git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/j2kenc.c

   1 /*
   2  * JPEG2000 image encoder
   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
  24  * @file
  25  * @author Kamil Nowosad
  26  */
  27
  28 #include <float.h>
  29 #include "avcodec.h"
  30 #include "bytestream.h"
  31 #include "j2k.h"
  32 #include "libavutil/common.h"
  33
  34 #define NMSEDEC_BITS 7
  35 #define NMSEDEC_FRACBITS (NMSEDEC_BITS-1)
  36 #define WMSEDEC_SHIFT 13 ///< must be >= 13
  37 #define LAMBDA_SCALE (100000000LL << (WMSEDEC_SHIFT - 13))
  38
  39 static int lut_nmsedec_ref [1<<NMSEDEC_BITS],
  40            lut_nmsedec_ref0[1<<NMSEDEC_BITS],
  41            lut_nmsedec_sig [1<<NMSEDEC_BITS],
  42            lut_nmsedec_sig0[1<<NMSEDEC_BITS];
  43
  44 static const int dwt_norms[2][4][10] = { // [dwt_type][band][rlevel] (multiplied by 10000)
  45     {{10000, 19650, 41770,  84030, 169000, 338400,  676900, 1353000, 2706000, 5409000},
  46      {20220, 39890, 83550, 170400, 342700, 686300, 1373000, 2746000, 5490000},
  47      {20220, 39890, 83550, 170400, 342700, 686300, 1373000, 2746000, 5490000},
  48      {20800, 38650, 83070, 171800, 347100, 695900, 1393000, 2786000, 5572000}},
  49
  50     {{10000, 15000, 27500, 53750, 106800, 213400, 426700, 853300, 1707000, 3413000},
  51      {10380, 15920, 29190, 57030, 113300, 226400, 452500, 904800, 1809000},
  52      {10380, 15920, 29190, 57030, 113300, 226400, 452500, 904800, 1809000},
  53      { 7186,  9218, 15860, 30430,  60190, 120100, 240000, 479700,  959300}}
  54 };
  55
  56 typedef struct {
  57    J2kComponent *comp;
  58 } J2kTile;
  59
  60 typedef struct {
  61     AVCodecContext *avctx;
  62     AVFrame picture;
  63
  64     int width, height; ///< image width and height
  65     uint8_t cbps[4]; ///< bits per sample in particular components
  66     int chroma_shift[2];
  67     uint8_t planar;
  68     int ncomponents;
  69     int tile_width, tile_height; ///< tile size
  70     int numXtiles, numYtiles;
  71
  72     uint8_t *buf_start;
  73     uint8_t *buf;
  74     uint8_t *buf_end;
  75     int bit_index;
  76
  77     int64_t lambda;
  78
  79     J2kCodingStyle codsty;
  80     J2kQuantStyle  qntsty;
  81
  82     J2kTile *tile;
  83 } J2kEncoderContext;
  84
  85
  86 /* debug */
  87 #if 0
  88 #undef ifprintf
  89 #undef printf
  90
  91 static void nspaces(FILE *fd, int n)
  92 {
  93     while(n--) putc(' ', fd);
  94 }
  95
  96 static void printv(int *tab, int l)
  97 {
  98     int i;
  99     for (i = 0; i < l; i++)
 100         printf("%.3d ", tab[i]);
 101     printf("\n");
 102 }
 103
 104 static void printu(uint8_t *tab, int l)
 105 {
 106     int i;
 107     for (i = 0; i < l; i++)
 108         printf("%.3hd ", tab[i]);
 109     printf("\n");
 110 }
 111
 112 static void printcomp(J2kComponent *comp)
 113 {
 114     int i;
 115     for (i = 0; i < comp->y1 - comp->y0; i++)
 116         printv(comp->data + i * (comp->x1 - comp->x0), comp->x1 - comp->x0);
 117 }
 118
 119 static void dump(J2kEncoderContext *s, FILE *fd)
 120 {
 121     int tileno, compno, reslevelno, bandno, precno;
 122     fprintf(fd, "XSiz = %d, YSiz = %d, tile_width = %d, tile_height = %d\n"
 123                 "numXtiles = %d, numYtiles = %d, ncomponents = %d\n"
 124                 "tiles:\n",
 125             s->width, s->height, s->tile_width, s->tile_height,
 126             s->numXtiles, s->numYtiles, s->ncomponents);
 127     for (tileno = 0; tileno < s->numXtiles * s->numYtiles; tileno++){
 128         J2kTile *tile = s->tile + tileno;
 129         nspaces(fd, 2);
 130         fprintf(fd, "tile %d:\n", tileno);
 131         for(compno = 0; compno < s->ncomponents; compno++){
 132             J2kComponent *comp = tile->comp + compno;
 133             nspaces(fd, 4);
 134             fprintf(fd, "component %d:\n", compno);
 135             nspaces(fd, 4);
 136             fprintf(fd, "x0 = %d, x1 = %d, y0 = %d, y1 = %d\n",
 137                         comp->x0, comp->x1, comp->y0, comp->y1);
 138             for(reslevelno = 0; reslevelno < s->nreslevels; reslevelno++){
 139                 J2kResLevel *reslevel = comp->reslevel + reslevelno;
 140                 nspaces(fd, 6);
 141                 fprintf(fd, "reslevel %d:\n", reslevelno);
 142                 nspaces(fd, 6);
 143                 fprintf(fd, "x0 = %d, x1 = %d, y0 = %d, y1 = %d, nbands = %d\n",
 144                         reslevel->x0, reslevel->x1, reslevel->y0,
 145                         reslevel->y1, reslevel->nbands);
 146                 for(bandno = 0; bandno < reslevel->nbands; bandno++){
 147                     J2kBand *band = reslevel->band + bandno;
 148                     nspaces(fd, 8);
 149                     fprintf(fd, "band %d:\n", bandno);
 150                     nspaces(fd, 8);
 151                     fprintf(fd, "x0 = %d, x1 = %d, y0 = %d, y1 = %d,"
 152                                 "codeblock_width = %d, codeblock_height = %d cblknx = %d cblkny = %d\n",
 153                                 band->x0, band->x1,
 154                                 band->y0, band->y1,
 155                                 band->codeblock_width, band->codeblock_height,
 156                                 band->cblknx, band->cblkny);
