libavcodec/jpeglsdec.c

   1 /*
   2  * JPEG-LS decoder
   3  * Copyright (c) 2003 Michael Niedermayer
   4  * Copyright (c) 2006 Konstantin Shishkov
   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  * JPEG-LS decoder.
  26  */
  27
  28 #include "avcodec.h"
  29 #include "get_bits.h"
  30 #include "golomb.h"
  31 #include "internal.h"
  32 #include "mathops.h"
  33 #include "mjpeg.h"
  34 #include "mjpegdec.h"
  35 #include "jpegls.h"
  36 #include "jpeglsdec.h"
  37
  38 /*
  39  * Uncomment this to significantly speed up decoding of broken JPEG-LS
  40  * (or test broken JPEG-LS decoder) and slow down ordinary decoding a bit.
  41  *
  42  * There is no Golomb code with length >= 32 bits possible, so check and
  43  * avoid situation of 32 zeros, FFmpeg Golomb decoder is painfully slow
  44  * on this errors.
  45  */
  46 //#define JLS_BROKEN
  47
  48 /**
  49  * Decode LSE block with initialization parameters
  50  */
  51 int ff_jpegls_decode_lse(MJpegDecodeContext *s)
  52 {
  53     int id;
  54     int tid, wt, maxtab, i, j;
  55
  56     int len = get_bits(&s->gb, 16);
  57     id = get_bits(&s->gb, 8);
  58
  59     switch (id) {
  60     case 1:
  61         if (len < 13)
  62             return AVERROR_INVALIDDATA;
  63
  64         s->maxval = get_bits(&s->gb, 16);
  65         s->t1     = get_bits(&s->gb, 16);
  66         s->t2     = get_bits(&s->gb, 16);
  67         s->t3     = get_bits(&s->gb, 16);
  68         s->reset  = get_bits(&s->gb, 16);
  69
  70         if(s->avctx->debug & FF_DEBUG_PICT_INFO) {
  71             av_log(s->avctx, AV_LOG_DEBUG, "Coding parameters maxval:%d T1:%d T2:%d T3:%d reset:%d\n",
  72                    s->maxval, s->t1, s->t2, s->t3, s->reset);
  73         }
  74
  75 //        ff_jpegls_reset_coding_parameters(s, 0);
  76         //FIXME quant table?
  77         break;
  78     case 2:
  79         s->palette_index = 0;
  80     case 3:
  81         tid= get_bits(&s->gb, 8);
  82         wt = get_bits(&s->gb, 8);
  83
  84         if (len < 5)
  85             return AVERROR_INVALIDDATA;
  86
  87         if (wt < 1 || wt > MAX_COMPONENTS) {
  88             avpriv_request_sample(s->avctx, "wt %d", wt);
  89             return AVERROR_PATCHWELCOME;
  90         }
  91
  92         if (!s->maxval)
  93             maxtab = 255;
  94         else if ((5 + wt*(s->maxval+1)) < 65535)
  95             maxtab = s->maxval;
  96         else
  97             maxtab = 65530/wt - 1;
  98
  99         if(s->avctx->debug & FF_DEBUG_PICT_INFO) {
 100             av_log(s->avctx, AV_LOG_DEBUG, "LSE palette %d tid:%d wt:%d maxtab:%d\n", id, tid, wt, maxtab);
 101         }
 102         if (maxtab >= 256) {
 103             avpriv_request_sample(s->avctx, ">8bit palette");
 104             return AVERROR_PATCHWELCOME;
 105         }
 106         maxtab = FFMIN(maxtab, (len - 5) / wt + s->palette_index);
 107
 108         if (s->palette_index > maxtab)
 109             return AVERROR_INVALIDDATA;
 110
 111         if ((s->avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_GRAY8 || s->avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_PAL8) &&
 112             (s->picture_ptr->format == AV_PIX_FMT_GRAY8 || s->picture_ptr->format == AV_PIX_FMT_PAL8)) {
 113             uint32_t *pal = (uint32_t *)s->picture_ptr->data[1];
 114             int shift = 0;
 115
 116             if (s->avctx->bits_per_raw_sample > 0 && s->avctx->bits_per_raw_sample < 8) {
 117                 maxtab = FFMIN(maxtab, (1<<s->avctx->bits_per_raw_sample)-1);
 118                 shift = 8 - s->avctx->bits_per_raw_sample;
 119             }
 120
 121             s->picture_ptr->format =
 122             s->avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_PAL8;
