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

   1 /*
   2  * JPEG 2000 decoding support via OpenJPEG
   3  * Copyright (c) 2009 Jaikrishnan Menon <realityman@gmx.net>
   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  * @file
  24  * JPEG 2000 decoder using libopenjpeg
  25  */
  26
  27 #include "libavutil/common.h"
  28 #include "libavutil/imgutils.h"
  29 #include "libavutil/intreadwrite.h"
  30 #include "libavutil/opt.h"
  31 #include "libavutil/pixfmt.h"
  32
  33 #include "avcodec.h"
  34 #include "internal.h"
  35 #include "thread.h"
  36
  37 #include <openjpeg.h>
  38
  39 #define JP2_SIG_TYPE    0x6A502020
  40 #define JP2_SIG_VALUE   0x0D0A870A
  41
  42 // pix_fmts with lower bpp have to be listed before
  43 // similar pix_fmts with higher bpp.
  44 #define RGB_PIXEL_FORMATS  AV_PIX_FMT_RGB24, AV_PIX_FMT_RGBA,                 \
  45                            AV_PIX_FMT_RGB48, AV_PIX_FMT_RGBA64
  46
  47 #define GRAY_PIXEL_FORMATS AV_PIX_FMT_GRAY8, AV_PIX_FMT_YA8,                  \
  48                            AV_PIX_FMT_GRAY16, AV_PIX_FMT_YA16
  49
  50 #define YUV_PIXEL_FORMATS  AV_PIX_FMT_YUV410P, AV_PIX_FMT_YUV411P, AV_PIX_FMT_YUVA420P, \
  51                            AV_PIX_FMT_YUV420P, AV_PIX_FMT_YUV422P, AV_PIX_FMT_YUVA422P, \
  52                            AV_PIX_FMT_YUV440P, AV_PIX_FMT_YUV444P, AV_PIX_FMT_YUVA444P, \
  53                            AV_PIX_FMT_YUV420P9, AV_PIX_FMT_YUV422P9, AV_PIX_FMT_YUV444P9, \
  54                            AV_PIX_FMT_YUVA420P9, AV_PIX_FMT_YUVA422P9, AV_PIX_FMT_YUVA444P9, \
  55                            AV_PIX_FMT_YUV420P10, AV_PIX_FMT_YUV422P10, AV_PIX_FMT_YUV444P10, \
  56                            AV_PIX_FMT_YUVA420P10, AV_PIX_FMT_YUVA422P10, AV_PIX_FMT_YUVA444P10, \
  57                            AV_PIX_FMT_YUV420P12, AV_PIX_FMT_YUV422P12, AV_PIX_FMT_YUV444P12, \
  58                            AV_PIX_FMT_YUV420P14, AV_PIX_FMT_YUV422P14, AV_PIX_FMT_YUV444P14, \
  59                            AV_PIX_FMT_YUV420P16, AV_PIX_FMT_YUV422P16, AV_PIX_FMT_YUV444P16, \
  60                            AV_PIX_FMT_YUVA420P16, AV_PIX_FMT_YUVA422P16, AV_PIX_FMT_YUVA444P16
  61
  62 #define XYZ_PIXEL_FORMATS  AV_PIX_FMT_XYZ12
  63
  64 static const enum AVPixelFormat libopenjpeg_rgb_pix_fmts[]  = {
  65     RGB_PIXEL_FORMATS
  66 };
  67 static const enum AVPixelFormat libopenjpeg_gray_pix_fmts[] = {
  68     GRAY_PIXEL_FORMATS
  69 };
  70 static const enum AVPixelFormat libopenjpeg_yuv_pix_fmts[]  = {
  71     YUV_PIXEL_FORMATS
  72 };
  73 static const enum AVPixelFormat libopenjpeg_all_pix_fmts[]  = {
  74     RGB_PIXEL_FORMATS, GRAY_PIXEL_FORMATS, YUV_PIXEL_FORMATS, XYZ_PIXEL_FORMATS
  75 };
  76
  77 typedef struct LibOpenJPEGContext {
  78     AVClass *class;
  79     opj_dparameters_t dec_params;
  80     int lowqual;
  81 } LibOpenJPEGContext;
  82
  83 static void error_callback(const char *msg, void *data)
  84 {
  85     av_log(data, AV_LOG_ERROR, "%s", msg);
  86 }
  87
  88 static void warning_callback(const char *msg, void *data)
  89 {
  90     av_log(data, AV_LOG_WARNING, "%s", msg);
  91 }
  92
  93 static void info_callback(const char *msg, void *data)
  94 {
  95     av_log(data, AV_LOG_DEBUG, "%s", msg);
  96 }
  97
  98 typedef struct BufferReader {
  99     int pos;
 100     int size;
 101     const uint8_t *buffer;
 102 } BufferReader;
 103
 104 static OPJ_SIZE_T stream_read(void *out_buffer, OPJ_SIZE_T nb_bytes, void *user_data)
 105 {
 106     BufferReader *reader = user_data;
 107     int remaining;
