git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - 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             uint32_t *pal = s->palette;
 113             int shift = 0;
 114
 115             if (s->avctx->bits_per_raw_sample > 0 && s->avctx->bits_per_raw_sample < 8) {
 116                 maxtab = FFMIN(maxtab, (1<<s->avctx->bits_per_raw_sample)-1);
 117                 shift = 8 - s->avctx->bits_per_raw_sample;
 118             }
 119
 120             s->avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_PAL8;
 121             for (i=s->palette_index; i<=maxtab; i++) {
 122                 uint8_t k = i << shift;
 123                 pal[k] = 0;
 124                 for (j=0; j<wt; j++) {
 125                     pal[k] |= get_bits(&s->gb, 8) << (8*(wt-j-1));
 126                 }
 127             }
 128             s->palette_index = i;
 129         }
 130         break;
 131     case 4:
 132         avpriv_request_sample(s->avctx, "oversize image");
 133         return AVERROR(ENOSYS);
 134     default:
 135         av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid id %d\n", id);
 136         return AVERROR_INVALIDDATA;
 137     }
 138     ff_dlog(s->avctx, "ID=%i, T=%i,%i,%i\n", id, s->t1, s->t2, s->t3);
 139
 140     return 0;
 141 }
 142
 143 /**
 144  * Get context-dependent Golomb code, decode it and update context
 145  */
 146 static inline int ls_get_code_regular(GetBitContext *gb, JLSState *state, int Q)
 147 {
 148     int k, ret;
 149
 150     for (k = 0; ((unsigned)state->N[Q] << k) < state->A[Q]; k++)
 151         ;
 152
 153 #ifdef JLS_BROKEN
 154     if (!show_bits_long(gb, 32))
 155         return -1;
 156 #endif
 157     ret = get_ur_golomb_jpegls(gb, k, state->limit, state->qbpp);
 158
 159     /* decode mapped error */
 160     if (ret & 1)
 161         ret = -(ret + 1 >> 1);
 162     else
 163         ret >>= 1;
 164
 165     /* for NEAR=0, k=0 and 2*B[Q] <= - N[Q] mapping is reversed */
 166     if (!state->near && !k && (2 * state->B[Q] <= -state->N[Q]))
 167         ret = -(ret + 1);
 168
 169     ret = ff_jpegls_update_state_regular(state, Q, ret);
 170
 171     return ret;
 172 }
 173
 174 /**
 175  * Get Golomb code, decode it and update state for run termination
 176  */
 177 static inline int ls_get_code_runterm(GetBitContext *gb, JLSState *state,
 178                                       int RItype, int limit_add)
 179 {
 180     int k, ret, temp, map;
 181     int Q = 365 + RItype;
 182
 183     temp = state->A[Q];
 184     if (RItype)
 185         temp += state->N[Q] >> 1;
 186
 187     for (k = 0; (state->N[Q] << k) < temp; k++)
 188         ;
 189
 190 #ifdef JLS_BROKEN
 191     if (!show_bits_long(gb, 32))
 192         return -1;
 193 #endif
 194     ret = get_ur_golomb_jpegls(gb, k, state->limit - limit_add - 1,
 195                                state->qbpp);
 196
 197     /* decode mapped error */
 198     map = 0;
 199     if (!k && (RItype || ret) && (2 * state->B[Q] < state->N[Q]))
 200         map = 1;
 201     ret += RItype + map;
 202
 203     if (ret & 1) {
 204         ret = map - (ret + 1 >> 1);
 205         state->B[Q]++;
 206     } else {
 207         ret = ret >> 1;
 208     }
 209
 210     if(FFABS(ret) > 0xFFFF)
 211         return -0x10000;
 212     /* update state */
 213     state->A[Q] += FFABS(ret) - RItype;
 214     ret         *= state->twonear;
 215     ff_jpegls_downscale_state(state, Q);
 216
 217     return ret;
 218 }
 219
 220 /**
 221  * Decode one line of image
 222  */
 223 static inline int ls_decode_line(JLSState *state, MJpegDecodeContext *s,
 224                                   void *last, void *dst, int last2, int w,
 225                                   int stride, int comp, int bits)
 226 {
 227     int i, x = 0;
 228     int Ra, Rb, Rc, Rd;
 229     int D0, D1, D2;
 230
 231     while (x < w) {
 232         int err, pred;
 233
 234         if (get_bits_left(&s->gb) <= 0)
 235             return AVERROR_INVALIDDATA;
 236
 237         /* compute gradients */
 238         Ra = x ? R(dst, x - stride) : R(last, x);
 239         Rb = R(last, x);
 240         Rc = x ? R(last, x - stride) : last2;