 123             for (i=s->palette_index; i<=maxtab; i++) {
 124                 uint8_t k = i << shift;
 125                 pal[k] = 0;
 126                 for (j=0; j<wt; j++) {
 127                     pal[k] |= get_bits(&s->gb, 8) << (8*(wt-j-1));
 128                 }
 129             }
 130             s->palette_index = i;
 131         }
 132         break;
 133     case 4:
 134         avpriv_request_sample(s->avctx, "oversize image");
 135         return AVERROR(ENOSYS);
 136     default:
 137         av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid id %d\n", id);
 138         return AVERROR_INVALIDDATA;
 139     }
 140     ff_dlog(s->avctx, "ID=%i, T=%i,%i,%i\n", id, s->t1, s->t2, s->t3);
 141
 142     return 0;
 143 }
 144
 145 /**
 146  * Get context-dependent Golomb code, decode it and update context
 147  */
 148 static inline int ls_get_code_regular(GetBitContext *gb, JLSState *state, int Q)
 149 {
 150     int k, ret;
 151
 152     for (k = 0; (state->N[Q] << k) < state->A[Q]; k++)
 153         ;
 154
 155 #ifdef JLS_BROKEN
 156     if (!show_bits_long(gb, 32))
 157         return -1;
 158 #endif
 159     ret = get_ur_golomb_jpegls(gb, k, state->limit, state->qbpp);
 160
 161     /* decode mapped error */
 162     if (ret & 1)
 163         ret = -(ret + 1 >> 1);
 164     else
 165         ret >>= 1;
 166
 167     /* for NEAR=0, k=0 and 2*B[Q] <= - N[Q] mapping is reversed */
 168     if (!state->near && !k && (2 * state->B[Q] <= -state->N[Q]))
 169         ret = -(ret + 1);
 170
 171     ret = ff_jpegls_update_state_regular(state, Q, ret);
 172
 173     return ret;
 174 }
 175
 176 /**
 177  * Get Golomb code, decode it and update state for run termination
 178  */
 179 static inline int ls_get_code_runterm(GetBitContext *gb, JLSState *state,
 180                                       int RItype, int limit_add)
 181 {
 182     int k, ret, temp, map;
 183     int Q = 365 + RItype;
 184
 185     temp = state->A[Q];
 186     if (RItype)
 187         temp += state->N[Q] >> 1;
 188
 189     for (k = 0; (state->N[Q] << k) < temp; k++)
 190         ;
 191
 192 #ifdef JLS_BROKEN
 193     if (!show_bits_long(gb, 32))
 194         return -1;
 195 #endif
 196     ret = get_ur_golomb_jpegls(gb, k, state->limit - limit_add - 1,
 197                                state->qbpp);
 198
 199     /* decode mapped error */
 200     map = 0;
 201     if (!k && (RItype || ret) && (2 * state->B[Q] < state->N[Q]))
 202         map = 1;
 203     ret += RItype + map;
 204
 205     if (ret & 1) {
 206         ret = map - (ret + 1 >> 1);
 207         state->B[Q]++;
 208     } else {
 209         ret = ret >> 1;
 210     }
 211
 212     if(FFABS(ret) > 0xFFFF)
 213         return -0x10000;
 214     /* update state */
 215     state->A[Q] += FFABS(ret) - RItype;
 216     ret         *= state->twonear;
 217     ff_jpegls_downscale_state(state, Q);
 218
 219     return ret;
 220 }
 221
 222 /**
 223  * Decode one line of image
 224  */
 225 static inline void ls_decode_line(JLSState *state, MJpegDecodeContext *s,
 226                                   void *last, void *dst, int last2, int w,
 227                                   int stride, int comp, int bits)
 228 {
 229     int i, x = 0;
 230     int Ra, Rb, Rc, Rd;
 231     int D0, D1, D2;
 232
 233     while (x < w) {
 234         int err, pred;
 235
 236         /* compute gradients */
 237         Ra = x ? R(dst, x - stride) : R(last, x);
 238         Rb = R(last, x);
 239         Rc = x ? R(last, x - stride) : last2;
 240         Rd = (x >= w - stride) ? R(last, x) : R(last, x + stride);
 241         D0 = Rd - Rb;
 242         D1 = Rb - Rc;
 243         D2 = Rc - Ra;
 244         /* run mode */
 245         if ((FFABS(D0) <= state->near) &&