 157                     for (precno = 0; precno < reslevel->num_precincts_x * reslevel->num_precincts_y; precno++){
 158                         J2kPrec *prec = band->prec + precno;
 159                         nspaces(fd, 10);
 160                         fprintf(fd, "prec %d:\n", precno);
 161                         nspaces(fd, 10);
 162                         fprintf(fd, "xi0 = %d, xi1 = %d, yi0 = %d, yi1 = %d\n",
 163                                      prec->xi0, prec->xi1, prec->yi0, prec->yi1);
 164                     }
 165                 }
 166             }
 167         }
 168     }
 169 }
 170 #endif
 171
 172 /* bitstream routines */
 173
 174 /** put n times val bit */
 175 static void put_bits(J2kEncoderContext *s, int val, int n) // TODO: optimize
 176 {
 177     while (n-- > 0){
 178         if (s->bit_index == 8)
 179         {
 180             s->bit_index = *s->buf == 0xff;
 181             *(++s->buf) = 0;
 182         }
 183         *s->buf |= val << (7 - s->bit_index++);
 184     }
 185 }
 186
 187 /** put n least significant bits of a number num */
 188 static void put_num(J2kEncoderContext *s, int num, int n)
 189 {
 190     while(--n >= 0)
 191         put_bits(s, (num >> n) & 1, 1);
 192 }
 193
 194 /** flush the bitstream */
 195 static void j2k_flush(J2kEncoderContext *s)
 196 {
 197     if (s->bit_index){
 198         s->bit_index = 0;
 199         s->buf++;
 200     }
 201 }
 202
 203 /* tag tree routines */
 204
 205 /** code the value stored in node */
 206 static void tag_tree_code(J2kEncoderContext *s, J2kTgtNode *node, int threshold)
 207 {
 208     J2kTgtNode *stack[30];
 209     int sp = 1, curval = 0;
 210     stack[0] = node;
 211
 212     node = node->parent;
 213     while(node){
 214         if (node->vis){
 215             curval = node->val;
 216             break;
 217         }
 218         node->vis++;
 219         stack[sp++] = node;
 220         node = node->parent;
 221     }
 222     while(--sp >= 0){
 223         if (stack[sp]->val >= threshold){
 224             put_bits(s, 0, threshold - curval);
 225             break;
 226         }
 227         put_bits(s, 0, stack[sp]->val - curval);
 228         put_bits(s, 1, 1);
 229         curval = stack[sp]->val;
 230     }
 231 }
 232
 233 /** update the value in node */
 234 static void tag_tree_update(J2kTgtNode *node)
 235 {
 236     int lev = 0;
 237     while (node->parent){
 238         if (node->parent->val <= node->val)
 239             break;
 240         node->parent->val = node->val;
 241         node = node->parent;
 242         lev++;
 243     }
 244 }
 245
 246 static int put_siz(J2kEncoderContext *s)
 247 {
 248     int i;
 249
 250     if (s->buf_end - s->buf < 40 + 3 * s->ncomponents)
 251         return -1;
 252
 253     bytestream_put_be16(&s->buf, J2K_SIZ);
 254     bytestream_put_be16(&s->buf, 38 + 3 * s->ncomponents); // Lsiz
 255     bytestream_put_be16(&s->buf, 0); // Rsiz
 256     bytestream_put_be32(&s->buf, s->width); // width
 257     bytestream_put_be32(&s->buf, s->height); // height
 258     bytestream_put_be32(&s->buf, 0); // X0Siz
 259     bytestream_put_be32(&s->buf, 0); // Y0Siz
 260
 261     bytestream_put_be32(&s->buf, s->tile_width); // XTSiz
 262     bytestream_put_be32(&s->buf, s->tile_height); // YTSiz
 263     bytestream_put_be32(&s->buf, 0); // XT0Siz
 264     bytestream_put_be32(&s->buf, 0); // YT0Siz
 265     bytestream_put_be16(&s->buf, s->ncomponents); // CSiz
 266
 267     for (i = 0; i < s->ncomponents; i++){ // Ssiz_i XRsiz_i, YRsiz_i
 268         bytestream_put_byte(&s->buf, 7);
 269         bytestream_put_byte(&s->buf, i?1<<s->chroma_shift[0]:1);
 270         bytestream_put_byte(&s->buf, i?1<<s->chroma_shift[1]:1);
 271     }
 272     return 0;
 273 }
 274
 275 static int put_cod(J2kEncoderContext *s)
 276 {
 277     J2kCodingStyle *codsty = &s->codsty;
 278
 279     if (s->buf_end - s->buf < 14)
 280         return -1;
 281
 282     bytestream_put_be16(&s->buf, J2K_COD);
 283     bytestream_put_be16(&s->buf, 12); // Lcod
 284     bytestream_put_byte(&s->buf, 0);  // Scod
 285     // SGcod
 286     bytestream_put_byte(&s->buf, 0); // progression level
 287     bytestream_put_be16(&s->buf, 1); // num of layers
 288     if(s->avctx->pix_fmt == PIX_FMT_YUV444P){
 289         bytestream_put_byte(&s->buf, 2); // ICT
 290     }else{
 291         bytestream_put_byte(&s->buf, 0); // unspecified
 292     }
 293     // SPcod
 294     bytestream_put_byte(&s->buf, codsty->nreslevels - 1); // num of decomp. levels
 295     bytestream_put_byte(&s->buf, codsty->log2_cblk_width-2); // cblk width
 296     bytestream_put_byte(&s->buf, codsty->log2_cblk_height-2); // cblk height
 297     bytestream_put_byte(&s->buf, 0); // cblk style
 298     bytestream_put_byte(&s->buf, codsty->transform); // transformation
 299     return 0;
 300 }
 301
 302 static int put_qcd(J2kEncoderContext *s, int compno)
 303 {
 304     int i, size;
 305     J2kCodingStyle *codsty = &s->codsty;
 306     J2kQuantStyle  *qntsty = &s->qntsty;
 307
 308     if (qntsty->quantsty == J2K_QSTY_NONE)
 309         size = 4 + 3 * (codsty->nreslevels-1);
 310     else // QSTY_SE
 311         size = 5 + 6 * (codsty->nreslevels-1);
 312
 313     if (s->buf_end - s->buf < size + 2)
 314         return -1;
