svq3: use hpeldsp instead of dsputil for half-pel functions.
[ffmpeg.git] / libavcodec / j2kenc.c
1 /*
2  * JPEG2000 image encoder
3  * Copyright (c) 2007 Kamil Nowosad
4  *
5  * This file is part of FFmpeg.
6  *
7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
9  * License as published by the Free Software Foundation; either
10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
11  *
12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
15  * Lesser General Public License for more details.
16  *
17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
20  */
21
22 /**
23  * JPEG2000 image encoder
24  * @file
25  * @author Kamil Nowosad
26  */
27
28 #include <float.h>
29 #include "avcodec.h"
30 #include "internal.h"
31 #include "bytestream.h"
32 #include "j2k.h"
33 #include "libavutil/common.h"
34
35 #define NMSEDEC_BITS 7
36 #define NMSEDEC_FRACBITS (NMSEDEC_BITS-1)
37 #define WMSEDEC_SHIFT 13 ///< must be >= 13
38 #define LAMBDA_SCALE (100000000LL << (WMSEDEC_SHIFT - 13))
39
40 static int lut_nmsedec_ref [1<<NMSEDEC_BITS],
41            lut_nmsedec_ref0[1<<NMSEDEC_BITS],
42            lut_nmsedec_sig [1<<NMSEDEC_BITS],
43            lut_nmsedec_sig0[1<<NMSEDEC_BITS];
44
45 static const int dwt_norms[2][4][10] = { // [dwt_type][band][rlevel] (multiplied by 10000)
46     {{10000, 19650, 41770,  84030, 169000, 338400,  676900, 1353000, 2706000, 5409000},
47      {20220, 39890, 83550, 170400, 342700, 686300, 1373000, 2746000, 5490000},
48      {20220, 39890, 83550, 170400, 342700, 686300, 1373000, 2746000, 5490000},
49      {20800, 38650, 83070, 171800, 347100, 695900, 1393000, 2786000, 5572000}},
50
51     {{10000, 15000, 27500, 53750, 106800, 213400, 426700, 853300, 1707000, 3413000},
52      {10380, 15920, 29190, 57030, 113300, 226400, 452500, 904800, 1809000},
53      {10380, 15920, 29190, 57030, 113300, 226400, 452500, 904800, 1809000},
54      { 7186,  9218, 15860, 30430,  60190, 120100, 240000, 479700,  959300}}
55 };
56
57 typedef struct {
58    J2kComponent *comp;
59 } J2kTile;
60
61 typedef struct {
62     AVCodecContext *avctx;
63     AVFrame picture;
64
65     int width, height; ///< image width and height
66     uint8_t cbps[4]; ///< bits per sample in particular components
67     int chroma_shift[2];
68     uint8_t planar;
69     int ncomponents;
70     int tile_width, tile_height; ///< tile size
71     int numXtiles, numYtiles;
72
73     uint8_t *buf_start;
74     uint8_t *buf;
75     uint8_t *buf_end;
76     int bit_index;
77
78     int64_t lambda;
79
80     J2kCodingStyle codsty;
81     J2kQuantStyle  qntsty;
82
83     J2kTile *tile;
84 } J2kEncoderContext;
85
86
87 /* debug */
88 #if 0
89 #undef ifprintf
90 #undef printf
91
92 static void nspaces(FILE *fd, int n)
93 {
94     while(n--) putc(' ', fd);
95 }
96
97 static void printcomp(J2kComponent *comp)
98 {
99     int i;
100     for (i = 0; i < comp->y1 - comp->y0; i++)
101         ff_j2k_printv(comp->data + i * (comp->x1 - comp->x0), comp->x1 - comp->x0);
102 }
103
104 static void dump(J2kEncoderContext *s, FILE *fd)
105 {
106     int tileno, compno, reslevelno, bandno, precno;
107     fprintf(fd, "XSiz = %d, YSiz = %d, tile_width = %d, tile_height = %d\n"
108                 "numXtiles = %d, numYtiles = %d, ncomponents = %d\n"
109                 "tiles:\n",
110             s->width, s->height, s->tile_width, s->tile_height,
111             s->numXtiles, s->numYtiles, s->ncomponents);
112     for (tileno = 0; tileno < s->numXtiles * s->numYtiles; tileno++){
113         J2kTile *tile = s->tile + tileno;
114         nspaces(fd, 2);
115         fprintf(fd, "tile %d:\n", tileno);
116         for(compno = 0; compno < s->ncomponents; compno++){
117             J2kComponent *comp = tile->comp + compno;
118             nspaces(fd, 4);
119             fprintf(fd, "component %d:\n", compno);
120             nspaces(fd, 4);
121             fprintf(fd, "x0 = %d, x1 = %d, y0 = %d, y1 = %d\n",
122                         comp->x0, comp->x1, comp->y0, comp->y1);
123             for(reslevelno = 0; reslevelno < s->nreslevels; reslevelno++){
124                 J2kResLevel *reslevel = comp->reslevel + reslevelno;
125                 nspaces(fd, 6);
126                 fprintf(fd, "reslevel %d:\n", reslevelno);
127                 nspaces(fd, 6);
128                 fprintf(fd, "x0 = %d, x1 = %d, y0 = %d, y1 = %d, nbands = %d\n",
129                         reslevel->x0, reslevel->x1, reslevel->y0,
130                         reslevel->y1, reslevel->nbands);
131                 for(bandno = 0; bandno < reslevel->nbands; bandno++){
132                     J2kBand *band = reslevel->band + bandno;
133                     nspaces(fd, 8);
134                     fprintf(fd, "band %d:\n", bandno);
135                     nspaces(fd, 8);
136                     fprintf(fd, "x0 = %d, x1 = %d, y0 = %d, y1 = %d,"
137                                 "codeblock_width = %d, codeblock_height = %d cblknx = %d cblkny = %d\n",
138                                 band->x0, band->x1,
139                                 band->y0, band->y1,
140                                 band->codeblock_width, band->codeblock_height,
141                                 band->cblknx, band->cblkny);
142                     for (precno = 0; precno < reslevel->num_precincts_x * reslevel->num_precincts_y; precno++){
143                         J2kPrec *prec = band->prec + precno;
144                         nspaces(fd, 10);
145                         fprintf(fd, "prec %d:\n", precno);
146                         nspaces(fd, 10);
147                         fprintf(fd, "xi0 = %d, xi1 = %d, yi0 = %d, yi1 = %d\n",
148                                      prec->xi0, prec->xi1, prec->yi0, prec->yi1);
149                     }
150                 }
151             }
