avcodec/jpeglsdec: support PAL1-PAL7
[ffmpeg.git] / libavcodec / jpeglsdec.c
1 /*
2  * JPEG-LS decoder
3  * Copyright (c) 2003 Michael Niedermayer
4  * Copyright (c) 2006 Konstantin Shishkov
5  *
6  * This file is part of FFmpeg.
7  *
8  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
9  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
10  * License as published by the Free Software Foundation; either
11  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
12  *
13  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
14  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
15  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
16  * Lesser General Public License for more details.
17  *
18  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
19  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
20  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
21  */
22
23 /**
24  * @file
25  * JPEG-LS decoder.
26  */
27
28 #include "avcodec.h"
29 #include "get_bits.h"
30 #include "golomb.h"
31 #include "internal.h"
32 #include "mathops.h"
33 #include "mjpeg.h"
34 #include "mjpegdec.h"
35 #include "jpegls.h"
36 #include "jpeglsdec.h"
37
38 /*
39  * Uncomment this to significantly speed up decoding of broken JPEG-LS
40  * (or test broken JPEG-LS decoder) and slow down ordinary decoding a bit.
41  *
42  * There is no Golomb code with length >= 32 bits possible, so check and
43  * avoid situation of 32 zeros, FFmpeg Golomb decoder is painfully slow
44  * on this errors.
45  */
46 //#define JLS_BROKEN
47
48 /**
49  * Decode LSE block with initialization parameters
50  */
51 int ff_jpegls_decode_lse(MJpegDecodeContext *s)
52 {
53     int id;
54     int tid, wt, maxtab, i, j;
55
56     int len = get_bits(&s->gb, 16);
57     id = get_bits(&s->gb, 8);
58
59     switch (id) {
60     case 1:
61         if (len < 13)
62             return AVERROR_INVALIDDATA;
63
64         s->maxval = get_bits(&s->gb, 16);
65         s->t1     = get_bits(&s->gb, 16);
66         s->t2     = get_bits(&s->gb, 16);
67         s->t3     = get_bits(&s->gb, 16);
68         s->reset  = get_bits(&s->gb, 16);
69
70         if(s->avctx->debug & FF_DEBUG_PICT_INFO) {
71             av_log(s->avctx, AV_LOG_DEBUG, "Coding parameters maxval:%d T1:%d T2:%d T3:%d reset:%d\n",
72                    s->maxval, s->t1, s->t2, s->t3, s->reset);
73         }
74
75 //        ff_jpegls_reset_coding_parameters(s, 0);
76         //FIXME quant table?
77         break;
78     case 2:
79         s->palette_index = 0;
80     case 3:
81         tid= get_bits(&s->gb, 8);
82         wt = get_bits(&s->gb, 8);
83
84         if (len < 5)
85             return AVERROR_INVALIDDATA;
86
87         if (wt < 1 || wt > MAX_COMPONENTS) {
88             avpriv_request_sample(s->avctx, "wt %d", wt);
89             return AVERROR_PATCHWELCOME;
90         }
91
92         if (!s->maxval)
93             maxtab = 255;
94         else if ((5 + wt*(s->maxval+1)) < 65535)
95             maxtab = s->maxval;
96         else
97             maxtab = 65530/wt - 1;
98
99         if(s->avctx->debug & FF_DEBUG_PICT_INFO) {
100             av_log(s->avctx, AV_LOG_DEBUG, "LSE palette %d tid:%d wt:%d maxtab:%d\n", id, tid, wt, maxtab);
101         }
102         if (maxtab >= 256) {
103             avpriv_request_sample(s->avctx, ">8bit palette");
104             return AVERROR_PATCHWELCOME;
105         }
106         maxtab = FFMIN(maxtab, (len - 5) / wt + s->palette_index);
107
108         if (s->palette_index > maxtab)
109             return AVERROR_INVALIDDATA;
110
111         if ((s->avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_GRAY8 || s->avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_PAL8) &&
112             (s->picture_ptr->format == AV_PIX_FMT_GRAY8 || s->picture_ptr->format == AV_PIX_FMT_PAL8)) {
113             uint32_t *pal = (uint32_t *)s->picture_ptr->data[1];
114             int shift = 0;
115
116             if (s->avctx->bits_per_raw_sample > 0 && s->avctx->bits_per_raw_sample < 8) {
117                 maxtab = FFMIN(maxtab, (1<<s->avctx->bits_per_raw_sample)-1);
118                 shift = 8 - s->avctx->bits_per_raw_sample;
119             }
120
121             s->picture_ptr->format =
122             s->avctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_PAL8;
123             for (i=s->palette_index; i<=maxtab; i++) {
124                 uint8_t k = i << shift;
125                 pal[k] = 0;
126                 for (j=0; j<wt; j++) {
127                     pal[k] |= get_bits(&s->gb, 8) << (8*(wt-j-1));
128                 }
129             }
130             s->palette_index = i;
131         }
132         break;
133     case 4:
134         avpriv_request_sample(s->avctx, "oversize image");
135         return AVERROR(ENOSYS);
136     default:
137         av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid id %d\n", id);
138         return AVERROR_INVALIDDATA;
139     }
140     av_dlog(s->avctx, "ID=%i, T=%i,%i,%i\n", id, s->t1, s->t2, s->t3);
141
142     return 0;
143 }
144
145 /**
146  * Get context-dependent Golomb code, decode it and update context
147  */
148 static inline int ls_get_code_regular(GetBitContext *gb, JLSState *state, int Q)
149 {
150     int k, ret;
151
152     for (k = 0; (state->N[Q] << k) < state->A[Q]; k++)
153         ;
154
155 #ifdef JLS_BROKEN
156     if (!show_bits_long(gb, 32))
157         return -1;
158 #endif
159     ret = get_ur_golomb_jpegls(gb, k, state->limit, state->qbpp);
160
161     /* decode mapped error */
162     if (ret & 1)
163         ret = -(ret + 1 >> 1);
164     else
165         ret >>= 1;
166
167     /* for NEAR=0, k=0 and 2*B[Q] <= - N[Q] mapping is reversed */
168     if (!state->near && !k && (2 * state->B[Q] <= -state->N[Q]))
169         ret = -(ret + 1);
170
171     ret = ff_jpegls_update_state_regular(state, Q, ret);
172
173     return ret;
174 }
175
176 /**
177  * Get Golomb code, decode it and update state for run termination
178  */
179 static inline int ls_get_code_runterm(GetBitContext *gb, JLSState *state,
180                                       int RItype, int limit_add)
181 {
182     int k, ret, temp, map;
183     int Q = 365 + RItype;
184
185     temp = state->A[Q];
186     if (RItype)
187         temp += state->N[Q] >> 1;
188
189     for (k = 0; (state->N[Q] << k) < temp; k++)
190         ;
191
192 #ifdef JLS_BROKEN
193     if (!show_bits_long(gb, 32))
194         return -1;
195 #endif
196     ret = get_ur_golomb_jpegls(gb, k, state->limit - limit_add - 1,
197                                state->qbpp);
198
199     /* decode mapped error */
200     map = 0;
201     if (!k && (RItype || ret) && (2 * state->B[Q] < state->N[Q]))
202         map = 1;
203     ret += RItype + map;
204
205     if (ret & 1) {
206         ret = map - (ret + 1 >> 1);
207         state->B[Q]++;
208     } else {
209         ret = ret >> 1;
210     }
211
212     if(FFABS(ret) > 0xFFFF)
213         return -0x10000;
214     /* update state */
215     state->A[Q] += FFABS(ret) - RItype;
216     ret         *= state->twonear;
217     ff_jpegls_downscale_state(state, Q);
218
219     return ret;
220 }
221
222 /**
223  * Decode one line of image
224  */
225 static inline void ls_decode_line(JLSState *state, MJpegDecodeContext *s,
226                                   void *last, void *dst, int last2, int w,
227                                   int stride, int comp, int bits)
228 {
229     int i, x = 0;
230     int Ra, Rb, Rc, Rd;
231     int D0, D1, D2;
232
233     while (x < w) {
234         int err, pred;
235
236         /* compute gradients */
237         Ra = x ? R(dst, x - stride) : R(last, x);
238         Rb = R(last, x);
239         Rc = x ? R(last, x - stride) : last2;
240         Rd = (x >= w - stride) ? R(last, x) : R(last, x + stride);
241         D0 = Rd - Rb;
242         D1 = Rb - Rc;
243         D2 = Rc - Ra;
244         /* run mode */
245         if ((FFABS(D0) <= state->near) &&
246             (FFABS(D1) <= state->near) &&
247             (FFABS(D2) <= state->near)) {
248             int r;
249             int RItype;
250
251             /* decode full runs while available */
252             while (get_bits1(&s->gb)) {
253                 int r;
254                 r = 1 << ff_log2_run[state->run_index[comp]];
255                 if (x + r * stride > w)
256                     r = (w - x) / stride;
257                 for (i = 0; i < r; i++) {
258                     W(dst, x, Ra);
259                     x += stride;
260                 }
261                 /* if EOL reached, we stop decoding */
262                 if (r != 1 << ff_log2_run[state->run_index[comp]])
263                     return;
264                 if (state->run_index[comp] < 31)
265                     state->run_index[comp]++;
266                 if (x + stride > w)
267                     return;
268             }
269             /* decode aborted run */
270             r = ff_log2_run[state->run_index[comp]];
271             if (r)
272                 r = get_bits_long(&s->gb, r);
273             if (x + r * stride > w) {
274                 r = (w - x) / stride;
275             }
276             for (i = 0; i < r; i++) {
277                 W(dst, x, Ra);
278                 x += stride;
279             }
280
281             if (x >= w) {
282                 av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "run overflow\n");
