src/j2k.cc

   1 /*
   2     Copyright (C) 2012-2015 Carl Hetherington <cth@carlh.net>
   3
   4     This file is part of libdcp.
   5
   6     libdcp is free software; you can redistribute it and/or modify
   7     it under the terms of the GNU General Public License as published by
   8     the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
   9     (at your option) any later version.
  10
  11     libdcp is distributed in the hope that it will be useful,
  12     but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13     MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  14     GNU General Public License for more details.
  15
  16     You should have received a copy of the GNU General Public License
  17     along with libdcp.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  18
  19 */
  20
  21 #include "j2k.h"
  22 #include "exceptions.h"
  23 #include "openjpeg_image.h"
  24 #include "data.h"
  25 #include "dcp_assert.h"
  26 #include "compose.hpp"
  27 #include <openjpeg.h>
  28 #include <cmath>
  29 #include <iostream>
  30
  31 using std::min;
  32 using std::pow;
  33 using boost::shared_ptr;
  34 using boost::shared_array;
  35 using namespace dcp;
  36
  37 shared_ptr<dcp::OpenJPEGImage>
  38 dcp::decompress_j2k (Data data, int reduce)
  39 {
  40         return dcp::decompress_j2k (data.data().get(), data.size(), reduce);
  41 }
  42
  43 class ReadBuffer
  44 {
  45 public:
  46         ReadBuffer (uint8_t* data, int64_t size)
  47                 : _data (data)
  48                 , _size (size)
  49                 , _offset (0)
  50         {}
  51
  52         OPJ_SIZE_T read (void* buffer, OPJ_SIZE_T nb_bytes)
  53         {
  54                 int64_t N = min (nb_bytes, _size - _offset);
  55                 memcpy (buffer, _data + _offset, N);
  56                 _offset += N;
  57                 return N;
  58         }
  59
  60 private:
  61         uint8_t* _data;
  62         OPJ_SIZE_T _size;
  63         OPJ_SIZE_T _offset;
  64 };
  65
  66 static OPJ_SIZE_T
  67 read_function (void* buffer, OPJ_SIZE_T nb_bytes, void* data)
  68 {
  69         return reinterpret_cast<ReadBuffer*>(data)->read (buffer, nb_bytes);
  70 }
  71
  72 static void
  73 read_free_function (void* data)
  74 {
  75         delete reinterpret_cast<ReadBuffer*>(data);
  76 }
  77
  78 /** Decompress a JPEG2000 image to a bitmap.
  79  *  @param data JPEG2000 data.
  80  *  @param size Size of data in bytes.
  81  *  @param reduce A power of 2 by which to reduce the size of the decoded image;
  82  *  e.g. 0 reduces by (2^0 == 1), ie keeping the same size.
  83  *       1 reduces by (2^1 == 2), ie halving the size of the image.
  84  *  This is useful for scaling 4K DCP images down to 2K.
  85  *  @return OpenJPEGImage.
  86  */
  87 shared_ptr<dcp::OpenJPEGImage>
  88 dcp::decompress_j2k (uint8_t* data, int64_t size, int reduce)
  89 {
  90         uint8_t const jp2_magic[] = {
  91                 0x00,
  92                 0x00,
  93                 0x00,
  94                 0x0c,
  95                 'j',
  96                 'P',
  97                 0x20,
  98                 0x20
  99         };
 100
 101         OPJ_CODEC_FORMAT format = OPJ_CODEC_J2K;
 102         if (size >= int (sizeof (jp2_magic)) && memcmp (data, jp2_magic, sizeof (jp2_magic)) == 0) {
 103                 format = OPJ_CODEC_JP2;
 104         }
 105
 106         opj_codec_t* decoder = opj_create_decompress (format);
 107         if (!decoder) {
 108                 boost::throw_exception (DCPReadError ("could not create JPEG2000 decompresser"));
 109         }
 110         opj_dparameters_t parameters;
 111         opj_set_default_decoder_parameters (&parameters);
 112         parameters.cp_reduce = reduce;
 113         opj_setup_decoder (decoder, &parameters);
 114
 115         opj_stream_t* stream = opj_stream_default_create (OPJ_TRUE);
 116         if (!stream) {
 117                 throw MiscError ("could not create JPEG2000 stream");
 118         }
 119
 120         opj_stream_set_read_function (stream, read_function);
 121         ReadBuffer* buffer = new ReadBuffer (data, size);
 122         opj_stream_set_user_data (stream, buffer, read_free_function);
 123         opj_stream_set_user_data_length (stream, size);
 124
 125         opj_image_t* image = 0;
 126         opj_read_header (stream, decoder, &image);
 127         if (opj_decode (decoder, stream, image) == OPJ_FALSE) {
 128                 opj_destroy_codec (decoder);
 129                 opj_stream_destroy (stream);
 130                 if (format == OPJ_CODEC_J2K) {
 131                         boost::throw_exception (DCPReadError (String::compose ("could not decode JPEG2000 codestream of %1 bytes.", size)));
 132                 } else {
 133                         boost::throw_exception (DCPReadError (String::compose ("could not decode JP2 file of %1 bytes.", size)));
