         if (s->block_last_index[i] >= 0)
 159             cbp |= 1 << (5 - i);
 160     return cbp;
 161 }
 162
 163 /**
 164  * Encode an 8x8 block.
 165  * @param block the 8x8 block
 166  * @param n block index (0-3 are luma, 4-5 are chroma)
 167  */
 168 static void h261_encode_block(H261Context *h, int16_t *block, int n)
 169 {
 170     MpegEncContext *const s = &h->s;
 171     int level, run, i, j, last_index, last_non_zero, sign, slevel, code;
 172     RLTable *rl;
 173
 174     rl = &ff_h261_rl_tcoeff;
 175     if (s->mb_intra) {
 176         /* DC coef */
 177         level = block[0];
 178         /* 255 cannot be represented, so we clamp */
 179         if (level > 254) {
 180             level    = 254;
 181             block[0] = 254;
 182         }
 183         /* 0 cannot be represented also */
 184         else if (level < 1) {
 185             level    = 1;
 186             block[0] = 1;
 187         }
 188         if (level == 128)
 189             put_bits(&s->pb, 8, 0xff);
 190         else
 191             put_bits(&s->pb, 8, level);
 192         i = 1;
 193     } else if ((block[0] == 1 || block[0] == -1) &&
 194                (s->block_last_index[n] > -1)) {
 195         // special case
 196         put_bits(&s->pb, 2, block[0] > 0 ? 2 : 3);
 197         i = 1;
 198     } else {
 199         i = 0;
 200     }
 201
 202     /* AC coefs */
 203     last_index    = s->block_last_index[n];
 204     last_non_zero = i - 1;
 205     for (; i <= last_index; i++) {
 206         j     = s->intra_scantable.permutated[i];
 207         level = block[j];
 208         if (level) {
 209             run    = i - last_non_zero - 1;
 210             sign   = 0;
 211             slevel = level;
 212             if (level < 0) {
 213                 sign  = 1;
 214                 level = -level;
 215             }
 216             code = get_rl_index(rl, 0 /*no last in H.261, EOB is used*/,
 217                                 run, level);
 218             if (run == 0 && level < 16)
 219                 code += 1;
 220             put_bits(&s->pb, rl->table_vlc[code][1], rl->table_vlc[code][0]);
 221             if (code == rl->n) {
 222                 put_bits(&s->pb, 6, run);
 223                 av_assert1(slevel != 0);
 224                 av_assert1(level <= 127);
 225                 put_sbits(&s->pb, 8, slevel);
 226             } else {
 227                 put_bits(&s->pb, 1, sign);
 228             }
 229             last_non_zero = i;
 230         }
 231     }
 232     if (last_index > -1)
 233         put_bits(&s->pb, rl->table_vlc[0][1], rl->table_vlc[0][0]); // EOB
 234 }
 235
 236 void ff_h261_encode_mb(MpegEncContext *s, int16_t block[6][64],
 237                        int motion_x, int motion_y)
 238 {
 239     H261Context *h = (H261Context *)s;
 240     int mvd, mv_diff_x, mv_diff_y, i, cbp;
 241     cbp = 63; // avoid warning
 242     mvd = 0;
 243
 244     h->mtype = 0;
 245
 246     if (!s->mb_intra) {
 247         /* compute cbp */
 248         cbp = get_cbp(s, block);
 249
 250         /* mvd indicates if this block is motion compensated */
 251         mvd = motion_x | motion_y;
 252
 253         if ((cbp | mvd | s->dquant) == 0) {
 254             /* skip macroblock */
 255             s->skip_count++;
 256             s->mb_skip_run++;
 257             s->last_mv[0][0][0] = 0;
 258             s->last_mv[0][0][1] = 0;
 259             return;
 260         }
 261     }
 262
 263     /* MB is not skipped, encode MBA */
 264     put_bits(&s->pb,
 265              ff_h261_mba_bits[s->mb_skip_run],
 266              ff_h261_mba_code[s->mb_skip_run]);
 267     s->mb_skip_run = 0;
 268
 269     /* calculate MTYPE */
 270     if (!s->mb_intra) {
 271         h->mtype++;
 272
 273         if (mvd || s->loop_filter)
 274             h->mtype += 3;
 275         if (s->loop_filter)
 276             h->mtype += 3;
 277         if (cbp || s->dquant)