 246             (FFABS(D1) <= state->near) &&
 247             (FFABS(D2) <= state->near)) {
 248             int r;
 249             int RItype;
 250
 251             /* decode full runs while available */
 252             while (get_bits1(&s->gb)) {
 253                 int r;
 254                 r = 1 << ff_log2_run[state->run_index[comp]];
 255                 if (x + r * stride > w)
 256                     r = (w - x) / stride;
 257                 for (i = 0; i < r; i++) {
 258                     W(dst, x, Ra);
 259                     x += stride;
 260                 }
 261                 /* if EOL reached, we stop decoding */
 262                 if (r != 1 << ff_log2_run[state->run_index[comp]])
 263                     return;
 264                 if (state->run_index[comp] < 31)
 265                     state->run_index[comp]++;
 266                 if (x + stride > w)
 267                     return;
 268             }
 269             /* decode aborted run */
 270             r = ff_log2_run[state->run_index[comp]];
 271             if (r)
 272                 r = get_bits_long(&s->gb, r);
 273             if (x + r * stride > w) {
 274                 r = (w - x) / stride;
 275             }
 276             for (i = 0; i < r; i++) {
 277                 W(dst, x, Ra);
 278                 x += stride;
 279             }
 280
 281             if (x >= w) {
 282                 av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "run overflow\n");
 283                 av_assert0(x <= w);
 284                 return;
 285             }
 286
 287             /* decode run termination value */
 288             Rb     = R(last, x);
 289             RItype = (FFABS(Ra - Rb) <= state->near) ? 1 : 0;
 290             err    = ls_get_code_runterm(&s->gb, state, RItype,
 291                                          ff_log2_run[state->run_index[comp]]);
 292             if (state->run_index[comp])
 293                 state->run_index[comp]--;
 294
 295             if (state->near && RItype) {
 296                 pred = Ra + err;
 297             } else {
 298                 if (Rb < Ra)
 299                     pred = Rb - err;
 300                 else
 301                     pred = Rb + err;
 302             }
 303         } else { /* regular mode */
 304             int context, sign;
 305
 306             context = ff_jpegls_quantize(state, D0) * 81 +
 307                       ff_jpegls_quantize(state, D1) *  9 +
 308                       ff_jpegls_quantize(state, D2);
 309             pred    = mid_pred(Ra, Ra + Rb - Rc, Rb);
 310
 311             if (context < 0) {
 312                 context = -context;
 313                 sign    = 1;
 314             } else {
 315                 sign = 0;
 316             }
 317
 318             if (sign) {
 319                 pred = av_clip(pred - state->C[context], 0, state->maxval);
 320                 err  = -ls_get_code_regular(&s->gb, state, context);
 321             } else {
 322                 pred = av_clip(pred + state->C[context], 0, state->maxval);
 323                 err  = ls_get_code_regular(&s->gb, state, context);
 324             }
 325
 326             /* we have to do something more for near-lossless coding */
 327             pred += err;
 328         }
 329         if (state->near) {
 330             if (pred < -state->near)
 331                 pred += state->range * state->twonear;
 332             else if (pred > state->maxval + state->near)
 333                 pred -= state->range * state->twonear;
 334             pred = av_clip(pred, 0, state->maxval);
 335         }
 336
 337         pred &= state->maxval;
 338         W(dst, x, pred);
 339         x += stride;
 340     }
 341 }
 342
 343 int ff_jpegls_decode_picture(MJpegDecodeContext *s, int near,