 315
 316     bytestream_put_be16(&s->buf, J2K_QCD);
 317     bytestream_put_be16(&s->buf, size);  // LQcd
 318     bytestream_put_byte(&s->buf, (qntsty->nguardbits << 5) | qntsty->quantsty);  // Sqcd
 319     if (qntsty->quantsty == J2K_QSTY_NONE)
 320         for (i = 0; i < codsty->nreslevels * 3 - 2; i++)
 321             bytestream_put_byte(&s->buf, qntsty->expn[i] << 3);
 322     else // QSTY_SE
 323         for (i = 0; i < codsty->nreslevels * 3 - 2; i++)
 324             bytestream_put_be16(&s->buf, (qntsty->expn[i] << 11) | qntsty->mant[i]);
 325     return 0;
 326 }
 327
 328 static uint8_t *put_sot(J2kEncoderContext *s, int tileno)
 329 {
 330     uint8_t *psotptr;
 331
 332     if (s->buf_end - s->buf < 12)
 333         return NULL;
 334
 335     bytestream_put_be16(&s->buf, J2K_SOT);
 336     bytestream_put_be16(&s->buf, 10); // Lsot
 337     bytestream_put_be16(&s->buf, tileno); // Isot
 338
 339     psotptr = s->buf;
 340     bytestream_put_be32(&s->buf, 0); // Psot (filled in later)
 341
 342     bytestream_put_byte(&s->buf, 0); // TPsot
 343     bytestream_put_byte(&s->buf, 1); // TNsot
 344     return psotptr;
 345 }
 346
 347 /**
 348  * compute the sizes of tiles, resolution levels, bands, etc.
 349  * allocate memory for them
 350  * divide the input image into tile-components
 351  */
 352 static int init_tiles(J2kEncoderContext *s)
 353 {
 354     int tileno, tilex, tiley, compno;
 355     J2kCodingStyle *codsty = &s->codsty;
 356     J2kQuantStyle  *qntsty = &s->qntsty;
 357
 358     s->numXtiles = ff_j2k_ceildiv(s->width, s->tile_width);
 359     s->numYtiles = ff_j2k_ceildiv(s->height, s->tile_height);
 360
 361     s->tile = av_malloc(s->numXtiles * s->numYtiles * sizeof(J2kTile));
 362     if (!s->tile)
 363         return AVERROR(ENOMEM);
 364     for (tileno = 0, tiley = 0; tiley < s->numYtiles; tiley++)
 365         for (tilex = 0; tilex < s->numXtiles; tilex++, tileno++){
 366             J2kTile *tile = s->tile + tileno;
 367
 368             tile->comp = av_malloc(s->ncomponents * sizeof(J2kComponent));
 369             if (!tile->comp)
 370                 return AVERROR(ENOMEM);
 371             for (compno = 0; compno < s->ncomponents; compno++){
 372                 J2kComponent *comp = tile->comp + compno;
 373                 int ret, i, j;
 374
 375                 comp->coord[0][0] = tilex * s->tile_width;
 376                 comp->coord[0][1] = FFMIN((tilex+1)*s->tile_width, s->width);
 377                 comp->coord[1][0] = tiley * s->tile_height;
 378                 comp->coord[1][1] = FFMIN((tiley+1)*s->tile_height, s->height);
 379                 if (compno > 0)
 380                     for (i = 0; i < 2; i++)
 381                         for (j = 0; j < 2; j++)
 382                             comp->coord[i][j] = ff_j2k_ceildivpow2(comp->coord[i][j], s->chroma_shift[i]);
 383
 384                 if (ret = ff_j2k_init_component(comp, codsty, qntsty, s->cbps[compno], compno?1<<s->chroma_shift[0]:1, compno?1<<s->chroma_shift[1]:1))
 385                     return ret;
 386             }
 387         }
 388     return 0;
 389 }
 390
 391 static void copy_frame(J2kEncoderContext *s)
 392 {
 393     int tileno, compno, i, y, x;
 394     uint8_t *line;
 395     for (tileno = 0; tileno < s->numXtiles * s->numYtiles; tileno++){
 396         J2kTile *tile = s->tile + tileno;
 397         if (s->planar){
 398             for (compno = 0; compno < s->ncomponents; compno++){
 399                 J2kComponent *comp = tile->comp + compno;
 400                 int *dst = comp->data;
 401                 line = s->picture.data[compno]
 402                        + comp->coord[1][0] * s->picture.linesize[compno]
 403                        + comp->coord[0][0];
 404                 for (y = comp->coord[1][0]; y < comp->coord[1][1]; y++){
 405                     uint8_t *ptr = line;
 406                     for (x = comp->coord[0][0]; x < comp->coord[0][1]; x++)
 407                         *dst++ = *ptr++ - (1 << 7);
 408                     line += s->picture.linesize[compno];
 409                 }
 410             }
 411         } else{
 412             line = s->picture.data[0] + tile->comp[0].coord[1][0] * s->picture.linesize[0]
 413                    + tile->comp[0].coord[0][0] * s->ncomponents;
 414
 415             i = 0;
 416             for (y = tile->comp[0].coord[1][0]; y < tile->comp[0].coord[1][1]; y++){
 417                 uint8_t *ptr = line;
 418                 for (x = tile->comp[0].coord[0][0]; x < tile->comp[0].coord[0][1]; x++, i++){
 419                     for (compno = 0; compno < s->ncomponents; compno++){
 420                         tile->comp[compno].data[i] = *ptr++  - (1 << 7);
 421                     }
 422                 }
 423                 line += s->picture.linesize[0];
 424             }
 425         }
 426     }
 427 }
 428
 429 static void init_quantization(J2kEncoderContext *s)
 430 {
 431     int compno, reslevelno, bandno;
 432     J2kQuantStyle  *qntsty = &s->qntsty;
 433     J2kCodingStyle *codsty = &s->codsty;
 434
 435     for (compno = 0; compno < s->ncomponents; compno++){
 436         int gbandno = 0;
 437         for (reslevelno = 0; reslevelno < codsty->nreslevels; reslevelno++){
