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 "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     int tid, wt, maxtab, i, j;
  54
  55     int len = get_bits(&s->gb, 16);
  56     id = get_bits(&s->gb, 8);
  57
  58     switch (id) {
  59     case 1:
  60         if (len < 13)
  61             return AVERROR_INVALIDDATA;
  62
  63         s->maxval = get_bits(&s->gb, 16);
  64         s->t1     = get_bits(&s->gb, 16);
  65         s->t2     = get_bits(&s->gb, 16);
  66         s->t3     = get_bits(&s->gb, 16);
  67         s->reset  = get_bits(&s->gb, 16);
  68
  69 //        ff_jpegls_reset_coding_parameters(s, 0);
  70         //FIXME quant table?
  71         break;
  72     case 2:
  73         s->palette_index = 0;
  74     case 3:
  75         tid= get_bits(&s->gb, 8);
  76         wt = get_bits(&s->gb, 8);
  77
  78         if (len < 5)
  79             return AVERROR_INVALIDDATA;
  80
  81         if (wt < 1 || wt > MAX_COMPONENTS) {
  82             avpriv_request_sample(s->avctx, "wt %d", wt);
  83             return AVERROR_PATCHWELCOME;
  84         }
  85
  86         if (!s->maxval)
  87             maxtab = 255;
  88         else if ((5 + wt*(s->maxval+1)) < 65535)
  89             maxtab = s->maxval;
  90         else
  91             maxtab = 65530/wt - 1;
  92
  93         if(s->avctx->debug & FF_DEBUG_PICT_INFO) {
  94             av_log(s->avctx, AV_LOG_DEBUG, "LSE palette %d tid:%d wt:%d maxtab:%d\n", id, tid, wt, maxtab);
  95         }
  96         if (maxtab >= 256) {
  97             avpriv_request_sample(s->avctx, ">8bit palette");
  98             return AVERROR_PATCHWELCOME;
  99         }
 100         maxtab = FFMIN(maxtab, (len - 5) / wt + s->palette_index);
 101
 102         if (s->palette_index > maxtab)
 103             return AVERROR_INVALIDDATA;
 104
 105         if ((s->avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_GRAY8 || s->avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_PAL8) &&
 106             (s->picture_ptr->format == AV_PIX_FMT_GRAY8 || s->picture_ptr->format == AV_PIX_FMT_PAL8)) {
 107             uint32_t *pal = s->picture_ptr->data[1];
 108             s->picture_ptr->format =
 109             s->avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_PAL8;
 110             for (i=s->palette_index; i<=maxtab; i++) {
 111                 pal[i] = 0;
 112                 for (j=0; j<wt; j++) {
 113                     pal[i] |= get_bits(&s->gb, 8) << (8*(wt-j-1));
 114                 }
 115             }
 116             s->palette_index = i;
 117         }
 118         break;
 119     case 4:
 120         avpriv_request_sample(s->avctx, "oversize image");
 121         return AVERROR(ENOSYS);
 122     default:
 123         av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid id %d\n", id);
 124         return AVERROR_INVALIDDATA;
 125     }
 126     av_dlog(s->avctx, "ID=%i, T=%i,%i,%i\n", id, s->t1, s->t2, s->t3);
 127
 128     return 0;
 129 }
 130
 131 /**
 132  * Get context-dependent Golomb code, decode it and update context
 133  */
 134 static inline int ls_get_code_regular(GetBitContext *gb, JLSState *state, int Q)
 135 {
 136     int k, ret;
 137
 138     for (k = 0; (state->N[Q] << k) < state->A[Q]; k++)
 139         ;
 140
 141 #ifdef JLS_BROKEN
 142     if (!show_bits_long(gb, 32))
 143         return -1;
 144 #endif
 145     ret = get_ur_golomb_jpegls(gb, k, state->limit, state->qbpp);
 146
 147     /* decode mapped error */
 148     if (ret & 1)
 149         ret = -(ret + 1 >> 1);
 150     else
 151         ret >>= 1;
 152
 153     /* for NEAR=0, k=0 and 2*B[Q] <= - N[Q] mapping is reversed */
 154     if (!state->near && !k && (2 * state->B[Q] <= -state->N[Q]))
 155         ret = -(ret + 1);
 156
 157     ret = ff_jpegls_update_state_regular(state, Q, ret);
 158
 159     return ret;
 160 }
 161
 162 /**
 163  * Get Golomb code, decode it and update state for run termination
 164  */
 165 static inline int ls_get_code_runterm(GetBitContext *gb, JLSState *state,
 166                                       int RItype, int limit_add)
 167 {
 168     int k, ret, temp, map;
 169     int Q = 365 + RItype;