 134                 }
 135         }
 136
 137         opj_destroy_codec (decoder);
 138         opj_stream_destroy (stream);
 139
 140         image->x1 = rint (float(image->x1) / pow (2.0f, reduce));
 141         image->y1 = rint (float(image->y1) / pow (2.0f, reduce));
 142         return shared_ptr<OpenJPEGImage> (new OpenJPEGImage (image));
 143 }
 144
 145 class WriteBuffer
 146 {
 147 public:
 148 /* XXX: is there a better strategy for this? */
 149 #define MAX_J2K_SIZE (1024 * 1024 * 2)
 150         WriteBuffer ()
 151                 : _data (shared_array<uint8_t> (new uint8_t[MAX_J2K_SIZE]), MAX_J2K_SIZE)
 152                 , _offset (0)
 153         {
 154                 _data.set_size (0);
 155         }
 156
 157         OPJ_SIZE_T write (void* buffer, OPJ_SIZE_T nb_bytes)
 158         {
 159                 DCP_ASSERT ((_offset + nb_bytes) < MAX_J2K_SIZE);
 160                 memcpy (_data.data().get() + _offset, buffer, nb_bytes);
 161                 _offset += nb_bytes;
 162                 if (_offset > OPJ_SIZE_T (_data.size())) {
 163                         _data.set_size (_offset);
 164                 }
 165                 return nb_bytes;
 166         }
 167
 168         OPJ_BOOL seek (OPJ_SIZE_T nb_bytes)
 169         {
 170                 _offset = nb_bytes;
 171                 return OPJ_TRUE;
 172         }
 173
 174         Data data () const
 175         {
 176                 return _data;
 177         }
 178
 179 private:
 180         Data _data;
 181         OPJ_SIZE_T _offset;
 182 };
 183
 184 static OPJ_SIZE_T
 185 write_function (void* buffer, OPJ_SIZE_T nb_bytes, void* data)
 186 {
 187         return reinterpret_cast<WriteBuffer*>(data)->write (buffer, nb_bytes);
 188 }
 189
 190 static void
 191 write_free_function (void* data)
 192 {
 193         delete reinterpret_cast<WriteBuffer*>(data);
 194 }
 195
 196 static OPJ_BOOL
 197 seek_function (OPJ_OFF_T nb_bytes, void* data)
 198 {
 199         return reinterpret_cast<WriteBuffer*>(data)->seek (nb_bytes);
 200 }
 201
 202 static void
 203 error_callback (char const * msg, void *)
 204 {
 205         throw MiscError (msg);
 206 }
 207
 208 Data
 209 dcp::compress_j2k (shared_ptr<const OpenJPEGImage> xyz, int bandwidth, int frames_per_second, bool threed, bool fourk)
 210 {
 211         /* get a J2K compressor handle */
 212         opj_codec_t* encoder = opj_create_compress (OPJ_CODEC_J2K);
 213         if (encoder == 0) {
 214                 throw MiscError ("could not create JPEG2000 encoder");
 215         }
 216
 217         opj_set_error_handler (encoder, error_callback, 0);
 218
 219         /* Set encoding parameters to default values */
 220         opj_cparameters_t parameters;
 221         opj_set_default_encoder_parameters (&parameters);
 222         parameters.rsiz = fourk ? OPJ_PROFILE_CINEMA_4K : OPJ_PROFILE_CINEMA_2K;
 223         parameters.cp_comment = strdup ("libdcp");
 224
 225         /* set max image */
 226         parameters.max_cs_size = (bandwidth / 8) / frames_per_second;
 227         if (threed) {
 228                 /* In 3D we have only half the normal bandwidth per eye */
 229                 parameters.max_cs_size /= 2;
 230         }
 231         parameters.max_comp_size = parameters.max_cs_size / 1.25;
 232         parameters.tcp_numlayers = 1;
 233         parameters.tcp_mct = 1;
 234
 235         /* Setup the encoder parameters using the current image and user parameters */
 236         opj_setup_encoder (encoder, &parameters, xyz->opj_image());
 237
 238         opj_stream_t* stream = opj_stream_default_create (OPJ_FALSE);
 239         if (!stream) {
 240                 throw MiscError ("could not create JPEG2000 stream");
 241         }
 242
 243         opj_stream_set_write_function (stream, write_function);
 244         opj_stream_set_seek_function (stream, seek_function);
 245         WriteBuffer* buffer = new WriteBuffer ();
 246         opj_stream_set_user_data (stream, buffer, write_free_function);
 247
 248         if (!opj_start_compress (encoder, xyz->opj_image(), stream)) {
 249                 throw MiscError ("could not start JPEG2000 encoding");
 250         }
 251
 252         if (!opj_encode (encoder, stream)) {
 253                 opj_destroy_codec (encoder);
 254                 opj_stream_destroy (stream);
 255                 throw MiscError ("JPEG2000 encoding failed");
 256         }
 257
 258         if (!opj_end_compress (encoder, stream)) {
 259                 opj_destroy_codec (encoder);
 260                 opj_stream_destroy (stream);
 261                 throw MiscError ("could not end JPEG2000 encoding");
 262         }
 263
 264         Data enc (buffer->data ());
 265
 266         free (parameters.cp_comment);
 267         opj_destroy_codec (encoder);
 268         opj_stream_destroy (stream);
 269
 270         return enc;
 271 }