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 entry_point, int length)
  50         : MXFAsset (directory, mxf_name, progress, fps, entry_point, length)
  51         , _width (0)
  52         , _height (0)
  53 {
  54
  55 }
  56
  57 void
  58 PictureAsset::write_to_cpl (ostream& s) const
  59 {
  60         s << "        <MainPicture>\n"
  61           << "          <Id>urn:uuid:" << _uuid << "</Id>\n"
  62           << "          <AnnotationText>" << _file_name << "</AnnotationText>\n"
  63           << "          <EditRate>" << _fps << " 1</EditRate>\n"
  64           << "          <IntrinsicDuration>" << _length << "</IntrinsicDuration>\n"
  65           << "          <EntryPoint>0</EntryPoint>\n"
  66           << "          <Duration>" << _length << "</Duration>\n"
  67           << "          <FrameRate>" << _fps << " 1</FrameRate>\n"
  68           << "          <ScreenAspectRatio>" << _width << " " << _height << "</ScreenAspectRatio>\n"
  69           << "        </MainPicture>\n";
  70 }
  71
  72 bool
  73 PictureAsset::equals (shared_ptr<const Asset> other, EqualityOptions opt, list<string>& notes) const
  74 {
  75         if (!MXFAsset::equals (other, opt, notes)) {
  76                 return false;
  77         }
  78
  79         ASDCP::JP2K::MXFReader reader_A;
  80         if (ASDCP_FAILURE (reader_A.OpenRead (path().string().c_str()))) {
  81                 throw MXFFileError ("could not open MXF file for reading", path().string());
  82         }
  83
  84         ASDCP::JP2K::MXFReader reader_B;
  85         if (ASDCP_FAILURE (reader_B.OpenRead (other->path().string().c_str()))) {
  86                 throw MXFFileError ("could not open MXF file for reading", path().string());
  87         }
  88
  89         ASDCP::JP2K::PictureDescriptor desc_A;
  90         if (ASDCP_FAILURE (reader_A.FillPictureDescriptor (desc_A))) {
  91                 throw DCPReadError ("could not read video MXF information");
  92         }
  93         ASDCP::JP2K::PictureDescriptor desc_B;
  94         if (ASDCP_FAILURE (reader_B.FillPictureDescriptor (desc_B))) {
  95                 throw DCPReadError ("could not read video MXF information");
  96         }
  97
  98         if (
  99                 desc_A.EditRate != desc_B.EditRate ||
 100                 desc_A.ContainerDuration != desc_B.ContainerDuration ||
 101                 desc_A.SampleRate != desc_B.SampleRate ||
 102                 desc_A.StoredWidth != desc_B.StoredWidth ||
 103                 desc_A.StoredHeight != desc_B.StoredHeight ||
 104                 desc_A.AspectRatio != desc_B.AspectRatio ||
 105                 desc_A.Rsize != desc_B.Rsize ||
 106                 desc_A.Xsize != desc_B.Xsize ||
 107                 desc_A.Ysize != desc_B.Ysize ||
 108                 desc_A.XOsize != desc_B.XOsize ||
 109                 desc_A.YOsize != desc_B.YOsize ||
 110                 desc_A.XTsize != desc_B.XTsize ||
 111                 desc_A.YTsize != desc_B.YTsize ||
 112                 desc_A.XTOsize != desc_B.XTOsize ||
 113                 desc_A.YTOsize != desc_B.YTOsize ||
 114                 desc_A.Csize != desc_B.Csize
 115 //              desc_A.CodingStyleDefault != desc_B.CodingStyleDefault ||
 116 //              desc_A.QuantizationDefault != desc_B.QuantizationDefault
 117                 ) {
 118
 119                 notes.push_back ("video MXF picture descriptors differ");
 120                 return false;
 121         }
 122
 123 //              for (unsigned int j = 0; j < ASDCP::JP2K::MaxComponents; ++j) {
 124 //                      if (desc_A.ImageComponents[j] != desc_B.ImageComponents[j]) {
 125 //                              notes.pack_start ("video MXF picture descriptors differ");
 126 //                      }
 127 //              }
 128
 129         return true;
 130 }
 131
 132
 133 MonoPictureAsset::MonoPictureAsset (
 134         boost::function<string (int)> get_path,
 135         string directory,
 136         string mxf_name,
 137         boost::signals2::signal<void (float)>* progress,
 138         int fps,
 139         int length,
 140         int width,
 141         int height)
 142         : PictureAsset (directory, mxf_name, progress, fps, 0, length)
 143 {
 144         _width = width;
 145         _height = height;
 146         construct (get_path);
 147 }
 148
 149 MonoPictureAsset::MonoPictureAsset (
 150         vector<string> const & files,
 151         string directory,
 152         string mxf_name,
 153         boost::signals2::signal<void (float)>* progress,
 154         int fps,
 155         int length,
 156         int width,
 157         int height)
 158         : PictureAsset (directory, mxf_name, progress, fps, 0, length)
 159 {