 170
 171     temp = state->A[Q];
 172     if (RItype)
 173         temp += state->N[Q] >> 1;
 174
 175     for (k = 0; (state->N[Q] << k) < temp; k++)
 176         ;
 177
 178 #ifdef JLS_BROKEN
 179     if (!show_bits_long(gb, 32))
 180         return -1;
 181 #endif
 182     ret = get_ur_golomb_jpegls(gb, k, state->limit - limit_add - 1,
 183                                state->qbpp);
 184
 185     /* decode mapped error */
 186     map = 0;
 187     if (!k && (RItype || ret) && (2 * state->B[Q] < state->N[Q]))
 188         map = 1;
 189     ret += RItype + map;
 190
 191     if (ret & 1) {
 192         ret = map - (ret + 1 >> 1);
 193         state->B[Q]++;
 194     } else {
 195         ret = ret >> 1;
 196     }
 197
 198     if(FFABS(ret) > 0xFFFF)
 199         return -0x10000;
 200     /* update state */
 201     state->A[Q] += FFABS(ret) - RItype;
 202     ret         *= state->twonear;
 203     ff_jpegls_downscale_state(state, Q);
 204
 205     return ret;
 206 }
 207
 208 /**
 209  * Decode one line of image
 210  */
 211 static inline void ls_decode_line(JLSState *state, MJpegDecodeContext *s,
 212                                   void *last, void *dst, int last2, int w,
 213                                   int stride, int comp, int bits)
 214 {
 215     int i, x = 0;
 216     int Ra, Rb, Rc, Rd;
 217     int D0, D1, D2;
 218
 219     while (x < w) {
 220         int err, pred;
 221
 222         /* compute gradients */
 223         Ra = x ? R(dst, x - stride) : R(last, x);
 224         Rb = R(last, x);
 225         Rc = x ? R(last, x - stride) : last2;
 226         Rd = (x >= w - stride) ? R(last, x) : R(last, x + stride);
 227         D0 = Rd - Rb;
 228         D1 = Rb - Rc;
 229         D2 = Rc - Ra;
 230         /* run mode */
 231         if ((FFABS(D0) <= state->near) &&
 232             (FFABS(D1) <= state->near) &&
 233             (FFABS(D2) <= state->near)) {
 234             int r;
 235             int RItype;
 236
 237             /* decode full runs while available */
 238             while (get_bits1(&s->gb)) {
 239                 int r;
 240                 r = 1 << ff_log2_run[state->run_index[comp]];
 241                 if (x + r * stride > w)
 242                     r = (w - x) / stride;
 243                 for (i = 0; i < r; i++) {
 244                     W(dst, x, Ra);
 245                     x += stride;
 246                 }
 247                 /* if EOL reached, we stop decoding */
 248                 if (r != 1 << ff_log2_run[state->run_index[comp]])
 249                     return;
 250                 if (state->run_index[comp] < 31)
 251                     state->run_index[comp]++;
 252                 if (x + stride > w)
 253                     return;
 254             }
 255             /* decode aborted run */
 256             r = ff_log2_run[state->run_index[comp]];
 257             if (r)
 258                 r = get_bits_long(&s->gb, r);
 259             if (x + r * stride > w) {
 260                 r = (w - x) / stride;
 261             }
 262             for (i = 0; i < r; i++) {
 263                 W(dst, x, Ra);
 264                 x += stride;
 265             }
 266
 267             /* decode run termination value */
 268             Rb     = R(last, x);
 269             RItype = (FFABS(Ra - Rb) <= state->near) ? 1 : 0;
 270             err    = ls_get_code_runterm(&s->gb, state, RItype,
 271                                          ff_log2_run[state->run_index[comp]]);
 272             if (state->run_index[comp])
 273                 state->run_index[comp]--;
 274
 275             if (state->near && RItype) {
 276                 pred = Ra + err;
 277             } else {
 278                 if (Rb < Ra)
 279                     pred = Rb - err;
 280                 else
 281                     pred = Rb + err;
 282             }
 283         } else { /* regular mode */
 284             int context, sign;
 285
 286             context = ff_jpegls_quantize(state, D0) * 81 +
 287                       ff_jpegls_quantize(state, D1) *  9 +
 288                       ff_jpegls_quantize(state, D2);