152         }
153     }
154 }
155 #endif
156
157 /* bitstream routines */
158
159 /** put n times val bit */
160 static void put_bits(J2kEncoderContext *s, int val, int n) // TODO: optimize
161 {
162     while (n-- > 0){
163         if (s->bit_index == 8)
164         {
165             s->bit_index = *s->buf == 0xff;
166             *(++s->buf) = 0;
167         }
168         *s->buf |= val << (7 - s->bit_index++);
169     }
170 }
171
172 /** put n least significant bits of a number num */
173 static void put_num(J2kEncoderContext *s, int num, int n)
174 {
175     while(--n >= 0)
176         put_bits(s, (num >> n) & 1, 1);
177 }
178
179 /** flush the bitstream */
180 static void j2k_flush(J2kEncoderContext *s)
181 {
182     if (s->bit_index){
183         s->bit_index = 0;
184         s->buf++;
185     }
186 }
187
188 /* tag tree routines */
189
190 /** code the value stored in node */
191 static void tag_tree_code(J2kEncoderContext *s, J2kTgtNode *node, int threshold)
192 {
193     J2kTgtNode *stack[30];
194     int sp = 1, curval = 0;
195     stack[0] = node;
196
197     node = node->parent;
198     while(node){
199         if (node->vis){
200             curval = node->val;
201             break;
202         }
203         node->vis++;
204         stack[sp++] = node;
205         node = node->parent;
206     }
207     while(--sp >= 0){
208         if (stack[sp]->val >= threshold){
209             put_bits(s, 0, threshold - curval);
210             break;
211         }
212         put_bits(s, 0, stack[sp]->val - curval);
213         put_bits(s, 1, 1);
214         curval = stack[sp]->val;
215     }
216 }
217
218 /** update the value in node */
219 static void tag_tree_update(J2kTgtNode *node)
220 {
221     int lev = 0;
222     while (node->parent){
223         if (node->parent->val <= node->val)
224             break;
225         node->parent->val = node->val;
226         node = node->parent;
227         lev++;
228     }
229 }
230
231 static int put_siz(J2kEncoderContext *s)
232 {
233     int i;
234
235     if (s->buf_end - s->buf < 40 + 3 * s->ncomponents)
236         return -1;
237
238     bytestream_put_be16(&s->buf, J2K_SIZ);
239     bytestream_put_be16(&s->buf, 38 + 3 * s->ncomponents); // Lsiz
240     bytestream_put_be16(&s->buf, 0); // Rsiz
241     bytestream_put_be32(&s->buf, s->width); // width
242     bytestream_put_be32(&s->buf, s->height); // height
243     bytestream_put_be32(&s->buf, 0); // X0Siz
244     bytestream_put_be32(&s->buf, 0); // Y0Siz
245
246     bytestream_put_be32(&s->buf, s->tile_width); // XTSiz
247     bytestream_put_be32(&s->buf, s->tile_height); // YTSiz
248     bytestream_put_be32(&s->buf, 0); // XT0Siz
249     bytestream_put_be32(&s->buf, 0); // YT0Siz
250     bytestream_put_be16(&s->buf, s->ncomponents); // CSiz
251
252     for (i = 0; i < s->ncomponents; i++){ // Ssiz_i XRsiz_i, YRsiz_i
253         bytestream_put_byte(&s->buf, 7);
254         bytestream_put_byte(&s->buf, i?1<<s->chroma_shift[0]:1);
255         bytestream_put_byte(&s->buf, i?1<<s->chroma_shift[1]:1);
256     }
257     return 0;
258 }
259
260 static int put_cod(J2kEncoderContext *s)
261 {
262     J2kCodingStyle *codsty = &s->codsty;
263
264     if (s->buf_end - s->buf < 14)
265         return -1;
266
267     bytestream_put_be16(&s->buf, J2K_COD);
268     bytestream_put_be16(&s->buf, 12); // Lcod
269     bytestream_put_byte(&s->buf, 0);  // Scod
270     // SGcod
271     bytestream_put_byte(&s->buf, 0); // progression level
272     bytestream_put_be16(&s->buf, 1); // num of layers
273     if(s->avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P){
274         bytestream_put_byte(&s->buf, 2); // ICT
275     }else{
276         bytestream_put_byte(&s->buf, 0); // unspecified
277     }
278     // SPcod
279     bytestream_put_byte(&s->buf, codsty->nreslevels - 1); // num of decomp. levels
280     bytestream_put_byte(&s->buf, codsty->log2_cblk_width-2); // cblk width
281     bytestream_put_byte(&s->buf, codsty->log2_cblk_height-2); // cblk height
282     bytestream_put_byte(&s->buf, 0); // cblk style
283     bytestream_put_byte(&s->buf, codsty->transform); // transformation
284     return 0;
285 }
286
287 static int put_qcd(J2kEncoderContext *s, int compno)
288 {
289     int i, size;
290     J2kCodingStyle *codsty = &s->codsty;
291     J2kQuantStyle  *qntsty = &s->qntsty;
292
293     if (qntsty->quantsty == J2K_QSTY_NONE)
294         size = 4 + 3 * (codsty->nreslevels-1);
295     else // QSTY_SE
296         size = 5 + 6 * (codsty->nreslevels-1);
297
298     if (s->buf_end - s->buf < size + 2)
299         return -1;
300
301     bytestream_put_be16(&s->buf, J2K_QCD);
302     bytestream_put_be16(&s->buf, size);  // LQcd
303     bytestream_put_byte(&s->buf, (qntsty->nguardbits << 5) | qntsty->quantsty);  // Sqcd
304     if (qntsty->quantsty == J2K_QSTY_NONE)
305         for (i = 0; i < codsty->nreslevels * 3 - 2; i++)
306             bytestream_put_byte(&s->buf, qntsty->expn[i] << 3);
307     else // QSTY_SE
308         for (i = 0; i < codsty->nreslevels * 3 - 2; i++)
309             bytestream_put_be16(&s->buf, (qntsty->expn[i] << 11) | qntsty->mant[i]);
310     return 0;
311 }
312
313 static uint8_t *put_sot(J2kEncoderContext *s, int tileno)
314 {
315     uint8_t *psotptr;
316
317     if (s->buf_end - s->buf < 12)
318         return NULL;
319
320     bytestream_put_be16(&s->buf, J2K_SOT);
321     bytestream_put_be16(&s->buf, 10); // Lsot
322     bytestream_put_be16(&s->buf, tileno); // Isot
323
324     psotptr = s->buf;
325     bytestream_put_be32(&s->buf, 0); // Psot (filled in later)
326
327     bytestream_put_byte(&s->buf, 0); // TPsot
328     bytestream_put_byte(&s->buf, 1); // TNsot
329     return psotptr;
330 }
331
332 /**
333  * compute the sizes of tiles, resolution levels, bands, etc.