 438             int nbands, lev = codsty->nreslevels - reslevelno - 1;
 439             nbands = reslevelno ? 3 : 1;
 440             for (bandno = 0; bandno < nbands; bandno++, gbandno++){
 441                 int expn, mant;
 442
 443                 if (codsty->transform == FF_DWT97){
 444                     int bandpos = bandno + (reslevelno>0),
 445                         ss = 81920000 / dwt_norms[0][bandpos][lev],
 446                         log = av_log2(ss);
 447                     mant = (11 - log < 0 ? ss >> log - 11 : ss << 11 - log) & 0x7ff;
 448                     expn = s->cbps[compno] - log + 13;
 449                 } else
 450                     expn = ((bandno&2)>>1) + (reslevelno>0) + s->cbps[compno];
 451
 452                 qntsty->expn[gbandno] = expn;
 453                 qntsty->mant[gbandno] = mant;
 454             }
 455         }
 456     }
 457 }
 458
 459 static void init_luts()
 460 {
 461     int i, a,
 462         mask = ~((1<<NMSEDEC_FRACBITS)-1);
 463
 464     for (i = 0; i < (1 << NMSEDEC_BITS); i++){
 465         lut_nmsedec_sig[i]  = FFMAX(6*i - (9<<NMSEDEC_FRACBITS-1) << 12-NMSEDEC_FRACBITS, 0);
 466         lut_nmsedec_sig0[i] = FFMAX((i*i + (1<<NMSEDEC_FRACBITS-1) & mask) << 1, 0);
 467
 468         a = (i >> (NMSEDEC_BITS-2)&2) + 1;
 469         lut_nmsedec_ref[i]  = FFMAX((-2*i + (1<<NMSEDEC_FRACBITS) + a*i - (a*a<<NMSEDEC_FRACBITS-2))
 470                                     << 13-NMSEDEC_FRACBITS, 0);
 471         lut_nmsedec_ref0[i] = FFMAX(((i*i + (1-4*i << NMSEDEC_FRACBITS-1) + (1<<2*NMSEDEC_FRACBITS)) & mask)
 472                                     << 1, 0);
 473     }
 474 }
 475
 476 /* tier-1 routines */
 477 static int getnmsedec_sig(int x, int bpno)
 478 {
 479     if (bpno > NMSEDEC_FRACBITS)
 480         return lut_nmsedec_sig[(x >> (bpno - NMSEDEC_FRACBITS)) & ((1 << NMSEDEC_BITS) - 1)];
 481     return lut_nmsedec_sig0[x & ((1 << NMSEDEC_BITS) - 1)];
 482 }
 483
 484 static int getnmsedec_ref(int x, int bpno)
 485 {
 486     if (bpno > NMSEDEC_FRACBITS)
 487         return lut_nmsedec_ref[(x >> (bpno - NMSEDEC_FRACBITS)) & ((1 << NMSEDEC_BITS) - 1)];
 488     return lut_nmsedec_ref0[x & ((1 << NMSEDEC_BITS) - 1)];
 489 }
 490
 491 static void encode_sigpass(J2kT1Context *t1, int width, int height, int bandno, int *nmsedec, int bpno)
 492 {
 493     int y0, x, y, mask = 1 << (bpno + NMSEDEC_FRACBITS);
 494     int vert_causal_ctx_csty_loc_symbol;
 495     for (y0 = 0; y0 < height; y0 += 4)
 496         for (x = 0; x < width; x++)
 497             for (y = y0; y < height && y < y0+4; y++){
 498                 if (!(t1->flags[y+1][x+1] & J2K_T1_SIG) && (t1->flags[y+1][x+1] & J2K_T1_SIG_NB)){
 499                     int ctxno = ff_j2k_getnbctxno(t1->flags[y+1][x+1], bandno, vert_causal_ctx_csty_loc_symbol),
 500                         bit = t1->data[y][x] & mask ? 1 : 0;
 501                     ff_mqc_encode(&t1->mqc, t1->mqc.cx_states + ctxno, bit);
 502                     if (bit){
 503                         int xorbit;
 504                         int ctxno = ff_j2k_getsgnctxno(t1->flags[y+1][x+1], &xorbit);
 505                         ff_mqc_encode(&t1->mqc, t1->mqc.cx_states + ctxno, (t1->flags[y+1][x+1] >> 15) ^ xorbit);
 506                         *nmsedec += getnmsedec_sig(t1->data[y][x], bpno + NMSEDEC_FRACBITS);
 507                         ff_j2k_set_significant(t1, x, y, t1->flags[y+1][x+1] >> 15);
 508                     }
 509                     t1->flags[y+1][x+1] |= J2K_T1_VIS;
 510                 }
 511             }
 512 }
 513
 514 static void encode_refpass(J2kT1Context *t1, int width, int height, int *nmsedec, int bpno)
 515 {
 516     int y0, x, y, mask = 1 << (bpno + NMSEDEC_FRACBITS);
 517     for (y0 = 0; y0 < height; y0 += 4)
 518         for (x = 0; x < width; x++)
 519             for (y = y0; y < height && y < y0+4; y++)
 520                 if ((t1->flags[y+1][x+1] & (J2K_T1_SIG | J2K_T1_VIS)) == J2K_T1_SIG){
 521                     int ctxno = ff_j2k_getrefctxno(t1->flags[y+1][x+1]);
 522                     *nmsedec += getnmsedec_ref(t1->data[y][x], bpno + NMSEDEC_FRACBITS);
 523                     ff_mqc_encode(&t1->mqc, t1->mqc.cx_states + ctxno, t1->data[y][x] & mask ? 1:0);
 524                     t1->flags[y+1][x+1] |= J2K_T1_REF;
 525                 }
 526 }
 527
 528 static void encode_clnpass(J2kT1Context *t1, int width, int height, int bandno, int *nmsedec, int bpno)
 529 {
 530     int y0, x, y, mask = 1 << (bpno + NMSEDEC_FRACBITS);
 531     int vert_causal_ctx_csty_loc_symbol;
 532     for (y0 = 0; y0 < height; y0 += 4)
 533         for (x = 0; x < width; x++){
 534             if (y0 + 3 < height && !(
 535             (t1->flags[y0+1][x+1] & (J2K_T1_SIG_NB | J2K_T1_VIS | J2K_T1_SIG)) ||
 536             (t1->flags[y0+2][x+1] & (J2K_T1_SIG_NB | J2K_T1_VIS | J2K_T1_SIG)) ||
 537             (t1->flags[y0+3][x+1] & (J2K_T1_SIG_NB | J2K_T1_VIS | J2K_T1_SIG)) ||
 538             (t1->flags[y0+4][x+1] & (J2K_T1_SIG_NB | J2K_T1_VIS | J2K_T1_SIG))))
 539             {
 540                 // aggregation mode
 541                 int rlen;
 542                 for (rlen = 0; rlen < 4; rlen++)
 543                     if (t1->data[y0+rlen][x] & mask)
 544                         break;