 241         Rd = (x >= w - stride) ? R(last, x) : R(last, x + stride);
 242         D0 = Rd - Rb;
 243         D1 = Rb - Rc;
 244         D2 = Rc - Ra;
 245         /* run mode */
 246         if ((FFABS(D0) <= state->near) &&
 247             (FFABS(D1) <= state->near) &&
 248             (FFABS(D2) <= state->near)) {
 249             int r;
 250             int RItype;
 251
 252             /* decode full runs while available */
 253             while (get_bits1(&s->gb)) {
 254                 int r;
 255                 r = 1 << ff_log2_run[state->run_index[comp]];
 256                 if (x + r * stride > w)
 257                     r = (w - x) / stride;
 258                 for (i = 0; i < r; i++) {
 259                     W(dst, x, Ra);
 260                     x += stride;
 261                 }
 262                 /* if EOL reached, we stop decoding */
 263                 if (r != 1 << ff_log2_run[state->run_index[comp]])
 264                     return 0;
 265                 if (state->run_index[comp] < 31)
 266                     state->run_index[comp]++;
 267                 if (x + stride > w)
 268                     return 0;
 269             }
 270             /* decode aborted run */
 271             r = ff_log2_run[state->run_index[comp]];
 272             if (r)
 273                 r = get_bits_long(&s->gb, r);
 274             if (x + r * stride > w) {
 275                 r = (w - x) / stride;
 276             }
 277             for (i = 0; i < r; i++) {
 278                 W(dst, x, Ra);
 279                 x += stride;
 280             }
 281
 282             if (x >= w) {
 283                 av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "run overflow\n");
 284                 av_assert0(x <= w);
 285                 return AVERROR_INVALIDDATA;
 286             }
 287
 288             /* decode run termination value */
 289             Rb     = R(last, x);
 290             RItype = (FFABS(Ra - Rb) <= state->near) ? 1 : 0;
 291             err    = ls_get_code_runterm(&s->gb, state, RItype,
 292                                          ff_log2_run[state->run_index[comp]]);
 293             if (state->run_index[comp])
 294                 state->run_index[comp]--;
 295
 296             if (state->near && RItype) {
 297                 pred = Ra + err;
 298             } else {
 299                 if (Rb < Ra)
 300                     pred = Rb - err;
 301                 else
 302                     pred = Rb + err;
 303             }
 304         } else { /* regular mode */
 305             int context, sign;
 306
 307             context = ff_jpegls_quantize(state, D0) * 81 +
 308                       ff_jpegls_quantize(state, D1) *  9 +
 309                       ff_jpegls_quantize(state, D2);
 310             pred    = mid_pred(Ra, Ra + Rb - Rc, Rb);
 311
 312             if (context < 0) {
 313                 context = -context;
 314                 sign    = 1;
 315             } else {
 316                 sign = 0;
 317             }
 318
 319             if (sign) {
 320                 pred = av_clip(pred - state->C[context], 0, state->maxval);
 321                 err  = -ls_get_code_regular(&s->gb, state, context);
 322             } else {
 323                 pred = av_clip(pred + state->C[context], 0, state->maxval);
 324                 err  = ls_get_code_regular(&s->gb, state, context);
 325             }
 326
 327             /* we have to do something more for near-lossless coding */
 328             pred += err;
 329         }
 330         if (state->near) {
 331             if (pred < -state->near)
 332                 pred += state->range * state->twonear;
 333             else if (pred > state->maxval + state->near)
 334                 pred -= state->range * state->twonear;
 335             pred = av_clip(pred, 0, state->maxval);
 336         }
 337
 338         pred &= state->maxval;
 339         W(dst, x, pred);
 340         x += stride;
 341     }
 342
 343     return 0;
 344 }
 345
 346 int ff_jpegls_decode_picture(MJpegDecodeContext *s, int near,
 347                              int point_transform, int ilv)
