libopenjpeg/mqc.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2001-2003, David Janssens
   3  * Copyright (c) 2002-2003, Yannick Verschueren
   4  * Copyright (c) 2003-2005, Francois Devaux and Antonin Descampe
   5  * Copyright (c) 2005, Herv� Drolon, FreeImage Team
   6  * Copyright (c) 2002-2005, Communications and remote sensing Laboratory, Universite catholique de Louvain, Belgium
   7  * All rights reserved.
   8  *
   9  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  10  * modification, are permitted provided that the following conditions
  11  * are met:
  12  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  14  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  15  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  16  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  17  *
  18  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS `AS IS'
  19  * AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  20  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  21  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT OWNER OR CONTRIBUTORS BE
  22  * LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR
  23  * CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF
  24  * SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS
  25  * INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN
  26  * CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)
  27  * ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE
  28  * POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  29  */
  30
  31 #include "opj_includes.h"
  32
  33 /* <summary> */
  34 /* This array defines all the possible states for a context. */
  35 /* </summary> */
  36 static opj_mqc_state_t mqc_states[47 * 2] = {
  37   {0x5601, 0, &mqc_states[2], &mqc_states[3]},
  38   {0x5601, 1, &mqc_states[3], &mqc_states[2]},
  39   {0x3401, 0, &mqc_states[4], &mqc_states[12]},
  40   {0x3401, 1, &mqc_states[5], &mqc_states[13]},
  41   {0x1801, 0, &mqc_states[6], &mqc_states[18]},
  42   {0x1801, 1, &mqc_states[7], &mqc_states[19]},
  43   {0x0ac1, 0, &mqc_states[8], &mqc_states[24]},
  44   {0x0ac1, 1, &mqc_states[9], &mqc_states[25]},
  45   {0x0521, 0, &mqc_states[10], &mqc_states[58]},
  46   {0x0521, 1, &mqc_states[11], &mqc_states[59]},
  47   {0x0221, 0, &mqc_states[76], &mqc_states[66]},
  48   {0x0221, 1, &mqc_states[77], &mqc_states[67]},
  49   {0x5601, 0, &mqc_states[14], &mqc_states[13]},
  50   {0x5601, 1, &mqc_states[15], &mqc_states[12]},
  51   {0x5401, 0, &mqc_states[16], &mqc_states[28]},
  52   {0x5401, 1, &mqc_states[17], &mqc_states[29]},
  53   {0x4801, 0, &mqc_states[18], &mqc_states[28]},
  54   {0x4801, 1, &mqc_states[19], &mqc_states[29]},
  55   {0x3801, 0, &mqc_states[20], &mqc_states[28]},
  56   {0x3801, 1, &mqc_states[21], &mqc_states[29]},
  57   {0x3001, 0, &mqc_states[22], &mqc_states[34]},
  58   {0x3001, 1, &mqc_states[23], &mqc_states[35]},
  59   {0x2401, 0, &mqc_states[24], &mqc_states[36]},
  60   {0x2401, 1, &mqc_states[25], &mqc_states[37]},