 108
 109     if (reader->pos == reader->size) {
 110         return (OPJ_SIZE_T)-1;
 111     }
 112     remaining = reader->size - reader->pos;
 113     if (nb_bytes > remaining) {
 114         nb_bytes = remaining;
 115     }
 116     memcpy(out_buffer, reader->buffer + reader->pos, nb_bytes);
 117     reader->pos += (int)nb_bytes;
 118     return nb_bytes;
 119 }
 120
 121 static OPJ_OFF_T stream_skip(OPJ_OFF_T nb_bytes, void *user_data)
 122 {
 123     BufferReader *reader = user_data;
 124     if (nb_bytes < 0) {
 125         if (reader->pos == 0) {
 126             return (OPJ_SIZE_T)-1;
 127         }
 128         if (nb_bytes + reader->pos < 0) {
 129             nb_bytes = -reader->pos;
 130         }
 131     } else {
 132         int remaining;
 133
 134         if (reader->pos == reader->size) {
 135             return (OPJ_SIZE_T)-1;
 136         }
 137         remaining = reader->size - reader->pos;
 138         if (nb_bytes > remaining) {
 139             nb_bytes = remaining;
 140         }
 141     }
 142     reader->pos += (int)nb_bytes;
 143     return nb_bytes;
 144 }
 145
 146 static OPJ_BOOL stream_seek(OPJ_OFF_T nb_bytes, void *user_data)
 147 {
 148     BufferReader *reader = user_data;
 149     if (nb_bytes < 0 || nb_bytes > reader->size) {
 150         return OPJ_FALSE;
 151     }
 152     reader->pos = (int)nb_bytes;
 153     return OPJ_TRUE;
 154 }
 155
 156 static inline int libopenjpeg_matches_pix_fmt(const opj_image_t *image, enum AVPixelFormat pix_fmt)
 157 {
 158     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(pix_fmt);
 159     int match = 1;
 160
 161     if (desc->nb_components != image->numcomps) {
 162         return 0;
 163     }
 164
 165     switch (desc->nb_components) {
 166     case 4:
 167         match = match &&
 168                 desc->comp[3].depth >= image->comps[3].prec &&
 169                 1 == image->comps[3].dx &&
 170                 1 == image->comps[3].dy;
 171     case 3:
 172         match = match &&
 173                 desc->comp[2].depth >= image->comps[2].prec &&
 174                 1 << desc->log2_chroma_w == image->comps[2].dx &&
 175                 1 << desc->log2_chroma_h == image->comps[2].dy;
 176     case 2:
 177         match = match &&
 178                 desc->comp[1].depth >= image->comps[1].prec &&
 179                 1 << desc->log2_chroma_w == image->comps[1].dx &&
 180                 1 << desc->log2_chroma_h == image->comps[1].dy;
 181     case 1:
 182         match = match &&
 183                 desc->comp[0].depth >= image->comps[0].prec &&
 184                 1 == image->comps[0].dx &&
 185                 1 == image->comps[0].dy;
 186     default:
 187         break;
 188     }
 189
 190     return match;
 191 }
 192
 193 static inline enum AVPixelFormat libopenjpeg_guess_pix_fmt(const opj_image_t *image) {
 194     int index;
 195     const enum AVPixelFormat *possible_fmts = NULL;
 196     int possible_fmts_nb = 0;
 197
 198     switch (image->color_space) {
 199     case OPJ_CLRSPC_SRGB:
 200         possible_fmts    = libopenjpeg_rgb_pix_fmts;
 201         possible_fmts_nb = FF_ARRAY_ELEMS(libopenjpeg_rgb_pix_fmts);
 202         break;
 203     case OPJ_CLRSPC_GRAY:
 204         possible_fmts    = libopenjpeg_gray_pix_fmts;
 205         possible_fmts_nb = FF_ARRAY_ELEMS(libopenjpeg_gray_pix_fmts);
 206         break;
 207     case OPJ_CLRSPC_SYCC:
 208         possible_fmts    = libopenjpeg_yuv_pix_fmts;
 209         possible_fmts_nb = FF_ARRAY_ELEMS(libopenjpeg_yuv_pix_fmts);
