git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/j2k.c

   1 /*
   2  * JPEG2000 encoder and decoder common functions
   3  * Copyright (c) 2007 Kamil Nowosad
   4  *
   5  * This file is part of FFmpeg.
   6  *
   7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   9  * License as published by the Free Software Foundation; either
  10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  11  *
  12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  15  * Lesser General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21
  22 /**
  23  * JPEG2000 image encoder and decoder common functions
  24  * @file
  25  * @author Kamil Nowosad
  26  */
  27
  28
  29 #include "avcodec.h"
  30 #include "j2k.h"
  31
  32 #define SHL(a, n) ((n)>=0 ? (a) << (n) : (a) >> -(n))
  33
  34 #if 0
  35 void ff_j2k_printv(int *tab, int l)
  36 {
  37     int i;
  38     for (i = 0; i < l; i++)
  39         printf("%.3d ", tab[i]);
  40     printf("\n");
  41 }
  42
  43 void ff_j2k_printu(uint8_t *tab, int l)
  44 {
  45     int i;
  46     for (i = 0; i < l; i++)
  47         printf("%.3hd ", tab[i]);
  48     printf("\n");
  49 }
  50 #endif
  51
  52 /* tag tree routines */
  53
  54 /** allocate the memory for tag tree */
  55
  56 static int tag_tree_size(int w, int h)
  57 {
  58     int res = 0;
  59     while (w > 1 || h > 1){
  60         res += w * h;
  61         w = (w+1) >> 1;
  62         h = (h+1) >> 1;
  63     }
  64     return res + 1;
  65 }
  66
  67 J2kTgtNode *ff_j2k_tag_tree_init(int w, int h)
  68 {
  69     int pw = w, ph = h;
  70     J2kTgtNode *res, *t, *t2;
  71
  72     t = res = av_mallocz(tag_tree_size(w, h)*sizeof(J2kTgtNode));
  73
  74     if (res == NULL)
  75         return NULL;
  76
  77     while (w > 1 || h > 1){
  78         int i, j;
  79         pw = w;
  80         ph = h;
  81
  82         w = (w+1) >> 1;
  83         h = (h+1) >> 1;
  84         t2 = t + pw*ph;
  85
  86         for (i = 0; i < ph; i++)
  87             for (j = 0; j < pw; j++){
  88                 t[i*pw + j].parent = &t2[(i>>1)*w + (j>>1)];
  89             }
  90         t = t2;
  91     }
  92     t[0].parent = NULL;
  93     return res;
  94 }
  95
  96 static void tag_tree_zero(J2kTgtNode *t, int w, int h)
  97 {
  98     int i, siz = tag_tree_size(w, h);
  99
 100     for (i = 0; i < siz; i++){
 101         t[i].val = 0;
 102         t[i].vis = 0;
 103     }
 104 }
 105
 106 uint8_t ff_j2k_nbctxno_lut[256][4];
 107
 108 static int getnbctxno(int flag, int bandno, int vert_causal_ctx_csty_symbol)
 109 {
 110     int h, v, d;
 111
 112     h = ((flag & J2K_T1_SIG_E) ? 1:0)+
 113         ((flag & J2K_T1_SIG_W) ? 1:0);
 114     v = ((flag & J2K_T1_SIG_N) ? 1:0);
 115     if (!vert_causal_ctx_csty_symbol)
 116          v = v + ((flag & J2K_T1_SIG_S) ? 1:0);
 117     d = ((flag & J2K_T1_SIG_NE) ? 1:0)+
 118         ((flag & J2K_T1_SIG_NW) ? 1:0);
 119     if (!vert_causal_ctx_csty_symbol)
 120         d = d + ((flag & J2K_T1_SIG_SE) ? 1:0)+
 121                 ((flag & J2K_T1_SIG_SW) ? 1:0);
 122     if (bandno < 3){
 123             if (bandno == 1)
 124                 FFSWAP(int, h, v);
 125             if (h == 2) return 8;
 126             if (h == 1){
 127                 if (v >= 1) return 7;
 128                 if (d >= 1) return 6;
 129                 return 5;
 130             }
 131             if (v == 2) return 4;
 132             if (v == 1) return 3;
 133             if (d >= 2) return 2;
 134             if (d == 1) return 1;
 135             return 0;
 136     } else{
 137             if (d >= 3) return 8;
 138             if (d == 2){
 139                 if (h+v >= 1) return 7;
 140                 return 6;
 141             }
 142             if (d == 1){
 143                 if (h+v >= 2) return 5;
 144                 if (h+v == 1) return 4;
 145                 return 3;
 146             }
 147             if (h+v >= 2) return 2;