  61   {0x1c01, 0, &mqc_states[26], &mqc_states[40]},
  62   {0x1c01, 1, &mqc_states[27], &mqc_states[41]},
  63   {0x1601, 0, &mqc_states[58], &mqc_states[42]},
  64   {0x1601, 1, &mqc_states[59], &mqc_states[43]},
  65   {0x5601, 0, &mqc_states[30], &mqc_states[29]},
  66   {0x5601, 1, &mqc_states[31], &mqc_states[28]},
  67   {0x5401, 0, &mqc_states[32], &mqc_states[28]},
  68   {0x5401, 1, &mqc_states[33], &mqc_states[29]},
  69   {0x5101, 0, &mqc_states[34], &mqc_states[30]},
  70   {0x5101, 1, &mqc_states[35], &mqc_states[31]},
  71   {0x4801, 0, &mqc_states[36], &mqc_states[32]},
  72   {0x4801, 1, &mqc_states[37], &mqc_states[33]},
  73   {0x3801, 0, &mqc_states[38], &mqc_states[34]},
  74   {0x3801, 1, &mqc_states[39], &mqc_states[35]},
  75   {0x3401, 0, &mqc_states[40], &mqc_states[36]},
  76   {0x3401, 1, &mqc_states[41], &mqc_states[37]},
  77   {0x3001, 0, &mqc_states[42], &mqc_states[38]},
  78   {0x3001, 1, &mqc_states[43], &mqc_states[39]},
  79   {0x2801, 0, &mqc_states[44], &mqc_states[38]},
  80   {0x2801, 1, &mqc_states[45], &mqc_states[39]},
  81   {0x2401, 0, &mqc_states[46], &mqc_states[40]},
  82   {0x2401, 1, &mqc_states[47], &mqc_states[41]},
  83   {0x2201, 0, &mqc_states[48], &mqc_states[42]},
  84   {0x2201, 1, &mqc_states[49], &mqc_states[43]},
  85   {0x1c01, 0, &mqc_states[50], &mqc_states[44]},
  86   {0x1c01, 1, &mqc_states[51], &mqc_states[45]},
  87   {0x1801, 0, &mqc_states[52], &mqc_states[46]},
  88   {0x1801, 1, &mqc_states[53], &mqc_states[47]},
  89   {0x1601, 0, &mqc_states[54], &mqc_states[48]},
  90   {0x1601, 1, &mqc_states[55], &mqc_states[49]},
  91   {0x1401, 0, &mqc_states[56], &mqc_states[50]},
  92   {0x1401, 1, &mqc_states[57], &mqc_states[51]},
  93   {0x1201, 0, &mqc_states[58], &mqc_states[52]},
  94   {0x1201, 1, &mqc_states[59], &mqc_states[53]},
  95   {0x1101, 0, &mqc_states[60], &mqc_states[54]},
  96   {0x1101, 1, &mqc_states[61], &mqc_states[55]},
  97   {0x0ac1, 0, &mqc_states[62], &mqc_states[56]},
  98   {0x0ac1, 1, &mqc_states[63], &mqc_states[57]},
  99   {0x09c1, 0, &mqc_states[64], &mqc_states[58]},
 100   {0x09c1, 1, &mqc_states[65], &mqc_states[59]},
 101   {0x08a1, 0, &mqc_states[66], &mqc_states[60]},
 102   {0x08a1, 1, &mqc_states[67], &mqc_states[61]},
 103   {0x0521, 0, &mqc_states[68], &mqc_states[62]},
 104   {0x0521, 1, &mqc_states[69], &mqc_states[63]},
 105   {0x0441, 0, &mqc_states[70], &mqc_states[64]},
 106   {0x0441, 1, &mqc_states[71], &mqc_states[65]},
 107   {0x02a1, 0, &mqc_states[72], &mqc_states[66]},
 108   {0x02a1, 1, &mqc_states[73], &mqc_states[67]},
 109   {0x0221, 0, &mqc_states[74], &mqc_states[68]},
 110   {0x0221, 1, &mqc_states[75], &mqc_states[69]},
 111   {0x0141, 0, &mqc_states[76], &mqc_states[70]},
 112   {0x0141, 1, &mqc_states[77], &mqc_states[71]},
 113   {0x0111, 0, &mqc_states[78], &mqc_states[72]},
 114   {0x0111, 1, &mqc_states[79], &mqc_states[73]},
 115   {0x0085, 0, &mqc_states[80], &mqc_states[74]},
 116   {0x0085, 1, &mqc_states[81], &mqc_states[75]},
 117   {0x0049, 0, &mqc_states[82], &mqc_states[76]},
