libavcodec/j2kdec.c

   1 /*
   2  * JPEG2000 image decoder
   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 decoder
  24  * @file
  25  * @author Kamil Nowosad
  26  */
  27
  28 #include "avcodec.h"
  29 #include "bytestream.h"
  30 #include "j2k.h"
  31 #include "libavutil/common.h"
  32
  33 #define JP2_SIG_TYPE    0x6A502020
  34 #define JP2_SIG_VALUE   0x0D0A870A
  35 #define JP2_CODESTREAM  0x6A703263
  36
  37 #define HAD_COC 0x01
  38 #define HAD_QCC 0x02
  39
  40 typedef struct {
  41    J2kComponent *comp;
  42    uint8_t properties[4];
  43    J2kCodingStyle codsty[4];
  44    J2kQuantStyle  qntsty[4];
  45 } J2kTile;
  46
  47 typedef struct {
  48     AVCodecContext *avctx;
  49     AVFrame picture;
  50
  51     int width, height; ///< image width and height
  52     int image_offset_x, image_offset_y;
  53     int tile_offset_x, tile_offset_y;
  54     uint8_t cbps[4]; ///< bits per sample in particular components
  55     uint8_t sgnd[4]; ///< if a component is signed
  56     uint8_t properties[4];
  57     int cdx[4], cdy[4];
  58     int precision;
  59     int ncomponents;
  60     int tile_width, tile_height; ///< tile size
  61     int numXtiles, numYtiles;
  62     int maxtilelen;
  63
  64     J2kCodingStyle codsty[4];
  65     J2kQuantStyle  qntsty[4];
  66
  67     uint8_t *buf_start;
  68     uint8_t *buf;
  69     uint8_t *buf_end;
  70     int bit_index;
  71
  72     int16_t curtileno;
  73
  74     J2kTile *tile;
  75 } J2kDecoderContext;
  76
  77 static int get_bits(J2kDecoderContext *s, int n)
  78 {
  79     int res = 0;
  80     if (s->buf_end - s->buf < ((n - s->bit_index) >> 8))
  81         return AVERROR(EINVAL);
  82     while (--n >= 0){
  83         res <<= 1;
  84         if (s->bit_index == 0){
  85             s->bit_index = 7 + (*s->buf != 0xff);
  86             s->buf++;
  87         }
  88         s->bit_index--;
  89         res |= (*s->buf >> s->bit_index) & 1;
  90     }
  91     return res;
  92 }
  93
  94 static void j2k_flush(J2kDecoderContext *s)
  95 {
  96     if (*s->buf == 0xff)
  97         s->buf++;
  98     s->bit_index = 8;
  99     s->buf++;
 100 }
 101 #if 0
 102 void printcomp(J2kComponent *comp)
 103 {
 104     int i;
 105     for (i = 0; i < comp->y1 - comp->y0; i++)
 106         ff_j2k_printv(comp->data + i * (comp->x1 - comp->x0), comp->x1 - comp->x0);
 107 }
 108
 109 static void nspaces(FILE *fd, int n)
 110 {
 111     while(n--) putc(' ', fd);
 112 }
 113
 114 static void dump(J2kDecoderContext *s, FILE *fd)
 115 {
 116     int tileno, compno, reslevelno, bandno, precno;
 117     fprintf(fd, "XSiz = %d, YSiz = %d, tile_width = %d, tile_height = %d\n"
 118                 "numXtiles = %d, numYtiles = %d, ncomponents = %d\n"
 119                 "tiles:\n",
 120             s->width, s->height, s->tile_width, s->tile_height,
 121             s->numXtiles, s->numYtiles, s->ncomponents);
 122     for (tileno = 0; tileno < s->numXtiles * s->numYtiles; tileno++){
 123         J2kTile *tile = s->tile + tileno;
 124         nspaces(fd, 2);
 125         fprintf(fd, "tile %d:\n", tileno);
 126         for(compno = 0; compno < s->ncomponents; compno++){
 127             J2kComponent *comp = tile->comp + compno;
 128             nspaces(fd, 4);
 129             fprintf(fd, "component %d:\n", compno);
 130             nspaces(fd, 4);
 131             fprintf(fd, "x0 = %d, x1 = %d, y0 = %d, y1 = %d\n",
 132                         comp->x0, comp->x1, comp->y0, comp->y1);
 133             for(reslevelno = 0; reslevelno < codsty->nreslevels; reslevelno++){
 134                 J2kResLevel *reslevel = comp->reslevel + reslevelno;
 135                 nspaces(fd, 6);
 136                 fprintf(fd, "reslevel %d:\n", reslevelno);
 137                 nspaces(fd, 6);
 138                 fprintf(fd, "x0 = %d, x1 = %d, y0 = %d, y1 = %d, nbands = %d\n",
 139                         reslevel->x0, reslevel->x1, reslevel->y0,
 140                         reslevel->y1, reslevel->nbands);
 141                 for(bandno = 0; bandno < reslevel->nbands; bandno++){
 142                     J2kBand *band = reslevel->band + bandno;
 143                     nspaces(fd, 8);
 144                     fprintf(fd, "band %d:\n", bandno);
 145                     nspaces(fd, 8);
 146                     fprintf(fd, "x0 = %d, x1 = %d, y0 = %d, y1 = %d,"
 147                                 "codeblock_width = %d, codeblock_height = %d cblknx = %d cblkny = %d\n",
 148                                 band->x0, band->x1,
 149                                 band->y0, band->y1,
 150                                 band->codeblock_width, band->codeblock_height,
 151                                 band->cblknx, band->cblkny);
 152                     for (precno = 0; precno < reslevel->num_precincts_x * reslevel->num_precincts_y; precno++){
 153                         J2kPrec *prec = band->prec + precno;
 154                         nspaces(fd, 10);
 155                         fprintf(fd, "prec %d:\n", precno);
 156                         nspaces(fd, 10);
 157                         fprintf(fd, "xi0 = %d, xi1 = %d, yi0 = %d, yi1 = %d\n",
 158                                      prec->xi0, prec->xi1, prec->yi0, prec->yi1);
