b37576779712ded967ad5f3e1d5970147e00a4ae
[ffmpeg.git] / libavcodec / j2kdec.c
1 /*
2  * JPEG 2000 image decoder
3  * Copyright (c) 2007 Kamil Nowosad
4  * Copyright (c) 2013 Nicolas Bertrand <nicoinattendu@gmail.com>
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  * JPEG2000 image decoder
25  * @file
26  * @author Kamil Nowosad
27  */
28
29 #include "avcodec.h"
30 #include "bytestream.h"
31 #include "internal.h"
32 #include "thread.h"
33 #include "j2k.h"
34 #include "libavutil/common.h"
35
36 #define JP2_SIG_TYPE    0x6A502020
37 #define JP2_SIG_VALUE   0x0D0A870A
38 #define JP2_CODESTREAM  0x6A703263
39
40 #define HAD_COC 0x01
41 #define HAD_QCC 0x02
42
43 typedef struct Jpeg2000Tile {
44    Jpeg2000Component *comp;
45    uint8_t properties[4];
46    Jpeg2000CodingStyle codsty[4];
47    Jpeg2000QuantStyle  qntsty[4];
48 } Jpeg2000Tile;
49
50 typedef struct Jpeg2000DecoderContext {
51     AVCodecContext  *avctx;
52     AVFrame         *picture;
53     GetByteContext  g;
54
55     int             width, height;
56     int             image_offset_x, image_offset_y;
57     int             tile_offset_x, tile_offset_y;
58     uint8_t         cbps[4];    // bits per sample in particular components
59     uint8_t         sgnd[4];    // if a component is signed
60     uint8_t         properties[4];
61     int             cdx[4], cdy[4];
62     int             precision;
63     int             ncomponents;
64     int             tile_width, tile_height;
65     int             numXtiles, numYtiles;
66     int             maxtilelen;
67
68     Jpeg2000CodingStyle codsty[4];
69     Jpeg2000QuantStyle  qntsty[4];
70
71     int             bit_index;
72
73     int             curtileno;
74
75     Jpeg2000Tile    *tile;
76 } Jpeg2000DecoderContext;
77
78 static int get_bits(Jpeg2000DecoderContext *s, int n)
79 {
80     int res = 0;
81
82     while (--n >= 0) {
83         res <<= 1;
84         if (s->bit_index == 0) {
85             s->bit_index = 7 + (bytestream2_get_byte(&s->g) != 0xFFu);
86         }
87         s->bit_index--;
88         res |= (bytestream2_peek_byte(&s->g) >> s->bit_index) & 1;
89     }
90     return res;
91 }
92
93 static void j2k_flush(Jpeg2000DecoderContext *s)
94 {
95     if (bytestream2_get_byte(&s->g) == 0xff)
96         bytestream2_skip(&s->g, 1);
97     s->bit_index = 8;
98 }
99
100 /** decode the value stored in node */
101 static int tag_tree_decode(Jpeg2000DecoderContext *s, Jpeg2000TgtNode *node, int threshold)
102 {
103     Jpeg2000TgtNode *stack[30];
104     int sp = -1, curval = 0;
105
106     if (!node)
107         return AVERROR(EINVAL);
108
109     while (node && !node->vis) {
110         stack[++sp] = node;
111         node = node->parent;
112     }
113
114     if (node)
115         curval = node->val;
116     else
117         curval = stack[sp]->val;
118
119     while (curval < threshold && sp >= 0) {
120         if (curval < stack[sp]->val)
121             curval = stack[sp]->val;
122         while (curval < threshold) {
123             int ret;
124             if ((ret = get_bits(s, 1)) > 0) {
125                 stack[sp]->vis++;
126                 break;
127             } else if (!ret)
128                 curval++;
129             else
130                 return ret;
131         }
132         stack[sp]->val = curval;
133         sp--;
134     }
135     return curval;
136 }
137
138 /* marker segments */
139 /* get sizes and offsets of image, tiles; number of components */
140 static int get_siz(Jpeg2000DecoderContext *s)
141 {
142     int i, ret;
143     ThreadFrame frame = { .f = s->picture };
144
145     if (bytestream2_get_bytes_left(&s->g) < 36)
146         return AVERROR(EINVAL);
147
148     s->avctx->profile = bytestream2_get_be16u(&s->g); // Rsiz
149     s->width          = bytestream2_get_be32u(&s->g); // Width
150     s->height         = bytestream2_get_be32u(&s->g); // Height
151     s->image_offset_x = bytestream2_get_be32u(&s->g); // X0Siz
152     s->image_offset_y = bytestream2_get_be32u(&s->g); // Y0Siz
153     s->tile_width     = bytestream2_get_be32u(&s->g); // XTSiz
154     s->tile_height    = bytestream2_get_be32u(&s->g); // YTSiz
155     s->tile_offset_x  = bytestream2_get_be32u(&s->g); // XT0Siz
156     s->tile_offset_y  = bytestream2_get_be32u(&s->g); // YT0Siz
157     s->ncomponents    = bytestream2_get_be16u(&s->g); // CSiz
158
159     if (s->ncomponents <= 0 || s->ncomponents > 4) {
160         av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "unsupported/invalid ncomponents: %d\n", s->ncomponents);
161         return AVERROR(EINVAL);
162     }
163     if (s->tile_width<=0 || s->tile_height<=0)
164         return AVERROR(EINVAL);
165
166     if (bytestream2_get_bytes_left(&s->g) < 3 * s->ncomponents)
167         return AVERROR(EINVAL);
168
169     for (i = 0; i < s->ncomponents; i++) { // Ssiz_i XRsiz_i, YRsiz_i
170         uint8_t x = bytestream2_get_byteu(&s->g);
171         s->cbps[i] = (x & 0x7f) + 1;
172         s->precision = FFMAX(s->cbps[i], s->precision);
173         s->sgnd[i] = !!(x & 0x80);
174         s->cdx[i] = bytestream2_get_byteu(&s->g);