 118   {0x0049, 1, &mqc_states[83], &mqc_states[77]},
 119   {0x0025, 0, &mqc_states[84], &mqc_states[78]},
 120   {0x0025, 1, &mqc_states[85], &mqc_states[79]},
 121   {0x0015, 0, &mqc_states[86], &mqc_states[80]},
 122   {0x0015, 1, &mqc_states[87], &mqc_states[81]},
 123   {0x0009, 0, &mqc_states[88], &mqc_states[82]},
 124   {0x0009, 1, &mqc_states[89], &mqc_states[83]},
 125   {0x0005, 0, &mqc_states[90], &mqc_states[84]},
 126   {0x0005, 1, &mqc_states[91], &mqc_states[85]},
 127   {0x0001, 0, &mqc_states[90], &mqc_states[86]},
 128   {0x0001, 1, &mqc_states[91], &mqc_states[87]},
 129   {0x5601, 0, &mqc_states[92], &mqc_states[92]},
 130   {0x5601, 1, &mqc_states[93], &mqc_states[93]},
 131 };
 132
 133 /*
 134 ==========================================================
 135    local functions
 136 ==========================================================
 137 */
 138
 139 static void mqc_byteout(opj_mqc_t *mqc) {
 140   if (*mqc->bp == 0xff) {
 141     mqc->bp++;
 142     *mqc->bp = mqc->c >> 20;
 143     mqc->c &= 0xfffff;
 144     mqc->ct = 7;
 145   } else {
 146     if ((mqc->c & 0x8000000) == 0) {  /* ((mqc->c&0x8000000)==0) CHANGE */
 147       mqc->bp++;
 148       *mqc->bp = mqc->c >> 19;
 149       mqc->c &= 0x7ffff;
 150       mqc->ct = 8;
 151     } else {
 152       (*mqc->bp)++;
 153       if (*mqc->bp == 0xff) {
 154         mqc->c &= 0x7ffffff;
 155         mqc->bp++;
 156         *mqc->bp = mqc->c >> 20;
 157         mqc->c &= 0xfffff;
 158         mqc->ct = 7;
 159       } else {
 160         mqc->bp++;
 161         *mqc->bp = mqc->c >> 19;
 162         mqc->c &= 0x7ffff;
 163         mqc->ct = 8;
 164       }
 165     }
 166   }
 167 }
 168
 169 static void mqc_renorme(opj_mqc_t *mqc) {
 170   do {
 171     mqc->a <<= 1;
 172     mqc->c <<= 1;
 173     mqc->ct--;
 174     if (mqc->ct == 0) {
 175       mqc_byteout(mqc);
 176     }
 177   } while ((mqc->a & 0x8000) == 0);
 178 }
 179
 180 static void mqc_codemps(opj_mqc_t *mqc) {
 181   mqc->a -= (*mqc->curctx)->qeval;
 182   if ((mqc->a & 0x8000) == 0) {
 183     if (mqc->a < (*mqc->curctx)->qeval) {
 184       mqc->a = (*mqc->curctx)->qeval;
 185     } else {
 186       mqc->c += (*mqc->curctx)->qeval;
 187     }
 188     *mqc->curctx = (*mqc->curctx)->nmps;
 189     mqc_renorme(mqc);
 190   } else {
 191     mqc->c += (*mqc->curctx)->qeval;
 192   }
 193 }
 194
 195 static void mqc_codelps(opj_mqc_t *mqc) {
 196   mqc->a -= (*mqc->curctx)->qeval;
 197   if (mqc->a < (*mqc->curctx)->qeval) {
 198     mqc->c += (*mqc->curctx)->qeval;
 199   } else {
 200     mqc->a = (*mqc->curctx)->qeval;
 201   }
 202   *mqc->curctx = (*mqc->curctx)->nlps;
 203   mqc_renorme(mqc);
 204 }
 205
 206 static void mqc_setbits(opj_mqc_t *mqc) {
 207   unsigned int tempc = mqc->c + mqc->a;
 208   mqc->c |= 0xffff;
 209   if (mqc->c >= tempc) {
 210     mqc->c -= 0x8000;
 211   }
 212 }
 213
 214 static int mqc_mpsexchange(opj_mqc_t *mqc) {
 215   int d;
 216   if (mqc->a < (*mqc->curctx)->qeval) {
 217     d = 1 - (*mqc->curctx)->mps;
