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     if(FFABS(ret) > 0xFFFF)
 152         return -0x10000;
 153     /* update state */
 154     state->A[Q] += FFABS(ret) - RItype;
 155     ret         *= state->twonear;
 156     ff_jpegls_downscale_state(state, Q);
 157
 158     return ret;
 159 }
 160
 161 /**
 162  * Decode one line of image
 163  */
 164 static inline void ls_decode_line(JLSState *state, MJpegDecodeContext *s,
 165                                   void *last, void *dst, int last2, int w,
 166                                   int stride, int comp, int bits)
 167 {
 168     int i, x = 0;
 169     int Ra, Rb, Rc, Rd;
 170     int D0, D1, D2;
 171
 172     while (x < w) {
 173         int err, pred;
 174
 175         /* compute gradients */
 176         Ra = x ? R(dst, x - stride) : R(last, x);
 177         Rb = R(last, x);
 178         Rc = x ? R(last, x - stride) : last2;
 179         Rd = (x >= w - stride) ? R(last, x) : R(last, x + stride);
 180         D0 = Rd - Rb;
 181         D1 = Rb - Rc;
 182         D2 = Rc - Ra;
 183         /* run mode */
 184         if ((FFABS(D0) <= state->near) &&
 185             (FFABS(D1) <= state->near) &&
 186             (FFABS(D2) <= state->near)) {
 187             int r;
 188             int RItype;
 189
 190             /* decode full runs while available */
 191             while (get_bits1(&s->gb)) {
 192                 int r;
 193                 r = 1 << ff_log2_run[state->run_index[comp]];
 194                 if (x + r * stride > w)
 195                     r = (w - x) / stride;
 196                 for (i = 0; i < r; i++) {
 197                     W(dst, x, Ra);
 198                     x += stride;
 199                 }
 200                 /* if EOL reached, we stop decoding */
 201                 if (r != 1 << ff_log2_run[state->run_index[comp]])
 202                     return;
 203                 if (state->run_index[comp] < 31)
 204                     state->run_index[comp]++;
 205                 if (x + stride > w)
 206                     return;
 207             }
 208             /* decode aborted run */
 209             r = ff_log2_run[state->run_index[comp]];
 210             if (r)
 211                 r = get_bits_long(&s->gb, r);
 212             if (x + r * stride > w) {
 213                 r = (w - x) / stride;
 214             }
 215             for (i = 0; i < r; i++) {
 216                 W(dst, x, Ra);
 217                 x += stride;
 218             }
 219
 220             /* decode run termination value */
 221             Rb     = R(last, x);
 222             RItype = (FFABS(Ra - Rb) <= state->near) ? 1 : 0;
 223             err    = ls_get_code_runterm(&s->gb, state, RItype,
 224                                          ff_log2_run[state->run_index[comp]]);
 225             if (state->run_index[comp])
 226                 state->run_index[comp]--;
 227
 228             if (state->near && RItype) {
 229                 pred = Ra + err;
 230             } else {
 231                 if (Rb < Ra)
 232                     pred = Rb - err;
 233                 else
 234                     pred = Rb + err;
 235             }
 236         } else { /* regular mode */
 237             int context, sign;
 238
 239             context = ff_jpegls_quantize(state, D0) * 81 +
 240                       ff_jpegls_quantize(state, D1) *  9 +
 241                       ff_jpegls_quantize(state, D2);
 242             pred    = mid_pred(Ra, Ra + Rb - Rc, Rb);
 243
 244             if (context < 0) {
 245                 context = -context;
 246                 sign    = 1;
 247             } else {
 248                 sign = 0;
 249             }
 250
 251             if (sign) {
 252                 pred = av_clip(pred - state->C[context], 0, state->maxval);
 253                 err  = -ls_get_code_regular(&s->gb, state, context);
 254             } else {
 255                 pred = av_clip(pred + state->C[context], 0, state->maxval);