 159                     }
 160                 }
 161             }
 162         }
 163     }
 164 }
 165 #endif
 166
 167 /** decode the value stored in node */
 168 static int tag_tree_decode(J2kDecoderContext *s, J2kTgtNode *node, int threshold)
 169 {
 170     J2kTgtNode *stack[30];
 171     int sp = -1, curval = 0;
 172
 173     while(node && !node->vis){
 174         stack[++sp] = node;
 175         node = node->parent;
 176     }
 177
 178     if (node)
 179         curval = node->val;
 180     else
 181         curval = stack[sp]->val;
 182
 183     while(curval < threshold && sp >= 0){
 184         if (curval < stack[sp]->val)
 185             curval = stack[sp]->val;
 186         while (curval < threshold){
 187             int ret;
 188             if ((ret = get_bits(s, 1)) > 0){
 189                 stack[sp]->vis++;
 190                 break;
 191             } else if (!ret)
 192                 curval++;
 193             else
 194                 return ret;
 195         }
 196         stack[sp]->val = curval;
 197         sp--;
 198     }
 199     return curval;
 200 }
 201
 202 /* marker segments */
 203 /** get sizes and offsets of image, tiles; number of components */
 204 static int get_siz(J2kDecoderContext *s)
 205 {
 206     int i, ret;
 207
 208     if (s->buf_end - s->buf < 36)
 209         return AVERROR(EINVAL);
 210
 211                         bytestream_get_be16(&s->buf); // Rsiz (skipped)
 212              s->width = bytestream_get_be32(&s->buf); // width
 213             s->height = bytestream_get_be32(&s->buf); // height
 214     s->image_offset_x = bytestream_get_be32(&s->buf); // X0Siz
 215     s->image_offset_y = bytestream_get_be32(&s->buf); // Y0Siz
 216
 217         s->tile_width = bytestream_get_be32(&s->buf); // XTSiz
 218        s->tile_height = bytestream_get_be32(&s->buf); // YTSiz
 219      s->tile_offset_x = bytestream_get_be32(&s->buf); // XT0Siz
 220      s->tile_offset_y = bytestream_get_be32(&s->buf); // YT0Siz
 221        s->ncomponents = bytestream_get_be16(&s->buf); // CSiz
 222
 223     if (s->buf_end - s->buf < 2 * s->ncomponents)
 224         return AVERROR(EINVAL);
 225
 226     for (i = 0; i < s->ncomponents; i++){ // Ssiz_i XRsiz_i, YRsiz_i
 227         uint8_t x = bytestream_get_byte(&s->buf);
 228         s->cbps[i] = (x & 0x7f) + 1;
 229         s->precision = FFMAX(s->cbps[i], s->precision);
 230         s->sgnd[i] = (x & 0x80) == 1;
 231         s->cdx[i] = bytestream_get_byte(&s->buf);
 232         s->cdy[i] = bytestream_get_byte(&s->buf);
 233     }
 234
 235     s->numXtiles = ff_j2k_ceildiv(s->width - s->tile_offset_x, s->tile_width);
 236     s->numYtiles = ff_j2k_ceildiv(s->height - s->tile_offset_y, s->tile_height);
 237
 238     s->tile = av_mallocz(s->numXtiles * s->numYtiles * sizeof(J2kTile));
 239     if (!s->tile)
 240         return AVERROR(ENOMEM);
 241
 242     for (i = 0; i < s->numXtiles * s->numYtiles; i++){
 243         J2kTile *tile = s->tile + i;
 244
 245         tile->comp = av_mallocz(s->ncomponents * sizeof(J2kComponent));
 246         if (!tile->comp)
 247             return AVERROR(ENOMEM);
 248     }
 249
 250     s->avctx->width = s->width - s->image_offset_x;
 251     s->avctx->height = s->height - s->image_offset_y;
 252
 253     switch(s->ncomponents){
 254         case 1: if (s->precision > 8) {
 255                     s->avctx->pix_fmt    = PIX_FMT_GRAY16;
 256                 } else s->avctx->pix_fmt = PIX_FMT_GRAY8;
 257                 break;
 258         case 3: if (s->precision > 8) {
 259                     s->avctx->pix_fmt    = PIX_FMT_RGB48;
 260                 } else s->avctx->pix_fmt = PIX_FMT_RGB24;
 261                 break;
 262         case 4: s->avctx->pix_fmt = PIX_FMT_BGRA; break;
 263     }
 264
 265     if (s->picture.data[0])
 266         s->avctx->release_buffer(s->avctx, &s->picture);
 267
 268     if ((ret = s->avctx->get_buffer(s->avctx, &s->picture)) < 0)
 269         return ret;
 270
 271     s->picture.pict_type = FF_I_TYPE;
 272     s->picture.key_frame = 1;
 273
 274     return 0;
 275 }
 276
 277 /** get common part for COD and COC segments */
 278 static int get_cox(J2kDecoderContext *s, J2kCodingStyle *c)
 279 {
 280     if (s->buf_end - s->buf < 5)
 281         return AVERROR(EINVAL);
 282           c->nreslevels = bytestream_get_byte(&s->buf) + 1; // num of resolution levels - 1
 283      c->log2_cblk_width = bytestream_get_byte(&s->buf) + 2; // cblk width
 284     c->log2_cblk_height = bytestream_get_byte(&s->buf) + 2; // cblk height
 285
 286     c->cblk_style = bytestream_get_byte(&s->buf);
 287     if (c->cblk_style != 0){ // cblk style
 288         av_log(s->avctx, AV_LOG_WARNING, "extra cblk styles %X\n", c->cblk_style);
 289     }
 290     c->transform = bytestream_get_byte(&s->buf); // transformation
 291     if (c->csty & J2K_CSTY_PREC) {
 292         int i;
 293         for (i = 0; i < c->nreslevels; i++)
 294             bytestream_get_byte(&s->buf);
 295     }
 296     return 0;
 297 }
 298
 299 /** get coding parameters for a particular tile or whole image*/
 300 static int get_cod(J2kDecoderContext *s, J2kCodingStyle *c, uint8_t *properties)