 218     *mqc->curctx = (*mqc->curctx)->nlps;
 219   } else {
 220     d = (*mqc->curctx)->mps;
 221     *mqc->curctx = (*mqc->curctx)->nmps;
 222   }
 223
 224   return d;
 225 }
 226
 227 static int mqc_lpsexchange(opj_mqc_t *mqc) {
 228   int d;
 229   if (mqc->a < (*mqc->curctx)->qeval) {
 230     mqc->a = (*mqc->curctx)->qeval;
 231     d = (*mqc->curctx)->mps;
 232     *mqc->curctx = (*mqc->curctx)->nmps;
 233   } else {
 234     mqc->a = (*mqc->curctx)->qeval;
 235     d = 1 - (*mqc->curctx)->mps;
 236     *mqc->curctx = (*mqc->curctx)->nlps;
 237   }
 238
 239   return d;
 240 }
 241
 242 static void mqc_bytein(opj_mqc_t *mqc) {
 243   if (mqc->bp != mqc->end) {
 244     unsigned int c;
 245     if (mqc->bp + 1 != mqc->end) {
 246       c = *(mqc->bp + 1);
 247     } else {
 248       c = 0xff;
 249     }
 250     if (*mqc->bp == 0xff) {
 251       if (c > 0x8f) {
 252         mqc->c += 0xff00;
 253         mqc->ct = 8;
 254       } else {
 255         mqc->bp++;
 256         mqc->c += c << 9;
 257         mqc->ct = 7;
 258       }
 259     } else {
 260       mqc->bp++;
 261       mqc->c += c << 8;
 262       mqc->ct = 8;
 263     }
 264   } else {
 265     mqc->c += 0xff00;
 266     mqc->ct = 8;
 267   }
 268 }
 269
 270 static void mqc_renormd(opj_mqc_t *mqc) {
 271   do {
 272     if (mqc->ct == 0) {
 273       mqc_bytein(mqc);
 274     }
 275     mqc->a <<= 1;
 276     mqc->c <<= 1;
 277     mqc->ct--;
 278   } while (mqc->a < 0x8000);
 279 }
 280
 281 /*
 282 ==========================================================
 283    MQ-Coder interface
 284 ==========================================================
 285 */
 286
 287 opj_mqc_t* mqc_create() {
 288   opj_mqc_t *mqc = (opj_mqc_t*)opj_malloc(sizeof(opj_mqc_t));
 289   return mqc;
 290 }
 291
 292 void mqc_destroy(opj_mqc_t *mqc) {
 293   if(mqc) {
 294     opj_free(mqc);
 295   }
 296 }
 297
 298 int mqc_numbytes(opj_mqc_t *mqc) {
 299   return mqc->bp - mqc->start;
 300 }
 301
 302 void mqc_init_enc(opj_mqc_t *mqc, unsigned char *bp) {
 303   mqc_setcurctx(mqc, 0);
 304   mqc->a = 0x8000;
 305   mqc->c = 0;
 306   mqc->bp = bp - 1;
 307   mqc->ct = 12;
 308   if (*mqc->bp == 0xff) {
 309     mqc->ct = 13;
 310   }
 311   mqc->start = bp;
 312 }
 313
 314 void mqc_setcurctx(opj_mqc_t *mqc, int ctxno) {
 315   mqc->curctx = &mqc->ctxs[ctxno];
 316 }
 317
 318 void mqc_encode(opj_mqc_t *mqc, int d) {
 319   if ((*mqc->curctx)->mps == d) {
 320     mqc_codemps(mqc);
 321   } else {
 322     mqc_codelps(mqc);
 323   }
 324 }
 325
 326 void mqc_flush(opj_mqc_t *mqc) {
 327   mqc_setbits(mqc);
 328   mqc->c <<= mqc->ct;
 329   mqc_byteout(mqc);
 330   mqc->c <<= mqc->ct;
 331   mqc_byteout(mqc);
 332
 333   if (*mqc->bp != 0xff) {
 334     mqc->bp++;
 335   }
 336 }
 337
 338 void mqc_bypass_init_enc(opj_mqc_t *mqc) {
 339   mqc->c = 0;
 340   mqc->ct = 8;
 341   /*if (*mqc->bp == 0xff) {
 342   mqc->ct = 7;
 343      } */
 344 }
 345
 346 void mqc_bypass_enc(opj_mqc_t *mqc, int d) {
 347   mqc->ct--;
 348   mqc->c = mqc->c + (d << mqc->ct);