334  * allocate memory for them
335  * divide the input image into tile-components
336  */
337 static int init_tiles(J2kEncoderContext *s)
338 {
339     int tileno, tilex, tiley, compno;
340     J2kCodingStyle *codsty = &s->codsty;
341     J2kQuantStyle  *qntsty = &s->qntsty;
342
343     s->numXtiles = ff_j2k_ceildiv(s->width, s->tile_width);
344     s->numYtiles = ff_j2k_ceildiv(s->height, s->tile_height);
345
346     s->tile = av_malloc(s->numXtiles * s->numYtiles * sizeof(J2kTile));
347     if (!s->tile)
348         return AVERROR(ENOMEM);
349     for (tileno = 0, tiley = 0; tiley < s->numYtiles; tiley++)
350         for (tilex = 0; tilex < s->numXtiles; tilex++, tileno++){
351             J2kTile *tile = s->tile + tileno;
352
353             tile->comp = av_malloc(s->ncomponents * sizeof(J2kComponent));
354             if (!tile->comp)
355                 return AVERROR(ENOMEM);
356             for (compno = 0; compno < s->ncomponents; compno++){
357                 J2kComponent *comp = tile->comp + compno;
358                 int ret, i, j;
359
360                 comp->coord[0][0] = tilex * s->tile_width;
361                 comp->coord[0][1] = FFMIN((tilex+1)*s->tile_width, s->width);
362                 comp->coord[1][0] = tiley * s->tile_height;
363                 comp->coord[1][1] = FFMIN((tiley+1)*s->tile_height, s->height);
364                 if (compno > 0)
365                     for (i = 0; i < 2; i++)
366                         for (j = 0; j < 2; j++)
367                             comp->coord[i][j] = ff_j2k_ceildivpow2(comp->coord[i][j], s->chroma_shift[i]);
368
369                 if (ret = ff_j2k_init_component(comp, codsty, qntsty, s->cbps[compno], compno?1<<s->chroma_shift[0]:1, compno?1<<s->chroma_shift[1]:1))
370                     return ret;
371             }
372         }
373     return 0;
374 }
375
376 static void copy_frame(J2kEncoderContext *s)
377 {
378     int tileno, compno, i, y, x;
379     uint8_t *line;
380     for (tileno = 0; tileno < s->numXtiles * s->numYtiles; tileno++){
381         J2kTile *tile = s->tile + tileno;
382         if (s->planar){
383             for (compno = 0; compno < s->ncomponents; compno++){
384                 J2kComponent *comp = tile->comp + compno;
385                 int *dst = comp->data;
386                 line = s->picture.data[compno]
387                        + comp->coord[1][0] * s->picture.linesize[compno]
388                        + comp->coord[0][0];
389                 for (y = comp->coord[1][0]; y < comp->coord[1][1]; y++){
390                     uint8_t *ptr = line;
391                     for (x = comp->coord[0][0]; x < comp->coord[0][1]; x++)
392                         *dst++ = *ptr++ - (1 << 7);
393                     line += s->picture.linesize[compno];
394                 }
395             }
396         } else{
397             line = s->picture.data[0] + tile->comp[0].coord[1][0] * s->picture.linesize[0]
398                    + tile->comp[0].coord[0][0] * s->ncomponents;
399
400             i = 0;
401             for (y = tile->comp[0].coord[1][0]; y < tile->comp[0].coord[1][1]; y++){
402                 uint8_t *ptr = line;
403                 for (x = tile->comp[0].coord[0][0]; x < tile->comp[0].coord[0][1]; x++, i++){
404                     for (compno = 0; compno < s->ncomponents; compno++){
405                         tile->comp[compno].data[i] = *ptr++  - (1 << 7);
406                     }
407                 }
408                 line += s->picture.linesize[0];
409             }
410         }
411     }
412 }
413
414 static void init_quantization(J2kEncoderContext *s)
415 {
416     int compno, reslevelno, bandno;
417     J2kQuantStyle  *qntsty = &s->qntsty;
418     J2kCodingStyle *codsty = &s->codsty;
419
420     for (compno = 0; compno < s->ncomponents; compno++){
421         int gbandno = 0;
422         for (reslevelno = 0; reslevelno < codsty->nreslevels; reslevelno++){
423             int nbands, lev = codsty->nreslevels - reslevelno - 1;
424             nbands = reslevelno ? 3 : 1;
425             for (bandno = 0; bandno < nbands; bandno++, gbandno++){
426                 int expn, mant;
427
428                 if (codsty->transform == FF_DWT97){
429                     int bandpos = bandno + (reslevelno>0),
430                         ss = 81920000 / dwt_norms[0][bandpos][lev],
431                         log = av_log2(ss);
432                     mant = (11 - log < 0 ? ss >> log - 11 : ss << 11 - log) & 0x7ff;
433                     expn = s->cbps[compno] - log + 13;
434                 } else
435                     expn = ((bandno&2)>>1) + (reslevelno>0) + s->cbps[compno];
436
437                 qntsty->expn[gbandno] = expn;
438                 qntsty->mant[gbandno] = mant;