 148             if (h+v == 1) return 1;
 149             return 0;
 150     }
 151     assert(0);
 152 }
 153
 154 uint8_t ff_j2k_sgnctxno_lut[16][16], ff_j2k_xorbit_lut[16][16];
 155
 156 static int getsgnctxno(int flag, uint8_t *xorbit)
 157 {
 158     int vcontrib, hcontrib;
 159     static const int contribtab[3][3] = {{0, -1, 1}, {-1, -1, 0}, {1, 0, 1}};
 160     static const int ctxlbltab[3][3] = {{13, 12, 11}, {10, 9, 10}, {11, 12, 13}};
 161     static const int xorbittab[3][3] = {{1, 1, 1,}, {1, 0, 0}, {0, 0, 0}};
 162
 163     hcontrib = contribtab[flag & J2K_T1_SIG_E ? flag & J2K_T1_SGN_E ? 1:2:0]
 164                          [flag & J2K_T1_SIG_W ? flag & J2K_T1_SGN_W ? 1:2:0]+1;
 165     vcontrib = contribtab[flag & J2K_T1_SIG_S ? flag & J2K_T1_SGN_S ? 1:2:0]
 166                          [flag & J2K_T1_SIG_N ? flag & J2K_T1_SGN_N ? 1:2:0]+1;
 167     *xorbit = xorbittab[hcontrib][vcontrib];
 168     return ctxlbltab[hcontrib][vcontrib];
 169 }
 170
 171 void ff_j2k_init_tier1_luts(void)
 172 {
 173     int i, j;
 174     for (i = 0; i < 256; i++)
 175         for (j = 0; j < 4; j++)
 176             ff_j2k_nbctxno_lut[i][j] = getnbctxno(i, j, 0);
 177     for (i = 0; i < 16; i++)
 178         for (j = 0; j < 16; j++)
 179             ff_j2k_sgnctxno_lut[i][j] = getsgnctxno(i + (j << 8), &ff_j2k_xorbit_lut[i][j]);
 180 }
 181
 182 void ff_j2k_set_significant(J2kT1Context *t1, int x, int y, int negative)
 183 {
 184     x++; y++;
 185     t1->flags[y][x] |= J2K_T1_SIG;
 186     if (negative){
 187         t1->flags[y][x+1] |= J2K_T1_SIG_W | J2K_T1_SGN_W;
 188         t1->flags[y][x-1] |= J2K_T1_SIG_E | J2K_T1_SGN_E;
 189         t1->flags[y+1][x] |= J2K_T1_SIG_N | J2K_T1_SGN_N;
 190         t1->flags[y-1][x] |= J2K_T1_SIG_S | J2K_T1_SGN_S;
 191     } else{
 192         t1->flags[y][x+1] |= J2K_T1_SIG_W;
 193         t1->flags[y][x-1] |= J2K_T1_SIG_E;
 194         t1->flags[y+1][x] |= J2K_T1_SIG_N;
 195         t1->flags[y-1][x] |= J2K_T1_SIG_S;
 196     }
 197     t1->flags[y+1][x+1] |= J2K_T1_SIG_NW;
 198     t1->flags[y+1][x-1] |= J2K_T1_SIG_NE;
 199     t1->flags[y-1][x+1] |= J2K_T1_SIG_SW;
 200     t1->flags[y-1][x-1] |= J2K_T1_SIG_SE;
 201 }
 202
 203 int ff_j2k_init_component(J2kComponent *comp, J2kCodingStyle *codsty, J2kQuantStyle *qntsty, int cbps, int dx, int dy)
 204 {
 205     int reslevelno, bandno, gbandno = 0, ret, i, j, csize = 1;
 206
 207     if (ret=ff_j2k_dwt_init(&comp->dwt, comp->coord, codsty->nreslevels-1, codsty->transform))
 208         return ret;
 209     for (i = 0; i < 2; i++)
 210         csize *= comp->coord[i][1] - comp->coord[i][0];
 211
 212     comp->data = av_malloc(csize * sizeof(int));
 213     if (!comp->data)
 214         return AVERROR(ENOMEM);
 215     comp->reslevel = av_malloc(codsty->nreslevels * sizeof(J2kResLevel));
 216
 217     if (!comp->reslevel)
 218         return AVERROR(ENOMEM);
 219     for (reslevelno = 0; reslevelno < codsty->nreslevels; reslevelno++){
 220         int declvl = codsty->nreslevels - reslevelno;
 221         J2kResLevel *reslevel = comp->reslevel + reslevelno;
 222
 223         for (i = 0; i < 2; i++)
 224             for (j = 0; j < 2; j++)
 225                 reslevel->coord[i][j] =
 226                     ff_j2k_ceildivpow2(comp->coord[i][j], declvl - 1);
 227
 228         if (reslevelno == 0)
 229             reslevel->nbands = 1;
 230         else
 231             reslevel->nbands = 3;
 232
 233         if (reslevel->coord[0][1] == reslevel->coord[0][0])
 234             reslevel->num_precincts_x = 0;
 235         else
 236             reslevel->num_precincts_x = ff_j2k_ceildivpow2(reslevel->coord[0][1], codsty->log2_prec_width)
 237                                         - (reslevel->coord[0][0] >> codsty->log2_prec_width);
 238
 239         if (reslevel->coord[1][1] == reslevel->coord[1][0])
 240             reslevel->num_precincts_y = 0;
 241         else