 210         break;
 211     default:
 212         possible_fmts    = libopenjpeg_all_pix_fmts;
 213         possible_fmts_nb = FF_ARRAY_ELEMS(libopenjpeg_all_pix_fmts);
 214         break;
 215     }
 216
 217     for (index = 0; index < possible_fmts_nb; ++index)
 218         if (libopenjpeg_matches_pix_fmt(image, possible_fmts[index])) {
 219             return possible_fmts[index];
 220         }
 221
 222     return AV_PIX_FMT_NONE;
 223 }
 224
 225 static inline int libopenjpeg_ispacked(enum AVPixelFormat pix_fmt)
 226 {
 227     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(pix_fmt);
 228     int i, component_plane;
 229
 230     if (pix_fmt == AV_PIX_FMT_GRAY16)
 231         return 0;
 232
 233     component_plane = desc->comp[0].plane;
 234     for (i = 1; i < desc->nb_components; i++)
 235         if (component_plane != desc->comp[i].plane)
 236             return 0;
 237     return 1;
 238 }
 239
 240 static inline void libopenjpeg_copy_to_packed8(AVFrame *picture, opj_image_t *image) {
 241     uint8_t *img_ptr;
 242     int index, x, y, c;
 243     for (y = 0; y < picture->height; y++) {
 244         index   = y * picture->width;
 245         img_ptr = picture->data[0] + y * picture->linesize[0];
 246         for (x = 0; x < picture->width; x++, index++)
 247             for (c = 0; c < image->numcomps; c++)
 248                 *img_ptr++ = 0x80 * image->comps[c].sgnd + image->comps[c].data[index];
 249     }
 250 }
 251
 252 static inline void libopenjpeg_copy_to_packed16(AVFrame *picture, opj_image_t *image) {
 253     uint16_t *img_ptr;
 254     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(picture->format);
 255     int index, x, y, c;
 256     int adjust[4];
 257     for (x = 0; x < image->numcomps; x++)
 258         adjust[x] = FFMAX(FFMIN(desc->comp[x].depth - image->comps[x].prec, 8), 0) + desc->comp[x].shift;
 259
 260     for (y = 0; y < picture->height; y++) {
 261         index   = y * picture->width;
 262         img_ptr = (uint16_t *) (picture->data[0] + y * picture->linesize[0]);
 263         for (x = 0; x < picture->width; x++, index++)
 264             for (c = 0; c < image->numcomps; c++)
 265                 *img_ptr++ = (1 << image->comps[c].prec - 1) * image->comps[c].sgnd +
 266                              (unsigned)image->comps[c].data[index] << adjust[c];
 267     }
 268 }
 269
 270 static inline void libopenjpeg_copyto8(AVFrame *picture, opj_image_t *image) {
 271     int *comp_data;
 272     uint8_t *img_ptr;
 273     int index, x, y;
 274
 275     for (index = 0; index < image->numcomps; index++) {
 276         comp_data = image->comps[index].data;
 277         for (y = 0; y < image->comps[index].h; y++) {
 278             img_ptr = picture->data[index] + y * picture->linesize[index];
 279             for (x = 0; x < image->comps[index].w; x++) {
 280                 *img_ptr = 0x80 * image->comps[index].sgnd + *comp_data;
 281                 img_ptr++;
 282                 comp_data++;
 283             }
 284         }
 285     }
 286 }
 287
 288 static inline void libopenjpeg_copyto16(AVFrame *picture, opj_image_t *image) {
 289     int *comp_data;
 290     uint16_t *img_ptr;
 291     const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(picture->format);
 292     int index, x, y;
 293     int adjust[4];
 294     for (x = 0; x < image->numcomps; x++)
 295         adjust[x] = FFMAX(FFMIN(desc->comp[x].depth - image->comps[x].prec, 8), 0) + desc->comp[x].shift;
 296
 297     for (index = 0; index < image->numcomps; index++) {
