src/picture_asset.cc

   1 /*
   2     Copyright (C) 2012 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 /** @file  src/picture_asset.cc
  21  *  @brief An asset made up of JPEG2000 files
  22  */
  23
  24 #include <list>
  25 #include <stdexcept>
  26 #include <iostream>
  27 #include <sstream>
  28 #include <fstream>
  29 #include <boost/filesystem.hpp>
  30 #include <boost/lexical_cast.hpp>
  31 #include <openjpeg.h>
  32 #include "AS_DCP.h"
  33 #include "KM_fileio.h"
  34 #include "picture_asset.h"
  35 #include "util.h"
  36 #include "exceptions.h"
  37 #include "picture_frame.h"
  38
  39 using std::string;
  40 using std::ostream;
  41 using std::list;
  42 using std::vector;
  43 using std::max;
  44 using boost::shared_ptr;
  45 using boost::dynamic_pointer_cast;
  46 using boost::lexical_cast;
  47 using namespace libdcp;
  48
  49 PictureAsset::PictureAsset (string directory, string mxf_name, boost::signals2::signal<void (float)>* progress, int fps, int intrinsic_duration)
  50         : MXFAsset (directory, mxf_name, progress, fps, intrinsic_duration)
  51 {
  52
  53 }
  54
  55 void
  56 PictureAsset::write_to_cpl (ostream& s) const
  57 {
  58         s << "        <MainPicture>\n"
  59           << "          <Id>urn:uuid:" << _uuid << "</Id>\n"
  60           << "          <AnnotationText>" << _file_name << "</AnnotationText>\n"
  61           << "          <EditRate>" << _fps << " 1</EditRate>\n"
  62           << "          <IntrinsicDuration>" << _intrinsic_duration << "</IntrinsicDuration>\n"
  63           << "          <EntryPoint>" << _entry_point << "</EntryPoint>\n"
  64           << "          <Duration>" << _duration << "</Duration>\n"
  65           << "          <FrameRate>" << _fps << " 1</FrameRate>\n"
  66           << "          <ScreenAspectRatio>" << _size.width << " " << _size.height << "</ScreenAspectRatio>\n"
  67           << "        </MainPicture>\n";
  68 }
  69
  70 bool
  71 PictureAsset::equals (shared_ptr<const Asset> other, EqualityOptions opt, list<string>& notes) const
  72 {
  73         if (!MXFAsset::equals (other, opt, notes)) {
  74                 return false;
  75         }
  76
  77         ASDCP::JP2K::MXFReader reader_A;
  78         if (ASDCP_FAILURE (reader_A.OpenRead (path().string().c_str()))) {
  79                 throw MXFFileError ("could not open MXF file for reading", path().string());
  80         }
  81
  82         ASDCP::JP2K::MXFReader reader_B;
  83         if (ASDCP_FAILURE (reader_B.OpenRead (other->path().string().c_str()))) {
  84                 throw MXFFileError ("could not open MXF file for reading", path().string());
  85         }
  86
  87         ASDCP::JP2K::PictureDescriptor desc_A;
  88         if (ASDCP_FAILURE (reader_A.FillPictureDescriptor (desc_A))) {
  89                 throw DCPReadError ("could not read video MXF information");
  90         }
  91         ASDCP::JP2K::PictureDescriptor desc_B;
  92         if (ASDCP_FAILURE (reader_B.FillPictureDescriptor (desc_B))) {
  93                 throw DCPReadError ("could not read video MXF information");
  94         }
  95
  96         if (
  97                 desc_A.EditRate != desc_B.EditRate ||
  98                 desc_A.ContainerDuration != desc_B.ContainerDuration ||
  99                 desc_A.SampleRate != desc_B.SampleRate ||
 100                 desc_A.StoredWidth != desc_B.StoredWidth ||
 101                 desc_A.StoredHeight != desc_B.StoredHeight ||
 102                 desc_A.AspectRatio != desc_B.AspectRatio ||
 103                 desc_A.Rsize != desc_B.Rsize ||
 104                 desc_A.Xsize != desc_B.Xsize ||
 105                 desc_A.Ysize != desc_B.Ysize ||
 106                 desc_A.XOsize != desc_B.XOsize ||
 107                 desc_A.YOsize != desc_B.YOsize ||