 242             reslevel->num_precincts_y = ff_j2k_ceildivpow2(reslevel->coord[1][1], codsty->log2_prec_height)
 243                                         - (reslevel->coord[1][0] >> codsty->log2_prec_height);
 244
 245         reslevel->band = av_malloc(reslevel->nbands * sizeof(J2kBand));
 246         if (!reslevel->band)
 247             return AVERROR(ENOMEM);
 248         for (bandno = 0; bandno < reslevel->nbands; bandno++, gbandno++){
 249             J2kBand *band = reslevel->band + bandno;
 250             int cblkno, precx, precy, precno;
 251             int x0, y0, x1, y1;
 252             int xi0, yi0, xi1, yi1;
 253             int cblkperprecw, cblkperprech;
 254
 255             if (qntsty->quantsty != J2K_QSTY_NONE){
 256                 const static uint8_t lut_gain[2][4] = {{0, 0, 0, 0}, {0, 1, 1, 2}};
 257                 int numbps;
 258
 259                 numbps = cbps + lut_gain[codsty->transform][bandno + reslevelno>0];
 260                 band->stepsize = SHL(2048 + qntsty->mant[gbandno], 2 + numbps - qntsty->expn[gbandno]);
 261             } else
 262                 band->stepsize = 1 << 13;
 263
 264             if (reslevelno == 0){  // the same everywhere
 265                 band->codeblock_width = 1 << FFMIN(codsty->log2_cblk_width, codsty->log2_prec_width-1);
 266                 band->codeblock_height = 1 << FFMIN(codsty->log2_cblk_height, codsty->log2_prec_height-1);
 267                 for (i = 0; i < 2; i++)
 268                     for (j = 0; j < 2; j++)
 269                         band->coord[i][j] = ff_j2k_ceildivpow2(comp->coord[i][j], declvl-1);
 270             } else{
 271                 band->codeblock_width = 1 << FFMIN(codsty->log2_cblk_width, codsty->log2_prec_width);
 272                 band->codeblock_height = 1 << FFMIN(codsty->log2_cblk_height, codsty->log2_prec_height);
 273
 274                 for (i = 0; i < 2; i++)
 275                     for (j = 0; j < 2; j++)
 276                         band->coord[i][j] = ff_j2k_ceildivpow2(comp->coord[i][j] - (((bandno+1>>i)&1) << declvl-1), declvl);
 277             }
 278             band->cblknx = ff_j2k_ceildiv(band->coord[0][1], band->codeblock_width)  - band->coord[0][0] / band->codeblock_width;
 279             band->cblkny = ff_j2k_ceildiv(band->coord[1][1], band->codeblock_height) - band->coord[1][0] / band->codeblock_height;
 280
 281             for (j = 0; j < 2; j++)
 282                 band->coord[0][j] = ff_j2k_ceildiv(band->coord[0][j], dx);
 283             for (j = 0; j < 2; j++)
 284                 band->coord[1][j] = ff_j2k_ceildiv(band->coord[1][j], dy);
 285
 286             band->cblknx = ff_j2k_ceildiv(band->cblknx, dx);
 287             band->cblkny = ff_j2k_ceildiv(band->cblkny, dy);
 288
 289             band->cblk = av_malloc(band->cblknx * band->cblkny * sizeof(J2kCblk));
 290             if (!band->cblk)
 291                 return AVERROR(ENOMEM);
 292             band->prec = av_malloc(reslevel->num_precincts_x * reslevel->num_precincts_y * sizeof(J2kPrec));
 293             if (!band->prec)
 294                 return AVERROR(ENOMEM);
 295
 296             for (cblkno = 0; cblkno < band->cblknx * band->cblkny; cblkno++){
 297                 J2kCblk *cblk = band->cblk + cblkno;
 298                 cblk->zero = 0;
 299                 cblk->lblock = 3;
 300                 cblk->length = 0;
 301                 cblk->lengthinc = 0;
 302                 cblk->npasses = 0;
 303             }
 304
 305             y0 = band->coord[1][0];
 306             y1 = ((band->coord[1][0] + (1<<codsty->log2_prec_height)) & ~((1<<codsty->log2_prec_height)-1)) - y0;
 307             yi0 = 0;
 308             yi1 = ff_j2k_ceildivpow2(y1 - y0, codsty->log2_cblk_height) << codsty->log2_cblk_height;
 309             yi1 = FFMIN(yi1, band->cblkny);
 310             cblkperprech = 1<<(codsty->log2_prec_height - codsty->log2_cblk_height);