439             }
440         }
441     }
442 }
443
444 static void init_luts(void)
445 {
446     int i, a,
447         mask = ~((1<<NMSEDEC_FRACBITS)-1);
448
449     for (i = 0; i < (1 << NMSEDEC_BITS); i++){
450         lut_nmsedec_sig[i]  = FFMAX(6*i - (9<<NMSEDEC_FRACBITS-1) << 12-NMSEDEC_FRACBITS, 0);
451         lut_nmsedec_sig0[i] = FFMAX((i*i + (1<<NMSEDEC_FRACBITS-1) & mask) << 1, 0);
452
453         a = (i >> (NMSEDEC_BITS-2)&2) + 1;
454         lut_nmsedec_ref[i]  = FFMAX((-2*i + (1<<NMSEDEC_FRACBITS) + a*i - (a*a<<NMSEDEC_FRACBITS-2))
455                                     << 13-NMSEDEC_FRACBITS, 0);
456         lut_nmsedec_ref0[i] = FFMAX(((i*i + (1-4*i << NMSEDEC_FRACBITS-1) + (1<<2*NMSEDEC_FRACBITS)) & mask)
457                                     << 1, 0);
458     }
459 }
460
461 /* tier-1 routines */
462 static int getnmsedec_sig(int x, int bpno)
463 {
464     if (bpno > NMSEDEC_FRACBITS)
465         return lut_nmsedec_sig[(x >> (bpno - NMSEDEC_FRACBITS)) & ((1 << NMSEDEC_BITS) - 1)];
466     return lut_nmsedec_sig0[x & ((1 << NMSEDEC_BITS) - 1)];
467 }
468
469 static int getnmsedec_ref(int x, int bpno)
470 {
471     if (bpno > NMSEDEC_FRACBITS)
472         return lut_nmsedec_ref[(x >> (bpno - NMSEDEC_FRACBITS)) & ((1 << NMSEDEC_BITS) - 1)];
473     return lut_nmsedec_ref0[x & ((1 << NMSEDEC_BITS) - 1)];
474 }
475
476 static void encode_sigpass(J2kT1Context *t1, int width, int height, int bandno, int *nmsedec, int bpno)
477 {
478     int y0, x, y, mask = 1 << (bpno + NMSEDEC_FRACBITS);
479     int vert_causal_ctx_csty_loc_symbol;
480     for (y0 = 0; y0 < height; y0 += 4)
481         for (x = 0; x < width; x++)
482             for (y = y0; y < height && y < y0+4; y++){
483                 if (!(t1->flags[y+1][x+1] & J2K_T1_SIG) && (t1->flags[y+1][x+1] & J2K_T1_SIG_NB)){
484                     int ctxno = ff_j2k_getnbctxno(t1->flags[y+1][x+1], bandno, vert_causal_ctx_csty_loc_symbol),
485                         bit = t1->data[y][x] & mask ? 1 : 0;
486                     ff_mqc_encode(&t1->mqc, t1->mqc.cx_states + ctxno, bit);
487                     if (bit){
488                         int xorbit;
489                         int ctxno = ff_j2k_getsgnctxno(t1->flags[y+1][x+1], &xorbit);
490                         ff_mqc_encode(&t1->mqc, t1->mqc.cx_states + ctxno, (t1->flags[y+1][x+1] >> 15) ^ xorbit);
491                         *nmsedec += getnmsedec_sig(t1->data[y][x], bpno + NMSEDEC_FRACBITS);
492                         ff_j2k_set_significant(t1, x, y, t1->flags[y+1][x+1] >> 15);
493                     }
494                     t1->flags[y+1][x+1] |= J2K_T1_VIS;
495                 }
496             }
497 }
498
499 static void encode_refpass(J2kT1Context *t1, int width, int height, int *nmsedec, int bpno)
500 {
501     int y0, x, y, mask = 1 << (bpno + NMSEDEC_FRACBITS);
502     for (y0 = 0; y0 < height; y0 += 4)
503         for (x = 0; x < width; x++)
504             for (y = y0; y < height && y < y0+4; y++)
505                 if ((t1->flags[y+1][x+1] & (J2K_T1_SIG | J2K_T1_VIS)) == J2K_T1_SIG){
506                     int ctxno = ff_j2k_getrefctxno(t1->flags[y+1][x+1]);
507                     *nmsedec += getnmsedec_ref(t1->data[y][x], bpno + NMSEDEC_FRACBITS);
508                     ff_mqc_encode(&t1->mqc, t1->mqc.cx_states + ctxno, t1->data[y][x] & mask ? 1:0);
509                     t1->flags[y+1][x+1] |= J2K_T1_REF;
510                 }
511 }
512
513 static void encode_clnpass(J2kT1Context *t1, int width, int height, int bandno, int *nmsedec, int bpno)
514 {
515     int y0, x, y, mask = 1 << (bpno + NMSEDEC_FRACBITS);
516     int vert_causal_ctx_csty_loc_symbol;
517     for (y0 = 0; y0 < height; y0 += 4)
518         for (x = 0; x < width; x++){
519             if (y0 + 3 < height && !(
520             (t1->flags[y0+1][x+1] & (J2K_T1_SIG_NB | J2K_T1_VIS | J2K_T1_SIG)) ||
521             (t1->flags[y0+2][x+1] & (J2K_T1_SIG_NB | J2K_T1_VIS | J2K_T1_SIG)) ||
522             (t1->flags[y0+3][x+1] & (J2K_T1_SIG_NB | J2K_T1_VIS | J2K_T1_SIG)) ||
523             (t1->flags[y0+4][x+1] & (J2K_T1_SIG_NB | J2K_T1_VIS | J2K_T1_SIG))))
524             {
525                 // aggregation mode
526                 int rlen;
527                 for (rlen = 0; rlen < 4; rlen++)
528                     if (t1->data[y0+rlen][x] & mask)
529                         break;
530                 ff_mqc_encode(&t1->mqc, t1->mqc.cx_states + MQC_CX_RL, rlen != 4);
531                 if (rlen == 4)
532                     continue;
533                 ff_mqc_encode(&t1->mqc, t1->mqc.cx_states + MQC_CX_UNI, rlen >> 1);
534                 ff_mqc_encode(&t1->mqc, t1->mqc.cx_states + MQC_CX_UNI, rlen & 1);
535                 for (y = y0 + rlen; y < y0 + 4; y++){