 160         _width = width;
 161         _height = height;
 162         construct (boost::bind (&MonoPictureAsset::path_from_list, this, _1, files));
 163 }
 164
 165 MonoPictureAsset::MonoPictureAsset (string directory, string mxf_name, int fps, int entry_point, int length)
 166         : PictureAsset (directory, mxf_name, 0, fps, entry_point, length)
 167 {
 168         ASDCP::JP2K::MXFReader reader;
 169         if (ASDCP_FAILURE (reader.OpenRead (path().string().c_str()))) {
 170                 throw MXFFileError ("could not open MXF file for reading", path().string());
 171         }
 172
 173         ASDCP::JP2K::PictureDescriptor desc;
 174         if (ASDCP_FAILURE (reader.FillPictureDescriptor (desc))) {
 175                 throw DCPReadError ("could not read video MXF information");
 176         }
 177
 178         _width = desc.StoredWidth;
 179         _height = desc.StoredHeight;
 180 }
 181
 182 void
 183 MonoPictureAsset::construct (boost::function<string (int)> get_path)
 184 {
 185         ASDCP::JP2K::CodestreamParser j2k_parser;
 186         ASDCP::JP2K::FrameBuffer frame_buffer (4 * Kumu::Megabyte);
 187         if (ASDCP_FAILURE (j2k_parser.OpenReadFrame (get_path(0).c_str(), frame_buffer))) {
 188                 throw FileError ("could not open JPEG2000 file for reading", get_path (0));
 189         }
 190
 191         ASDCP::JP2K::PictureDescriptor picture_desc;
 192         j2k_parser.FillPictureDescriptor (picture_desc);
 193         picture_desc.EditRate = ASDCP::Rational (_fps, 1);
 194
 195         ASDCP::WriterInfo writer_info;
 196         fill_writer_info (&writer_info);
 197
 198         ASDCP::JP2K::MXFWriter mxf_writer;
 199         if (ASDCP_FAILURE (mxf_writer.OpenWrite (path().string().c_str(), writer_info, picture_desc))) {
 200                 throw MXFFileError ("could not open MXF file for writing", path().string());
 201         }
 202
 203         for (int i = 0; i < _length; ++i) {
 204
 205                 string const path = get_path (i);
 206
 207                 if (ASDCP_FAILURE (j2k_parser.OpenReadFrame (path.c_str(), frame_buffer))) {
 208                         throw FileError ("could not open JPEG2000 file for reading", path);
 209                 }
 210
 211                 /* XXX: passing 0 to WriteFrame ok? */
 212                 if (ASDCP_FAILURE (mxf_writer.WriteFrame (frame_buffer, 0, 0))) {
 213                         throw MiscError ("error in writing video MXF");
 214                 }
 215
 216                 if (_progress) {
 217                         (*_progress) (0.5 * float (i) / _length);
 218                 }
 219         }
 220
 221         if (ASDCP_FAILURE (mxf_writer.Finalize())) {
 222                 throw MiscError ("error in finalising video MXF");
 223         }
 224 }
 225
 226 string
 227 MonoPictureAsset::path_from_list (int f, vector<string> const & files) const
 228 {
 229         return files[f];
 230 }
 231
 232 shared_ptr<const MonoPictureFrame>
 233 MonoPictureAsset::get_frame (int n) const
 234 {
 235         return shared_ptr<const MonoPictureFrame> (new MonoPictureFrame (path().string(), n + _entry_point));
 236 }
 237
 238
 239 bool
 240 MonoPictureAsset::equals (shared_ptr<const Asset> other, EqualityOptions opt, list<string>& notes) const
 241 {
 242         if (!PictureAsset::equals (other, opt, notes)) {
 243                 return false;
 244         }
 245
 246         shared_ptr<const MonoPictureAsset> other_picture = dynamic_pointer_cast<const MonoPictureAsset> (other);
 247         assert (other_picture);
 248
 249         for (int i = 0; i < _length; ++i) {
 250                 shared_ptr<const MonoPictureFrame> frame_A = get_frame (i);
 251                 shared_ptr<const MonoPictureFrame> frame_B = other_picture->get_frame (i);
 252
 253                 if (!frame_buffer_equals (
 254                             i, opt, notes,
 255                             frame_A->j2k_frame()->RoData(), frame_A->j2k_frame()->Size(),
 256                             frame_B->j2k_frame()->RoData(), frame_B->j2k_frame()->Size()
 257                             )) {
 258                         return false;
 259                 }
 260         }
 261
 262         return true;
 263 }
 264
 265 bool
 266 StereoPictureAsset::equals (shared_ptr<const Asset> other, EqualityOptions opt, list<string>& notes) const
 267 {
 268         if (!PictureAsset::equals (other, opt, notes)) {
 269                 return false;
 270         }
 271
 272         shared_ptr<const StereoPictureAsset> other_picture = dynamic_pointer_cast<const StereoPictureAsset> (other);
 273         assert (other_picture);
 274
 275         for (int i = 0; i < _length; ++i) {
 276                 shared_ptr<const StereoPictureFrame> frame_A = get_frame (i);