283                 return;
284             }
285
286             /* decode run termination value */
287             Rb     = R(last, x);
288             RItype = (FFABS(Ra - Rb) <= state->near) ? 1 : 0;
289             err    = ls_get_code_runterm(&s->gb, state, RItype,
290                                          ff_log2_run[state->run_index[comp]]);
291             if (state->run_index[comp])
292                 state->run_index[comp]--;
293
294             if (state->near && RItype) {
295                 pred = Ra + err;
296             } else {
297                 if (Rb < Ra)
298                     pred = Rb - err;
299                 else
300                     pred = Rb + err;
301             }
302         } else { /* regular mode */
303             int context, sign;
304
305             context = ff_jpegls_quantize(state, D0) * 81 +
306                       ff_jpegls_quantize(state, D1) *  9 +
307                       ff_jpegls_quantize(state, D2);
308             pred    = mid_pred(Ra, Ra + Rb - Rc, Rb);
309
310             if (context < 0) {
311                 context = -context;
312                 sign    = 1;
313             } else {
314                 sign = 0;
315             }
316
317             if (sign) {
318                 pred = av_clip(pred - state->C[context], 0, state->maxval);
319                 err  = -ls_get_code_regular(&s->gb, state, context);
320             } else {
321                 pred = av_clip(pred + state->C[context], 0, state->maxval);
322                 err  = ls_get_code_regular(&s->gb, state, context);
323             }
324
325             /* we have to do something more for near-lossless coding */
326             pred += err;
327         }
328         if (state->near) {
329             if (pred < -state->near)
330                 pred += state->range * state->twonear;
331             else if (pred > state->maxval + state->near)
332                 pred -= state->range * state->twonear;
333             pred = av_clip(pred, 0, state->maxval);
334         }
335
336         pred &= state->maxval;
337         W(dst, x, pred);
338         x += stride;
339     }
340 }
341
342 int ff_jpegls_decode_picture(MJpegDecodeContext *s, int near,
343                              int point_transform, int ilv)
344 {
345     int i, t = 0;
346     uint8_t *zero, *last, *cur;
347     JLSState *state;
348     int off = 0, stride = 1, width, shift, ret = 0;
349
350     zero = av_mallocz(s->picture_ptr->linesize[0]);
351     last = zero;
352     cur  = s->picture_ptr->data[0];
353
354     state = av_mallocz(sizeof(JLSState));
355     /* initialize JPEG-LS state from JPEG parameters */
356     state->near   = near;
357     state->bpp    = (s->bits < 2) ? 2 : s->bits;
358     state->maxval = s->maxval;
359     state->T1     = s->t1;
360     state->T2     = s->t2;
361     state->T3     = s->t3;
362     state->reset  = s->reset;
363     ff_jpegls_reset_coding_parameters(state, 0);
364     ff_jpegls_init_state(state);
365
366     if (s->bits <= 8)
367         shift = point_transform + (8 - s->bits);
368     else
369         shift = point_transform + (16 - s->bits);
370
371     if (s->avctx->debug & FF_DEBUG_PICT_INFO) {
372         av_log(s->avctx, AV_LOG_DEBUG,
373                "JPEG-LS params: %ix%i NEAR=%i MV=%i T(%i,%i,%i) "
374                "RESET=%i, LIMIT=%i, qbpp=%i, RANGE=%i\n",
375                 s->width, s->height, state->near, state->maxval,
376                 state->T1, state->T2, state->T3,
377                 state->reset, state->limit, state->qbpp, state->range);
378         av_log(s->avctx, AV_LOG_DEBUG, "JPEG params: ILV=%i Pt=%i BPP=%i, scan = %i\n",
379                 ilv, point_transform, s->bits, s->cur_scan);
380     }
381     if (ilv == 0) { /* separate planes */
382         if (s->cur_scan > s->nb_components) {
383             ret = AVERROR_INVALIDDATA;
384             goto end;
385         }
386         stride = (s->nb_components > 1) ? 3 : 1;
387         off    = av_clip(s->cur_scan - 1, 0, stride - 1);
388         width  = s->width * stride;
389         cur   += off;
390         for (i = 0; i < s->height; i++) {
391             if (s->bits <= 8) {
392                 ls_decode_line(state, s, last, cur, t, width, stride, off, 8);
393                 t = last[0];
394             } else {
395                 ls_decode_line(state, s, last, cur, t, width, stride, off, 16);
396                 t = *((uint16_t *)last);
397             }
398             last = cur;
399             cur += s->picture_ptr->linesize[0];
400
401             if (s->restart_interval && !--s->restart_count) {