 301 {
 302     J2kCodingStyle tmp;
 303     int compno;
 304
 305     if (s->buf_end - s->buf < 5)
 306         return AVERROR(EINVAL);
 307
 308     tmp.log2_prec_width  =
 309     tmp.log2_prec_height = 15;
 310
 311     tmp.csty = bytestream_get_byte(&s->buf);
 312
 313     if (bytestream_get_byte(&s->buf)){ // progression level
 314         av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "only LRCP progression supported\n");
 315         return -1;
 316     }
 317
 318     tmp.nlayers = bytestream_get_be16(&s->buf);
 319         tmp.mct = bytestream_get_byte(&s->buf); // multiple component transformation
 320
 321     get_cox(s, &tmp);
 322     for (compno = 0; compno < s->ncomponents; compno++){
 323         if (!(properties[compno] & HAD_COC))
 324             memcpy(c + compno, &tmp, sizeof(J2kCodingStyle));
 325     }
 326     return 0;
 327 }
 328
 329 /** get coding parameters for a component in the whole image on a particular tile */
 330 static int get_coc(J2kDecoderContext *s, J2kCodingStyle *c, uint8_t *properties)
 331 {
 332     int compno;
 333
 334     if (s->buf_end - s->buf < 2)
 335         return AVERROR(EINVAL);
 336
 337     compno = bytestream_get_byte(&s->buf);
 338
 339     c += compno;
 340     c->csty = bytestream_get_byte(&s->buf);
 341     get_cox(s, c);
 342
 343     properties[compno] |= HAD_COC;
 344     return 0;
 345 }
 346
 347 /** get common part for QCD and QCC segments */
 348 static int get_qcx(J2kDecoderContext *s, int n, J2kQuantStyle *q)
 349 {
 350     int i, x;
 351
 352     if (s->buf_end - s->buf < 1)
 353         return AVERROR(EINVAL);
 354
 355     x = bytestream_get_byte(&s->buf); // Sqcd
 356
 357     q->nguardbits = x >> 5;
 358       q->quantsty = x & 0x1f;
 359
 360     if (q->quantsty == J2K_QSTY_NONE){
 361         n -= 3;
 362         if (s->buf_end - s->buf < n)
 363             return AVERROR(EINVAL);
 364         for (i = 0; i < n; i++)
 365             q->expn[i] = bytestream_get_byte(&s->buf) >> 3;
 366     } else if (q->quantsty == J2K_QSTY_SI){
 367         if (s->buf_end - s->buf < 2)
 368             return AVERROR(EINVAL);
 369         x = bytestream_get_be16(&s->buf);
 370         q->expn[0] = x >> 11;
 371         q->mant[0] = x & 0x7ff;
 372         for (i = 1; i < 32 * 3; i++){
 373             int curexpn = FFMAX(0, q->expn[0] - (i-1)/3);
 374             q->expn[i] = curexpn;
 375             q->mant[i] = q->mant[0];
 376         }
 377     } else{
 378         n = (n - 3) >> 1;
 379         if (s->buf_end - s->buf < n)
 380             return AVERROR(EINVAL);
 381         for (i = 0; i < n; i++){
 382             x = bytestream_get_be16(&s->buf);
 383             q->expn[i] = x >> 11;
 384             q->mant[i] = x & 0x7ff;
 385         }
 386     }
 387     return 0;
 388 }
 389
 390 /** get quantization parameters for a particular tile or a whole image */
 391 static int get_qcd(J2kDecoderContext *s, int n, J2kQuantStyle *q, uint8_t *properties)
 392 {
 393     J2kQuantStyle tmp;
 394     int compno;
 395
 396     if (get_qcx(s, n, &tmp))
 397         return -1;
 398     for (compno = 0; compno < s->ncomponents; compno++)
 399         if (!(properties[compno] & HAD_QCC))
 400             memcpy(q + compno, &tmp, sizeof(J2kQuantStyle));
 401     return 0;
 402 }
 403
 404 /** get quantization parameters for a component in the whole image on in a particular tile */
 405 static int get_qcc(J2kDecoderContext *s, int n, J2kQuantStyle *q, uint8_t *properties)
 406 {
 407     int compno;
 408
 409     if (s->buf_end - s->buf < 1)
 410         return AVERROR(EINVAL);
 411
 412     compno = bytestream_get_byte(&s->buf);
 413     properties[compno] |= HAD_QCC;
 414     return get_qcx(s, n-1, q+compno);
 415 }
 416
 417 /** get start of tile segment */
 418 static uint8_t get_sot(J2kDecoderContext *s)
 419 {
 420     if (s->buf_end - s->buf < 4)
 421         return AVERROR(EINVAL);
 422
 423     s->curtileno = bytestream_get_be16(&s->buf); ///< Isot
 424
 425     s->buf += 4; ///< Psot (ignored)
 426
 427     if (!bytestream_get_byte(&s->buf)){ ///< TPsot
 428         J2kTile *tile = s->tile + s->curtileno;
 429
 430         /* copy defaults */
 431         memcpy(tile->codsty, s->codsty, s->ncomponents * sizeof(J2kCodingStyle));
 432         memcpy(tile->qntsty, s->qntsty, s->ncomponents * sizeof(J2kQuantStyle));
 433     }
 434     bytestream_get_byte(&s->buf); ///< TNsot
 435
 436     return 0;
 437 }
 438
 439 static int init_tile(J2kDecoderContext *s, int tileno)
 440 {
 441     int compno,
 442         tilex = tileno % s->numXtiles,
 443         tiley = tileno / s->numXtiles;
 444     J2kTile *tile = s->tile + tileno;
 445
 446     if (!tile->comp)
 447         return AVERROR(ENOMEM);
 448     for (compno = 0; compno < s->ncomponents; compno++){
 449         J2kComponent *comp = tile->comp + compno;
 450         J2kCodingStyle *codsty = tile->codsty + compno;
 451         J2kQuantStyle  *qntsty = tile->qntsty + compno;
 452         int ret; // global bandno
 453
 454         comp->coord[0][0] = FFMAX(tilex * s->tile_width + s->tile_offset_x, s->image_offset_x);
 455         comp->coord[0][1] = FFMIN((tilex+1)*s->tile_width + s->tile_offset_x, s->width);
