src/j2k.cc

   1 /*
   2     Copyright (C) 2012-2015 Carl Hetherington <cth@carlh.net>
   3
   4     This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   5     it under the terms of the GNU General Public License as published by
   6     the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
   7     (at your option) any later version.
   8
   9     This program is distributed in the hope that it will be useful,
  10     but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  11     MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  12     GNU General Public License for more details.
  13
  14     You should have received a copy of the GNU General Public License
  15     along with this program; if not, write to the Free Software
  16     Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
  17
  18 */
  19
  20 #include "j2k.h"
  21 #include "exceptions.h"
  22 #include "openjpeg_image.h"
  23 #include "data.h"
  24 #include "dcp_assert.h"
  25 #include "compose.hpp"
  26 #include <openjpeg.h>
  27 #include <cmath>
  28 #include <iostream>
  29
  30 using std::min;
  31 using std::pow;
  32 using boost::shared_ptr;
  33 using boost::shared_array;
  34 using namespace dcp;
  35
  36 shared_ptr<dcp::OpenJPEGImage>
  37 dcp::decompress_j2k (Data data, int reduce)
  38 {
  39         return dcp::decompress_j2k (data.data().get(), data.size(), reduce);
  40 }
  41
  42 class ReadBuffer
  43 {
  44 public:
  45         ReadBuffer (uint8_t* data, int64_t size)
  46                 : _data (data)
  47                 , _size (size)
  48                 , _offset (0)
  49         {}
  50
  51         OPJ_SIZE_T read (void* buffer, OPJ_SIZE_T nb_bytes)
  52         {
  53                 int64_t N = min (nb_bytes, _size - _offset);
  54                 memcpy (buffer, _data + _offset, N);
  55                 _offset += N;
  56                 return N;
  57         }
  58
  59 private:
  60         uint8_t* _data;
  61         OPJ_SIZE_T _size;
  62         OPJ_SIZE_T _offset;
  63 };
  64
  65 static OPJ_SIZE_T
  66 read_function (void* buffer, OPJ_SIZE_T nb_bytes, void* data)
  67 {
  68         return reinterpret_cast<ReadBuffer*>(data)->read (buffer, nb_bytes);
  69 }
  70
  71 static void
  72 read_free_function (void* data)
  73 {
  74         delete reinterpret_cast<ReadBuffer*>(data);
  75 }
  76
  77 /** Decompress a JPEG2000 image to a bitmap.
  78  *  @param data JPEG2000 data.
  79  *  @param size Size of data in bytes.
  80  *  @param reduce A power of 2 by which to reduce the size of the decoded image;
  81  *  e.g. 0 reduces by (2^0 == 1), ie keeping the same size.
  82  *       1 reduces by (2^1 == 2), ie halving the size of the image.
  83  *  This is useful for scaling 4K DCP images down to 2K.
  84  *  @return OpenJPEGImage.
  85  */
  86 shared_ptr<dcp::OpenJPEGImage>
  87 dcp::decompress_j2k (uint8_t* data, int64_t size, int reduce)
  88 {
  89         uint8_t const jp2_magic[] = {
  90                 0x00,
  91                 0x00,
  92                 0x00,
  93                 0x0c,
  94                 'j',
  95                 'P',
  96                 0x20,
  97                 0x20
  98         };
  99
 100         OPJ_CODEC_FORMAT format = OPJ_CODEC_J2K;
 101         if (size >= int (sizeof (jp2_magic)) && memcmp (data, jp2_magic, sizeof (jp2_magic)) == 0) {
 102                 format = OPJ_CODEC_JP2;
 103         }
 104
 105         opj_codec_t* decoder = opj_create_decompress (format);
 106         if (!decoder) {
 107                 boost::throw_exception (DCPReadError ("could not create JPEG2000 decompresser"));
 108         }
 109         opj_dparameters_t parameters;
 110         opj_set_default_decoder_parameters (&parameters);
 111         parameters.cp_reduce = reduce;
 112         opj_setup_decoder (decoder, &parameters);
 113
 114         opj_stream_t* stream = opj_stream_default_create (OPJ_TRUE);
 115         if (!stream) {
 116                 throw MiscError ("could not create JPEG2000 stream");
 117         }
 118
 119         opj_stream_set_read_function (stream, read_function);
 120         ReadBuffer* buffer = new ReadBuffer (data, size);
 121         opj_stream_set_user_data (stream, buffer, read_free_function);
 122         opj_stream_set_user_data_length (stream, size);
 123
 124         opj_image_t* image = 0;
 125         opj_read_header (stream, decoder, &image);
 126         if (opj_decode (decoder, stream, image) == OPJ_FALSE) {
 127                 opj_destroy_codec (decoder);
 128                 opj_stream_destroy (stream);
 129                 if (format == OPJ_CODEC_J2K) {
 130                         boost::throw_exception (DCPReadError (String::compose ("could not decode JPEG2000 codestream of %1 bytes.", size)));
 131                 } else {
 132                         boost::throw_exception (DCPReadError (String::compose ("could not decode JP2 file of %1 bytes.", size)));