402                 align_get_bits(&s->gb);
403                 skip_bits(&s->gb, 16); /* skip RSTn */
404             }
405         }
406     } else if (ilv == 1) { /* line interleaving */
407         int j;
408         int Rc[3] = { 0, 0, 0 };
409         stride = (s->nb_components > 1) ? 3 : 1;
410         memset(cur, 0, s->picture_ptr->linesize[0]);
411         width = s->width * stride;
412         for (i = 0; i < s->height; i++) {
413             for (j = 0; j < stride; j++) {
414                 ls_decode_line(state, s, last + j, cur + j,
415                                Rc[j], width, stride, j, 8);
416                 Rc[j] = last[j];
417
418                 if (s->restart_interval && !--s->restart_count) {
419                     align_get_bits(&s->gb);
420                     skip_bits(&s->gb, 16); /* skip RSTn */
421                 }
422             }
423             last = cur;
424             cur += s->picture_ptr->linesize[0];
425         }
426     } else if (ilv == 2) { /* sample interleaving */
427         avpriv_report_missing_feature(s->avctx, "Sample interleaved images");
428         ret = AVERROR_PATCHWELCOME;
429         goto end;
430     }
431
432     if (s->xfrm && s->nb_components == 3) {
433         int x, w;
434
435         w = s->width * s->nb_components;
436
437         if (s->bits <= 8) {
438             uint8_t *src = s->picture_ptr->data[0];
439
440             for (i = 0; i < s->height; i++) {
441                 switch(s->xfrm) {
442                 case 1:
443                     for (x = off; x < w; x += 3) {
444                         src[x  ] += src[x+1] + 128;
445                         src[x+2] += src[x+1] + 128;
446                     }
447                     break;
448                 case 2:
449                     for (x = off; x < w; x += 3) {
450                         src[x  ] += src[x+1] + 128;
451                         src[x+2] += ((src[x  ] + src[x+1])>>1) + 128;
452                     }
453                     break;
454                 case 3:
455                     for (x = off; x < w; x += 3) {
456                         int g = src[x+0] - ((src[x+2]+src[x+1])>>2) + 64;
457                         src[x+0] = src[x+2] + g + 128;
458                         src[x+2] = src[x+1] + g + 128;
459                         src[x+1] = g;
460                     }
461                     break;
462                 case 4:
463                     for (x = off; x < w; x += 3) {
464                         int r    = src[x+0] - ((                       359 * (src[x+2]-128) + 490) >> 8);
465                         int g    = src[x+0] - (( 88 * (src[x+1]-128) - 183 * (src[x+2]-128) +  30) >> 8);
466                         int b    = src[x+0] + ((454 * (src[x+1]-128)                        + 574) >> 8);
467                         src[x+0] = av_clip_uint8(r);
468                         src[x+1] = av_clip_uint8(g);
469                         src[x+2] = av_clip_uint8(b);
470                     }
471                     break;
472                 }
473                 src += s->picture_ptr->linesize[0];
474             }
475         }else
476             avpriv_report_missing_feature(s->avctx, "16bit xfrm");
477     }
478
479     if (shift) { /* we need to do point transform or normalize samples */
480         int x, w;
481
482         w = s->width * s->nb_components;
483
484         if (s->bits <= 8) {
485             uint8_t *src = s->picture_ptr->data[0];
486
487             for (i = 0; i < s->height; i++) {
488                 for (x = off; x < w; x += stride)
489                     src[x] <<= shift;
490                 src += s->picture_ptr->linesize[0];
491             }
492         } else {
493             uint16_t *src = (uint16_t *)s->picture_ptr->data[0];
494
495             for (i = 0; i < s->height; i++) {
496                 for (x = 0; x < w; x++)
497                     src[x] <<= shift;
498                 src += s->picture_ptr->linesize[0] / 2;
499             }
500         }
501     }
502
503 end:
504     av_free(state);
505     av_free(zero);
506
507     return ret;
508 }
509
510 AVCodec ff_jpegls_decoder = {
511     .name           = "jpegls",
512     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("JPEG-LS"),
513     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
514     .id             = AV_CODEC_ID_JPEGLS,
515     .priv_data_size = sizeof(MJpegDecodeContext),
516     .init           = ff_mjpeg_decode_init,
517     .close          = ff_mjpeg_decode_end,
518     .decode         = ff_mjpeg_decode_frame,
519     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1,
520     .caps_internal  = FF_CODEC_CAP_INIT_THREADSAFE,
521 };