 456         comp->coord[1][0] = FFMAX(tiley * s->tile_height + s->tile_offset_y, s->image_offset_y);
 457         comp->coord[1][1] = FFMIN((tiley+1)*s->tile_height + s->tile_offset_y, s->height);
 458
 459         if (ret = ff_j2k_init_component(comp, codsty, qntsty, s->cbps[compno], s->cdx[compno], s->cdy[compno]))
 460             return ret;
 461     }
 462     return 0;
 463 }
 464
 465 /** read the number of coding passes */
 466 static int getnpasses(J2kDecoderContext *s)
 467 {
 468     int num;
 469     if (!get_bits(s, 1))
 470         return 1;
 471     if (!get_bits(s, 1))
 472         return 2;
 473     if ((num = get_bits(s, 2)) != 3)
 474         return num < 0 ? num : 3 + num;
 475     if ((num = get_bits(s, 5)) != 31)
 476         return num < 0 ? num : 6 + num;
 477     num = get_bits(s, 7);
 478     return num < 0 ? num : 37 + num;
 479 }
 480
 481 static int getlblockinc(J2kDecoderContext *s)
 482 {
 483     int res = 0, ret;
 484     while (ret = get_bits(s, 1)){
 485         if (ret < 0)
 486             return ret;
 487         res++;
 488     }
 489     return res;
 490 }
 491
 492 static int decode_packet(J2kDecoderContext *s, J2kCodingStyle *codsty, J2kResLevel *rlevel, int precno,
 493                          int layno, uint8_t *expn, int numgbits)
 494 {
 495     int bandno, cblkny, cblknx, cblkno, ret;
 496
 497     if (!(ret = get_bits(s, 1))){
 498         j2k_flush(s);
 499         return 0;
 500     } else if (ret < 0)
 501         return ret;
 502
 503     for (bandno = 0; bandno < rlevel->nbands; bandno++){
 504         J2kBand *band = rlevel->band + bandno;
 505         J2kPrec *prec = band->prec + precno;
 506         int pos = 0;
 507
 508         if (band->coord[0][0] == band->coord[0][1]
 509         ||  band->coord[1][0] == band->coord[1][1])
 510             continue;
 511
 512         for (cblkny = prec->yi0; cblkny < prec->yi1; cblkny++)
 513             for(cblknx = prec->xi0, cblkno = cblkny * band->cblknx + cblknx; cblknx < prec->xi1; cblknx++, cblkno++, pos++){
 514                 J2kCblk *cblk = band->cblk + cblkno;
 515                 int incl, newpasses, llen;
 516
 517                 if (cblk->npasses)
 518                     incl = get_bits(s, 1);
 519                 else
 520                     incl = tag_tree_decode(s, prec->cblkincl + pos, layno+1) == layno;
 521                 if (!incl)
 522                     continue;
 523                 else if (incl < 0)
 524                     return incl;
 525
 526                 if (!cblk->npasses)
 527                     cblk->nonzerobits = expn[bandno] + numgbits - 1 - tag_tree_decode(s, prec->zerobits + pos, 100);
 528                 if ((newpasses = getnpasses(s)) < 0)
 529                     return newpasses;
 530                 if ((llen = getlblockinc(s)) < 0)
 531                     return llen;
 532                 cblk->lblock += llen;
 533                 if ((ret = get_bits(s, av_log2(newpasses) + cblk->lblock)) < 0)
 534                     return ret;
 535                 cblk->lengthinc = ret;
 536                 cblk->npasses += newpasses;
 537             }
 538     }
 539     j2k_flush(s);
 540
 541     if (codsty->csty & J2K_CSTY_EPH) {
 542         if (AV_RB16(s->buf) == J2K_EPH) {
 543             s->buf += 2;
 544         } else {
 545             av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "EPH marker not found.\n");
 546         }
 547     }
 548
 549     for (bandno = 0; bandno < rlevel->nbands; bandno++){
 550         J2kBand *band = rlevel->band + bandno;
 551         int yi, cblknw = band->prec[precno].xi1 - band->prec[precno].xi0;
 552         for (yi = band->prec[precno].yi0; yi < band->prec[precno].yi1; yi++){
 553             int xi;
 554             for (xi = band->prec[precno].xi0; xi < band->prec[precno].xi1; xi++){
 555                 J2kCblk *cblk = band->cblk + yi * cblknw + xi;
 556                 if (s->buf_end - s->buf < cblk->lengthinc)
 557                     return AVERROR(EINVAL);
 558                 bytestream_get_buffer(&s->buf, cblk->data, cblk->lengthinc);
 559                 cblk->length += cblk->lengthinc;
 560                 cblk->lengthinc = 0;
 561             }
 562         }
 563     }
 564     return 0;
 565 }
 566
 567 static int decode_packets(J2kDecoderContext *s, J2kTile *tile)
 568 {
 569     int layno, reslevelno, compno, precno, ok_reslevel;
 570     s->bit_index = 8;
 571     for (layno = 0; layno < tile->codsty[0].nlayers; layno++){
 572         ok_reslevel = 1;
 573         for (reslevelno = 0; ok_reslevel; reslevelno++){
 574             ok_reslevel = 0;
 575             for (compno = 0; compno < s->ncomponents; compno++){
 576                 J2kCodingStyle *codsty = tile->codsty + compno;
 577                 J2kQuantStyle  *qntsty = tile->qntsty + compno;
 578                 if (reslevelno < codsty->nreslevels){
 579                     J2kResLevel *rlevel = tile->comp[compno].reslevel + reslevelno;
 580                     ok_reslevel = 1;
 581                     for (precno = 0; precno < rlevel->num_precincts_x * rlevel->num_precincts_y; precno++){
 582                         if (decode_packet(s, codsty, rlevel, precno, layno, qntsty->expn +