 298         comp_data = image->comps[index].data;
 299         for (y = 0; y < image->comps[index].h; y++) {
 300             img_ptr = (uint16_t *)(picture->data[index] + y * picture->linesize[index]);
 301             for (x = 0; x < image->comps[index].w; x++) {
 302                 *img_ptr = (1 << image->comps[index].prec - 1) * image->comps[index].sgnd +
 303                            (unsigned)*comp_data << adjust[index];
 304                 img_ptr++;
 305                 comp_data++;
 306             }
 307         }
 308     }
 309 }
 310
 311 static av_cold int libopenjpeg_decode_init(AVCodecContext *avctx)
 312 {
 313     LibOpenJPEGContext *ctx = avctx->priv_data;
 314
 315     opj_set_default_decoder_parameters(&ctx->dec_params);
 316     return 0;
 317 }
 318
 319 static int libopenjpeg_decode_frame(AVCodecContext *avctx,
 320                                     void *data, int *got_frame,
 321                                     AVPacket *avpkt)
 322 {
 323     uint8_t *buf            = avpkt->data;
 324     int buf_size            = avpkt->size;
 325     LibOpenJPEGContext *ctx = avctx->priv_data;
 326     ThreadFrame frame       = { .f = data };
 327     AVFrame *picture        = data;
 328     const AVPixFmtDescriptor *desc;
 329     int width, height, ret;
 330     int pixel_size = 0;
 331     int ispacked   = 0;
 332     int i;
 333     opj_image_t *image = NULL;
 334     BufferReader reader = {0, avpkt->size, avpkt->data};
 335     opj_codec_t *dec = NULL;
 336     opj_stream_t *stream = NULL;
 337
 338     *got_frame = 0;
 339
 340     // Check if input is a raw jpeg2k codestream or in jp2 wrapping
 341     if ((AV_RB32(buf) == 12) &&
 342         (AV_RB32(buf + 4) == JP2_SIG_TYPE) &&
 343         (AV_RB32(buf + 8) == JP2_SIG_VALUE)) {
 344         dec = opj_create_decompress(OPJ_CODEC_JP2);
 345     } else {
 346         /* If the AVPacket contains a jp2c box, then skip to
 347          * the starting byte of the codestream. */
 348         if (AV_RB32(buf + 4) == AV_RB32("jp2c"))
 349             buf += 8;
 350         dec = opj_create_decompress(OPJ_CODEC_J2K);
 351     }
 352
 353     if (!dec) {
 354         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error initializing decoder.\n");
 355         ret = AVERROR_EXTERNAL;
 356         goto done;
 357     }
 358
 359     if (!opj_set_error_handler(dec, error_callback, avctx) ||
 360         !opj_set_warning_handler(dec, warning_callback, avctx) ||
 361         !opj_set_info_handler(dec, info_callback, avctx)) {
 362         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error setting decoder handlers.\n");
 363         ret = AVERROR_EXTERNAL;
 364         goto done;
 365     }
 366
 367     ctx->dec_params.cp_layer = ctx->lowqual;
 368     ctx->dec_params.cp_reduce = avctx->lowres;
 369
 370     // Tie decoder with decoding parameters
 371     opj_setup_decoder(dec, &ctx->dec_params);
 372
 373     stream = opj_stream_default_create(OPJ_STREAM_READ);
 374
 375     if (!stream) {
 376         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 377                "Codestream could not be opened for reading.\n");
 378         ret = AVERROR_EXTERNAL;
 379         goto done;
 380     }
 381
 382     opj_stream_set_read_function(stream, stream_read);
 383     opj_stream_set_skip_function(stream, stream_skip);
 384     opj_stream_set_seek_function(stream, stream_seek);
 385     opj_stream_set_user_data(stream, &reader, NULL);
 386     opj_stream_set_user_data_length(stream, avpkt->size);
 387     // Decode the header only.