 311             for (precy = 0, precno = 0; precy < reslevel->num_precincts_y; precy++){
 312                 for (precx = 0; precx < reslevel->num_precincts_x; precx++, precno++){
 313                     band->prec[precno].yi0 = yi0;
 314                     band->prec[precno].yi1 = yi1;
 315                 }
 316                 yi1 += cblkperprech;
 317                 yi0 = yi1 - cblkperprech;
 318                 yi1 = FFMIN(yi1, band->cblkny);
 319             }
 320             x0 = band->coord[0][0];
 321             x1 = ((band->coord[0][0] + (1<<codsty->log2_prec_width)) & ~((1<<codsty->log2_prec_width)-1)) - x0;
 322             xi0 = 0;
 323             xi1 = ff_j2k_ceildivpow2(x1 - x0, codsty->log2_cblk_width) << codsty->log2_cblk_width;
 324             xi1 = FFMIN(xi1, band->cblknx);
 325
 326             cblkperprecw = 1<<(codsty->log2_prec_width - codsty->log2_cblk_width);
 327             for (precx = 0, precno = 0; precx < reslevel->num_precincts_x; precx++){
 328                 for (precy = 0; precy < reslevel->num_precincts_y; precy++, precno = 0){
 329                     J2kPrec *prec = band->prec + precno;
 330                     prec->xi0 = xi0;
 331                     prec->xi1 = xi1;
 332                     prec->cblkincl = ff_j2k_tag_tree_init(prec->xi1 - prec->xi0,
 333                                                           prec->yi1 - prec->yi0);
 334                     prec->zerobits = ff_j2k_tag_tree_init(prec->xi1 - prec->xi0,
 335                                                           prec->yi1 - prec->yi0);
 336                     if (!prec->cblkincl || !prec->zerobits)
 337                         return AVERROR(ENOMEM);
 338
 339                 }
 340                 xi1 += cblkperprecw;
 341                 xi0 = xi1 - cblkperprecw;
 342                 xi1 = FFMIN(xi1, band->cblknx);
 343             }
 344         }
 345     }
 346     return 0;
 347 }
 348
 349 void ff_j2k_reinit(J2kComponent *comp, J2kCodingStyle *codsty)
 350 {
 351     int reslevelno, bandno, cblkno, precno;
 352     for (reslevelno = 0; reslevelno < codsty->nreslevels; reslevelno++){
 353         J2kResLevel *rlevel = comp->reslevel + reslevelno;
 354         for (bandno = 0; bandno < rlevel->nbands; bandno++){
 355             J2kBand *band = rlevel->band + bandno;
 356             for(precno = 0; precno < rlevel->num_precincts_x * rlevel->num_precincts_y; precno++){
 357                 J2kPrec *prec = band->prec + precno;
 358                 tag_tree_zero(prec->zerobits, prec->xi1 - prec->xi0, prec->yi1 - prec->yi0);
 359                 tag_tree_zero(prec->cblkincl, prec->xi1 - prec->xi0, prec->yi1 - prec->yi0);
 360             }
 361             for (cblkno = 0; cblkno < band->cblknx * band->cblkny; cblkno++){
 362                 J2kCblk *cblk = band->cblk + cblkno;
 363                 cblk->length = 0;
 364                 cblk->lblock = 3;
 365             }
 366         }
 367     }
 368 }
 369
 370 void ff_j2k_cleanup(J2kComponent *comp, J2kCodingStyle *codsty)
 371 {
 372     int reslevelno, bandno, precno;
 373     for (reslevelno = 0; reslevelno < codsty->nreslevels; reslevelno++){
 374         J2kResLevel *reslevel = comp->reslevel + reslevelno;
 375
 376         for (bandno = 0; bandno < reslevel->nbands ; bandno++){
 377             J2kBand *band = reslevel->band + bandno;
 378                 for (precno = 0; precno < reslevel->num_precincts_x * reslevel->num_precincts_y; precno++){
 379                     J2kPrec *prec = band->prec + precno;
 380                     av_freep(&prec->zerobits);
 381                     av_freep(&prec->cblkincl);
 382                 }
 383                 av_freep(&band->cblk);
 384                 av_freep(&band->prec);
 385             }
 386         av_freep(&reslevel->band);
 387     }
 388
 389     ff_j2k_dwt_destroy(&comp->dwt);
 390     av_freep(&comp->reslevel);
 391     av_freep(&comp->data);
 392 }