 583                                           (reslevelno ? 3*(reslevelno-1)+1 : 0), qntsty->nguardbits))
 584                             return -1;
 585                     }
 586                 }
 587             }
 588         }
 589     }
 590     return 0;
 591 }
 592
 593 /* TIER-1 routines */
 594 static void decode_sigpass(J2kT1Context *t1, int width, int height, int bpno, int bandno, int bpass_csty_symbol,
 595                            int vert_causal_ctx_csty_symbol)
 596 {
 597     int mask = 3 << (bpno - 1), y0, x, y;
 598
 599     for (y0 = 0; y0 < height; y0 += 4)
 600         for (x = 0; x < width; x++)
 601             for (y = y0; y < height && y < y0+4; y++){
 602                 if ((t1->flags[y+1][x+1] & J2K_T1_SIG_NB)
 603                 && !(t1->flags[y+1][x+1] & (J2K_T1_SIG | J2K_T1_VIS))){
 604                     int vert_causal_ctx_csty_loc_symbol = vert_causal_ctx_csty_symbol && (x == 3 && y == 3);
 605                     if (ff_mqc_decode(&t1->mqc, t1->mqc.cx_states + ff_j2k_getnbctxno(t1->flags[y+1][x+1], bandno,
 606                                       vert_causal_ctx_csty_loc_symbol))){
 607                         int xorbit, ctxno = ff_j2k_getsgnctxno(t1->flags[y+1][x+1], &xorbit);
 608                         if (bpass_csty_symbol)
 609                              t1->data[y][x] = ff_mqc_decode(&t1->mqc, t1->mqc.cx_states + ctxno) ? -mask : mask;
 610                         else
 611                              t1->data[y][x] = (ff_mqc_decode(&t1->mqc, t1->mqc.cx_states + ctxno) ^ xorbit) ?
 612                                                -mask : mask;
 613
 614                         ff_j2k_set_significant(t1, x, y, t1->data[y][x] < 0);
 615                     }
 616                     t1->flags[y+1][x+1] |= J2K_T1_VIS;
 617                 }
 618             }
 619 }
 620
 621 static void decode_refpass(J2kT1Context *t1, int width, int height, int bpno)
 622 {
 623     int phalf, nhalf;
 624     int y0, x, y;
 625
 626     phalf = 1 << (bpno - 1);
 627     nhalf = -phalf;
 628
 629     for (y0 = 0; y0 < height; y0 += 4)
 630         for (x = 0; x < width; x++)
 631             for (y = y0; y < height && y < y0+4; y++){
 632                 if ((t1->flags[y+1][x+1] & (J2K_T1_SIG | J2K_T1_VIS)) == J2K_T1_SIG){
 633                     int ctxno = ff_j2k_getrefctxno(t1->flags[y+1][x+1]);
 634                     int r = ff_mqc_decode(&t1->mqc, t1->mqc.cx_states + ctxno) ? phalf : nhalf;
 635                     t1->data[y][x] += t1->data[y][x] < 0 ? -r : r;
 636                     t1->flags[y+1][x+1] |= J2K_T1_REF;
 637                 }
 638             }
 639 }
 640
 641 static void decode_clnpass(J2kDecoderContext *s, J2kT1Context *t1, int width, int height,
 642                            int bpno, int bandno, int seg_symbols)
 643 {
 644     int mask = 3 << (bpno - 1), y0, x, y, runlen, dec;
 645
 646     for (y0 = 0; y0 < height; y0 += 4) {
 647         for (x = 0; x < width; x++){
 648             if (y0 + 3 < height && !(
 649             (t1->flags[y0+1][x+1] & (J2K_T1_SIG_NB | J2K_T1_VIS | J2K_T1_SIG)) ||
 650             (t1->flags[y0+2][x+1] & (J2K_T1_SIG_NB | J2K_T1_VIS | J2K_T1_SIG)) ||
 651             (t1->flags[y0+3][x+1] & (J2K_T1_SIG_NB | J2K_T1_VIS | J2K_T1_SIG)) ||
 652             (t1->flags[y0+4][x+1] & (J2K_T1_SIG_NB | J2K_T1_VIS | J2K_T1_SIG)))){
 653                 if (!ff_mqc_decode(&t1->mqc, t1->mqc.cx_states + MQC_CX_RL))
 654                     continue;
 655                 runlen = ff_mqc_decode(&t1->mqc, t1->mqc.cx_states + MQC_CX_UNI);
 656                 runlen = (runlen << 1) | ff_mqc_decode(&t1->mqc, t1->mqc.cx_states + MQC_CX_UNI);
 657                 dec = 1;
 658             } else{
 659                 runlen = 0;
 660                 dec = 0;
 661             }
 662
 663             for (y = y0 + runlen; y < y0 + 4 && y < height; y++){
 664                 if (!dec){
 665                     if (!(t1->flags[y+1][x+1] & (J2K_T1_SIG | J2K_T1_VIS)))
 666                         dec = ff_mqc_decode(&t1->mqc, t1->mqc.cx_states + ff_j2k_getnbctxno(t1->flags[y+1][x+1],
 667                                                                                              bandno, 0));
 668                 }
 669                 if (dec){
 670                     int xorbit, ctxno = ff_j2k_getsgnctxno(t1->flags[y+1][x+1], &xorbit);
 671                     t1->data[y][x] = (ff_mqc_decode(&t1->mqc, t1->mqc.cx_states + ctxno) ^ xorbit) ? -mask : mask;
 672                     ff_j2k_set_significant(t1, x, y, t1->data[y][x] < 0);
 673                 }
 674                 dec = 0;
 675                 t1->flags[y+1][x+1] &= ~J2K_T1_VIS;
 676             }
 677         }
 678     }
 679     if (seg_symbols) {
 680         int val;
 681         val = ff_mqc_decode(&t1->mqc, t1->mqc.cx_states + MQC_CX_UNI);
 682         val = (val << 1) + ff_mqc_decode(&t1->mqc, t1->mqc.cx_states + MQC_CX_UNI);
 683         val = (val << 1) + ff_mqc_decode(&t1->mqc, t1->mqc.cx_states + MQC_CX_UNI);
 684         val = (val << 1) + ff_mqc_decode(&t1->mqc, t1->mqc.cx_states + MQC_CX_UNI);
 685         if (val != 0xa) {