 388     ret = !opj_read_header(stream, dec, &image);
 389
 390     if (ret) {
 391         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error decoding codestream header.\n");
 392         ret = AVERROR_EXTERNAL;
 393         goto done;
 394     }
 395
 396     width  = image->x1 - image->x0;
 397     height = image->y1 - image->y0;
 398
 399     ret = ff_set_dimensions(avctx, width, height);
 400     if (ret < 0)
 401         goto done;
 402
 403     if (avctx->pix_fmt != AV_PIX_FMT_NONE)
 404         if (!libopenjpeg_matches_pix_fmt(image, avctx->pix_fmt))
 405             avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_NONE;
 406
 407     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_NONE)
 408         avctx->pix_fmt = libopenjpeg_guess_pix_fmt(image);
 409
 410     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_NONE) {
 411         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unable to determine pixel format.\n");
 412         ret = AVERROR_UNKNOWN;
 413         goto done;
 414     }
 415     for (i = 0; i < image->numcomps; i++)
 416         if (image->comps[i].prec > avctx->bits_per_raw_sample)
 417             avctx->bits_per_raw_sample = image->comps[i].prec;
 418
 419     if ((ret = ff_thread_get_buffer(avctx, &frame, 0)) < 0)
 420         goto done;
 421
 422     ret = !opj_decode(dec, stream, image);
 423
 424     if (ret) {
 425         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error decoding codestream.\n");
 426         ret = AVERROR_EXTERNAL;
 427         goto done;
 428     }
 429
 430     for (i = 0; i < image->numcomps; i++) {
 431         if (!image->comps[i].data) {
 432             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 433                    "Image component %d contains no data.\n", i);
 434             ret = AVERROR_INVALIDDATA;
 435             goto done;
 436         }
 437     }
 438
 439     desc       = av_pix_fmt_desc_get(avctx->pix_fmt);
 440     pixel_size = desc->comp[0].step;
 441     ispacked   = libopenjpeg_ispacked(avctx->pix_fmt);
 442
 443     switch (pixel_size) {
 444     case 1:
 445         if (ispacked) {
 446             libopenjpeg_copy_to_packed8(picture, image);
 447         } else {
 448             libopenjpeg_copyto8(picture, image);
 449         }
 450         break;
 451     case 2:
 452         if (ispacked) {
 453             libopenjpeg_copy_to_packed8(picture, image);
 454         } else {
 455             libopenjpeg_copyto16(picture, image);
 456         }
 457         break;
 458     case 3:
 459     case 4:
 460         if (ispacked) {
 461             libopenjpeg_copy_to_packed8(picture, image);
 462         }
 463         break;
 464     case 6:
 465     case 8:
 466         if (ispacked) {
 467             libopenjpeg_copy_to_packed16(picture, image);
 468         }
 469         break;
 470     default:
 471         avpriv_report_missing_feature(avctx, "Pixel size %d", pixel_size);
 472         ret = AVERROR_PATCHWELCOME;
 473         goto done;
 474     }
 475
 476     *got_frame = 1;
 477     picture->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
 478     picture->key_frame = 1;
 479     ret        = buf_size;
 480
 481 done:
 482     opj_image_destroy(image);
 483     opj_stream_destroy(stream);
 484     opj_destroy_codec(dec);
 485     return ret;
 486 }
 487
 488 #define OFFSET(x) offsetof(LibOpenJPEGContext, x)
 489 #define VD AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_DECODING_PARAM
 490
 491 static const AVOption options[] = {
 492     { "lowqual", "Limit the number of layers used for decoding",
 493         OFFSET(lowqual), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 0 }, 0, INT_MAX, VD },
 494     { NULL },
 495 };
 496
 497 static const AVClass openjpeg_class = {
 498     .class_name = "libopenjpeg",
 499     .item_name  = av_default_item_name,
 500     .option     = options,
 501     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
 502 };
 503
 504 AVCodec ff_libopenjpeg_decoder = {
 505     .name           = "libopenjpeg",
 506     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("OpenJPEG JPEG 2000"),
 507     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 508     .id             = AV_CODEC_ID_JPEG2000,
 509     .priv_data_size = sizeof(LibOpenJPEGContext),
 510     .init           = libopenjpeg_decode_init,
 511     .decode         = libopenjpeg_decode_frame,
 512     .capabilities   = AV_CODEC_CAP_DR1 | AV_CODEC_CAP_FRAME_THREADS,
 513     .max_lowres     = 31,
 514     .priv_class     = &openjpeg_class,
 515 };