 545                 ff_mqc_encode(&t1->mqc, t1->mqc.cx_states + MQC_CX_RL, rlen != 4);
 546                 if (rlen == 4)
 547                     continue;
 548                 ff_mqc_encode(&t1->mqc, t1->mqc.cx_states + MQC_CX_UNI, rlen >> 1);
 549                 ff_mqc_encode(&t1->mqc, t1->mqc.cx_states + MQC_CX_UNI, rlen & 1);
 550                 for (y = y0 + rlen; y < y0 + 4; y++){
 551                     if (!(t1->flags[y+1][x+1] & (J2K_T1_SIG | J2K_T1_VIS))){
 552                         int ctxno = ff_j2k_getnbctxno(t1->flags[y+1][x+1], bandno, vert_causal_ctx_csty_loc_symbol);
 553                         if (y > y0 + rlen)
 554                             ff_mqc_encode(&t1->mqc, t1->mqc.cx_states + ctxno, t1->data[y][x] & mask ? 1:0);
 555                         if (t1->data[y][x] & mask){ // newly significant
 556                             int xorbit;
 557                             int ctxno = ff_j2k_getsgnctxno(t1->flags[y+1][x+1], &xorbit);
 558                             *nmsedec += getnmsedec_sig(t1->data[y][x], bpno + NMSEDEC_FRACBITS);
 559                             ff_mqc_encode(&t1->mqc, t1->mqc.cx_states + ctxno, (t1->flags[y+1][x+1] >> 15) ^ xorbit);
 560                             ff_j2k_set_significant(t1, x, y, t1->flags[y+1][x+1] >> 15);
 561                         }
 562                     }
 563                     t1->flags[y+1][x+1] &= ~J2K_T1_VIS;
 564                 }
 565             } else{
 566                 for (y = y0; y < y0 + 4 && y < height; y++){
 567                     if (!(t1->flags[y+1][x+1] & (J2K_T1_SIG | J2K_T1_VIS))){
 568                         int ctxno = ff_j2k_getnbctxno(t1->flags[y+1][x+1], bandno, vert_causal_ctx_csty_loc_symbol);
 569                         ff_mqc_encode(&t1->mqc, t1->mqc.cx_states + ctxno, t1->data[y][x] & mask ? 1:0);
 570                         if (t1->data[y][x] & mask){ // newly significant
 571                             int xorbit;
 572                             int ctxno = ff_j2k_getsgnctxno(t1->flags[y+1][x+1], &xorbit);
 573                             *nmsedec += getnmsedec_sig(t1->data[y][x], bpno + NMSEDEC_FRACBITS);
 574                             ff_mqc_encode(&t1->mqc, t1->mqc.cx_states + ctxno, (t1->flags[y+1][x+1] >> 15) ^ xorbit);
 575                             ff_j2k_set_significant(t1, x, y, t1->flags[y+1][x+1] >> 15);
 576                         }
 577                     }
 578                     t1->flags[y+1][x+1] &= ~J2K_T1_VIS;
 579                 }
 580             }
 581         }
 582 }
 583
 584 static void encode_cblk(J2kEncoderContext *s, J2kT1Context *t1, J2kCblk *cblk, J2kTile *tile,
 585                         int width, int height, int bandpos, int lev)
 586 {
 587     int pass_t = 2, passno, x, y, max=0, nmsedec, bpno;
 588     int64_t wmsedec = 0;
 589
 590     for (y = 0; y < height+2; y++)
 591         memset(t1->flags[y], 0, (width+2)*sizeof(int));
 592
 593     for (y = 0; y < height; y++){
 594         for (x = 0; x < width; x++){
 595             if (t1->data[y][x] < 0){
 596                 t1->flags[y+1][x+1] |= J2K_T1_SGN;
 597                 t1->data[y][x] = -t1->data[y][x];
 598             }
 599             max = FFMAX(max, t1->data[y][x]);
 600         }
 601     }
 602
 603     if (max == 0){
 604         cblk->nonzerobits = 0;
 605         bpno = 0;
 606     } else{
 607         cblk->nonzerobits = av_log2(max) + 1 - NMSEDEC_FRACBITS;
 608         bpno = cblk->nonzerobits - 1;
 609     }
 610
 611     ff_mqc_initenc(&t1->mqc, cblk->data);
 612
 613     for (passno = 0; bpno >= 0; passno++){
 614         nmsedec=0;
 615
 616         switch(pass_t){
 617             case 0: encode_sigpass(t1, width, height, bandpos, &nmsedec, bpno);
 618                     break;
 619             case 1: encode_refpass(t1, width, height, &nmsedec, bpno);
 620                     break;
 621             case 2: encode_clnpass(t1, width, height, bandpos, &nmsedec, bpno);
 622                     break;
 623         }
 624
 625         cblk->passes[passno].rate = 3 + ff_mqc_length(&t1->mqc);
 626         wmsedec += (int64_t)nmsedec << (2*bpno);
 627         cblk->passes[passno].disto = wmsedec;
 628
 629         if (++pass_t == 3){
 630             pass_t = 0;
 631             bpno--;
 632         }
 633     }
 634     cblk->npasses = passno;
 635     cblk->ninclpasses = passno;
 636
 637     // TODO: optional flush on each pass
 638     cblk->passes[passno-1].rate = ff_mqc_flush(&t1->mqc);
 639 }
 640
 641 /* tier-2 routines: */
 642
 643 static void putnumpasses(J2kEncoderContext *s, int n)
 644 {
 645     if (n == 1)
 646         put_num(s, 0, 1);
 647     else if (n == 2)
 648         put_num(s, 2, 2);
 649     else if (n <= 5)
 650         put_num(s, 0xc | (n-3), 4);
 651     else if (n <= 36)
 652         put_num(s, 0x1e0 | (n-6), 9);
 653     else
 654         put_num(s, 0xff80 | (n-37), 16);
 655 }
 656
 657
 658 static int encode_packet(J2kEncoderContext *s, J2kResLevel *rlevel, int precno,
 659                           uint8_t *expn, int numgbits)
 660 {
 661     int bandno, empty = 1;
 662
 663     // init bitstream
 664     *s->buf = 0;
 665     s->bit_index = 0;
 666
 667     // header
 668
 669     // is the packet empty?