175         s->cdy[i] = bytestream2_get_byteu(&s->g);
176     }
177
178     s->numXtiles = ff_jpeg2000_ceildiv(s->width - s->tile_offset_x, s->tile_width);
179     s->numYtiles = ff_jpeg2000_ceildiv(s->height - s->tile_offset_y, s->tile_height);
180
181     if (s->numXtiles * (uint64_t)s->numYtiles > INT_MAX/sizeof(Jpeg2000Tile))
182         return AVERROR(EINVAL);
183
184     s->tile = av_mallocz(s->numXtiles * s->numYtiles * sizeof(Jpeg2000Tile));
185     if (!s->tile)
186         return AVERROR(ENOMEM);
187
188     for (i = 0; i < s->numXtiles * s->numYtiles; i++) {
189         Jpeg2000Tile *tile = s->tile + i;
190
191         tile->comp = av_mallocz(s->ncomponents * sizeof(Jpeg2000Component));
192         if (!tile->comp)
193             return AVERROR(ENOMEM);
194     }
195
196     s->avctx->width  = s->width  - s->image_offset_x;
197     s->avctx->height = s->height - s->image_offset_y;
198
199     switch(s->ncomponents) {
200     case 1:
201         if (s->precision > 8) {
202             s->avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_GRAY16;
203         } else {
204             s->avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_GRAY8;
205         }
206         break;
207     case 3:
208         if (s->precision > 8) {
209             s->avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_RGB48;
210         } else {
211             s->avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_RGB24;
212         }
213         break;
214     case 4:
215         s->avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_RGBA;
216         break;
217     }
218
219
220     if ((ret = ff_thread_get_buffer(s->avctx, &frame, 0)) < 0)
221         return ret;
222
223     s->picture->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
224     s->picture->key_frame = 1;
225
226     return 0;
227 }
228
229 /** get common part for COD and COC segments */
230 static int get_cox(Jpeg2000DecoderContext *s, Jpeg2000CodingStyle *c)
231 {
232     if (bytestream2_get_bytes_left(&s->g) < 5)
233         return AVERROR(EINVAL);
234           c->nreslevels = bytestream2_get_byteu(&s->g) + 1; // num of resolution levels - 1
235      c->log2_cblk_width = bytestream2_get_byteu(&s->g) + 2; // cblk width
236     c->log2_cblk_height = bytestream2_get_byteu(&s->g) + 2; // cblk height
237
238     c->cblk_style = bytestream2_get_byteu(&s->g);
239     if (c->cblk_style != 0) { // cblk style
240         av_log(s->avctx, AV_LOG_WARNING, "extra cblk styles %X\n", c->cblk_style);
241     }
242     c->transform = bytestream2_get_byteu(&s->g); // transformation
243     if (c->csty & JPEG2000_CSTY_PREC) {
244         int i;
245
246         for (i = 0; i < c->nreslevels; i++)
247             bytestream2_get_byte(&s->g);
248     }
249     return 0;
250 }
251
252 /** get coding parameters for a particular tile or whole image*/
253 static int get_cod(Jpeg2000DecoderContext *s, Jpeg2000CodingStyle *c, uint8_t *properties)
254 {
255     Jpeg2000CodingStyle tmp;
256     int compno;
257
258     if (bytestream2_get_bytes_left(&s->g) < 5)
259         return AVERROR(EINVAL);
260
261     tmp.log2_prec_width  =
262     tmp.log2_prec_height = 15;
263
264     tmp.csty = bytestream2_get_byteu(&s->g);
265
266     // get progression order
267     tmp.prog_order = bytestream2_get_byteu(&s->g);
268     if (tmp.prog_order) {
269         av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "only LRCP progression supported\n");
270     }
271
272     tmp.nlayers = bytestream2_get_be16u(&s->g);
273         tmp.mct = bytestream2_get_byteu(&s->g); // multiple component transformation
274
275     get_cox(s, &tmp);
276     for (compno = 0; compno < s->ncomponents; compno++) {
277         if (!(properties[compno] & HAD_COC))
278             memcpy(c + compno, &tmp, sizeof(Jpeg2000CodingStyle));
279     }
280     return 0;
281 }
282
283 /** get coding parameters for a component in the whole image on a particular tile */
284 static int get_coc(Jpeg2000DecoderContext *s, Jpeg2000CodingStyle *c, uint8_t *properties)
285 {
286     int compno;
287
288     if (bytestream2_get_bytes_left(&s->g) < 2)
289         return AVERROR(EINVAL);
290
291     compno = bytestream2_get_byteu(&s->g);
292
293     c += compno;
294     c->csty = bytestream2_get_byte(&s->g);
295     get_cox(s, c);
296
297     properties[compno] |= HAD_COC;
298     return 0;
299 }
300
301 /** get common part for QCD and QCC segments */
302 static int get_qcx(Jpeg2000DecoderContext *s, int n, Jpeg2000QuantStyle *q)
303 {
304     int i, x;
305
306     if (bytestream2_get_bytes_left(&s->g) < 1)
307         return AVERROR(EINVAL);
308
309     x = bytestream2_get_byteu(&s->g); // Sqcd
310
311     q->nguardbits = x >> 5;
312       q->quantsty = x & 0x1f;
313
314     if (q->quantsty == JPEG2000_QSTY_NONE) {
315         n -= 3;
316         if (bytestream2_get_bytes_left(&s->g) < n || 32*3 < n)
317             return AVERROR(EINVAL);
318         for (i = 0; i < n; i++)
319             q->expn[i] = bytestream2_get_byteu(&s->g) >> 3;
320     } else if (q->quantsty == JPEG2000_QSTY_SI) {
321         if (bytestream2_get_bytes_left(&s->g) < 2)
322             return AVERROR(EINVAL);
