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 "mathops.h"
  32 #include "mjpeg.h"
  33 #include "mjpegdec.h"
  34 #include "jpegls.h"
  35 #include "jpeglsdec.h"
  36
  37 /*
  38  * Uncomment this to significantly speed up decoding of broken JPEG-LS
  39  * (or test broken JPEG-LS decoder) and slow down ordinary decoding a bit.
  40  *
  41  * There is no Golomb code with length >= 32 bits possible, so check and
  42  * avoid situation of 32 zeros, FFmpeg Golomb decoder is painfully slow
  43  * on this errors.
  44  */
  45 //#define JLS_BROKEN
  46
  47 /**
  48  * Decode LSE block with initialization parameters
  49  */
  50 int ff_jpegls_decode_lse(MJpegDecodeContext *s)
  51 {
  52     int id;
  53
  54     skip_bits(&s->gb, 16);  /* length: FIXME: verify field validity */
  55     id = get_bits(&s->gb, 8);
  56
  57     switch (id) {
  58     case 1:
  59         s->maxval = get_bits(&s->gb, 16);
  60         s->t1     = get_bits(&s->gb, 16);
  61         s->t2     = get_bits(&s->gb, 16);
  62         s->t3     = get_bits(&s->gb, 16);
  63         s->reset  = get_bits(&s->gb, 16);
  64
  65 //        ff_jpegls_reset_coding_parameters(s, 0);
  66         //FIXME quant table?
  67         break;
  68     case 2:
  69     case 3:
  70         av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "palette not supported\n");
  71         return AVERROR(ENOSYS);
  72     case 4:
  73         av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "oversize image not supported\n");
  74         return AVERROR(ENOSYS);
  75     default:
  76         av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid id %d\n", id);
  77         return AVERROR_INVALIDDATA;
  78     }
  79     av_dlog(s->avctx, "ID=%i, T=%i,%i,%i\n", id, s->t1, s->t2, s->t3);
  80
  81     return 0;
  82 }
  83
  84 /**
  85  * Get context-dependent Golomb code, decode it and update context
  86  */
  87 static inline int ls_get_code_regular(GetBitContext *gb, JLSState *state, int Q)
  88 {
  89     int k, ret;
  90
  91     for (k = 0; (state->N[Q] << k) < state->A[Q]; k++)
  92         ;
  93
  94 #ifdef JLS_BROKEN
  95     if (!show_bits_long(gb, 32))
  96         return -1;
  97 #endif
  98     ret = get_ur_golomb_jpegls(gb, k, state->limit, state->qbpp);
  99
 100     /* decode mapped error */
 101     if (ret & 1)
 102         ret = -(ret + 1 >> 1);
 103     else
 104         ret >>= 1;
 105
 106     /* for NEAR=0, k=0 and 2*B[Q] <= - N[Q] mapping is reversed */
 107     if (!state->near && !k && (2 * state->B[Q] <= -state->N[Q]))
 108         ret = -(ret + 1);
 109
 110     ret = ff_jpegls_update_state_regular(state, Q, ret);
 111
 112     return ret;
 113 }
 114
 115 /**
 116  * Get Golomb code, decode it and update state for run termination
 117  */
 118 static inline int ls_get_code_runterm(GetBitContext *gb, JLSState *state,
 119                                       int RItype, int limit_add)
 120 {
 121     int k, ret, temp, map;
 122     int Q = 365 + RItype;
 123
 124     temp = state->A[Q];
 125     if (RItype)
 126         temp += state->N[Q] >> 1;
 127
 128     for (k = 0; (state->N[Q] << k) < temp; k++)
 129         ;
 130
 131 #ifdef JLS_BROKEN
 132     if (!show_bits_long(gb, 32))
 133         return -1;
 134 #endif
 135     ret = get_ur_golomb_jpegls(gb, k, state->limit - limit_add - 1,
 136                                state->qbpp);
 137
 138     /* decode mapped error */
 139     map = 0;
 140     if (!k && (RItype || ret) && (2 * state->B[Q] < state->N[Q]))
 141         map = 1;
 142     ret += RItype + map;
 143
 144     if (ret & 1) {
 145         ret = map - (ret + 1 >> 1);
 146         state->B[Q]++;
 147     } else {
 148         ret = ret >> 1;
 149     }
 150
 151     /* update state */
 152     state->A[Q] += FFABS(ret) - RItype;
 153     ret         *= state->twonear;
 154     ff_jpegls_downscale_state(state, Q);