 289             pred    = mid_pred(Ra, Ra + Rb - Rc, Rb);
 290
 291             if (context < 0) {
 292                 context = -context;
 293                 sign    = 1;
 294             } else {
 295                 sign = 0;
 296             }
 297
 298             if (sign) {
 299                 pred = av_clip(pred - state->C[context], 0, state->maxval);
 300                 err  = -ls_get_code_regular(&s->gb, state, context);
 301             } else {
 302                 pred = av_clip(pred + state->C[context], 0, state->maxval);
 303                 err  = ls_get_code_regular(&s->gb, state, context);
 304             }
 305
 306             /* we have to do something more for near-lossless coding */
 307             pred += err;
 308         }
 309         if (state->near) {
 310             if (pred < -state->near)
 311                 pred += state->range * state->twonear;
 312             else if (pred > state->maxval + state->near)
 313                 pred -= state->range * state->twonear;
 314             pred = av_clip(pred, 0, state->maxval);
 315         }
 316
 317         pred &= state->maxval;
 318         W(dst, x, pred);
 319         x += stride;
 320     }
 321 }
 322
 323 int ff_jpegls_decode_picture(MJpegDecodeContext *s, int near,
 324                              int point_transform, int ilv)
 325 {
 326     int i, t = 0;
 327     uint8_t *zero, *last, *cur;
 328     JLSState *state;
 329     int off = 0, stride = 1, width, shift, ret = 0;
 330
 331     zero = av_mallocz(s->picture_ptr->linesize[0]);
 332     last = zero;
 333     cur  = s->picture_ptr->data[0];
 334
 335     state = av_mallocz(sizeof(JLSState));
 336     /* initialize JPEG-LS state from JPEG parameters */
 337     state->near   = near;
 338     state->bpp    = (s->bits < 2) ? 2 : s->bits;
 339     state->maxval = s->maxval;
 340     state->T1     = s->t1;
 341     state->T2     = s->t2;
 342     state->T3     = s->t3;
 343     state->reset  = s->reset;
 344     ff_jpegls_reset_coding_parameters(state, 0);
 345     ff_jpegls_init_state(state);
 346
 347     if (s->bits <= 8)
 348         shift = point_transform + (8 - s->bits);
 349     else
 350         shift = point_transform + (16 - s->bits);
 351
 352     if (s->avctx->debug & FF_DEBUG_PICT_INFO) {
 353         av_log(s->avctx, AV_LOG_DEBUG,
 354                "JPEG-LS params: %ix%i NEAR=%i MV=%i T(%i,%i,%i) "
 355                "RESET=%i, LIMIT=%i, qbpp=%i, RANGE=%i\n",
 356                 s->width, s->height, state->near, state->maxval,
 357                 state->T1, state->T2, state->T3,
 358                 state->reset, state->limit, state->qbpp, state->range);
 359         av_log(s->avctx, AV_LOG_DEBUG, "JPEG params: ILV=%i Pt=%i BPP=%i, scan = %i\n",
 360                 ilv, point_transform, s->bits, s->cur_scan);
 361     }
 362     if (ilv == 0) { /* separate planes */
 363         if (s->cur_scan > s->nb_components) {
 364             ret = AVERROR_INVALIDDATA;
 365             goto end;
 366         }
 367         stride = (s->nb_components > 1) ? 3 : 1;
 368         off    = av_clip(s->cur_scan - 1, 0, stride - 1);
 369         width  = s->width * stride;
 370         cur   += off;
 371         for (i = 0; i < s->height; i++) {
 372             if (s->bits <= 8) {
 373                 ls_decode_line(state, s, last, cur, t, width, stride, off, 8);
 374                 t = last[0];
 375             } else {
 376                 ls_decode_line(state, s, last, cur, t, width, stride, off, 16);
 377                 t = *((uint16_t *)last);
 378             }
 379             last = cur;
 380             cur += s->picture_ptr->linesize[0];
 381
 382             if (s->restart_interval && !--s->restart_count) {
 383                 align_get_bits(&s->gb);
 384                 skip_bits(&s->gb, 16); /* skip RSTn */
 385             }
 386         }
 387     } else if (ilv == 1) { /* line interleaving */
 388         int j;
 389         int Rc[3] = { 0, 0, 0 };
 390         stride = (s->nb_components > 1) ? 3 : 1;
 391         memset(cur, 0, s->picture_ptr->linesize[0]);
 392         width = s->width * stride;