323         x = bytestream2_get_be16u(&s->g);
324         q->expn[0] = x >> 11;
325         q->mant[0] = x & 0x7ff;
326         for (i = 1; i < 32 * 3; i++) {
327             int curexpn = FFMAX(0, q->expn[0] - (i-1)/3);
328             q->expn[i] = curexpn;
329             q->mant[i] = q->mant[0];
330         }
331     } else{
332         n = (n - 3) >> 1;
333         if (bytestream2_get_bytes_left(&s->g) < 2 * n || 32*3 < n)
334             return AVERROR(EINVAL);
335         for (i = 0; i < n; i++) {
336             x = bytestream2_get_be16u(&s->g);
337             q->expn[i] = x >> 11;
338             q->mant[i] = x & 0x7ff;
339         }
340     }
341     return 0;
342 }
343
344 /** get quantization parameters for a particular tile or a whole image */
345 static int get_qcd(Jpeg2000DecoderContext *s, int n, Jpeg2000QuantStyle *q, uint8_t *properties)
346 {
347     Jpeg2000QuantStyle tmp;
348     int compno;
349
350     if (get_qcx(s, n, &tmp))
351         return -1;
352     for (compno = 0; compno < s->ncomponents; compno++)
353         if (!(properties[compno] & HAD_QCC))
354             memcpy(q + compno, &tmp, sizeof(Jpeg2000QuantStyle));
355     return 0;
356 }
357
358 /** get quantization parameters for a component in the whole image on in a particular tile */
359 static int get_qcc(Jpeg2000DecoderContext *s, int n, Jpeg2000QuantStyle *q, uint8_t *properties)
360 {
361     int compno;
362
363     if (bytestream2_get_bytes_left(&s->g) < 1)
364         return AVERROR(EINVAL);
365
366     compno = bytestream2_get_byteu(&s->g);
367     properties[compno] |= HAD_QCC;
368     return get_qcx(s, n-1, q+compno);
369 }
370
371 /** get start of tile segment */
372 static int get_sot(Jpeg2000DecoderContext *s)
373 {
374     if (bytestream2_get_bytes_left(&s->g) < 8)
375         return AVERROR(EINVAL);
376
377     s->curtileno = bytestream2_get_be16u(&s->g); ///< Isot
378     if ((unsigned)s->curtileno >= s->numXtiles * s->numYtiles) {
379         s->curtileno=0;
380         return AVERROR(EINVAL);
381     }
382
383     bytestream2_skipu(&s->g, 4); ///< Psot (ignored)
384
385     if (!bytestream2_get_byteu(&s->g)) { ///< TPsot
386         Jpeg2000Tile *tile = s->tile + s->curtileno;
387
388         /* copy defaults */
389         memcpy(tile->codsty, s->codsty, s->ncomponents * sizeof(Jpeg2000CodingStyle));
390         memcpy(tile->qntsty, s->qntsty, s->ncomponents * sizeof(Jpeg2000QuantStyle));
391     }
392     bytestream2_get_byteu(&s->g); ///< TNsot
393
394     return 0;
395 }
396
397 static int init_tile(Jpeg2000DecoderContext *s, int tileno)
398 {
399     int compno,
400         tilex = tileno % s->numXtiles,
401         tiley = tileno / s->numXtiles;
402     Jpeg2000Tile *tile = s->tile + tileno;
403
404     if (!tile->comp)
405         return AVERROR(ENOMEM);
406     for (compno = 0; compno < s->ncomponents; compno++) {
407         Jpeg2000Component *comp = tile->comp + compno;
408         Jpeg2000CodingStyle *codsty = tile->codsty + compno;
409         Jpeg2000QuantStyle  *qntsty = tile->qntsty + compno;
410         int ret; // global bandno
411
412         comp->coord[0][0] = FFMAX(tilex * s->tile_width + s->tile_offset_x, s->image_offset_x);
413         comp->coord[0][1] = FFMIN((tilex+1)*s->tile_width + s->tile_offset_x, s->width);
414         comp->coord[1][0] = FFMAX(tiley * s->tile_height + s->tile_offset_y, s->image_offset_y);
415         comp->coord[1][1] = FFMIN((tiley+1)*s->tile_height + s->tile_offset_y, s->height);
416
417         if (ret = ff_j2k_init_component(comp, codsty, qntsty, s->cbps[compno], s->cdx[compno], s->cdy[compno]))
418             return ret;
419     }
420     return 0;
421 }
422
423 /** read the number of coding passes */
424 static int getnpasses(Jpeg2000DecoderContext *s)
425 {
426     int num;
427     if (!get_bits(s, 1))
428         return 1;
429     if (!get_bits(s, 1))
430         return 2;
431     if ((num = get_bits(s, 2)) != 3)
432         return num < 0 ? num : 3 + num;
433     if ((num = get_bits(s, 5)) != 31)
434         return num < 0 ? num : 6 + num;
435     num = get_bits(s, 7);
436     return num < 0 ? num : 37 + num;
437 }
438
439 static int getlblockinc(Jpeg2000DecoderContext *s)
440 {
441     int res = 0, ret;
442     while (ret = get_bits(s, 1)) {
443         if (ret < 0)
444             return ret;
445         res++;
446     }
447     return res;
448 }
449
450 static int decode_packet(Jpeg2000DecoderContext *s, Jpeg2000CodingStyle *codsty, Jpeg2000ResLevel *rlevel, int precno,
451                          int layno, uint8_t *expn, int numgbits)
452 {
453     int bandno, cblkny, cblknx, cblkno, ret;
454
455     if (!(ret = get_bits(s, 1))) {
456         j2k_flush(s);
457         return 0;
458     } else if (ret < 0)
459         return ret;
460
461     for (bandno = 0; bandno < rlevel->nbands; bandno++) {
462         Jpeg2000Band *band = rlevel->band + bandno;
463         Jpeg2000Prec *prec = band->prec + precno;
464         int pos = 0;
465
466         if (band->coord[0][0] == band->coord[0][1]
467         ||  band->coord[1][0] == band->coord[1][1])
468             continue;
469