 256                 err  = ls_get_code_regular(&s->gb, state, context);
 257             }
 258
 259             /* we have to do something more for near-lossless coding */
 260             pred += err;
 261         }
 262         if (state->near) {
 263             if (pred < -state->near)
 264                 pred += state->range * state->twonear;
 265             else if (pred > state->maxval + state->near)
 266                 pred -= state->range * state->twonear;
 267             pred = av_clip(pred, 0, state->maxval);
 268         }
 269
 270         pred &= state->maxval;
 271         W(dst, x, pred);
 272         x += stride;
 273     }
 274 }
 275
 276 int ff_jpegls_decode_picture(MJpegDecodeContext *s, int near,
 277                              int point_transform, int ilv)
 278 {
 279     int i, t = 0;
 280     uint8_t *zero, *last, *cur;
 281     JLSState *state;
 282     int off = 0, stride = 1, width, shift, ret = 0;
 283
 284     zero = av_mallocz(s->picture_ptr->linesize[0]);
 285     last = zero;
 286     cur  = s->picture_ptr->data[0];
 287
 288     state = av_mallocz(sizeof(JLSState));
 289     /* initialize JPEG-LS state from JPEG parameters */
 290     state->near   = near;
 291     state->bpp    = (s->bits < 2) ? 2 : s->bits;
 292     state->maxval = s->maxval;
 293     state->T1     = s->t1;
 294     state->T2     = s->t2;
 295     state->T3     = s->t3;
 296     state->reset  = s->reset;
 297     ff_jpegls_reset_coding_parameters(state, 0);
 298     ff_jpegls_init_state(state);
 299
 300     if (s->bits <= 8)
 301         shift = point_transform + (8 - s->bits);
 302     else
 303         shift = point_transform + (16 - s->bits);
 304
 305     if (s->avctx->debug & FF_DEBUG_PICT_INFO) {
 306         av_log(s->avctx, AV_LOG_DEBUG,
 307                "JPEG-LS params: %ix%i NEAR=%i MV=%i T(%i,%i,%i) "
 308                "RESET=%i, LIMIT=%i, qbpp=%i, RANGE=%i\n",
 309                 s->width, s->height, state->near, state->maxval,
 310                 state->T1, state->T2, state->T3,
 311                 state->reset, state->limit, state->qbpp, state->range);
 312         av_log(s->avctx, AV_LOG_DEBUG, "JPEG params: ILV=%i Pt=%i BPP=%i, scan = %i\n",
 313                 ilv, point_transform, s->bits, s->cur_scan);
 314     }
 315     if (ilv == 0) { /* separate planes */
 316         if (s->cur_scan > s->nb_components) {
 317             ret = AVERROR_INVALIDDATA;
 318             goto end;
 319         }
 320         stride = (s->nb_components > 1) ? 3 : 1;
 321         off    = av_clip(s->cur_scan - 1, 0, stride - 1);
 322         width  = s->width * stride;
 323         cur   += off;
 324         for (i = 0; i < s->height; i++) {
 325             if (s->bits <= 8) {
 326                 ls_decode_line(state, s, last, cur, t, width, stride, off, 8);
 327                 t = last[0];
 328             } else {
 329                 ls_decode_line(state, s, last, cur, t, width, stride, off, 16);
 330                 t = *((uint16_t *)last);
 331             }
 332             last = cur;
 333             cur += s->picture_ptr->linesize[0];
 334
 335             if (s->restart_interval && !--s->restart_count) {
 336                 align_get_bits(&s->gb);
 337                 skip_bits(&s->gb, 16); /* skip RSTn */
 338             }
 339         }
 340     } else if (ilv == 1) { /* line interleaving */
 341         int j;
 342         int Rc[3] = { 0, 0, 0 };
 343         stride = (s->nb_components > 1) ? 3 : 1;
 344         memset(cur, 0, s->picture_ptr->linesize[0]);
 345         width = s->width * stride;
 346         for (i = 0; i < s->height; i++) {
 347             for (j = 0; j < stride; j++) {
 348                 ls_decode_line(state, s, last + j, cur + j,
 349                                Rc[j], width, stride, j, 8);
 350                 Rc[j] = last[j];
 351
 352                 if (s->restart_interval && !--s->restart_count) {
 353                     align_get_bits(&s->gb);