536                     if (!(t1->flags[y+1][x+1] & (J2K_T1_SIG | J2K_T1_VIS))){
537                         int ctxno = ff_j2k_getnbctxno(t1->flags[y+1][x+1], bandno, vert_causal_ctx_csty_loc_symbol);
538                         if (y > y0 + rlen)
539                             ff_mqc_encode(&t1->mqc, t1->mqc.cx_states + ctxno, t1->data[y][x] & mask ? 1:0);
540                         if (t1->data[y][x] & mask){ // newly significant
541                             int xorbit;
542                             int ctxno = ff_j2k_getsgnctxno(t1->flags[y+1][x+1], &xorbit);
543                             *nmsedec += getnmsedec_sig(t1->data[y][x], bpno + NMSEDEC_FRACBITS);
544                             ff_mqc_encode(&t1->mqc, t1->mqc.cx_states + ctxno, (t1->flags[y+1][x+1] >> 15) ^ xorbit);
545                             ff_j2k_set_significant(t1, x, y, t1->flags[y+1][x+1] >> 15);
546                         }
547                     }
548                     t1->flags[y+1][x+1] &= ~J2K_T1_VIS;
549                 }
550             } else{
551                 for (y = y0; y < y0 + 4 && y < height; y++){
552                     if (!(t1->flags[y+1][x+1] & (J2K_T1_SIG | J2K_T1_VIS))){
553                         int ctxno = ff_j2k_getnbctxno(t1->flags[y+1][x+1], bandno, vert_causal_ctx_csty_loc_symbol);
554                         ff_mqc_encode(&t1->mqc, t1->mqc.cx_states + ctxno, t1->data[y][x] & mask ? 1:0);
555                         if (t1->data[y][x] & mask){ // newly significant
556                             int xorbit;
557                             int ctxno = ff_j2k_getsgnctxno(t1->flags[y+1][x+1], &xorbit);
558                             *nmsedec += getnmsedec_sig(t1->data[y][x], bpno + NMSEDEC_FRACBITS);
559                             ff_mqc_encode(&t1->mqc, t1->mqc.cx_states + ctxno, (t1->flags[y+1][x+1] >> 15) ^ xorbit);
560                             ff_j2k_set_significant(t1, x, y, t1->flags[y+1][x+1] >> 15);
561                         }
562                     }
563                     t1->flags[y+1][x+1] &= ~J2K_T1_VIS;
564                 }
565             }
566         }
567 }
568
569 static void encode_cblk(J2kEncoderContext *s, J2kT1Context *t1, J2kCblk *cblk, J2kTile *tile,
570                         int width, int height, int bandpos, int lev)
571 {
572     int pass_t = 2, passno, x, y, max=0, nmsedec, bpno;
573     int64_t wmsedec = 0;
574
575     for (y = 0; y < height+2; y++)
576         memset(t1->flags[y], 0, (width+2)*sizeof(int));
577
578     for (y = 0; y < height; y++){
579         for (x = 0; x < width; x++){
580             if (t1->data[y][x] < 0){
581                 t1->flags[y+1][x+1] |= J2K_T1_SGN;
582                 t1->data[y][x] = -t1->data[y][x];
583             }
584             max = FFMAX(max, t1->data[y][x]);
585         }
586     }
587
588     if (max == 0){
589         cblk->nonzerobits = 0;
590         bpno = 0;
591     } else{
592         cblk->nonzerobits = av_log2(max) + 1 - NMSEDEC_FRACBITS;
593         bpno = cblk->nonzerobits - 1;
594     }
595
596     ff_mqc_initenc(&t1->mqc, cblk->data);
597
598     for (passno = 0; bpno >= 0; passno++){
599         nmsedec=0;
600
601         switch(pass_t){
602             case 0: encode_sigpass(t1, width, height, bandpos, &nmsedec, bpno);
603                     break;
604             case 1: encode_refpass(t1, width, height, &nmsedec, bpno);
605                     break;
606             case 2: encode_clnpass(t1, width, height, bandpos, &nmsedec, bpno);
607                     break;
608         }
609
610         cblk->passes[passno].rate = 3 + ff_mqc_length(&t1->mqc);
611         wmsedec += (int64_t)nmsedec << (2*bpno);
612         cblk->passes[passno].disto = wmsedec;
613
614         if (++pass_t == 3){
615             pass_t = 0;
616             bpno--;
617         }
618     }
619     cblk->npasses = passno;
620     cblk->ninclpasses = passno;
621
622     // TODO: optional flush on each pass
623     cblk->passes[passno-1].rate = ff_mqc_flush(&t1->mqc);
624 }
625
626 /* tier-2 routines: */
627
628 static void putnumpasses(J2kEncoderContext *s, int n)
629 {
630     if (n == 1)
631         put_num(s, 0, 1);
632     else if (n == 2)
633         put_num(s, 2, 2);
634     else if (n <= 5)
635         put_num(s, 0xc | (n-3), 4);
636     else if (n <= 36)
637         put_num(s, 0x1e0 | (n-6), 9);
638     else
639         put_num(s, 0xff80 | (n-37), 16);
640 }
641
642
643 static int encode_packet(J2kEncoderContext *s, J2kResLevel *rlevel, int precno,
644                           uint8_t *expn, int numgbits)
645 {
646     int bandno, empty = 1;
647
648     // init bitstream
649     *s->buf = 0;
650     s->bit_index = 0;
651
652     // header
653
654     // is the packet empty?