470         for (cblkny = prec->yi0; cblkny < prec->yi1; cblkny++)
471             for (cblknx = prec->xi0, cblkno = cblkny * band->cblknx + cblknx; cblknx < prec->xi1; cblknx++, cblkno++, pos++) {
472                 Jpeg2000Cblk *cblk = band->cblk + cblkno;
473                 int incl, newpasses, llen;
474
475                 if (cblk->npasses)
476                     incl = get_bits(s, 1);
477                 else
478                     incl = tag_tree_decode(s, prec->cblkincl + pos, layno+1) == layno;
479                 if (!incl)
480                     continue;
481                 else if (incl < 0)
482                     return incl;
483
484                 if (!cblk->npasses)
485                     cblk->nonzerobits = expn[bandno] + numgbits - 1 - tag_tree_decode(s, prec->zerobits + pos, 100);
486                 if ((newpasses = getnpasses(s)) < 0)
487                     return newpasses;
488                 if ((llen = getlblockinc(s)) < 0)
489                     return llen;
490                 cblk->lblock += llen;
491                 if ((ret = get_bits(s, av_log2(newpasses) + cblk->lblock)) < 0)
492                     return ret;
493                 cblk->lengthinc = ret;
494                 cblk->npasses += newpasses;
495             }
496     }
497     j2k_flush(s);
498
499     if (codsty->csty & JPEG2000_CSTY_EPH) {
500         if (bytestream2_peek_be16(&s->g) == JPEG2000_EPH) {
501             bytestream2_skip(&s->g, 2);
502         } else {
503             av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "EPH marker not found.\n");
504         }
505     }
506
507     for (bandno = 0; bandno < rlevel->nbands; bandno++) {
508         Jpeg2000Band *band = rlevel->band + bandno;
509         int yi, cblknw = band->prec[precno].xi1 - band->prec[precno].xi0;
510         for (yi = band->prec[precno].yi0; yi < band->prec[precno].yi1; yi++) {
511             int xi;
512             for (xi = band->prec[precno].xi0; xi < band->prec[precno].xi1; xi++) {
513                 Jpeg2000Cblk *cblk = band->cblk + yi * cblknw + xi;
514                 if (   bytestream2_get_bytes_left(&s->g) < cblk->lengthinc
515                     || sizeof(cblk->data) < cblk->lengthinc
516                 )
517                     return AVERROR(EINVAL);
518                 bytestream2_get_bufferu(&s->g, cblk->data, cblk->lengthinc);
519                 cblk->length += cblk->lengthinc;
520                 cblk->lengthinc = 0;
521             }
522         }
523     }
524     return 0;
525 }
526
527 static int jpeg2000_decode_packets(Jpeg2000DecoderContext *s, Jpeg2000Tile *tile)
528 {
529     int layno, reslevelno, compno, precno, ok_reslevel;
530     s->bit_index = 8;
531     for (layno = 0; layno < tile->codsty[0].nlayers; layno++) {
532         ok_reslevel = 1;
533         for (reslevelno = 0; ok_reslevel; reslevelno++) {
534             ok_reslevel = 0;
535             for (compno = 0; compno < s->ncomponents; compno++) {
536                 Jpeg2000CodingStyle *codsty = tile->codsty + compno;
537                 Jpeg2000QuantStyle  *qntsty = tile->qntsty + compno;
538                 if (reslevelno < codsty->nreslevels) {
539                     Jpeg2000ResLevel *rlevel = tile->comp[compno].reslevel + reslevelno;
540                     ok_reslevel = 1;
541                     for (precno = 0; precno < rlevel->num_precincts_x * rlevel->num_precincts_y; precno++) {
542                         if (decode_packet(s, codsty, rlevel, precno, layno, qntsty->expn +
543                                           (reslevelno ? 3*(reslevelno-1)+1 : 0), qntsty->nguardbits))
544                             return -1;
545                     }
546                 }
547             }
548         }
549     }
550     return 0;
551 }
552
553 /* TIER-1 routines */
554 static void decode_sigpass(Jpeg2000T1Context *t1, int width, int height, int bpno, int bandno, int bpass_csty_symbol,
555                            int vert_causal_ctx_csty_symbol)
556 {
557     int mask = 3 << (bpno - 1), y0, x, y;
558
559     for (y0 = 0; y0 < height; y0 += 4)
560         for (x = 0; x < width; x++)
561             for (y = y0; y < height && y < y0+4; y++) {
562                 if ((t1->flags[y+1][x+1] & JPEG2000_T1_SIG_NB)
563                 && !(t1->flags[y+1][x+1] & (JPEG2000_T1_SIG | JPEG2000_T1_VIS))) {
564                     int flags_mask = -1;
565                     if (vert_causal_ctx_csty_symbol && y == y0 + 3)
566                         flags_mask &= ~(JPEG2000_T1_SIG_S | JPEG2000_T1_SIG_SW | JPEG2000_T1_SIG_SE);
567                     if (ff_mqc_decode(&t1->mqc, t1->mqc.cx_states + ff_jpeg2000_getsigctxno(t1->flags[y+1][x+1] & flags_mask, bandno))) {
568                         int xorbit, ctxno = ff_jpeg2000_getsgnctxno(t1->flags[y+1][x+1], &xorbit);
569                         if (bpass_csty_symbol)
570                              t1->data[y][x] = ff_mqc_decode(&t1->mqc, t1->mqc.cx_states + ctxno) ? -mask : mask;
571                         else
572                              t1->data[y][x] = (ff_mqc_decode(&t1->mqc, t1->mqc.cx_states + ctxno) ^ xorbit) ?