 155
 156     return ret;
 157 }
 158
 159 /**
 160  * Decode one line of image
 161  */
 162 static inline void ls_decode_line(JLSState *state, MJpegDecodeContext *s,
 163                                   void *last, void *dst, int last2, int w,
 164                                   int stride, int comp, int bits)
 165 {
 166     int i, x = 0;
 167     int Ra, Rb, Rc, Rd;
 168     int D0, D1, D2;
 169
 170     while (x < w) {
 171         int err, pred;
 172
 173         /* compute gradients */
 174         Ra = x ? R(dst, x - stride) : R(last, x);
 175         Rb = R(last, x);
 176         Rc = x ? R(last, x - stride) : last2;
 177         Rd = (x >= w - stride) ? R(last, x) : R(last, x + stride);
 178         D0 = Rd - Rb;
 179         D1 = Rb - Rc;
 180         D2 = Rc - Ra;
 181         /* run mode */
 182         if ((FFABS(D0) <= state->near) &&
 183             (FFABS(D1) <= state->near) &&
 184             (FFABS(D2) <= state->near)) {
 185             int r;
 186             int RItype;
 187
 188             /* decode full runs while available */
 189             while (get_bits1(&s->gb)) {
 190                 int r;
 191                 r = 1 << ff_log2_run[state->run_index[comp]];
 192                 if (x + r * stride > w)
 193                     r = (w - x) / stride;
 194                 for (i = 0; i < r; i++) {
 195                     W(dst, x, Ra);
 196                     x += stride;
 197                 }
 198                 /* if EOL reached, we stop decoding */
 199                 if (r != 1 << ff_log2_run[state->run_index[comp]])
 200                     return;
 201                 if (state->run_index[comp] < 31)
 202                     state->run_index[comp]++;
 203                 if (x + stride > w)
 204                     return;
 205             }
 206             /* decode aborted run */
 207             r = ff_log2_run[state->run_index[comp]];
 208             if (r)
 209                 r = get_bits_long(&s->gb, r);
 210             if (x + r * stride > w) {
 211                 r = (w - x) / stride;
 212             }
 213             for (i = 0; i < r; i++) {
 214                 W(dst, x, Ra);
 215                 x += stride;
 216             }
 217
 218             /* decode run termination value */
 219             Rb     = R(last, x);
 220             RItype = (FFABS(Ra - Rb) <= state->near) ? 1 : 0;
 221             err    = ls_get_code_runterm(&s->gb, state, RItype,
 222                                          ff_log2_run[state->run_index[comp]]);
 223             if (state->run_index[comp])
 224                 state->run_index[comp]--;
 225
 226             if (state->near && RItype) {
 227                 pred = Ra + err;
 228             } else {
 229                 if (Rb < Ra)
 230                     pred = Rb - err;
 231                 else
 232                     pred = Rb + err;
 233             }
 234         } else { /* regular mode */
 235             int context, sign;
 236
 237             context = ff_jpegls_quantize(state, D0) * 81 +
 238                       ff_jpegls_quantize(state, D1) *  9 +
 239                       ff_jpegls_quantize(state, D2);
 240             pred    = mid_pred(Ra, Ra + Rb - Rc, Rb);
 241
 242             if (context < 0) {
 243                 context = -context;
 244                 sign    = 1;
 245             } else {
 246                 sign = 0;
 247             }
 248
 249             if (sign) {
 250                 pred = av_clip(pred - state->C[context], 0, state->maxval);
 251                 err  = -ls_get_code_regular(&s->gb, state, context);
 252             } else {
 253                 pred = av_clip(pred + state->C[context], 0, state->maxval);
 254                 err  = ls_get_code_regular(&s->gb, state, context);
 255             }
 256