 686             av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR,"Segmentation symbol value incorrect\n");
 687         }
 688     }
 689 }
 690
 691 static int decode_cblk(J2kDecoderContext *s, J2kCodingStyle *codsty, J2kT1Context *t1, J2kCblk *cblk,
 692                        int width, int height, int bandpos)
 693 {
 694     int passno = cblk->npasses, pass_t = 2, bpno = cblk->nonzerobits - 1, y, clnpass_cnt = 0;
 695     int bpass_csty_symbol = J2K_CBLK_BYPASS & codsty->cblk_style;
 696     int vert_causal_ctx_csty_symbol = J2K_CBLK_VSC & codsty->cblk_style;
 697
 698     for (y = 0; y < height+2; y++)
 699         memset(t1->flags[y], 0, (width+2)*sizeof(int));
 700
 701     for (y = 0; y < height; y++)
 702         memset(t1->data[y], 0, width*sizeof(int));
 703
 704     ff_mqc_initdec(&t1->mqc, cblk->data);
 705     cblk->data[cblk->length] = 0xff;
 706     cblk->data[cblk->length+1] = 0xff;
 707
 708     while(passno--){
 709         switch(pass_t){
 710             case 0: decode_sigpass(t1, width, height, bpno+1, bandpos,
 711                                   bpass_csty_symbol && (clnpass_cnt >= 4), vert_causal_ctx_csty_symbol);
 712                     break;
 713             case 1: decode_refpass(t1, width, height, bpno+1);
 714                     if (bpass_csty_symbol && clnpass_cnt >= 4)
 715                         ff_mqc_initdec(&t1->mqc, cblk->data);
 716                     break;
 717             case 2: decode_clnpass(s, t1, width, height, bpno+1, bandpos,
 718                                    codsty->cblk_style & J2K_CBLK_SEGSYM);
 719                     clnpass_cnt = clnpass_cnt + 1;
 720                     if (bpass_csty_symbol && clnpass_cnt >= 4)
 721                        ff_mqc_initdec(&t1->mqc, cblk->data);
 722                     break;
 723         }
 724
 725         pass_t++;
 726         if (pass_t == 3){
 727             bpno--;
 728             pass_t = 0;
 729         }
 730     }
 731     return 0;
 732 }
 733
 734 static void mct_decode(J2kDecoderContext *s, J2kTile *tile)
 735 {
 736     int i, *src[3], i0, i1, i2, csize = 1;
 737
 738     for (i = 0; i < 3; i++)
 739         src[i] = tile->comp[i].data;
 740
 741     for (i = 0; i < 2; i++)
 742         csize *= tile->comp[0].coord[i][1] - tile->comp[0].coord[i][0];
 743
 744     if (tile->codsty[0].transform == FF_DWT97){
 745         for (i = 0; i < csize; i++){
 746             i0 = *src[0] + (*src[2] * 46802 >> 16);
 747             i1 = *src[0] - (*src[1] * 22553 + *src[2] * 46802 >> 16);
 748             i2 = *src[0] + (116130 * *src[1] >> 16);
 749             *src[0]++ = i0;
 750             *src[1]++ = i1;
 751             *src[2]++ = i2;
 752         }
 753     } else{
 754         for (i = 0; i < csize; i++){
 755             i1 = *src[0] - (*src[2] + *src[1] >> 2);
 756             i0 = i1 + *src[2];
 757             i2 = i1 + *src[1];
 758             *src[0]++ = i0;
 759             *src[1]++ = i1;
 760             *src[2]++ = i2;
 761         }
 762     }
 763 }
 764
 765 static int decode_tile(J2kDecoderContext *s, J2kTile *tile)
 766 {
 767     int compno, reslevelno, bandno;
 768     int x, y, *src[4];
 769     uint8_t *line;
 770     J2kT1Context t1;
 771
 772     for (compno = 0; compno < s->ncomponents; compno++){
 773         J2kComponent *comp = tile->comp + compno;
 774         J2kCodingStyle *codsty = tile->codsty + compno;
 775
 776         for (reslevelno = 0; reslevelno < codsty->nreslevels; reslevelno++){
 777             J2kResLevel *rlevel = comp->reslevel + reslevelno;
 778             for (bandno = 0; bandno < rlevel->nbands; bandno++){
 779                 J2kBand *band = rlevel->band + bandno;
 780                 int cblkx, cblky, cblkno=0, xx0, x0, xx1, y0, yy0, yy1, bandpos;
 781
 782                 bandpos = bandno + (reslevelno > 0);
 783
 784                 yy0 = bandno == 0 ? 0 : comp->reslevel[reslevelno-1].coord[1][1] - comp->reslevel[reslevelno-1].coord[1][0];
 785                 y0 = yy0;
 786                 yy1 = FFMIN(ff_j2k_ceildiv(band->coord[1][0] + 1, band->codeblock_height) * band->codeblock_height,
 787                             band->coord[1][1]) - band->coord[1][0] + yy0;
 788
 789                 if (band->coord[0][0] == band->coord[0][1] || band->coord[1][0] == band->coord[1][1])
 790                     continue;
 791
 792                 for (cblky = 0; cblky < band->cblkny; cblky++){
 793                     if (reslevelno == 0 || bandno == 1)
 794                         xx0 = 0;
 795                     else
 796                         xx0 = comp->reslevel[reslevelno-1].coord[0][1] - comp->reslevel[reslevelno-1].coord[0][0];
 797                     x0 = xx0;
 798                     xx1 = FFMIN(ff_j2k_ceildiv(band->coord[0][0] + 1, band->codeblock_width) * band->codeblock_width,
 799                                 band->coord[0][1]) - band->coord[0][0] + xx0;
 800
 801                     for (cblkx = 0; cblkx < band->cblknx; cblkx++, cblkno++){
 802                         int y, x;
 803                         decode_cblk(s, codsty, &t1, band->cblk + cblkno, xx1 - xx0, yy1 - yy0, bandpos);
 804                         if (codsty->transform == FF_DWT53){