655     for (bandno = 0; bandno < rlevel->nbands; bandno++){
656         if (rlevel->band[bandno].coord[0][0] < rlevel->band[bandno].coord[0][1]
657         &&  rlevel->band[bandno].coord[1][0] < rlevel->band[bandno].coord[1][1]){
658             empty = 0;
659             break;
660         }
661     }
662
663     put_bits(s, !empty, 1);
664     if (empty){
665         j2k_flush(s);
666         return 0;
667     }
668
669     for (bandno = 0; bandno < rlevel->nbands; bandno++){
670         J2kBand *band = rlevel->band + bandno;
671         J2kPrec *prec = band->prec + precno;
672         int yi, xi, pos;
673         int cblknw = prec->xi1 - prec->xi0;
674
675         if (band->coord[0][0] == band->coord[0][1]
676         ||  band->coord[1][0] == band->coord[1][1])
677             continue;
678
679         for (pos=0, yi = prec->yi0; yi < prec->yi1; yi++){
680             for (xi = prec->xi0; xi < prec->xi1; xi++, pos++){
681                 prec->cblkincl[pos].val = band->cblk[yi * cblknw + xi].ninclpasses == 0;
682                 tag_tree_update(prec->cblkincl + pos);
683                 prec->zerobits[pos].val = expn[bandno] + numgbits - 1 - band->cblk[yi * cblknw + xi].nonzerobits;
684                 tag_tree_update(prec->zerobits + pos);
685             }
686         }
687
688         for (pos=0, yi = prec->yi0; yi < prec->yi1; yi++){
689             for (xi = prec->xi0; xi < prec->xi1; xi++, pos++){
690                 int pad = 0, llen, length;
691                 J2kCblk *cblk = band->cblk + yi * cblknw + xi;
692
693                 if (s->buf_end - s->buf < 20) // approximately
694                     return -1;
695
696                 // inclusion information
697                 tag_tree_code(s, prec->cblkincl + pos, 1);
698                 if (!cblk->ninclpasses)
699                     continue;
700                 // zerobits information
701                 tag_tree_code(s, prec->zerobits + pos, 100);
702                 // number of passes
703                 putnumpasses(s, cblk->ninclpasses);
704
705                 length = cblk->passes[cblk->ninclpasses-1].rate;
706                 llen = av_log2(length) - av_log2(cblk->ninclpasses) - 2;
707                 if (llen < 0){
708                     pad = -llen;
709                     llen = 0;
710                 }
711                 // length of code block
712                 put_bits(s, 1, llen);
713                 put_bits(s, 0, 1);
714                 put_num(s, length, av_log2(length)+1+pad);
715             }
716         }
717     }
718     j2k_flush(s);
719     for (bandno = 0; bandno < rlevel->nbands; bandno++){
720         J2kBand *band = rlevel->band + bandno;
721         J2kPrec *prec = band->prec + precno;
722         int yi, cblknw = prec->xi1 - prec->xi0;
723         for (yi = prec->yi0; yi < prec->yi1; yi++){
724             int xi;
725             for (xi = prec->xi0; xi < prec->xi1; xi++){
726                 J2kCblk *cblk = band->cblk + yi * cblknw + xi;
727                 if (cblk->ninclpasses){
728                     if (s->buf_end - s->buf < cblk->passes[cblk->ninclpasses-1].rate)
729                         return -1;
730                     bytestream_put_buffer(&s->buf, cblk->data, cblk->passes[cblk->ninclpasses-1].rate);
731                 }
732             }
733         }
734     }
735     return 0;
736 }
737
738 static int encode_packets(J2kEncoderContext *s, J2kTile *tile, int tileno)
739 {
740     int compno, reslevelno, ret;
741     J2kCodingStyle *codsty = &s->codsty;
742     J2kQuantStyle  *qntsty = &s->qntsty;
743
744     av_log(s->avctx, AV_LOG_DEBUG, "tier2\n");
745     // lay-rlevel-comp-pos progression
746     for (reslevelno = 0; reslevelno < codsty->nreslevels; reslevelno++){
747         for (compno = 0; compno < s->ncomponents; compno++){
748             int precno;
749             J2kResLevel *reslevel = s->tile[tileno].comp[compno].reslevel + reslevelno;
750             for (precno = 0; precno < reslevel->num_precincts_x * reslevel->num_precincts_y; precno++){
751                 if (ret = encode_packet(s, reslevel, precno, qntsty->expn + (reslevelno ? 3*reslevelno-2 : 0),
752                               qntsty->nguardbits))
753                     return ret;
754             }
755         }
756     }
757     av_log(s->avctx, AV_LOG_DEBUG, "after tier2\n");
758     return 0;
759 }
760
761 static int getcut(J2kCblk *cblk, int64_t lambda, int dwt_norm)
762 {
763     int passno, res = 0;
764     for (passno = 0; passno < cblk->npasses; passno++){
765         int dr;
766         int64_t dd;
767
768         dr = cblk->passes[passno].rate
769            - (res ? cblk->passes[res-1].rate:0);
770         dd = cblk->passes[passno].disto
771            - (res ? cblk->passes[res-1].disto:0);
772
773         if (((dd * dwt_norm) >> WMSEDEC_SHIFT) * dwt_norm >= dr * lambda)
774             res = passno+1;
775     }
776     return res;
777 }
778
779 static void truncpasses(J2kEncoderContext *s, J2kTile *tile)
780 {
781     int compno, reslevelno, bandno, cblkno, lev;
782     J2kCodingStyle *codsty = &s->codsty;
783