 393         for (i = 0; i < s->height; i++) {
 394             for (j = 0; j < stride; j++) {
 395                 ls_decode_line(state, s, last + j, cur + j,
 396                                Rc[j], width, stride, j, 8);
 397                 Rc[j] = last[j];
 398
 399                 if (s->restart_interval && !--s->restart_count) {
 400                     align_get_bits(&s->gb);
 401                     skip_bits(&s->gb, 16); /* skip RSTn */
 402                 }
 403             }
 404             last = cur;
 405             cur += s->picture_ptr->linesize[0];
 406         }
 407     } else if (ilv == 2) { /* sample interleaving */
 408         avpriv_report_missing_feature(s->avctx, "Sample interleaved images");
 409         ret = AVERROR_PATCHWELCOME;
 410         goto end;
 411     }
 412
 413     if (s->xfrm && s->nb_components == 3) {
 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                 switch(s->xfrm) {
 423                 case 1:
 424                     for (x = off; x < w; x += 3) {
 425                         src[x  ] += src[x+1] + 128;
 426                         src[x+2] += src[x+1] + 128;
 427                     }
 428                     break;
 429                 case 2:
 430                     for (x = off; x < w; x += 3) {
 431                         src[x  ] += src[x+1] + 128;
 432                         src[x+2] += ((src[x  ] + src[x+1])>>1) + 128;
 433                     }
 434                     break;
 435                 case 3:
 436                     for (x = off; x < w; x += 3) {
 437                         int g = src[x+0] - ((src[x+2]+src[x+1])>>2) + 64;
 438                         src[x+0] = src[x+2] + g + 128;
 439                         src[x+2] = src[x+1] + g + 128;
 440                         src[x+1] = g;
 441                     }
 442                     break;
 443                 case 4:
 444                     for (x = off; x < w; x += 3) {
 445                         int r    = src[x+0] - ((                       359 * (src[x+2]-128) + 490) >> 8);
 446                         int g    = src[x+0] - (( 88 * (src[x+1]-128) - 183 * (src[x+2]-128) +  30) >> 8);
 447                         int b    = src[x+0] + ((454 * (src[x+1]-128)                        + 574) >> 8);
 448                         src[x+0] = av_clip_uint8(r);
 449                         src[x+1] = av_clip_uint8(g);
 450                         src[x+2] = av_clip_uint8(b);
 451                     }
 452                     break;
 453                 }
 454                 src += s->picture_ptr->linesize[0];
 455             }
 456         }else
 457             avpriv_report_missing_feature(s->avctx, "16bit xfrm");
 458     }
 459
 460     if (shift) { /* we need to do point transform or normalize samples */
 461         int x, w;
 462
 463         w = s->width * s->nb_components;
 464
 465         if (s->bits <= 8) {
 466             uint8_t *src = s->picture_ptr->data[0];
 467
 468             for (i = 0; i < s->height; i++) {
 469                 for (x = off; x < w; x += stride)
 470                     src[x] <<= shift;
 471                 src += s->picture_ptr->linesize[0];
 472             }
 473         } else {
 474             uint16_t *src = (uint16_t *)s->picture_ptr->data[0];
 475
 476             for (i = 0; i < s->height; i++) {
 477                 for (x = 0; x < w; x++)
 478                     src[x] <<= shift;
 479                 src += s->picture_ptr->linesize[0] / 2;
 480             }
 481         }
 482     }
 483
 484 end:
 485     av_free(state);
 486     av_free(zero);
 487
 488     return ret;
 489 }
 490
 491 AVCodec ff_jpegls_decoder = {
 492     .name           = "jpegls",
 493     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("JPEG-LS"),
 494     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 495     .id             = AV_CODEC_ID_JPEGLS,
 496     .priv_data_size = sizeof(MJpegDecodeContext),
 497     .init           = ff_mjpeg_decode_init,
 498     .close          = ff_mjpeg_decode_end,
 499     .decode         = ff_mjpeg_decode_frame,
 500     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1,
 501 };