 108                 desc_A.XTsize != desc_B.XTsize ||
 109                 desc_A.YTsize != desc_B.YTsize ||
 110                 desc_A.XTOsize != desc_B.XTOsize ||
 111                 desc_A.YTOsize != desc_B.YTOsize ||
 112                 desc_A.Csize != desc_B.Csize
 113 //              desc_A.CodingStyleDefault != desc_B.CodingStyleDefault ||
 114 //              desc_A.QuantizationDefault != desc_B.QuantizationDefault
 115                 ) {
 116
 117                 notes.push_back ("video MXF picture descriptors differ");
 118                 return false;
 119         }
 120
 121 //              for (unsigned int j = 0; j < ASDCP::JP2K::MaxComponents; ++j) {
 122 //                      if (desc_A.ImageComponents[j] != desc_B.ImageComponents[j]) {
 123 //                              notes.pack_start ("video MXF picture descriptors differ");
 124 //                      }
 125 //              }
 126
 127         return true;
 128 }
 129
 130
 131 MonoPictureAsset::MonoPictureAsset (
 132         boost::function<string (int)> get_path,
 133         string directory,
 134         string mxf_name,
 135         boost::signals2::signal<void (float)>* progress,
 136         int fps,
 137         int intrinsic_duration,
 138         Size size)
 139         : PictureAsset (directory, mxf_name, progress, fps, intrinsic_duration)
 140 {
 141         _size = size;
 142         construct (get_path);
 143 }
 144
 145 MonoPictureAsset::MonoPictureAsset (
 146         vector<string> const & files,
 147         string directory,
 148         string mxf_name,
 149         boost::signals2::signal<void (float)>* progress,
 150         int fps,
 151         int intrinsic_duration,
 152         Size size)
 153         : PictureAsset (directory, mxf_name, progress, fps, intrinsic_duration)
 154 {
 155         _size = size;
 156         construct (boost::bind (&MonoPictureAsset::path_from_list, this, _1, files));
 157 }
 158
 159 MonoPictureAsset::MonoPictureAsset (string directory, string mxf_name, int fps, int intrinsic_duration)
 160         : PictureAsset (directory, mxf_name, 0, fps, intrinsic_duration)
 161 {
 162         ASDCP::JP2K::MXFReader reader;
 163         if (ASDCP_FAILURE (reader.OpenRead (path().string().c_str()))) {
 164                 throw MXFFileError ("could not open MXF file for reading", path().string());
 165         }
 166
 167         ASDCP::JP2K::PictureDescriptor desc;
 168         if (ASDCP_FAILURE (reader.FillPictureDescriptor (desc))) {
 169                 throw DCPReadError ("could not read video MXF information");
 170         }
 171
 172         _size.width = desc.StoredWidth;
 173         _size.height = desc.StoredHeight;
 174 }
 175
 176 void
 177 MonoPictureAsset::construct (boost::function<string (int)> get_path)
 178 {
 179         ASDCP::JP2K::CodestreamParser j2k_parser;
 180         ASDCP::JP2K::FrameBuffer frame_buffer (4 * Kumu::Megabyte);
 181         if (ASDCP_FAILURE (j2k_parser.OpenReadFrame (get_path(0).c_str(), frame_buffer))) {
 182                 throw FileError ("could not open JPEG2000 file for reading", get_path (0));
 183         }
 184
 185         ASDCP::JP2K::PictureDescriptor picture_desc;
 186         j2k_parser.FillPictureDescriptor (picture_desc);
 187         picture_desc.EditRate = ASDCP::Rational (_fps, 1);
 188
 189         ASDCP::WriterInfo writer_info;
 190         fill_writer_info (&writer_info);
 191
 192         ASDCP::JP2K::MXFWriter mxf_writer;
 193         if (ASDCP_FAILURE (mxf_writer.OpenWrite (path().string().c_str(), writer_info, picture_desc))) {
 194                 throw MXFFileError ("could not open MXF file for writing", path().string());
 195         }
 196
 197         for (int i = 0; i < _intrinsic_duration; ++i) {
 198
 199                 string const path = get_path (i);