784     for (compno = 0; compno < s->ncomponents; compno++){
785         J2kComponent *comp = tile->comp + compno;
786
787         for (reslevelno = 0, lev = codsty->nreslevels-1; reslevelno < codsty->nreslevels; reslevelno++, lev--){
788             J2kResLevel *reslevel = comp->reslevel + reslevelno;
789
790             for (bandno = 0; bandno < reslevel->nbands ; bandno++){
791                 int bandpos = bandno + (reslevelno > 0);
792                 J2kBand *band = reslevel->band + bandno;
793
794                 for (cblkno = 0; cblkno < band->cblknx * band->cblkny; cblkno++){
795                     J2kCblk *cblk = band->cblk + cblkno;
796
797                     cblk->ninclpasses = getcut(cblk, s->lambda,
798                             (int64_t)dwt_norms[codsty->transform][bandpos][lev] * (int64_t)band->stepsize >> 13);
799                 }
800             }
801         }
802     }
803 }
804
805 static int encode_tile(J2kEncoderContext *s, J2kTile *tile, int tileno)
806 {
807     int compno, reslevelno, bandno, ret;
808     J2kT1Context t1;
809     J2kCodingStyle *codsty = &s->codsty;
810     for (compno = 0; compno < s->ncomponents; compno++){
811         J2kComponent *comp = s->tile[tileno].comp + compno;
812
813         av_log(s->avctx, AV_LOG_DEBUG,"dwt\n");
814         if (ret = ff_j2k_dwt_encode(&comp->dwt, comp->data))
815             return ret;
816         av_log(s->avctx, AV_LOG_DEBUG,"after dwt -> tier1\n");
817
818         for (reslevelno = 0; reslevelno < codsty->nreslevels; reslevelno++){
819             J2kResLevel *reslevel = comp->reslevel + reslevelno;
820
821             for (bandno = 0; bandno < reslevel->nbands ; bandno++){
822                 J2kBand *band = reslevel->band + bandno;
823                 int cblkx, cblky, cblkno=0, xx0, x0, xx1, y0, yy0, yy1, bandpos;
824                 yy0 = bandno == 0 ? 0 : comp->reslevel[reslevelno-1].coord[1][1] - comp->reslevel[reslevelno-1].coord[1][0];
825                 y0 = yy0;
826                 yy1 = FFMIN(ff_j2k_ceildiv(band->coord[1][0] + 1, band->codeblock_height) * band->codeblock_height,
827                             band->coord[1][1]) - band->coord[1][0] + yy0;
828
829                 if (band->coord[0][0] == band->coord[0][1] || band->coord[1][0] == band->coord[1][1])
830                     continue;
831
832                 bandpos = bandno + (reslevelno > 0);
833
834                 for (cblky = 0; cblky < band->cblkny; cblky++){
835                     if (reslevelno == 0 || bandno == 1)
836                         xx0 = 0;
837                     else
838                         xx0 = comp->reslevel[reslevelno-1].coord[0][1] - comp->reslevel[reslevelno-1].coord[0][0];
839                     x0 = xx0;
840                     xx1 = FFMIN(ff_j2k_ceildiv(band->coord[0][0] + 1, band->codeblock_width) * band->codeblock_width,
841                                 band->coord[0][1]) - band->coord[0][0] + xx0;
842
843                     for (cblkx = 0; cblkx < band->cblknx; cblkx++, cblkno++){
844                         int y, x;
845                         if (codsty->transform == FF_DWT53){
846                             for (y = yy0; y < yy1; y++){
847                                 int *ptr = t1.data[y-yy0];
848                                 for (x = xx0; x < xx1; x++){
849                                     *ptr++ = comp->data[(comp->coord[0][1] - comp->coord[0][0]) * y + x] << NMSEDEC_FRACBITS;
850                                 }
851                             }
852                         } else{
853                             for (y = yy0; y < yy1; y++){
854                                 int *ptr = t1.data[y-yy0];
855                                 for (x = xx0; x < xx1; x++){
856                                     *ptr = (comp->data[(comp->coord[0][1] - comp->coord[0][0]) * y + x]);
857                                     *ptr = (int64_t)*ptr * (int64_t)(8192 * 8192 / band->stepsize) >> 13 - NMSEDEC_FRACBITS;
858                                     ptr++;
859                                 }
860                             }
861                         }
862                         encode_cblk(s, &t1, band->cblk + cblkno, tile, xx1 - xx0, yy1 - yy0,
863                                     bandpos, codsty->nreslevels - reslevelno - 1);
864                         xx0 = xx1;
865                         xx1 = FFMIN(xx1 + band->codeblock_width, band->coord[0][1] - band->coord[0][0] + x0);
866                     }
867                     yy0 = yy1;
868                     yy1 = FFMIN(yy1 + band->codeblock_height, band->coord[1][1] - band->coord[1][0] + y0);
869                 }
870             }
871         }
872         av_log(s->avctx, AV_LOG_DEBUG, "after tier1\n");
873     }
874
875     av_log(s->avctx, AV_LOG_DEBUG, "rate control\n");
876     truncpasses(s, tile);
877     if (ret = encode_packets(s, tile, tileno))
878         return ret;
879     av_log(s->avctx, AV_LOG_DEBUG, "after rate control\n");
880     return 0;
881 }
882
883 static void cleanup(J2kEncoderContext *s)
884 {
885     int tileno, compno;
886     J2kCodingStyle *codsty = &s->codsty;