 805                             for (y = yy0; y < yy1; y+=s->cdy[compno]){
 806                                 int *ptr = t1.data[y-yy0];
 807                                 for (x = xx0; x < xx1; x+=s->cdx[compno]){
 808                                     comp->data[(comp->coord[0][1] - comp->coord[0][0]) * y + x] = *ptr++ >> 1;
 809                                 }
 810                             }
 811                         } else{
 812                             for (y = yy0; y < yy1; y+=s->cdy[compno]){
 813                                 int *ptr = t1.data[y-yy0];
 814                                 for (x = xx0; x < xx1; x+=s->cdx[compno]){
 815                                     int tmp = ((int64_t)*ptr++) * ((int64_t)band->stepsize) >> 13, tmp2;
 816                                     tmp2 = FFABS(tmp>>1) + FFABS(tmp&1);
 817                                     comp->data[(comp->coord[0][1] - comp->coord[0][0]) * y + x] = tmp < 0 ? -tmp2 : tmp2;
 818                                 }
 819                             }
 820                         }
 821                         xx0 = xx1;
 822                         xx1 = FFMIN(xx1 + band->codeblock_width, band->coord[0][1] - band->coord[0][0] + x0);
 823                     }
 824                     yy0 = yy1;
 825                     yy1 = FFMIN(yy1 + band->codeblock_height, band->coord[1][1] - band->coord[1][0] + y0);
 826                 }
 827             }
 828         }
 829         ff_j2k_dwt_decode(&comp->dwt, comp->data);
 830         src[compno] = comp->data;
 831     }
 832     if (tile->codsty[0].mct)
 833         mct_decode(s, tile);
 834
 835     if (s->avctx->pix_fmt == PIX_FMT_BGRA) // RGBA -> BGRA
 836         FFSWAP(int *, src[0], src[2]);
 837
 838     if (s->precision <= 8) {
 839         for (compno = 0; compno < s->ncomponents; compno++){
 840             y = tile->comp[compno].coord[1][0] - s->image_offset_y;
 841             line = s->picture.data[0] + y * s->picture.linesize[0];
 842             for (; y < tile->comp[compno].coord[1][1] - s->image_offset_y; y += s->cdy[compno]){
 843                 uint8_t *dst;
 844
 845                 x = tile->comp[compno].coord[0][0] - s->image_offset_x;
 846                 dst = line + x * s->ncomponents + compno;
 847
 848                 for (; x < tile->comp[compno].coord[0][1] - s->image_offset_x; x += s->cdx[compno]) {
 849                     *src[compno] += 1 << (s->cbps[compno]-1);
 850                     if (*src[compno] < 0)
 851                         *src[compno] = 0;
 852                     else if (*src[compno] >= (1 << s->cbps[compno]))
 853                         *src[compno] = (1 << s->cbps[compno]) - 1;
 854                     *dst = *src[compno]++;
 855                     dst += s->ncomponents;
 856                 }
 857                 line += s->picture.linesize[0];
 858             }
 859         }
 860     } else {
 861         for (compno = 0; compno < s->ncomponents; compno++) {
 862             y = tile->comp[compno].coord[1][0] - s->image_offset_y;
 863             line = s->picture.data[0] + y * s->picture.linesize[0];
 864             for (; y < tile->comp[compno].coord[1][1] - s->image_offset_y; y += s->cdy[compno]) {
 865                 uint16_t *dst;
 866                 x = tile->comp[compno].coord[0][0] - s->image_offset_x;
 867                 dst = line + (x * s->ncomponents + compno) * 2;
 868                 for (; x < tile->comp[compno].coord[0][1] - s->image_offset_x; x += s-> cdx[compno]) {
 869                     int32_t val;
 870                     val = *src[compno]++ << (16 - s->cbps[compno]);
 871                     val += 1 << 15;
 872                     val = av_clip(val, 0, (1 << 16) - 1);
 873                     *dst = val;
 874                     dst += s->ncomponents;
 875                 }
 876                 line += s->picture.linesize[0];
 877             }
 878         }
 879     }
 880     return 0;
 881 }
 882
 883 static void cleanup(J2kDecoderContext *s)
 884 {
 885     int tileno, compno;
 886     for (tileno = 0; tileno < s->numXtiles * s->numYtiles; tileno++){
 887         for (compno = 0; compno < s->ncomponents; compno++){
 888             J2kComponent *comp = s->tile[tileno].comp + compno;
 889             J2kCodingStyle *codsty = s->tile[tileno].codsty + compno;
 890
 891             ff_j2k_cleanup(comp, codsty);
 892         }
 893         av_freep(&s->tile[tileno].comp);
 894     }
 895     av_freep(&s->tile);
 896 }
 897
 898 static int decode_codestream(J2kDecoderContext *s)
 899 {
 900     J2kCodingStyle *codsty = s->codsty;
 901     J2kQuantStyle  *qntsty = s->qntsty;
 902     uint8_t *properties = s->properties;
 903
 904     for (;;){
 905         int marker, len, ret = 0;
 906         uint8_t *oldbuf;
 907         if (s->buf_end - s->buf < 2){
 908             av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "Missing EOC\n");
 909             break;
 910         }
 911
 912         marker = bytestream_get_be16(&s->buf);
 913         oldbuf = s->buf;
 914
 915         if (marker == J2K_SOD){
 916             J2kTile *tile = s->tile + s->curtileno;
 917             if (ret = init_tile(s, s->curtileno))