 278             h->mtype++;
 279         av_assert1(h->mtype > 1);
 280     }
 281
 282     if (s->dquant)
 283         h->mtype++;
 284
 285     put_bits(&s->pb,
 286              ff_h261_mtype_bits[h->mtype],
 287              ff_h261_mtype_code[h->mtype]);
 288
 289     h->mtype = ff_h261_mtype_map[h->mtype];
 290
 291     if (IS_QUANT(h->mtype)) {
 292         ff_set_qscale(s, s->qscale + s->dquant);
 293         put_bits(&s->pb, 5, s->qscale);
 294     }
 295
 296     if (IS_16X16(h->mtype)) {
 297         mv_diff_x       = (motion_x >> 1) - s->last_mv[0][0][0];
 298         mv_diff_y       = (motion_y >> 1) - s->last_mv[0][0][1];
 299         s->last_mv[0][0][0] = (motion_x >> 1);
 300         s->last_mv[0][0][1] = (motion_y >> 1);
 301         h261_encode_motion(h, mv_diff_x);
 302         h261_encode_motion(h, mv_diff_y);
 303     }
 304
 305     if (HAS_CBP(h->mtype)) {
 306         av_assert1(cbp > 0);
 307         put_bits(&s->pb,
 308                  ff_h261_cbp_tab[cbp - 1][1],
 309                  ff_h261_cbp_tab[cbp - 1][0]);
 310     }
 311     for (i = 0; i < 6; i++)
 312         /* encode each block */
 313         h261_encode_block(h, block[i], i);
 314
 315     if (!IS_16X16(h->mtype)) {
 316         s->last_mv[0][0][0] = 0;
 317         s->last_mv[0][0][1] = 0;
 318     }
 319 }
 320
 321 static av_cold void init_uni_h261_rl_tab(RLTable *rl, uint32_t *bits_tab,
 322                                          uint8_t *len_tab)
 323 {
 324     int slevel, run, last;
 325
 326     av_assert0(MAX_LEVEL >= 64);
 327     av_assert0(MAX_RUN   >= 63);
 328
 329     for(slevel=-64; slevel<64; slevel++){
 330         if(slevel==0) continue;
 331         for(run=0; run<64; run++){
 332             for(last=0; last<=1; last++){
 333                 const int index= UNI_ENC_INDEX(last, run, slevel+64);
 334                 int level= slevel < 0 ? -slevel : slevel;
 335                 int len, code;
 336
 337                 len_tab[index]= 100;
 338
 339                 /* ESC0 */
 340                 code= get_rl_index(rl, 0, run, level);
 341                 len=  rl->table_vlc[code][1] + 1;
 342                 if(last)
 343                     len += 2;
 344
 345                 if(code!=rl->n && len < len_tab[index]){
 346                     len_tab [index]= len;
 347                 }
 348                 /* ESC */
 349                 len = rl->table_vlc[rl->n][1];
 350                 if(last)
 351                     len += 2;
 352
 353                 if(len < len_tab[index]){
 354                     len_tab [index]= len;
 355                 }
 356             }
 357         }
 358     }
 359 }
 360
 361 av_cold void ff_h261_encode_init(MpegEncContext *s)
 362 {
 363     ff_h261_common_init();
 364
 365     s->min_qcoeff       = -127;
 366     s->max_qcoeff       = 127;
 367     s->y_dc_scale_table =
 368     s->c_dc_scale_table = ff_mpeg1_dc_scale_table;
 369     s->ac_esc_length    = 6+6+8;
 370
 371     init_uni_h261_rl_tab(&ff_h261_rl_tcoeff, NULL, uni_h261_rl_len);
 372
 373     s->intra_ac_vlc_length      = s->inter_ac_vlc_length      = uni_h261_rl_len;
 374     s->intra_ac_vlc_last_length = s->inter_ac_vlc_last_length = uni_h261_rl_len + 128*64;
 375 }
 376
 377 FF_MPV_GENERIC_CLASS(h261)
 378
 379 AVCodec ff_h261_encoder = {
 380     .name           = "h261",
 381     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("H.261"),
 382     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 383     .id             = AV_CODEC_ID_H261,
 384     .priv_data_size = sizeof(H261Context),
 385     .init           = ff_mpv_encode_init,
 386     .encode2        = ff_mpv_encode_picture,
 387     .close          = ff_mpv_encode_end,
 388     .pix_fmts       = (const enum AVPixelFormat[]) { AV_PIX_FMT_YUV420P,
 389                                                      AV_PIX_FMT_NONE },
 390     .priv_class     = &h261_class,
 391 };