573                                                -mask : mask;
574
575                         ff_j2k_set_significant(t1, x, y, t1->data[y][x] < 0);
576                     }
577                     t1->flags[y+1][x+1] |= JPEG2000_T1_VIS;
578                 }
579             }
580 }
581
582 static void decode_refpass(Jpeg2000T1Context *t1, int width, int height, int bpno)
583 {
584     int phalf, nhalf;
585     int y0, x, y;
586
587     phalf = 1 << (bpno - 1);
588     nhalf = -phalf;
589
590     for (y0 = 0; y0 < height; y0 += 4)
591         for (x = 0; x < width; x++)
592             for (y = y0; y < height && y < y0+4; y++) {
593                 if ((t1->flags[y+1][x+1] & (JPEG2000_T1_SIG | JPEG2000_T1_VIS)) == JPEG2000_T1_SIG) {
594                     int ctxno = ff_jpeg2000_getrefctxno(t1->flags[y+1][x+1]);
595                     int r = ff_mqc_decode(&t1->mqc, t1->mqc.cx_states + ctxno) ? phalf : nhalf;
596                     t1->data[y][x] += t1->data[y][x] < 0 ? -r : r;
597                     t1->flags[y+1][x+1] |= JPEG2000_T1_REF;
598                 }
599             }
600 }
601
602 static void decode_clnpass(Jpeg2000DecoderContext *s, Jpeg2000T1Context *t1, int width, int height,
603                            int bpno, int bandno, int seg_symbols, int vert_causal_ctx_csty_symbol)
604 {
605     int mask = 3 << (bpno - 1), y0, x, y, runlen, dec;
606
607     for (y0 = 0; y0 < height; y0 += 4) {
608         for (x = 0; x < width; x++) {
609             if (y0 + 3 < height && !(
610             (t1->flags[y0+1][x+1] & (JPEG2000_T1_SIG_NB | JPEG2000_T1_VIS | JPEG2000_T1_SIG)) ||
611             (t1->flags[y0+2][x+1] & (JPEG2000_T1_SIG_NB | JPEG2000_T1_VIS | JPEG2000_T1_SIG)) ||
612             (t1->flags[y0+3][x+1] & (JPEG2000_T1_SIG_NB | JPEG2000_T1_VIS | JPEG2000_T1_SIG)) ||
613             (t1->flags[y0+4][x+1] & (JPEG2000_T1_SIG_NB | JPEG2000_T1_VIS | JPEG2000_T1_SIG)))) {
614                 if (!ff_mqc_decode(&t1->mqc, t1->mqc.cx_states + MQC_CX_RL))
615                     continue;
616                 runlen = ff_mqc_decode(&t1->mqc, t1->mqc.cx_states + MQC_CX_UNI);
617                 runlen = (runlen << 1) | ff_mqc_decode(&t1->mqc, t1->mqc.cx_states + MQC_CX_UNI);
618                 dec = 1;
619             } else{
620                 runlen = 0;
621                 dec = 0;
622             }
623
624             for (y = y0 + runlen; y < y0 + 4 && y < height; y++) {
625                 if (!dec) {
626                     if (!(t1->flags[y+1][x+1] & (JPEG2000_T1_SIG | JPEG2000_T1_VIS))) {
627                         int flags_mask = -1;
628                         if (vert_causal_ctx_csty_symbol && y == y0 + 3)
629                             flags_mask &= ~(JPEG2000_T1_SIG_S | JPEG2000_T1_SIG_SW | JPEG2000_T1_SIG_SE);
630                         dec = ff_mqc_decode(&t1->mqc, t1->mqc.cx_states + ff_jpeg2000_getsigctxno(t1->flags[y+1][x+1] & flags_mask,
631                                                                                              bandno));
632                     }
633                 }
634                 if (dec) {
635                     int xorbit, ctxno = ff_jpeg2000_getsgnctxno(t1->flags[y+1][x+1], &xorbit);
636                     t1->data[y][x] = (ff_mqc_decode(&t1->mqc, t1->mqc.cx_states + ctxno) ^ xorbit) ? -mask : mask;
637                     ff_j2k_set_significant(t1, x, y, t1->data[y][x] < 0);
638                 }
639                 dec = 0;
640                 t1->flags[y+1][x+1] &= ~JPEG2000_T1_VIS;
641             }
642         }
643     }
644     if (seg_symbols) {
645         int val;
646         val = ff_mqc_decode(&t1->mqc, t1->mqc.cx_states + MQC_CX_UNI);
647         val = (val << 1) + ff_mqc_decode(&t1->mqc, t1->mqc.cx_states + MQC_CX_UNI);
648         val = (val << 1) + ff_mqc_decode(&t1->mqc, t1->mqc.cx_states + MQC_CX_UNI);
649         val = (val << 1) + ff_mqc_decode(&t1->mqc, t1->mqc.cx_states + MQC_CX_UNI);
650         if (val != 0xa) {
651             av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR,"Segmentation symbol value incorrect\n");
652         }
653     }
654 }
655
656 static int decode_cblk(Jpeg2000DecoderContext *s, Jpeg2000CodingStyle *codsty, Jpeg2000T1Context *t1, Jpeg2000Cblk *cblk,
657                        int width, int height, int bandpos)
658 {
659     int passno = cblk->npasses, pass_t = 2, bpno = cblk->nonzerobits - 1, y, clnpass_cnt = 0;
660     int bpass_csty_symbol = JPEG2000_CBLK_BYPASS & codsty->cblk_style;
661     int vert_causal_ctx_csty_symbol = JPEG2000_CBLK_VSC & codsty->cblk_style;
662
663     for (y = 0; y < height+2; y++)
664         memset(t1->flags[y], 0, (width+2)*sizeof(int));
665
666     for (y = 0; y < height; y++)
667         memset(t1->data[y], 0, width*sizeof(int));
668
669     cblk->data[cblk->length] = 0xff;
670     cblk->data[cblk->length+1] = 0xff;
671     ff_mqc_initdec(&t1->mqc, cblk->data);
672
673     while (passno--) {
674         switch(pass_t) {
675             case 0: decode_sigpass(t1, width, height, bpno+1, bandpos,
676                                   bpass_csty_symbol && (clnpass_cnt >= 4), vert_causal_ctx_csty_symbol);