 354                     skip_bits(&s->gb, 16); /* skip RSTn */
 355                 }
 356             }
 357             last = cur;
 358             cur += s->picture_ptr->linesize[0];
 359         }
 360     } else if (ilv == 2) { /* sample interleaving */
 361         avpriv_report_missing_feature(s->avctx, "Sample interleaved images");
 362         ret = AVERROR_PATCHWELCOME;
 363         goto end;
 364     }
 365
 366     if (s->xfrm && s->nb_components == 3) {
 367         int x, w;
 368
 369         w = s->width * s->nb_components;
 370
 371         if (s->bits <= 8) {
 372             uint8_t *src = s->picture_ptr->data[0];
 373
 374             for (i = 0; i < s->height; i++) {
 375                 switch(s->xfrm) {
 376                 case 1:
 377                     for (x = off; x < w; x += 3) {
 378                         src[x  ] += src[x+1] + 128;
 379                         src[x+2] += src[x+1] + 128;
 380                     }
 381                     break;
 382                 case 2:
 383                     for (x = off; x < w; x += 3) {
 384                         src[x  ] += src[x+1] + 128;
 385                         src[x+2] += ((src[x  ] + src[x+1])>>1) + 128;
 386                     }
 387                     break;
 388                 case 3:
 389                     for (x = off; x < w; x += 3) {
 390                         int g = src[x+0] - ((src[x+2]+src[x+1])>>2) + 64;
 391                         src[x+0] = src[x+2] + g + 128;
 392                         src[x+2] = src[x+1] + g + 128;
 393                         src[x+1] = g;
 394                     }
 395                     break;
 396                 case 4:
 397                     for (x = off; x < w; x += 3) {
 398                         int r    = src[x+0] - ((                       359 * (src[x+2]-128) + 490) >> 8);
 399                         int g    = src[x+0] - (( 88 * (src[x+1]-128) - 183 * (src[x+2]-128) +  30) >> 8);
 400                         int b    = src[x+0] + ((454 * (src[x+1]-128)                        + 574) >> 8);
 401                         src[x+0] = av_clip_uint8(r);
 402                         src[x+1] = av_clip_uint8(g);
 403                         src[x+2] = av_clip_uint8(b);
 404                     }
 405                     break;
 406                 }
 407                 src += s->picture_ptr->linesize[0];
 408             }
 409         }else
 410             avpriv_report_missing_feature(s->avctx, "16bit xfrm");
 411     }
 412
 413     if (shift) { /* we need to do point transform or normalize samples */
 414         int x, w;
 415
 416         w = s->width * s->nb_components;
 417
 418         if (s->bits <= 8) {
 419             uint8_t *src = s->picture_ptr->data[0];
 420
 421             for (i = 0; i < s->height; i++) {
 422                 for (x = off; x < w; x += stride)
 423                     src[x] <<= shift;
 424                 src += s->picture_ptr->linesize[0];
 425             }
 426         } else {
 427             uint16_t *src = (uint16_t *)s->picture_ptr->data[0];
 428
 429             for (i = 0; i < s->height; i++) {
 430                 for (x = 0; x < w; x++)
 431                     src[x] <<= shift;
 432                 src += s->picture_ptr->linesize[0] / 2;
 433             }
 434         }
 435     }
 436
 437 end:
 438     av_free(state);
 439     av_free(zero);
 440
 441     return ret;
 442 }
 443
 444 AVCodec ff_jpegls_decoder = {
 445     .name           = "jpegls",
 446     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("JPEG-LS"),
 447     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 448     .id             = AV_CODEC_ID_JPEGLS,
 449     .priv_data_size = sizeof(MJpegDecodeContext),
 450     .init           = ff_mjpeg_decode_init,
 451     .close          = ff_mjpeg_decode_end,
 452     .decode         = ff_mjpeg_decode_frame,
 453     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1,
 454 };