 344                              int point_transform, int ilv)
 345 {
 346     int i, t = 0;
 347     uint8_t *zero, *last, *cur;
 348     JLSState *state;
 349     int off = 0, stride = 1, width, shift, ret = 0;
 350
 351     zero = av_mallocz(s->picture_ptr->linesize[0]);
 352     if (!zero)
 353         return AVERROR(ENOMEM);
 354     last = zero;
 355     cur  = s->picture_ptr->data[0];
 356
 357     state = av_mallocz(sizeof(JLSState));
 358     if (!state) {
 359         av_free(zero);
 360         return AVERROR(ENOMEM);
 361     }
 362     /* initialize JPEG-LS state from JPEG parameters */
 363     state->near   = near;
 364     state->bpp    = (s->bits < 2) ? 2 : s->bits;
 365     state->maxval = s->maxval;
 366     state->T1     = s->t1;
 367     state->T2     = s->t2;
 368     state->T3     = s->t3;
 369     state->reset  = s->reset;
 370     ff_jpegls_reset_coding_parameters(state, 0);
 371     ff_jpegls_init_state(state);
 372
 373     if (s->bits <= 8)
 374         shift = point_transform + (8 - s->bits);
 375     else
 376         shift = point_transform + (16 - s->bits);
 377
 378     if (shift >= 16) {
 379         ret = AVERROR_INVALIDDATA;
 380         goto end;
 381     }
 382
 383     if (s->avctx->debug & FF_DEBUG_PICT_INFO) {
 384         av_log(s->avctx, AV_LOG_DEBUG,
 385                "JPEG-LS params: %ix%i NEAR=%i MV=%i T(%i,%i,%i) "
 386                "RESET=%i, LIMIT=%i, qbpp=%i, RANGE=%i\n",
 387                 s->width, s->height, state->near, state->maxval,
 388                 state->T1, state->T2, state->T3,
 389                 state->reset, state->limit, state->qbpp, state->range);
 390         av_log(s->avctx, AV_LOG_DEBUG, "JPEG params: ILV=%i Pt=%i BPP=%i, scan = %i\n",
 391                 ilv, point_transform, s->bits, s->cur_scan);
 392     }
 393     if (ilv == 0) { /* separate planes */
 394         if (s->cur_scan > s->nb_components) {
 395             ret = AVERROR_INVALIDDATA;
 396             goto end;
 397         }
 398         stride = (s->nb_components > 1) ? 3 : 1;
 399         off    = av_clip(s->cur_scan - 1, 0, stride - 1);
 400         width  = s->width * stride;
 401         cur   += off;
 402         for (i = 0; i < s->height; i++) {
 403             if (s->bits <= 8) {
 404                 ls_decode_line(state, s, last, cur, t, width, stride, off, 8);
 405                 t = last[0];
 406             } else {
 407                 ls_decode_line(state, s, last, cur, t, width, stride, off, 16);
 408                 t = *((uint16_t *)last);
 409             }
 410             last = cur;
 411             cur += s->picture_ptr->linesize[0];
 412
 413             if (s->restart_interval && !--s->restart_count) {
 414                 align_get_bits(&s->gb);
 415                 skip_bits(&s->gb, 16); /* skip RSTn */
 416             }
 417         }
 418     } else if (ilv == 1) { /* line interleaving */
 419         int j;
 420         int Rc[3] = { 0, 0, 0 };
 421         stride = (s->nb_components > 1) ? 3 : 1;
 422         memset(cur, 0, s->picture_ptr->linesize[0]);
 423         width = s->width * stride;
 424         for (i = 0; i < s->height; i++) {
 425             for (j = 0; j < stride; j++) {
 426                 ls_decode_line(state, s, last + j, cur + j,
 427                                Rc[j], width, stride, j, 8);
 428                 Rc[j] = last[j];
 429
 430                 if (s->restart_interval && !--s->restart_count) {
 431                     align_get_bits(&s->gb);
 432                     skip_bits(&s->gb, 16); /* skip RSTn */
 433                 }
 434             }
 435             last = cur;
 436             cur += s->picture_ptr->linesize[0];
 437         }