 257             /* we have to do something more for near-lossless coding */
 258             pred += err;
 259         }
 260         if (state->near) {
 261             if (pred < -state->near)
 262                 pred += state->range * state->twonear;
 263             else if (pred > state->maxval + state->near)
 264                 pred -= state->range * state->twonear;
 265             pred = av_clip(pred, 0, state->maxval);
 266         }
 267
 268         pred &= state->maxval;
 269         W(dst, x, pred);
 270         x += stride;
 271     }
 272 }
 273
 274 int ff_jpegls_decode_picture(MJpegDecodeContext *s, int near,
 275                              int point_transform, int ilv)
 276 {
 277     int i, t = 0;
 278     uint8_t *zero, *last, *cur;
 279     JLSState *state;
 280     int off = 0, stride = 1, width, shift, ret = 0;
 281
 282     zero = av_mallocz(s->picture.linesize[0]);
 283     last = zero;
 284     cur  = s->picture.data[0];
 285
 286     state = av_mallocz(sizeof(JLSState));
 287     /* initialize JPEG-LS state from JPEG parameters */
 288     state->near   = near;
 289     state->bpp    = (s->bits < 2) ? 2 : s->bits;
 290     state->maxval = s->maxval;
 291     state->T1     = s->t1;
 292     state->T2     = s->t2;
 293     state->T3     = s->t3;
 294     state->reset  = s->reset;
 295     ff_jpegls_reset_coding_parameters(state, 0);
 296     ff_jpegls_init_state(state);
 297
 298     if (s->bits <= 8)
 299         shift = point_transform + (8 - s->bits);
 300     else
 301         shift = point_transform + (16 - s->bits);
 302
 303     if (s->avctx->debug & FF_DEBUG_PICT_INFO) {
 304         av_log(s->avctx, AV_LOG_DEBUG,
 305                "JPEG-LS params: %ix%i NEAR=%i MV=%i T(%i,%i,%i) "
 306                "RESET=%i, LIMIT=%i, qbpp=%i, RANGE=%i\n",
 307                 s->width, s->height, state->near, state->maxval,
 308                 state->T1, state->T2, state->T3,
 309                 state->reset, state->limit, state->qbpp, state->range);
 310         av_log(s->avctx, AV_LOG_DEBUG, "JPEG params: ILV=%i Pt=%i BPP=%i, scan = %i\n",
 311                 ilv, point_transform, s->bits, s->cur_scan);
 312     }
 313     if (ilv == 0) { /* separate planes */
 314         if (s->cur_scan > s->nb_components) {
 315             ret = AVERROR_INVALIDDATA;
 316             goto end;
 317         }
 318         stride = (s->nb_components > 1) ? 3 : 1;
 319         off    = av_clip(s->cur_scan - 1, 0, stride - 1);
 320         width  = s->width * stride;
 321         cur   += off;
 322         for (i = 0; i < s->height; i++) {
 323             if (s->bits <= 8) {
 324                 ls_decode_line(state, s, last, cur, t, width, stride, off, 8);
 325                 t = last[0];
 326             } else {
 327                 ls_decode_line(state, s, last, cur, t, width, stride, off, 16);
 328                 t = *((uint16_t *)last);
 329             }
 330             last = cur;
 331             cur += s->picture.linesize[0];
 332
 333             if (s->restart_interval && !--s->restart_count) {
 334                 align_get_bits(&s->gb);
 335                 skip_bits(&s->gb, 16); /* skip RSTn */
 336             }
 337         }
 338     } else if (ilv == 1) { /* line interleaving */
 339         int j;
 340         int Rc[3] = { 0, 0, 0 };
 341         stride = (s->nb_components > 1) ? 3 : 1;
 342         memset(cur, 0, s->picture.linesize[0]);
 343         width = s->width * stride;
 344         for (i = 0; i < s->height; i++) {
 345             for (j = 0; j < stride; j++) {
 346                 ls_decode_line(state, s, last + j, cur + j,
 347                                Rc[j], width, stride, j, 8);
 348                 Rc[j] = last[j];
 349
 350                 if (s->restart_interval && !--s->restart_count) {
 351                     align_get_bits(&s->gb);
 352                     skip_bits(&s->gb, 16); /* skip RSTn */