677                     break;
678             case 1: decode_refpass(t1, width, height, bpno+1);
679                     if (bpass_csty_symbol && clnpass_cnt >= 4)
680                         ff_mqc_initdec(&t1->mqc, cblk->data);
681                     break;
682             case 2: decode_clnpass(s, t1, width, height, bpno+1, bandpos,
683                                    codsty->cblk_style & JPEG2000_CBLK_SEGSYM, vert_causal_ctx_csty_symbol);
684                     clnpass_cnt = clnpass_cnt + 1;
685                     if (bpass_csty_symbol && clnpass_cnt >= 4)
686                        ff_mqc_initdec(&t1->mqc, cblk->data);
687                     break;
688         }
689
690         pass_t++;
691         if (pass_t == 3) {
692             bpno--;
693             pass_t = 0;
694         }
695     }
696     return 0;
697 }
698
699 static void mct_decode(Jpeg2000DecoderContext *s, Jpeg2000Tile *tile)
700 {
701     int i, *src[3], i0, i1, i2, csize = 1;
702
703     for (i = 0; i < 3; i++)
704         src[i] = tile->comp[i].data;
705
706     for (i = 0; i < 2; i++)
707         csize *= tile->comp[0].coord[i][1] - tile->comp[0].coord[i][0];
708
709     if (tile->codsty[0].transform == FF_DWT97) {
710         for (i = 0; i < csize; i++) {
711             i0 = *src[0] + (*src[2] * 46802 >> 16);
712             i1 = *src[0] - (*src[1] * 22553 + *src[2] * 46802 >> 16);
713             i2 = *src[0] + (116130 * *src[1] >> 16);
714             *src[0]++ = i0;
715             *src[1]++ = i1;
716             *src[2]++ = i2;
717         }
718     } else{
719         for (i = 0; i < csize; i++) {
720             i1 = *src[0] - (*src[2] + *src[1] >> 2);
721             i0 = i1 + *src[2];
722             i2 = i1 + *src[1];
723             *src[0]++ = i0;
724             *src[1]++ = i1;
725             *src[2]++ = i2;
726         }
727     }
728 }
729
730 static int decode_tile(Jpeg2000DecoderContext *s, Jpeg2000Tile *tile)
731 {
732     int compno, reslevelno, bandno;
733     int x, y, *src[4];
734     uint8_t *line;
735     Jpeg2000T1Context t1;
736
737     for (compno = 0; compno < s->ncomponents; compno++) {
738         Jpeg2000Component *comp     = tile->comp + compno;
739         Jpeg2000CodingStyle *codsty = tile->codsty + compno;
740
741         for (reslevelno = 0; reslevelno < codsty->nreslevels; reslevelno++) {
742             Jpeg2000ResLevel *rlevel = comp->reslevel + reslevelno;
743             for (bandno = 0; bandno < rlevel->nbands; bandno++) {
744                 Jpeg2000Band *band = rlevel->band + bandno;
745                 int cblkx, cblky, cblkno=0, xx0, x0, xx1, y0, yy0, yy1, bandpos;
746
747                 bandpos = bandno + (reslevelno > 0);
748
749                 yy0 = bandno == 0 ? 0 : comp->reslevel[reslevelno-1].coord[1][1] - comp->reslevel[reslevelno-1].coord[1][0];
750                 y0 = yy0;
751                 yy1 = FFMIN(ff_jpeg2000_ceildiv(band->coord[1][0] + 1, band->codeblock_height) * band->codeblock_height,
752                             band->coord[1][1]) - band->coord[1][0] + yy0;
753
754                 if (band->coord[0][0] == band->coord[0][1] || band->coord[1][0] == band->coord[1][1])
755                     continue;
756
757                 for (cblky = 0; cblky < band->cblkny; cblky++) {
758                     if (reslevelno == 0 || bandno == 1)
759                         xx0 = 0;
760                     else
761                         xx0 = comp->reslevel[reslevelno-1].coord[0][1] - comp->reslevel[reslevelno-1].coord[0][0];
762                     x0 = xx0;
763                     xx1 = FFMIN(ff_jpeg2000_ceildiv(band->coord[0][0] + 1, band->codeblock_width) * band->codeblock_width,
764                                 band->coord[0][1]) - band->coord[0][0] + xx0;
765
766                     for (cblkx = 0; cblkx < band->cblknx; cblkx++, cblkno++) {
767                         int y, x;
768                         decode_cblk(s, codsty, &t1, band->cblk + cblkno, xx1 - xx0, yy1 - yy0, bandpos);
769                         if (codsty->transform == FF_DWT53) {
770                             for (y = yy0; y < yy1; y+=s->cdy[compno]) {
771                                 int *ptr = t1.data[y-yy0];
772                                 for (x = xx0; x < xx1; x+=s->cdx[compno]) {
773                                     comp->data[(comp->coord[0][1] - comp->coord[0][0]) * y + x] = *ptr++ >> 1;
774                                 }
775                             }
776                         } else{
777                             for (y = yy0; y < yy1; y+=s->cdy[compno]) {
778                                 int *ptr = t1.data[y-yy0];
779                                 for (x = xx0; x < xx1; x+=s->cdx[compno]) {
780                                     int tmp = ((int64_t)*ptr++) * ((int64_t)band->stepsize) >> 13, tmp2;
781                                     tmp2 = FFABS(tmp>>1) + (tmp&1);
782                                     comp->data[(comp->coord[0][1] - comp->coord[0][0]) * y + x] = tmp < 0 ? -tmp2 : tmp2;
783                                 }