 200
 201                 if (ASDCP_FAILURE (j2k_parser.OpenReadFrame (path.c_str(), frame_buffer))) {
 202                         throw FileError ("could not open JPEG2000 file for reading", path);
 203                 }
 204
 205                 /* XXX: passing 0 to WriteFrame ok? */
 206                 if (ASDCP_FAILURE (mxf_writer.WriteFrame (frame_buffer, 0, 0))) {
 207                         throw MiscError ("error in writing video MXF");
 208                 }
 209
 210                 if (_progress) {
 211                         (*_progress) (0.5 * float (i) / _intrinsic_duration);
 212                 }
 213         }
 214
 215         if (ASDCP_FAILURE (mxf_writer.Finalize())) {
 216                 throw MiscError ("error in finalising video MXF");
 217         }
 218 }
 219
 220 string
 221 MonoPictureAsset::path_from_list (int f, vector<string> const & files) const
 222 {
 223         return files[f];
 224 }
 225
 226 shared_ptr<const MonoPictureFrame>
 227 MonoPictureAsset::get_frame (int n) const
 228 {
 229         return shared_ptr<const MonoPictureFrame> (new MonoPictureFrame (path().string(), n + _entry_point));
 230 }
 231
 232
 233 bool
 234 MonoPictureAsset::equals (shared_ptr<const Asset> other, EqualityOptions opt, list<string>& notes) const
 235 {
 236         if (!PictureAsset::equals (other, opt, notes)) {
 237                 return false;
 238         }
 239
 240         shared_ptr<const MonoPictureAsset> other_picture = dynamic_pointer_cast<const MonoPictureAsset> (other);
 241         assert (other_picture);
 242
 243         for (int i = 0; i < _intrinsic_duration; ++i) {
 244                 shared_ptr<const MonoPictureFrame> frame_A = get_frame (i);
 245                 shared_ptr<const MonoPictureFrame> frame_B = other_picture->get_frame (i);
 246
 247                 if (!frame_buffer_equals (
 248                             i, opt, notes,
 249                             frame_A->j2k_frame()->RoData(), frame_A->j2k_frame()->Size(),
 250                             frame_B->j2k_frame()->RoData(), frame_B->j2k_frame()->Size()
 251                             )) {
 252                         return false;
 253                 }
 254         }
 255
 256         return true;
 257 }
 258
 259 bool
 260 StereoPictureAsset::equals (shared_ptr<const Asset> other, EqualityOptions opt, list<string>& notes) const
 261 {
 262         if (!PictureAsset::equals (other, opt, notes)) {
 263                 return false;
 264         }
 265
 266         shared_ptr<const StereoPictureAsset> other_picture = dynamic_pointer_cast<const StereoPictureAsset> (other);
 267         assert (other_picture);
 268
 269         for (int i = 0; i < _intrinsic_duration; ++i) {
 270                 shared_ptr<const StereoPictureFrame> frame_A = get_frame (i);
 271                 shared_ptr<const StereoPictureFrame> frame_B = other_picture->get_frame (i);
 272
 273                 if (!frame_buffer_equals (
 274                             i, opt, notes,
 275                             frame_A->j2k_frame()->Left.RoData(), frame_A->j2k_frame()->Left.Size(),
 276                             frame_B->j2k_frame()->Left.RoData(), frame_B->j2k_frame()->Left.Size()
 277                             )) {
 278                         return false;
 279                 }
 280
 281                 if (!frame_buffer_equals (
 282                             i, opt, notes,
 283                             frame_A->j2k_frame()->Right.RoData(), frame_A->j2k_frame()->Right.Size(),
 284                             frame_B->j2k_frame()->Right.RoData(), frame_B->j2k_frame()->Right.Size()
 285                             )) {
 286                         return false;
 287                 }
 288         }
 289
 290         return true;
 291 }
 292
 293 bool