 438     } else if (ilv == 2) { /* sample interleaving */
 439         avpriv_report_missing_feature(s->avctx, "Sample interleaved images");
 440         ret = AVERROR_PATCHWELCOME;
 441         goto end;
 442     }
 443
 444     if (s->xfrm && s->nb_components == 3) {
 445         int x, w;
 446
 447         w = s->width * s->nb_components;
 448
 449         if (s->bits <= 8) {
 450             uint8_t *src = s->picture_ptr->data[0];
 451
 452             for (i = 0; i < s->height; i++) {
 453                 switch(s->xfrm) {
 454                 case 1:
 455                     for (x = off; x < w; x += 3) {
 456                         src[x  ] += src[x+1] + 128;
 457                         src[x+2] += src[x+1] + 128;
 458                     }
 459                     break;
 460                 case 2:
 461                     for (x = off; x < w; x += 3) {
 462                         src[x  ] += src[x+1] + 128;
 463                         src[x+2] += ((src[x  ] + src[x+1])>>1) + 128;
 464                     }
 465                     break;
 466                 case 3:
 467                     for (x = off; x < w; x += 3) {
 468                         int g = src[x+0] - ((src[x+2]+src[x+1])>>2) + 64;
 469                         src[x+0] = src[x+2] + g + 128;
 470                         src[x+2] = src[x+1] + g + 128;
 471                         src[x+1] = g;
 472                     }
 473                     break;
 474                 case 4:
 475                     for (x = off; x < w; x += 3) {
 476                         int r    = src[x+0] - ((                       359 * (src[x+2]-128) + 490) >> 8);
 477                         int g    = src[x+0] - (( 88 * (src[x+1]-128) - 183 * (src[x+2]-128) +  30) >> 8);
 478                         int b    = src[x+0] + ((454 * (src[x+1]-128)                        + 574) >> 8);
 479                         src[x+0] = av_clip_uint8(r);
 480                         src[x+1] = av_clip_uint8(g);
 481                         src[x+2] = av_clip_uint8(b);
 482                     }
 483                     break;
 484                 }
 485                 src += s->picture_ptr->linesize[0];
 486             }
 487         }else
 488             avpriv_report_missing_feature(s->avctx, "16bit xfrm");
 489     }
 490
 491     if (shift) { /* we need to do point transform or normalize samples */
 492         int x, w;
 493
 494         w = s->width * s->nb_components;
 495
 496         if (s->bits <= 8) {
 497             uint8_t *src = s->picture_ptr->data[0];
 498
 499             for (i = 0; i < s->height; i++) {
 500                 for (x = off; x < w; x += stride)
 501                     src[x] <<= shift;
 502                 src += s->picture_ptr->linesize[0];
 503             }
 504         } else {
 505             uint16_t *src = (uint16_t *)s->picture_ptr->data[0];
 506
 507             for (i = 0; i < s->height; i++) {
 508                 for (x = 0; x < w; x++)
 509                     src[x] <<= shift;
 510                 src += s->picture_ptr->linesize[0] / 2;
 511             }
 512         }
 513     }
 514
 515 end:
 516     av_free(state);
 517     av_free(zero);
 518
 519     return ret;
 520 }
 521
 522 AVCodec ff_jpegls_decoder = {
 523     .name           = "jpegls",
 524     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("JPEG-LS"),
 525     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 526     .id             = AV_CODEC_ID_JPEGLS,
 527     .priv_data_size = sizeof(MJpegDecodeContext),
 528     .init           = ff_mjpeg_decode_init,
 529     .close          = ff_mjpeg_decode_end,
 530     .decode         = ff_mjpeg_decode_frame,
 531     .capabilities   = AV_CODEC_CAP_DR1,
 532     .caps_internal  = FF_CODEC_CAP_INIT_THREADSAFE,
 533 };