 133                 }
 134         }
 135
 136         opj_destroy_codec (decoder);
 137         opj_stream_destroy (stream);
 138
 139         image->x1 = rint (float(image->x1) / pow (2.0f, reduce));
 140         image->y1 = rint (float(image->y1) / pow (2.0f, reduce));
 141         return shared_ptr<OpenJPEGImage> (new OpenJPEGImage (image));
 142 }
 143
 144 class WriteBuffer
 145 {
 146 public:
 147 /* XXX: is there a better strategy for this? */
 148 #define MAX_J2K_SIZE (1024 * 1024 * 2)
 149         WriteBuffer ()
 150                 : _data (shared_array<uint8_t> (new uint8_t[MAX_J2K_SIZE]), MAX_J2K_SIZE)
 151                 , _offset (0)
 152         {
 153                 _data.set_size (0);
 154         }
 155
 156         OPJ_SIZE_T write (void* buffer, OPJ_SIZE_T nb_bytes)
 157         {
 158                 DCP_ASSERT ((_offset + nb_bytes) < MAX_J2K_SIZE);
 159                 memcpy (_data.data().get() + _offset, buffer, nb_bytes);
 160                 _offset += nb_bytes;
 161                 if (_offset > OPJ_SIZE_T (_data.size())) {
 162                         _data.set_size (_offset);
 163                 }
 164                 return nb_bytes;
 165         }
 166
 167         OPJ_BOOL seek (OPJ_SIZE_T nb_bytes)
 168         {
 169                 _offset = nb_bytes;
 170                 return OPJ_TRUE;
 171         }
 172
 173         Data data () const
 174         {
 175                 return _data;
 176         }
 177
 178 private:
 179         Data _data;
 180         OPJ_SIZE_T _offset;
 181 };
 182
 183 static OPJ_SIZE_T
 184 write_function (void* buffer, OPJ_SIZE_T nb_bytes, void* data)
 185 {
 186         return reinterpret_cast<WriteBuffer*>(data)->write (buffer, nb_bytes);
 187 }
 188
 189 static void
 190 write_free_function (void* data)
 191 {
 192         delete reinterpret_cast<WriteBuffer*>(data);
 193 }
 194
 195 static OPJ_BOOL
 196 seek_function (OPJ_OFF_T nb_bytes, void* data)
 197 {
 198         return reinterpret_cast<WriteBuffer*>(data)->seek (nb_bytes);
 199 }
 200
 201 static void
 202 error_callback (char const * msg, void *)
 203 {
 204         throw MiscError (msg);
 205 }
 206
 207 Data
 208 dcp::compress_j2k (shared_ptr<const OpenJPEGImage> xyz, int bandwidth, int frames_per_second, bool threed, bool fourk)
 209 {
 210         /* get a J2K compressor handle */
 211         opj_codec_t* encoder = opj_create_compress (OPJ_CODEC_J2K);
 212         if (encoder == 0) {
 213                 throw MiscError ("could not create JPEG2000 encoder");
 214         }
 215
 216         opj_set_error_handler (encoder, error_callback, 0);
 217
 218         /* Set encoding parameters to default values */
 219         opj_cparameters_t parameters;
 220         opj_set_default_encoder_parameters (&parameters);
 221         parameters.rsiz = fourk ? OPJ_PROFILE_CINEMA_4K : OPJ_PROFILE_CINEMA_2K;
 222         parameters.cp_comment = strdup ("libdcp");
 223
 224         /* set max image */
 225         parameters.max_cs_size = (bandwidth / 8) / frames_per_second;
 226         if (threed) {
 227                 /* In 3D we have only half the normal bandwidth per eye */
 228                 parameters.max_cs_size /= 2;
 229         }
 230         parameters.max_comp_size = parameters.max_cs_size / 1.25;
 231         parameters.tcp_numlayers = 1;
 232
 233         /* Setup the encoder parameters using the current image and user parameters */
 234         opj_setup_encoder (encoder, &parameters, xyz->opj_image());
 235
 236         opj_stream_t* stream = opj_stream_default_create (OPJ_FALSE);
 237         if (!stream) {
 238                 throw MiscError ("could not create JPEG2000 stream");
 239         }
 240
 241         opj_stream_set_write_function (stream, write_function);
 242         opj_stream_set_seek_function (stream, seek_function);
 243         WriteBuffer* buffer = new WriteBuffer ();
 244         opj_stream_set_user_data (stream, buffer, write_free_function);
 245
 246         if (!opj_start_compress (encoder, xyz->opj_image(), stream)) {
 247                 throw MiscError ("could not start JPEG2000 encoding");
 248         }
 249
 250         if (!opj_encode (encoder, stream)) {
 251                 opj_destroy_codec (encoder);
 252                 opj_stream_destroy (stream);
 253                 throw MiscError ("JPEG2000 encoding failed");
 254         }
 255
 256         if (!opj_end_compress (encoder, stream)) {
 257                 opj_destroy_codec (encoder);
 258                 opj_stream_destroy (stream);
 259                 throw MiscError ("could not end JPEG2000 encoding");
 260         }
 261
 262         Data enc (buffer->data ());
 263
 264         free (parameters.cp_comment);
 265         opj_destroy_codec (encoder);
 266         opj_stream_destroy (stream);
 267
 268         return enc;
 269 }