 294 PictureAsset::frame_buffer_equals (
 295         int frame, EqualityOptions opt, list<string>& notes, uint8_t const * data_A, unsigned int size_A, uint8_t const * data_B, unsigned int size_B
 296         ) const
 297 {
 298         if (size_A == size_B && memcmp (data_A, data_B, size_A) == 0) {
 299                 /* Easy result; the J2K data is identical */
 300                 return true;
 301         }
 302
 303         /* Decompress the images to bitmaps */
 304         opj_image_t* image_A = decompress_j2k (const_cast<uint8_t*> (data_A), size_A, 0);
 305         opj_image_t* image_B = decompress_j2k (const_cast<uint8_t*> (data_B), size_B, 0);
 306
 307         /* Compare them */
 308
 309         if (image_A->numcomps != image_B->numcomps) {
 310                 notes.push_back ("image component counts for frame " + lexical_cast<string>(frame) + " differ");
 311                 return false;
 312         }
 313
 314         vector<int> abs_diffs (image_A->comps[0].w * image_A->comps[0].h * image_A->numcomps);
 315         int d = 0;
 316         int max_diff = 0;
 317
 318         for (int c = 0; c < image_A->numcomps; ++c) {
 319
 320                 if (image_A->comps[c].w != image_B->comps[c].w || image_A->comps[c].h != image_B->comps[c].h) {
 321                         notes.push_back ("image sizes for frame " + lexical_cast<string>(frame) + " differ");
 322                         return false;
 323                 }
 324
 325                 int const pixels = image_A->comps[c].w * image_A->comps[c].h;
 326                 for (int j = 0; j < pixels; ++j) {
 327                         int const t = abs (image_A->comps[c].data[j] - image_B->comps[c].data[j]);
 328                         abs_diffs[d++] = t;
 329                         max_diff = max (max_diff, t);
 330                 }
 331         }
 332
 333         uint64_t total = 0;
 334         for (vector<int>::iterator j = abs_diffs.begin(); j != abs_diffs.end(); ++j) {
 335                 total += *j;
 336         }
 337
 338         double const mean = double (total) / abs_diffs.size ();
 339
 340         uint64_t total_squared_deviation = 0;
 341         for (vector<int>::iterator j = abs_diffs.begin(); j != abs_diffs.end(); ++j) {
 342                 total_squared_deviation += pow (*j - mean, 2);
 343         }
 344
 345         double const std_dev = sqrt (double (total_squared_deviation) / abs_diffs.size());
 346
 347         if (mean > opt.max_mean_pixel_error || std_dev > opt.max_std_dev_pixel_error) {
 348                 notes.push_back ("mean or standard deviation out of range for " + lexical_cast<string>(frame));
 349                 return false;
 350         }
 351
 352         opj_image_destroy (image_A);
 353         opj_image_destroy (image_B);
 354
 355         return true;
 356 }
 357
 358
 359 StereoPictureAsset::StereoPictureAsset (string directory, string mxf_name, int fps, int intrinsic_duration)
 360         : PictureAsset (directory, mxf_name, 0, fps, intrinsic_duration)
 361 {
 362         ASDCP::JP2K::MXFSReader reader;
 363         if (ASDCP_FAILURE (reader.OpenRead (path().string().c_str()))) {
 364                 throw MXFFileError ("could not open MXF file for reading", path().string());
 365         }
 366
 367         ASDCP::JP2K::PictureDescriptor desc;
 368         if (ASDCP_FAILURE (reader.FillPictureDescriptor (desc))) {
 369                 throw DCPReadError ("could not read video MXF information");
 370         }
 371
 372         _size.width = desc.StoredWidth;
 373         _size.height = desc.StoredHeight;
 374 }
 375
 376 shared_ptr<const StereoPictureFrame>
 377 StereoPictureAsset::get_frame (int n) const
 378 {
 379         return shared_ptr<const StereoPictureFrame> (new StereoPictureFrame (path().string(), n + _entry_point));
 380 }