 348 {
 349     int i, t = 0;
 350     uint8_t *zero, *last, *cur;
 351     JLSState *state = s->jls_state;
 352     int off = 0, stride = 1, width, shift, ret = 0;
 353     int decoded_height = 0;
 354
 355     if (!state) {
 356         state = av_malloc(sizeof(*state));
 357         if (!state)
 358             return AVERROR(ENOMEM);
 359         s->jls_state = state;
 360     }
 361     zero = av_mallocz(s->picture_ptr->linesize[0]);
 362     if (!zero)
 363         return AVERROR(ENOMEM);
 364     last = zero;
 365     cur  = s->picture_ptr->data[0];
 366
 367     /* initialize JPEG-LS state from JPEG parameters */
 368     memset(state, 0, sizeof(*state));
 369     state->near   = near;
 370     state->bpp    = (s->bits < 2) ? 2 : s->bits;
 371     state->maxval = s->maxval;
 372     state->T1     = s->t1;
 373     state->T2     = s->t2;
 374     state->T3     = s->t3;
 375     state->reset  = s->reset;
 376     ff_jpegls_reset_coding_parameters(state, 0);
 377     ff_jpegls_init_state(state);
 378
 379     if (s->bits <= 8)
 380         shift = point_transform + (8 - s->bits);
 381     else
 382         shift = point_transform + (16 - s->bits);
 383
 384     if (shift >= 16) {
 385         ret = AVERROR_INVALIDDATA;
 386         goto end;
 387     }
 388
 389     if (s->avctx->debug & FF_DEBUG_PICT_INFO) {
 390         av_log(s->avctx, AV_LOG_DEBUG,
 391                "JPEG-LS params: %ix%i NEAR=%i MV=%i T(%i,%i,%i) "
 392                "RESET=%i, LIMIT=%i, qbpp=%i, RANGE=%i\n",
 393                 s->width, s->height, state->near, state->maxval,
 394                 state->T1, state->T2, state->T3,
 395                 state->reset, state->limit, state->qbpp, state->range);
 396         av_log(s->avctx, AV_LOG_DEBUG, "JPEG params: ILV=%i Pt=%i BPP=%i, scan = %i\n",
 397                 ilv, point_transform, s->bits, s->cur_scan);
 398     }
 399     if (get_bits_left(&s->gb) < s->height) {
 400         ret = AVERROR_INVALIDDATA;
 401         goto end;
 402     }
 403     if (ilv == 0) { /* separate planes */
 404         if (s->cur_scan > s->nb_components) {
 405             ret = AVERROR_INVALIDDATA;
 406             goto end;
 407         }
 408         stride = (s->nb_components > 1) ? 3 : 1;
 409         off    = av_clip(s->cur_scan - 1, 0, stride - 1);
 410         width  = s->width * stride;
 411         cur   += off;
 412         for (i = 0; i < s->height; i++) {
 413             int ret;
 414             if (s->bits <= 8) {
 415                 ret = ls_decode_line(state, s, last, cur, t, width, stride, off, 8);
 416                 t = last[0];
 417             } else {
 418                 ret = ls_decode_line(state, s, last, cur, t, width, stride, off, 16);
 419                 t = *((uint16_t *)last);
 420             }
 421             if (ret < 0)
 422                 break;
 423             last = cur;
 424             cur += s->picture_ptr->linesize[0];
 425
 426             if (s->restart_interval && !--s->restart_count) {
 427                 align_get_bits(&s->gb);
 428                 skip_bits(&s->gb, 16); /* skip RSTn */
 429             }
 430         }
 431         decoded_height = i;
 432     } else if (ilv == 1) { /* line interleaving */
 433         int j;
 434         int Rc[3] = { 0, 0, 0 };
 435         stride = (s->nb_components > 1) ? 3 : 1;
 436         memset(cur, 0, s->picture_ptr->linesize[0]);
 437         width = s->width * stride;
 438         for (i = 0; i < s->height; i++) {
 439             int ret;
 440             for (j = 0; j < stride; j++) {
 441                 ret = ls_decode_line(state, s, last + j, cur + j,
 442                                Rc[j], width, stride, j, 8);
 443                 if (ret < 0)
 444                     break;
 445                 Rc[j] = last[j];
 446
 447                 if (s->restart_interval && !--s->restart_count) {
 448                     align_get_bits(&s->gb);
 449                     skip_bits(&s->gb, 16); /* skip RSTn */
 450                 }
 451             }
 452             if (ret < 0)
 453                 break;
 454             last = cur;