784                             }
785                         }
786                         xx0 = xx1;
787                         xx1 = FFMIN(xx1 + band->codeblock_width, band->coord[0][1] - band->coord[0][0] + x0);
788                     }
789                     yy0 = yy1;
790                     yy1 = FFMIN(yy1 + band->codeblock_height, band->coord[1][1] - band->coord[1][0] + y0);
791                 }
792             }
793         }
794         ff_j2k_dwt_decode(&comp->dwt, comp->data);
795         src[compno] = comp->data;
796     }
797     if (tile->codsty[0].mct)
798         mct_decode(s, tile);
799
800     if (s->precision <= 8) {
801         for (compno = 0; compno < s->ncomponents; compno++) {
802             y = tile->comp[compno].coord[1][0] - s->image_offset_y;
803             line = s->picture->data[0] + y * s->picture->linesize[0];
804             for (; y < tile->comp[compno].coord[1][1] - s->image_offset_y; y += s->cdy[compno]) {
805                 uint8_t *dst;
806
807                 x = tile->comp[compno].coord[0][0] - s->image_offset_x;
808                 dst = line + x * s->ncomponents + compno;
809
810                 for (; x < tile->comp[compno].coord[0][1] - s->image_offset_x; x += s->cdx[compno]) {
811                     *src[compno] += 1 << (s->cbps[compno]-1);
812                     if (*src[compno] < 0)
813                         *src[compno] = 0;
814                     else if (*src[compno] >= (1 << s->cbps[compno]))
815                         *src[compno] = (1 << s->cbps[compno]) - 1;
816                     *dst = *src[compno]++;
817                     dst += s->ncomponents;
818                 }
819                 line += s->picture->linesize[0];
820             }
821         }
822     } else {
823         for (compno = 0; compno < s->ncomponents; compno++) {
824             y = tile->comp[compno].coord[1][0] - s->image_offset_y;
825             line = s->picture->data[0] + y * s->picture->linesize[0];
826             for (; y < tile->comp[compno].coord[1][1] - s->image_offset_y; y += s->cdy[compno]) {
827                 uint16_t *dst;
828
829                 x = tile->comp[compno].coord[0][0] - s->image_offset_x;
830                 dst = (uint16_t *)(line + (x * s->ncomponents + compno) * 2);
831                 for (; x < tile->comp[compno].coord[0][1] - s->image_offset_x; x += s-> cdx[compno]) {
832                     int32_t val;
833
834                     val = *src[compno]++ << (16 - s->cbps[compno]);
835                     val += 1 << 15;
836                     val = av_clip(val, 0, (1 << 16) - 1);
837                     *dst = val;
838                     dst += s->ncomponents;
839                 }
840                 line += s->picture->linesize[0];
841             }
842         }
843     }
844     return 0;
845 }
846
847 static void cleanup(Jpeg2000DecoderContext *s)
848 {
849     int tileno, compno;
850     for (tileno = 0; tileno < s->numXtiles * s->numYtiles; tileno++) {
851         for (compno = 0; compno < s->ncomponents; compno++) {
852             Jpeg2000Component *comp = s->tile[tileno].comp + compno;
853             Jpeg2000CodingStyle *codsty = s->tile[tileno].codsty + compno;
854
855             ff_j2k_cleanup(comp, codsty);
856         }
857         av_freep(&s->tile[tileno].comp);
858     }
859     av_freep(&s->tile);
860 }
861
862 static int decode_codestream(Jpeg2000DecoderContext *s)
863 {
864     Jpeg2000CodingStyle *codsty = s->codsty;
865     Jpeg2000QuantStyle  *qntsty = s->qntsty;
866     uint8_t *properties = s->properties;
867
868     for (;;) {
869         int oldpos, marker, len, ret = 0;
870
871         if (bytestream2_get_bytes_left(&s->g) < 2) {
872             av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "Missing EOC\n");
873             break;
874         }
875
876         marker = bytestream2_get_be16u(&s->g);
877         av_dlog(s->avctx, "marker 0x%.4X at pos 0x%x\n", marker, bytestream2_tell(&s->g) - 4);
878         oldpos = bytestream2_tell(&s->g);
879
880         if (marker == JPEG2000_SOD) {
881             Jpeg2000Tile *tile = s->tile + s->curtileno;
882             if (ret = init_tile(s, s->curtileno)) {
883                 av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "tile initialization failed\n");
884                 return ret;
885             }
886             if (ret = jpeg2000_decode_packets(s, tile)) {
887                 av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "packets decoding failed\n");
888                 return ret;
889             }
890             continue;
891         }
892         if (marker == JPEG2000_EOC)
893             break;
894
895         if (bytestream2_get_bytes_left(&s->g) < 2)
896             return AVERROR(EINVAL);
897         len = bytestream2_get_be16u(&s->g);
898         switch (marker) {
899         case JPEG2000_SIZ:
900             ret = get_siz(s);
901             if (!s->tile)
902                 s->numXtiles = s->numYtiles = 0;
903             break;
904         case JPEG2000_COC:
905             ret = get_coc(s, codsty, properties);
906             break;