 918                 return ret;
 919             if (ret = decode_packets(s, tile))
 920                 return ret;
 921             continue;
 922         }
 923         if (marker == J2K_EOC)
 924             break;
 925
 926         if (s->buf_end - s->buf < 2)
 927             return AVERROR(EINVAL);
 928         len = bytestream_get_be16(&s->buf);
 929         switch(marker){
 930             case J2K_SIZ:
 931                 ret = get_siz(s); break;
 932             case J2K_COC:
 933                 ret = get_coc(s, codsty, properties); break;
 934             case J2K_COD:
 935                 ret = get_cod(s, codsty, properties); break;
 936             case J2K_QCC:
 937                 ret = get_qcc(s, len, qntsty, properties); break;
 938             case J2K_QCD:
 939                 ret = get_qcd(s, len, qntsty, properties); break;
 940             case J2K_SOT:
 941                 if (!(ret = get_sot(s))){
 942                     codsty = s->tile[s->curtileno].codsty;
 943                     qntsty = s->tile[s->curtileno].qntsty;
 944                     properties = s->tile[s->curtileno].properties;
 945                 }
 946                 break;
 947             case J2K_COM:
 948                 // the comment is ignored
 949                 s->buf += len - 2; break;
 950             default:
 951                 av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "unsupported marker 0x%.4X at pos 0x%x\n", marker, s->buf - s->buf_start - 4);
 952                 s->buf += len - 2; break;
 953         }
 954         if (s->buf - oldbuf != len || ret){
 955             av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "error during processing marker segment %.4x\n", marker);
 956             return ret ? ret : -1;
 957         }
 958     }
 959     return 0;
 960 }
 961
 962 static int jp2_find_codestream(J2kDecoderContext *s)
 963 {
 964     uint32_t atom_size;
 965     int found_codestream = 0, search_range = 10;
 966
 967     // skip jpeg2k signature atom
 968     s->buf += 12;
 969
 970     while(!found_codestream && search_range && s->buf_end - s->buf >= 8) {
 971         atom_size = AV_RB32(s->buf);
 972         if(AV_RB32(s->buf + 4) == JP2_CODESTREAM) {
 973             found_codestream = 1;
 974             s->buf += 8;
 975         } else {
 976             if (s->buf_end - s->buf < atom_size)
 977                 return 0;
 978             s->buf += atom_size;
 979             search_range--;
 980         }
 981     }
 982
 983     if(found_codestream)
 984         return 1;
 985     return 0;
 986 }
 987
 988 static int decode_frame(AVCodecContext *avctx,
 989                         void *data, int *data_size,
 990                         AVPacket *avpkt)
 991 {
 992     J2kDecoderContext *s = avctx->priv_data;
 993     AVFrame *picture = data;
 994     int tileno, ret;
 995
 996     s->avctx = avctx;
 997     av_log(s->avctx, AV_LOG_DEBUG, "start\n");
 998
 999     // init
1000     s->buf = s->buf_start = avpkt->data;
1001     s->buf_end = s->buf_start + avpkt->size;
1002     s->curtileno = -1;
1003
1004     ff_j2k_init_tier1_luts();
1005
1006     if (s->buf_end - s->buf < 2)
1007         return AVERROR(EINVAL);
1008
1009     // check if the image is in jp2 format
1010     if(s->buf_end - s->buf >= 12 &&
1011        (AV_RB32(s->buf) == 12) && (AV_RB32(s->buf + 4) == JP2_SIG_TYPE) &&
1012        (AV_RB32(s->buf + 8) == JP2_SIG_VALUE)) {
1013         if(!jp2_find_codestream(s)) {
1014             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "couldn't find jpeg2k codestream atom\n");
1015             return -1;
1016         }
1017     }
1018
1019     if (bytestream_get_be16(&s->buf) != J2K_SOC){
1020         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "SOC marker not present\n");
1021         return -1;
1022     }
1023     if (ret = decode_codestream(s))
1024         return ret;
1025
1026     for (tileno = 0; tileno < s->numXtiles * s->numYtiles; tileno++)
1027         if (ret = decode_tile(s, s->tile + tileno))
1028             return ret;
1029
1030     cleanup(s);
1031     av_log(s->avctx, AV_LOG_DEBUG, "end\n");
1032
1033     *data_size = sizeof(AVPicture);
1034     *picture = s->picture;
1035
1036     return s->buf - s->buf_start;
1037 }
1038
1039 static av_cold int j2kdec_init(AVCodecContext *avctx)
1040 {
1041     J2kDecoderContext *s = avctx->priv_data;
1042
1043     avcodec_get_frame_defaults((AVFrame*)&s->picture);
1044     avctx->coded_frame = (AVFrame*)&s->picture;
1045     return 0;
1046 }
1047
1048 static av_cold int decode_end(AVCodecContext *avctx)
1049 {
1050     J2kDecoderContext *s = avctx->priv_data;
1051
1052     if (s->picture.data[0])
1053         avctx->release_buffer(avctx, &s->picture);
1054
1055     return 0;
1056 }
1057
1058 AVCodec ff_jpeg2000_decoder = {
1059     "j2k",
1060     AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1061     CODEC_ID_JPEG2000,
1062     sizeof(J2kDecoderContext),
1063     j2kdec_init,
1064     NULL,
1065     decode_end,
1066     decode_frame,
1067     .capabilities = CODEC_CAP_EXPERIMENTAL,
1068     .pix_fmts =
1069         (enum PixelFormat[]) {PIX_FMT_GRAY8, PIX_FMT_RGB24, -1}
1070 };