 353                 }
 354             }
 355             last = cur;
 356             cur += s->picture.linesize[0];
 357         }
 358     } else if (ilv == 2) { /* sample interleaving */
 359         avpriv_report_missing_feature(s->avctx, "Sample interleaved images");
 360         ret = AVERROR_PATCHWELCOME;
 361         goto end;
 362     }
 363
 364     if (s->xfrm && s->nb_components == 3) {
 365         int x, w;
 366
 367         w = s->width * s->nb_components;
 368
 369         if (s->bits <= 8) {
 370             uint8_t *src = s->picture.data[0];
 371
 372             for (i = 0; i < s->height; i++) {
 373                 switch(s->xfrm) {
 374                 case 1:
 375                     for (x = off; x < w; x += 3) {
 376                         src[x  ] += src[x+1] + 128;
 377                         src[x+2] += src[x+1] + 128;
 378                     }
 379                     break;
 380                 case 2:
 381                     for (x = off; x < w; x += 3) {
 382                         src[x  ] += src[x+1] + 128;
 383                         src[x+2] += ((src[x  ] + src[x+1])>>1) + 128;
 384                     }
 385                     break;
 386                 case 3:
 387                     for (x = off; x < w; x += 3) {
 388                         int g = src[x+0] - ((src[x+2]+src[x+1])>>2) + 64;
 389                         src[x+0] = src[x+2] + g + 128;
 390                         src[x+2] = src[x+1] + g + 128;
 391                         src[x+1] = g;
 392                     }
 393                     break;
 394                 case 4:
 395                     for (x = off; x < w; x += 3) {
 396                         int r    = src[x+0] - ((                       359 * (src[x+2]-128) + 490) >> 8);
 397                         int g    = src[x+0] - (( 88 * (src[x+1]-128) - 183 * (src[x+2]-128) +  30) >> 8);
 398                         int b    = src[x+0] + ((454 * (src[x+1]-128)                        + 574) >> 8);
 399                         src[x+0] = av_clip_uint8(r);
 400                         src[x+1] = av_clip_uint8(g);
 401                         src[x+2] = av_clip_uint8(b);
 402                     }
 403                     break;
 404                 }
 405                 src += s->picture.linesize[0];
 406             }
 407         }else
 408             avpriv_report_missing_feature(s->avctx, "16bit xfrm");
 409     }
 410
 411     if (shift) { /* we need to do point transform or normalize samples */
 412         int x, w;
 413
 414         w = s->width * s->nb_components;
 415
 416         if (s->bits <= 8) {
 417             uint8_t *src = s->picture.data[0];
 418
 419             for (i = 0; i < s->height; i++) {
 420                 for (x = off; x < w; x += stride)
 421                     src[x] <<= shift;
 422                 src += s->picture.linesize[0];
 423             }
 424         } else {
 425             uint16_t *src = (uint16_t *)s->picture.data[0];
 426
 427             for (i = 0; i < s->height; i++) {
 428                 for (x = 0; x < w; x++)
 429                     src[x] <<= shift;
 430                 src += s->picture.linesize[0] / 2;
 431             }
 432         }
 433     }
 434
 435 end:
 436     av_free(state);
 437     av_free(zero);
 438
 439     return ret;
 440 }
 441
 442 AVCodec ff_jpegls_decoder = {
 443     .name           = "jpegls",
 444     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("JPEG-LS"),
 445     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 446     .id             = AV_CODEC_ID_JPEGLS,
 447     .priv_data_size = sizeof(MJpegDecodeContext),
 448     .init           = ff_mjpeg_decode_init,
 449     .close          = ff_mjpeg_decode_end,
 450     .decode         = ff_mjpeg_decode_frame,
 451     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1,
 452 };