887
888     for (tileno = 0; tileno < s->numXtiles * s->numYtiles; tileno++){
889         for (compno = 0; compno < s->ncomponents; compno++){
890             J2kComponent *comp = s->tile[tileno].comp + compno;
891             ff_j2k_cleanup(comp, codsty);
892         }
893         av_freep(&s->tile[tileno].comp);
894     }
895     av_freep(&s->tile);
896 }
897
898 static void reinit(J2kEncoderContext *s)
899 {
900     int tileno, compno;
901     for (tileno = 0; tileno < s->numXtiles * s->numYtiles; tileno++){
902         J2kTile *tile = s->tile + tileno;
903         for (compno = 0; compno < s->ncomponents; compno++)
904             ff_j2k_reinit(tile->comp + compno, &s->codsty);
905     }
906 }
907
908 static int encode_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
909                         const AVFrame *pict, int *got_packet)
910 {
911     int tileno, ret;
912     J2kEncoderContext *s = avctx->priv_data;
913
914     if ((ret = ff_alloc_packet2(avctx, pkt, avctx->width*avctx->height*9 + FF_MIN_BUFFER_SIZE)) < 0)
915         return ret;
916
917     // init:
918     s->buf = s->buf_start = pkt->data;
919     s->buf_end = pkt->data + pkt->size;
920
921     s->picture = *pict;
922     avctx->coded_frame= &s->picture;
923
924     s->lambda = s->picture.quality * LAMBDA_SCALE;
925
926     copy_frame(s);
927     reinit(s);
928
929     if (s->buf_end - s->buf < 2)
930         return -1;
931     bytestream_put_be16(&s->buf, J2K_SOC);
932     if (ret = put_siz(s))
933         return ret;
934     if (ret = put_cod(s))
935         return ret;
936     if (ret = put_qcd(s, 0))
937         return ret;
938
939     for (tileno = 0; tileno < s->numXtiles * s->numYtiles; tileno++){
940         uint8_t *psotptr;
941         if (!(psotptr = put_sot(s, tileno)))
942             return -1;
943         if (s->buf_end - s->buf < 2)
944             return -1;
945         bytestream_put_be16(&s->buf, J2K_SOD);
946         if (ret = encode_tile(s, s->tile + tileno, tileno))
947             return ret;
948         bytestream_put_be32(&psotptr, s->buf - psotptr + 6);
949     }
950     if (s->buf_end - s->buf < 2)
951         return -1;
952     bytestream_put_be16(&s->buf, J2K_EOC);
953
954     av_log(s->avctx, AV_LOG_DEBUG, "end\n");
955     pkt->size = s->buf - s->buf_start;
956     pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
957     *got_packet = 1;
958
959     return 0;
960 }
961
962 static av_cold int j2kenc_init(AVCodecContext *avctx)
963 {
964     int i, ret;
965     J2kEncoderContext *s = avctx->priv_data;
966     J2kCodingStyle *codsty = &s->codsty;
967     J2kQuantStyle  *qntsty = &s->qntsty;
968
969     s->avctx = avctx;
970     av_log(s->avctx, AV_LOG_DEBUG, "init\n");
971
972     // defaults:
973     // TODO: implement setting non-standard precinct size
974     codsty->log2_prec_width  = 15;
975     codsty->log2_prec_height = 15;
976     codsty->nreslevels       = 7;
977     codsty->log2_cblk_width  = 4;
978     codsty->log2_cblk_height = 4;
979     codsty->transform        = 1;
980
981     qntsty->nguardbits       = 1;
982
983     s->tile_width            = 256;
984     s->tile_height           = 256;
985
986     if (codsty->transform == FF_DWT53)
987         qntsty->quantsty = J2K_QSTY_NONE;
988     else
989         qntsty->quantsty = J2K_QSTY_SE;
990
991     s->width = avctx->width;
992     s->height = avctx->height;
993
994     for (i = 0; i < 3; i++)
995         s->cbps[i] = 8;
996
997     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_RGB24){
998         s->ncomponents = 3;
999     } else if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_GRAY8){
1000         s->ncomponents = 1;
1001     } else{ // planar YUV
1002         s->planar = 1;
1003         s->ncomponents = 3;
1004         avcodec_get_chroma_sub_sample(avctx->pix_fmt,
1005                 s->chroma_shift, s->chroma_shift + 1);
1006     }
1007
1008     ff_j2k_init_tier1_luts();
1009
1010     init_luts();
1011
1012     init_quantization(s);
1013     if (ret=init_tiles(s))
1014         return ret;
1015
1016     av_log(s->avctx, AV_LOG_DEBUG, "after init\n");
1017
1018     return 0;
1019 }
1020
1021 static int j2kenc_destroy(AVCodecContext *avctx)
1022 {
1023     J2kEncoderContext *s = avctx->priv_data;
1024
1025     cleanup(s);
1026     return 0;
1027 }
1028
1029 AVCodec ff_jpeg2000_encoder = {
1030     .name           = "j2k",
1031     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1032     .id             = AV_CODEC_ID_JPEG2000,
1033     .priv_data_size = sizeof(J2kEncoderContext),
1034     .init           = j2kenc_init,
1035     .encode2        = encode_frame,
1036     .close          = j2kenc_destroy,
1037     .capabilities   = CODEC_CAP_EXPERIMENTAL,
1038     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("JPEG 2000"),
1039     .pix_fmts       = (const enum AVPixelFormat[]) {
1040         AV_PIX_FMT_RGB24, AV_PIX_FMT_YUV444P, AV_PIX_FMT_GRAY8,
1041 /*      AV_PIX_FMT_YUV420P,
1042         AV_PIX_FMT_YUV422P, AV_PIX_FMT_YUV444P,
1043         AV_PIX_FMT_YUV410P, AV_PIX_FMT_YUV411P,*/
1044         AV_PIX_FMT_NONE
1045     }
1046 };