 455             cur += s->picture_ptr->linesize[0];
 456         }
 457         decoded_height = i;
 458     } else if (ilv == 2) { /* sample interleaving */
 459         avpriv_report_missing_feature(s->avctx, "Sample interleaved images");
 460         ret = AVERROR_PATCHWELCOME;
 461         goto end;
 462     } else { /* unknown interleaving */
 463         avpriv_report_missing_feature(s->avctx, "Unknown interleaved images");
 464         ret = AVERROR_PATCHWELCOME;
 465         goto end;
 466     }
 467
 468     if (s->xfrm && s->nb_components == 3) {
 469         int x, w;
 470
 471         w = s->width * s->nb_components;
 472
 473         if (s->bits <= 8) {
 474             uint8_t *src = s->picture_ptr->data[0];
 475
 476             for (i = 0; i < s->height; i++) {
 477                 switch(s->xfrm) {
 478                 case 1:
 479                     for (x = off; x < w; x += 3) {
 480                         src[x  ] += src[x+1] + 128;
 481                         src[x+2] += src[x+1] + 128;
 482                     }
 483                     break;
 484                 case 2:
 485                     for (x = off; x < w; x += 3) {
 486                         src[x  ] += src[x+1] + 128;
 487                         src[x+2] += ((src[x  ] + src[x+1])>>1) + 128;
 488                     }
 489                     break;
 490                 case 3:
 491                     for (x = off; x < w; x += 3) {
 492                         int g = src[x+0] - ((src[x+2]+src[x+1])>>2) + 64;
 493                         src[x+0] = src[x+2] + g + 128;
 494                         src[x+2] = src[x+1] + g + 128;
 495                         src[x+1] = g;
 496                     }
 497                     break;
 498                 case 4:
 499                     for (x = off; x < w; x += 3) {
 500                         int r    = src[x+0] - ((                       359 * (src[x+2]-128) + 490) >> 8);
 501                         int g    = src[x+0] - (( 88 * (src[x+1]-128) - 183 * (src[x+2]-128) +  30) >> 8);
 502                         int b    = src[x+0] + ((454 * (src[x+1]-128)                        + 574) >> 8);
 503                         src[x+0] = av_clip_uint8(r);
 504                         src[x+1] = av_clip_uint8(g);
 505                         src[x+2] = av_clip_uint8(b);
 506                     }
 507                     break;
 508                 }
 509                 src += s->picture_ptr->linesize[0];
 510             }
 511         }else
 512             avpriv_report_missing_feature(s->avctx, "16bit xfrm");
 513     }
 514
 515     if (shift) { /* we need to do point transform or normalize samples */
 516         int x, w;
 517
 518         w = s->width * s->nb_components;
 519
 520         if (s->bits <= 8) {
 521             uint8_t *src = s->picture_ptr->data[0];
 522
 523             for (i = 0; i < decoded_height; i++) {
 524                 for (x = off; x < w; x += stride)
 525                     src[x] <<= shift;
 526                 src += s->picture_ptr->linesize[0];
 527             }
 528         } else {
 529             uint16_t *src = (uint16_t *)s->picture_ptr->data[0];
 530
 531             for (i = 0; i < decoded_height; i++) {
 532                 for (x = 0; x < w; x++)
 533                     src[x] <<= shift;
 534                 src += s->picture_ptr->linesize[0] / 2;
 535             }
 536         }
 537     }
 538
 539 end:
 540     av_free(zero);
 541
 542     return ret;
 543 }
 544
 545 AVCodec ff_jpegls_decoder = {
 546     .name           = "jpegls",
 547     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("JPEG-LS"),
 548     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 549     .id             = AV_CODEC_ID_JPEGLS,
 550     .priv_data_size = sizeof(MJpegDecodeContext),
 551     .init           = ff_mjpeg_decode_init,
 552     .close          = ff_mjpeg_decode_end,
 553     .receive_frame  = ff_mjpeg_receive_frame,
 554     .capabilities   = AV_CODEC_CAP_DR1,
 555     .caps_internal  = FF_CODEC_CAP_INIT_THREADSAFE | FF_CODEC_CAP_INIT_CLEANUP |
 556                       FF_CODEC_CAP_SETS_PKT_DTS,
 557 };