 670     for (bandno = 0; bandno < rlevel->nbands; bandno++){
 671         if (rlevel->band[bandno].coord[0][0] < rlevel->band[bandno].coord[0][1]
 672         &&  rlevel->band[bandno].coord[1][0] < rlevel->band[bandno].coord[1][1]){
 673             empty = 0;
 674             break;
 675         }
 676     }
 677
 678     put_bits(s, !empty, 1);
 679     if (empty){
 680         j2k_flush(s);
 681         return 0;
 682     }
 683
 684     for (bandno = 0; bandno < rlevel->nbands; bandno++){
 685         J2kBand *band = rlevel->band + bandno;
 686         J2kPrec *prec = band->prec + precno;
 687         int yi, xi, pos;
 688         int cblknw = prec->xi1 - prec->xi0;
 689
 690         if (band->coord[0][0] == band->coord[0][1]
 691         ||  band->coord[1][0] == band->coord[1][1])
 692             continue;
 693
 694         for (pos=0, yi = prec->yi0; yi < prec->yi1; yi++){
 695             for (xi = prec->xi0; xi < prec->xi1; xi++, pos++){
 696                 prec->cblkincl[pos].val = band->cblk[yi * cblknw + xi].ninclpasses == 0;
 697                 tag_tree_update(prec->cblkincl + pos);
 698                 prec->zerobits[pos].val = expn[bandno] + numgbits - 1 - band->cblk[yi * cblknw + xi].nonzerobits;
 699                 tag_tree_update(prec->zerobits + pos);
 700             }
 701         }
 702
 703         for (pos=0, yi = prec->yi0; yi < prec->yi1; yi++){
 704             for (xi = prec->xi0; xi < prec->xi1; xi++, pos++){
 705                 int pad = 0, llen, length;
 706                 J2kCblk *cblk = band->cblk + yi * cblknw + xi;
 707
 708                 if (s->buf_end - s->buf < 20) // approximately
 709                     return -1;
 710
 711                 // inclusion information
 712                 tag_tree_code(s, prec->cblkincl + pos, 1);
 713                 if (!cblk->ninclpasses)
 714                     continue;
 715                 // zerobits information
 716                 tag_tree_code(s, prec->zerobits + pos, 100);
 717                 // number of passes
 718                 putnumpasses(s, cblk->ninclpasses);
 719
 720                 length = cblk->passes[cblk->ninclpasses-1].rate;
 721                 llen = av_log2(length) - av_log2(cblk->ninclpasses) - 2;
 722                 if (llen < 0){
 723                     pad = -llen;
 724                     llen = 0;
 725                 }
 726                 // length of code block
 727                 put_bits(s, 1, llen);
 728                 put_bits(s, 0, 1);
 729                 put_num(s, length, av_log2(length)+1+pad);
 730             }
 731         }
 732     }
 733     j2k_flush(s);
 734     for (bandno = 0; bandno < rlevel->nbands; bandno++){
 735         J2kBand *band = rlevel->band + bandno;
 736         J2kPrec *prec = band->prec + precno;
 737         int yi, cblknw = prec->xi1 - prec->xi0;
 738         for (yi = prec->yi0; yi < prec->yi1; yi++){
 739             int xi;
 740             for (xi = prec->xi0; xi < prec->xi1; xi++){
 741                 J2kCblk *cblk = band->cblk + yi * cblknw + xi;
 742                 if (cblk->ninclpasses){
 743                     if (s->buf_end - s->buf < cblk->passes[cblk->ninclpasses-1].rate)
 744                         return -1;
 745                     bytestream_put_buffer(&s->buf, cblk->data, cblk->passes[cblk->ninclpasses-1].rate);
 746                 }
 747             }
 748         }
 749     }
 750     return 0;
 751 }
 752
 753 static int encode_packets(J2kEncoderContext *s, J2kTile *tile, int tileno)
 754 {
 755     int compno, reslevelno, ret;
 756     J2kCodingStyle *codsty = &s->codsty;
 757     J2kQuantStyle  *qntsty = &s->qntsty;
 758
 759     av_log(s->avctx, AV_LOG_DEBUG, "tier2\n");
 760     // lay-rlevel-comp-pos progression
 761     for (reslevelno = 0; reslevelno < codsty->nreslevels; reslevelno++){
 762         for (compno = 0; compno < s->ncomponents; compno++){
 763             int precno;
 764             J2kResLevel *reslevel = s->tile[tileno].comp[compno].reslevel + reslevelno;
 765             for (precno = 0; precno < reslevel->num_precincts_x * reslevel->num_precincts_y; precno++){
 766                 if (ret = encode_packet(s, reslevel, precno, qntsty->expn + (reslevelno ? 3*reslevelno-2 : 0),
 767                               qntsty->nguardbits))
 768                     return ret;
 769             }
 770         }
 771     }
 772     av_log(s->avctx, AV_LOG_DEBUG, "after tier2\n");
 773     return 0;
 774 }
 775
 776 static int getcut(J2kCblk *cblk, int64_t lambda, int dwt_norm)
 777 {
 778     int passno, res = 0;
 779     for (passno = 0; passno < cblk->npasses; passno++){
 780         int dr;
 781         int64_t dd;
 782
 783         dr = cblk->passes[passno].rate
 784            - (res ? cblk->passes[res-1].rate:0);
 785         dd = cblk->passes[passno].disto
 786            - (res ? cblk->passes[res-1].disto:0);
 787
 788         if (((dd * dwt_norm) >> WMSEDEC_SHIFT) * dwt_norm >= dr * lambda)
 789             res = passno+1;
 790     }
 791     return res;
 792 }
 793
 794 static void truncpasses(J2kEncoderContext *s, J2kTile *tile)
 795 {