 349   if (mqc->ct == 0) {
 350     mqc->bp++;
 351     *mqc->bp = mqc->c;
 352     mqc->ct = 8;
 353     if (*mqc->bp == 0xff) {
 354       mqc->ct = 7;
 355     }
 356     mqc->c = 0;
 357   }
 358 }
 359
 360 int mqc_bypass_flush_enc(opj_mqc_t *mqc) {
 361   unsigned char bit_padding;
 362
 363   bit_padding = 0;
 364
 365   if (mqc->ct != 0) {
 366     while (mqc->ct > 0) {
 367       mqc->ct--;
 368       mqc->c += bit_padding << mqc->ct;
 369       bit_padding = (bit_padding + 1) & 0x01;
 370     }
 371     mqc->bp++;
 372     *mqc->bp = mqc->c;
 373     mqc->ct = 8;
 374     mqc->c = 0;
 375   }
 376
 377   return 1;
 378 }
 379
 380 void mqc_reset_enc(opj_mqc_t *mqc) {
 381   mqc_resetstates(mqc);
 382   mqc_setstate(mqc, 18, 0, 46);
 383   mqc_setstate(mqc, 0, 0, 3);
 384   mqc_setstate(mqc, 1, 0, 4);
 385 }
 386
 387 int mqc_restart_enc(opj_mqc_t *mqc) {
 388   int correction = 1;
 389
 390   /* <flush part> */
 391   int n = 27 - 15 - mqc->ct;
 392   mqc->c <<= mqc->ct;
 393   while (n > 0) {
 394     mqc_byteout(mqc);
 395     n -= mqc->ct;
 396     mqc->c <<= mqc->ct;
 397   }
 398   mqc_byteout(mqc);
 399
 400   return correction;
 401 }
 402
 403 void mqc_restart_init_enc(opj_mqc_t *mqc) {
 404   /* <Re-init part> */
 405   mqc_setcurctx(mqc, 0);
 406   mqc->a = 0x8000;
 407   mqc->c = 0;
 408   mqc->ct = 12;
 409   mqc->bp--;
 410   if (*mqc->bp == 0xff) {
 411     mqc->ct = 13;
 412   }
 413 }
 414
 415 void mqc_erterm_enc(opj_mqc_t *mqc) {
 416   int k = 11 - mqc->ct + 1;
 417
 418   while (k > 0) {
 419     mqc->c <<= mqc->ct;
 420     mqc->ct = 0;
 421     mqc_byteout(mqc);
 422     k -= mqc->ct;
 423   }
 424
 425   if (*mqc->bp != 0xff) {
 426     mqc_byteout(mqc);
 427   }
 428 }
 429
 430 void mqc_segmark_enc(opj_mqc_t *mqc) {
 431   int i;
 432   mqc_setcurctx(mqc, 18);
 433
 434   for (i = 1; i < 5; i++) {
 435     mqc_encode(mqc, i % 2);
 436   }
 437 }
 438
 439 void mqc_init_dec(opj_mqc_t *mqc, unsigned char *bp, int len) {
 440   mqc_setcurctx(mqc, 0);
 441   mqc->start = bp;
 442   mqc->end = bp + len;
 443   mqc->bp = bp;
 444   if (len==0) mqc->c = 0xff << 16;
 445   else mqc->c = *mqc->bp << 16;
 446   mqc_bytein(mqc);
 447   mqc->c <<= 7;
 448   mqc->ct -= 7;
 449   mqc->a = 0x8000;
 450 }
 451
 452 int mqc_decode(opj_mqc_t *mqc) {
 453   int d;
 454   mqc->a -= (*mqc->curctx)->qeval;
 455   if ((mqc->c >> 16) < (*mqc->curctx)->qeval) {
 456     d = mqc_lpsexchange(mqc);
 457     mqc_renormd(mqc);
 458   } else {
 459     mqc->c -= (*mqc->curctx)->qeval << 16;
 460     if ((mqc->a & 0x8000) == 0) {
 461       d = mqc_mpsexchange(mqc);
 462       mqc_renormd(mqc);
 463     } else {
 464       d = (*mqc->curctx)->mps;
 465     }
 466   }
 467
 468   return d;
 469 }
 470
 471 void mqc_resetstates(opj_mqc_t *mqc) {
 472   int i;
 473   for (i = 0; i < MQC_NUMCTXS; i++) {
 474     mqc->ctxs[i] = mqc_states;
 475   }
 476 }
 477
 478 void mqc_setstate(opj_mqc_t *mqc, int ctxno, int msb, int prob) {
 479   mqc->ctxs[ctxno] = &mqc_states[msb + (prob << 1)];
 480 }
 481
 482