 277                 shared_ptr<const StereoPictureFrame> frame_B = other_picture->get_frame (i);
 278
 279                 if (!frame_buffer_equals (
 280                             i, opt, notes,
 281                             frame_A->j2k_frame()->Left.RoData(), frame_A->j2k_frame()->Left.Size(),
 282                             frame_B->j2k_frame()->Left.RoData(), frame_B->j2k_frame()->Left.Size()
 283                             )) {
 284                         return false;
 285                 }
 286
 287                 if (!frame_buffer_equals (
 288                             i, opt, notes,
 289                             frame_A->j2k_frame()->Right.RoData(), frame_A->j2k_frame()->Right.Size(),
 290                             frame_B->j2k_frame()->Right.RoData(), frame_B->j2k_frame()->Right.Size()
 291                             )) {
 292                         return false;
 293                 }
 294         }
 295
 296         return true;
 297 }
 298
 299 bool
 300 PictureAsset::frame_buffer_equals (
 301         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
 302         ) const
 303 {
 304         if (size_A == size_B && memcmp (data_A, data_B, size_A) == 0) {
 305                 /* Easy result; the J2K data is identical */
 306                 return true;
 307         }
 308
 309         /* Decompress the images to bitmaps */
 310         opj_image_t* image_A = decompress_j2k (const_cast<uint8_t*> (data_A), size_A, 0);
 311         opj_image_t* image_B = decompress_j2k (const_cast<uint8_t*> (data_B), size_B, 0);
 312
 313         /* Compare them */
 314
 315         if (image_A->numcomps != image_B->numcomps) {
 316                 notes.push_back ("image component counts for frame " + lexical_cast<string>(frame) + " differ");
 317                 return false;
 318         }
 319
 320         vector<int> abs_diffs (image_A->comps[0].w * image_A->comps[0].h * image_A->numcomps);
 321         int d = 0;
 322         int max_diff = 0;
 323
 324         for (int c = 0; c < image_A->numcomps; ++c) {
 325
 326                 if (image_A->comps[c].w != image_B->comps[c].w || image_A->comps[c].h != image_B->comps[c].h) {
 327                         notes.push_back ("image sizes for frame " + lexical_cast<string>(frame) + " differ");
 328                         return false;
 329                 }
 330
 331                 int const pixels = image_A->comps[c].w * image_A->comps[c].h;
 332                 for (int j = 0; j < pixels; ++j) {
 333                         int const t = abs (image_A->comps[c].data[j] - image_B->comps[c].data[j]);
 334                         abs_diffs[d++] = t;
 335                         max_diff = max (max_diff, t);
 336                 }
 337         }
 338
 339         uint64_t total = 0;
 340         for (vector<int>::iterator j = abs_diffs.begin(); j != abs_diffs.end(); ++j) {
 341                 total += *j;
 342         }
 343
 344         double const mean = double (total) / abs_diffs.size ();
 345
 346         uint64_t total_squared_deviation = 0;
 347         for (vector<int>::iterator j = abs_diffs.begin(); j != abs_diffs.end(); ++j) {
 348                 total_squared_deviation += pow (*j - mean, 2);
 349         }
 350
 351         double const std_dev = sqrt (double (total_squared_deviation) / abs_diffs.size());
 352
 353         if (mean > opt.max_mean_pixel_error || std_dev > opt.max_std_dev_pixel_error) {
 354                 notes.push_back ("mean or standard deviation out of range for " + lexical_cast<string>(frame));
 355                 return false;
 356         }
 357
 358         opj_image_destroy (image_A);
 359         opj_image_destroy (image_B);
 360
 361         return true;
 362 }
 363
 364
 365 StereoPictureAsset::StereoPictureAsset (string directory, string mxf_name, int fps, int entry_point, int length)
 366         : PictureAsset (directory, mxf_name, 0, fps, entry_point, length)
 367 {
 368         ASDCP::JP2K::MXFSReader reader;
 369         if (ASDCP_FAILURE (reader.OpenRead (path().string().c_str()))) {
 370                 throw MXFFileError ("could not open MXF file for reading", path().string());
 371         }
 372
 373         ASDCP::JP2K::PictureDescriptor desc;
 374         if (ASDCP_FAILURE (reader.FillPictureDescriptor (desc))) {
 375                 throw DCPReadError ("could not read video MXF information");
 376         }
 377
 378         _width = desc.StoredWidth;
 379         _height = desc.StoredHeight;
 380 }
 381
 382 shared_ptr<const StereoPictureFrame>
 383 StereoPictureAsset::get_frame (int n) const
 384 {
 385         return shared_ptr<const StereoPictureFrame> (new StereoPictureFrame (path().string(), n + _entry_point));
 386 }