 796     int compno, reslevelno, bandno, cblkno, lev;
 797     J2kCodingStyle *codsty = &s->codsty;
 798
 799     for (compno = 0; compno < s->ncomponents; compno++){
 800         J2kComponent *comp = tile->comp + compno;
 801
 802         for (reslevelno = 0, lev = codsty->nreslevels-1; reslevelno < codsty->nreslevels; reslevelno++, lev--){
 803             J2kResLevel *reslevel = comp->reslevel + reslevelno;
 804
 805             for (bandno = 0; bandno < reslevel->nbands ; bandno++){
 806                 int bandpos = bandno + (reslevelno > 0);
 807                 J2kBand *band = reslevel->band + bandno;
 808
 809                 for (cblkno = 0; cblkno < band->cblknx * band->cblkny; cblkno++){
 810                     J2kCblk *cblk = band->cblk + cblkno;
 811
 812                     cblk->ninclpasses = getcut(cblk, s->lambda,
 813                             (int64_t)dwt_norms[codsty->transform][bandpos][lev] * (int64_t)band->stepsize >> 13);
 814                 }
 815             }
 816         }
 817     }
 818 }
 819
 820 static int encode_tile(J2kEncoderContext *s, J2kTile *tile, int tileno)
 821 {
 822     int compno, reslevelno, bandno, ret;
 823     J2kT1Context t1;
 824     J2kCodingStyle *codsty = &s->codsty;
 825     for (compno = 0; compno < s->ncomponents; compno++){
 826         J2kComponent *comp = s->tile[tileno].comp + compno;
 827
 828         av_log(s->avctx, AV_LOG_DEBUG,"dwt\n");
 829         if (ret = ff_j2k_dwt_encode(&comp->dwt, comp->data))
 830             return ret;
 831         av_log(s->avctx, AV_LOG_DEBUG,"after dwt -> tier1\n");
 832
 833         for (reslevelno = 0; reslevelno < codsty->nreslevels; reslevelno++){
 834             J2kResLevel *reslevel = comp->reslevel + reslevelno;
 835
 836             for (bandno = 0; bandno < reslevel->nbands ; bandno++){
 837                 J2kBand *band = reslevel->band + bandno;
 838                 int cblkx, cblky, cblkno=0, xx0, x0, xx1, y0, yy0, yy1, bandpos;
 839                 yy0 = bandno == 0 ? 0 : comp->reslevel[reslevelno-1].coord[1][1] - comp->reslevel[reslevelno-1].coord[1][0];
 840                 y0 = yy0;
 841                 yy1 = FFMIN(ff_j2k_ceildiv(band->coord[1][0] + 1, band->codeblock_height) * band->codeblock_height,
 842                             band->coord[1][1]) - band->coord[1][0] + yy0;
 843
 844                 if (band->coord[0][0] == band->coord[0][1] || band->coord[1][0] == band->coord[1][1])
 845                     continue;
 846
 847                 bandpos = bandno + (reslevelno > 0);
 848
 849                 for (cblky = 0; cblky < band->cblkny; cblky++){
 850                     if (reslevelno == 0 || bandno == 1)
 851                         xx0 = 0;
 852                     else
 853                         xx0 = comp->reslevel[reslevelno-1].coord[0][1] - comp->reslevel[reslevelno-1].coord[0][0];
 854                     x0 = xx0;
 855                     xx1 = FFMIN(ff_j2k_ceildiv(band->coord[0][0] + 1, band->codeblock_width) * band->codeblock_width,
 856                                 band->coord[0][1]) - band->coord[0][0] + xx0;
 857
 858                     for (cblkx = 0; cblkx < band->cblknx; cblkx++, cblkno++){
 859                         int y, x;
 860                         if (codsty->transform == FF_DWT53){
 861                             for (y = yy0; y < yy1; y++){
 862                                 int *ptr = t1.data[y-yy0];
 863                                 for (x = xx0; x < xx1; x++){
 864                                     *ptr++ = comp->data[(comp->coord[0][1] - comp->coord[0][0]) * y + x] << NMSEDEC_FRACBITS;
 865                                 }
 866                             }
 867                         } else{
 868                             for (y = yy0; y < yy1; y++){
 869                                 int *ptr = t1.data[y-yy0];
 870                                 for (x = xx0; x < xx1; x++){
 871                                     *ptr = (comp->data[(comp->coord[0][1] - comp->coord[0][0]) * y + x]);
 872                                     *ptr = (int64_t)*ptr * (int64_t)(8192 * 8192 / band->stepsize) >> 13 - NMSEDEC_FRACBITS;
 873                                     *ptr++;
 874                                 }
 875                             }
 876                         }
 877                         encode_cblk(s, &t1, band->cblk + cblkno, tile, xx1 - xx0, yy1 - yy0,
 878                                     bandpos, codsty->nreslevels - reslevelno - 1);
 879                         xx0 = xx1;
 880                         xx1 = FFMIN(xx1 + band->codeblock_width, band->coord[0][1] - band->coord[0][0] + x0);
 881                     }
 882                     yy0 = yy1;
 883                     yy1 = FFMIN(yy1 + band->codeblock_height, band->coord[1][1] - band->coord[1][0] + y0);
 884                 }
 885             }
 886         }
 887         av_log(s->avctx, AV_LOG_DEBUG, "after tier1\n");
 888     }
 889
 890     av_log(s->avctx, AV_LOG_DEBUG, "rate control\n");
 891     truncpasses(s, tile);
 892     if (ret = encode_packets(s, tile, tileno))
 893         return ret;