907         case JPEG2000_COD:
908             ret = get_cod(s, codsty, properties);
909             break;
910         case JPEG2000_QCC:
911             ret = get_qcc(s, len, qntsty, properties);
912             break;
913         case JPEG2000_QCD:
914             ret = get_qcd(s, len, qntsty, properties);
915             break;
916         case JPEG2000_SOT:
917             if (!(ret = get_sot(s))) {
918                 codsty = s->tile[s->curtileno].codsty;
919                 qntsty = s->tile[s->curtileno].qntsty;
920                 properties = s->tile[s->curtileno].properties;
921             }
922             break;
923         case JPEG2000_COM:
924             // the comment is ignored
925             bytestream2_skip(&s->g, len - 2);
926             break;
927         default:
928             av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "unsupported marker 0x%.4X at pos 0x%x\n", marker, bytestream2_tell(&s->g) - 4);
929             bytestream2_skip(&s->g, len - 2);
930             break;
931         }
932         if (bytestream2_tell(&s->g) - oldpos != len || ret) {
933             av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "error during processing marker segment %.4x\n", marker);
934             return ret ? ret : -1;
935         }
936     }
937     return 0;
938 }
939
940 static int jp2_find_codestream(Jpeg2000DecoderContext *s)
941 {
942     uint32_t atom_size, atom;
943     int found_codestream = 0, search_range = 10;
944
945     while (!found_codestream && search_range && bytestream2_get_bytes_left(&s->g) >= 8) {
946         atom_size = bytestream2_get_be32u(&s->g);
947         atom      = bytestream2_get_be32u(&s->g);
948         if (atom == JP2_CODESTREAM) {
949             found_codestream = 1;
950         } else {
951             if (bytestream2_get_bytes_left(&s->g) < atom_size - 8)
952                 return 0;
953             bytestream2_skipu(&s->g, atom_size - 8);
954             search_range--;
955         }
956     }
957
958     if (found_codestream)
959         return 1;
960     return 0;
961 }
962
963 static int decode_frame(AVCodecContext *avctx,
964                         void *data, int *got_frame,
965                         AVPacket *avpkt)
966 {
967     Jpeg2000DecoderContext *s = avctx->priv_data;
968     AVFrame *picture = data;
969     int tileno, ret;
970
971     s->picture = picture;
972
973     s->avctx     = avctx;
974     bytestream2_init(&s->g, avpkt->data, avpkt->size);
975     s->curtileno = -1;
976
977     if (bytestream2_get_bytes_left(&s->g) < 2) {
978         ret = AVERROR(EINVAL);
979         goto err_out;
980     }
981
982     // check if the image is in jp2 format
983     if (bytestream2_get_bytes_left(&s->g) >= 12 &&
984        (bytestream2_get_be32u(&s->g) == 12) &&
985        (bytestream2_get_be32u(&s->g) == JP2_SIG_TYPE) &&
986        (bytestream2_get_be32u(&s->g) == JP2_SIG_VALUE)) {
987         if (!jp2_find_codestream(s)) {
988             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "couldn't find jpeg2k codestream atom\n");
989             ret = -1;
990             goto err_out;
991         }
992     } else {
993         bytestream2_seek(&s->g, 0, SEEK_SET);
994     }
995
996     if (bytestream2_get_be16u(&s->g) != JPEG2000_SOC) {
997         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "SOC marker not present\n");
998         ret = -1;
999         goto err_out;
1000     }
1001     if (ret = decode_codestream(s))
1002         goto err_out;
1003
1004     for (tileno = 0; tileno < s->numXtiles * s->numYtiles; tileno++)
1005         if (ret = decode_tile(s, s->tile + tileno))
1006             goto err_out;
1007
1008     cleanup(s);
1009
1010     *got_frame = 1;
1011
1012     return bytestream2_tell(&s->g);
1013
1014 err_out:
1015     cleanup(s);
1016     return ret;
1017 }
1018
1019 static void jpeg2000_init_static_data(AVCodec *codec)
1020 {
1021     ff_jpeg2000_init_tier1_luts();
1022 }
1023
1024 static const AVProfile profiles[] = {
1025     { FF_PROFILE_JPEG2000_CSTREAM_RESTRICTION_0,  "JPEG 2000 codestream restriction 0"   },
1026     { FF_PROFILE_JPEG2000_CSTREAM_RESTRICTION_1,  "JPEG 2000 codestream restriction 1"   },
1027     { FF_PROFILE_JPEG2000_CSTREAM_NO_RESTRICTION, "JPEG 2000 no codestream restrictions" },
1028     { FF_PROFILE_JPEG2000_DCINEMA_2K,             "JPEG 2000 digital cinema 2K"          },
1029     { FF_PROFILE_JPEG2000_DCINEMA_4K,             "JPEG 2000 digital cinema 4K"          },
1030     { FF_PROFILE_UNKNOWN },
1031 };
1032
1033 AVCodec ff_j2k_decoder = {
1034     .name             = "j2k",
1035     .long_name        = NULL_IF_CONFIG_SMALL("JPEG 2000"),
1036     .type             = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1037     .id               = AV_CODEC_ID_JPEG2000,
1038     .capabilities     = CODEC_CAP_EXPERIMENTAL | CODEC_CAP_FRAME_THREADS,
1039     .priv_data_size   = sizeof(Jpeg2000DecoderContext),
1040     .init_static_data = jpeg2000_init_static_data,
1041     .decode           = decode_frame,
1042     .profiles         = NULL_IF_CONFIG_SMALL(profiles)
1043 };