 894     av_log(s->avctx, AV_LOG_DEBUG, "after rate control\n");
 895     return 0;
 896 }
 897
 898 static void cleanup(J2kEncoderContext *s)
 899 {
 900     int tileno, compno;
 901     J2kCodingStyle *codsty = &s->codsty;
 902
 903     for (tileno = 0; tileno < s->numXtiles * s->numYtiles; tileno++){
 904         for (compno = 0; compno < s->ncomponents; compno++){
 905             J2kComponent *comp = s->tile[tileno].comp + compno;
 906             ff_j2k_cleanup(comp, codsty);
 907         }
 908         av_freep(&s->tile[tileno].comp);
 909     }
 910     av_freep(&s->tile);
 911 }
 912
 913 static void reinit(J2kEncoderContext *s)
 914 {
 915     int tileno, compno;
 916     for (tileno = 0; tileno < s->numXtiles * s->numYtiles; tileno++){
 917         J2kTile *tile = s->tile + tileno;
 918         for (compno = 0; compno < s->ncomponents; compno++)
 919             ff_j2k_reinit(tile->comp + compno, &s->codsty);
 920     }
 921 }
 922
 923 static int encode_frame(AVCodecContext *avctx,
 924                         uint8_t *buf, int buf_size,
 925                         void *data)
 926 {
 927     int tileno, ret;
 928     J2kEncoderContext *s = avctx->priv_data;
 929
 930     // init:
 931     s->buf = s->buf_start = buf;
 932     s->buf_end = buf + buf_size;
 933
 934     s->picture = *(AVFrame*)data;
 935     avctx->coded_frame= &s->picture;
 936
 937     s->lambda = s->picture.quality * LAMBDA_SCALE;
 938
 939     copy_frame(s);
 940     reinit(s);
 941
 942     if (s->buf_end - s->buf < 2)
 943         return -1;
 944     bytestream_put_be16(&s->buf, J2K_SOC);
 945     if (ret = put_siz(s))
 946         return ret;
 947     if (ret = put_cod(s))
 948         return ret;
 949     if (ret = put_qcd(s, 0))
 950         return ret;
 951
 952     for (tileno = 0; tileno < s->numXtiles * s->numYtiles; tileno++){
 953         uint8_t *psotptr;
 954         if (!(psotptr = put_sot(s, tileno)))
 955             return -1;
 956         if (s->buf_end - s->buf < 2)
 957             return -1;
 958         bytestream_put_be16(&s->buf, J2K_SOD);
 959         if (ret = encode_tile(s, s->tile + tileno, tileno))
 960             return ret;
 961         bytestream_put_be32(&psotptr, s->buf - psotptr + 6);
 962     }
 963     if (s->buf_end - s->buf < 2)
 964         return -1;
 965     bytestream_put_be16(&s->buf, J2K_EOC);
 966
 967     av_log(s->avctx, AV_LOG_DEBUG, "end\n");
 968     return s->buf - s->buf_start;
 969 }
 970
 971 static av_cold int j2kenc_init(AVCodecContext *avctx)
 972 {
 973     int i, ret;
 974     J2kEncoderContext *s = avctx->priv_data;
 975     J2kCodingStyle *codsty = &s->codsty;
 976     J2kQuantStyle  *qntsty = &s->qntsty;
 977
 978     s->avctx = avctx;
 979     av_log(s->avctx, AV_LOG_DEBUG, "init\n");
 980
 981     // defaults:
 982     // TODO: implement setting non-standard precinct size
 983     codsty->log2_prec_width  = 15;
 984     codsty->log2_prec_height = 15;
 985     codsty->nreslevels       = 7;
 986     codsty->log2_cblk_width  = 4;
 987     codsty->log2_cblk_height = 4;
 988     codsty->transform        = 1;
 989
 990     qntsty->nguardbits       = 1;
 991
 992     s->tile_width            = 256;
 993     s->tile_height           = 256;
 994
 995     if (codsty->transform == FF_DWT53)
 996         qntsty->quantsty = J2K_QSTY_NONE;
 997     else
 998         qntsty->quantsty = J2K_QSTY_SE;
 999
1000     s->width = avctx->width;
1001     s->height = avctx->height;
1002
1003     for (i = 0; i < 3; i++)
1004         s->cbps[i] = 8;
1005
1006     if (avctx->pix_fmt == PIX_FMT_RGB24){
1007         s->ncomponents = 3;
1008     } else if (avctx->pix_fmt == PIX_FMT_GRAY8){
1009         s->ncomponents = 1;
1010     } else{ // planar YUV
1011         s->planar = 1;
1012         s->ncomponents = 3;
1013         avcodec_get_chroma_sub_sample(avctx->pix_fmt,
1014                 s->chroma_shift, s->chroma_shift + 1);
1015     }
1016
1017     ff_j2k_init_tier1_luts();
1018
1019     init_luts();
1020
1021     init_quantization(s);
1022     if (ret=init_tiles(s))
1023         return ret;
1024
1025     av_log(s->avctx, AV_LOG_DEBUG, "after init\n");
1026
1027     return 0;
1028 }
1029
1030 static int j2kenc_destroy(AVCodecContext *avctx)
1031 {
1032     J2kEncoderContext *s = avctx->priv_data;
1033
1034     cleanup(s);
1035     return 0;
1036 }
1037
1038 AVCodec ff_jpeg2000_encoder = {
1039     .name           = "j2k",
1040     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1041     .id             = CODEC_ID_JPEG2000,
1042     .priv_data_size = sizeof(J2kEncoderContext),
1043     .init           = j2kenc_init,
1044     .encode         = encode_frame,
1045     .close          = j2kenc_destroy,
1046     .capabilities= CODEC_CAP_EXPERIMENTAL,
1047     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("JPEG 2000"),
1048     .pix_fmts =
1049         (const enum PixelFormat[]) {PIX_FMT_RGB24, PIX_FMT_YUV444P, PIX_FMT_GRAY8,
1050 /*                              PIX_FMT_YUV420P,
1051                               PIX_FMT_YUV422P, PIX_FMT_YUV444P,
1052                               PIX_FMT_YUV410P, PIX_FMT_YUV411P,*/
1053                               -1}
1054 };