Carving de JPEG fragmentado: decodificador de entropia, índice de clusters e remontagem de até três fragmentos
Co-Authored-By: Claude Sonnet 5.5 <noreply@anthropic.com>
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7f00445d67
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+1304
-22
No files matched your search
@@ -0,0 +1,332 @@
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//! Recomposição de arquivos fragmentados no carving.
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//!
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//! Para JPEG: valida os bytes contíguos com o decodificador de entropia; se a imagem quebra,
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//! procura entre os clusters "com cara de JPEG" próximos a continuação cujo DC de luminância
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//! emenda sem salto, até três fragmentos. É o que dá para fazer sem tabela de alocação, e só
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//! vale quando o sistema de arquivos não deixou metadados para o arquivo.
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use crate::jpegscan::{self, Header, State, Stop};
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use crate::source::{read_vec, Source};
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use crate::types::Extent;
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const MAX_FILE: usize = 48 << 20;
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/// Janela de busca da continuação, em bytes, depois e antes do primeiro fragmento.
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const WINDOW_AFTER: u64 = 512 << 20;
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const WINDOW_BEFORE: u64 = 64 << 20;
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const PROBE: usize = 8192;
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pub const CLUSTER: u64 = 4096;
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const MAX_PROBES: usize = 20_000;
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/// Marca os clusters (de 4 KiB, alinhados ao início da origem) que parecem dados entropy-coded
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/// de JPEG: sem marcadores no meio e com bytes bem distribuídos.
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#[derive(Default, Clone)]
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pub struct ClusterIndex {
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bits: Vec<u64>,
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}
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impl ClusterIndex {
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pub fn new(size: u64) -> Self {
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Self { bits: vec![0; (size / CLUSTER / 64 + 1) as usize] }
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}
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pub fn set(&mut self, off: u64) {
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let c = (off / CLUSTER) as usize;
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if let Some(w) = self.bits.get_mut(c / 64) {
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*w |= 1 << (c % 64);
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}
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}
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pub fn get(&self, off: u64) -> bool {
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let c = (off / CLUSTER) as usize;
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self.bits.get(c / 64).map(|w| w >> (c % 64) & 1 == 1).unwrap_or(false)
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}
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/// Examina um trecho lido e marca os clusters candidatos.
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pub fn scan_chunk(&mut self, abs: u64, buf: &[u8]) {
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let first = abs.div_ceil(CLUSTER) * CLUSTER;
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let mut o = first;
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while o + CLUSTER <= abs + buf.len() as u64 {
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let c = &buf[(o - abs) as usize..(o - abs + CLUSTER) as usize];
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if jpeg_like(c) {
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self.set(o);
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}
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o += CLUSTER;
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}
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}
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pub fn iter_range(&self, from: u64, to: u64) -> impl Iterator<Item = u64> + '_ {
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let (a, b) = (from.div_ceil(CLUSTER), to / CLUSTER);
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(a..b).filter(move |&c| self.bits.get(c as usize / 64).map(|w| w >> (c % 64) & 1 == 1).unwrap_or(false)).map(|c| c * CLUSTER)
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}
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}
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pub fn jpeg_like(c: &[u8]) -> bool {
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let mut seen = [false; 256];
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let mut distinct = 0;
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for (i, &b) in c.iter().enumerate() {
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if !seen[b as usize] {
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seen[b as usize] = true;
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distinct += 1;
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}
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if b == 0xFF {
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match c.get(i + 1) {
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Some(&n) if n == 0x00 || (0xD0..=0xD7).contains(&n) => {}
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Some(0xD9) if i + 2 >= c.len() - 16 => {}
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None => {}
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_ => return false,
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}
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}
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}
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distinct >= 190
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}
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pub struct Pool<'a> {
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pub index: &'a ClusterIndex,
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/// Extents já atribuídos a outros arquivos.
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pub used: &'a [Extent],
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}
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impl Pool<'_> {
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fn free_at(&self, off: u64, len: u64) -> bool {
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!self.used.iter().any(|u| off < u.end() && off + len > u.offset)
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}
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}
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#[derive(Debug)]
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pub enum Analysis {
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/// Contíguo e consistente; `len` inclui o EOI.
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Intact { len: u64 },
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/// Remontado a partir de fragmentos.
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Rebuilt { extents: Vec<Extent>, size: u64 },
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/// Só o início é confiável.
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Broken { good_len: u64 },
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/// Formato que não sabemos validar (progressivo etc.).
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Unsupported,
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}
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/// Procura FF D9 logo depois do último MCU (até 64 bytes de preenchimento).
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fn eoi_after(data: &[u8], pos: usize) -> Option<usize> {
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let end = (pos + 64).min(data.len().saturating_sub(1));
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(pos.saturating_sub(2)..end).find(|&i| data[i] == 0xFF && data[i + 1] == 0xD9).map(|i| i + 2)
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}
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/// Valida o JPEG que começa em `off` e, se estiver quebrado, tenta recompô-lo.
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pub fn analyze_jpeg(src: &dyn Source, off: u64, hit_len: u64, pool: &Pool, allow_rebuild: bool) -> Analysis {
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let read_len = (hit_len as usize).clamp(4096, MAX_FILE);
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let Ok(buf) = read_vec(src, off, read_len) else { return Analysis::Unsupported };
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let Some(h) = jpegscan::parse_header(&buf) else { return Analysis::Unsupported };
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let d = jpegscan::decode(&h, &buf, State::start(&h), u32::MAX, 512);
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let disc = jpegscan::first_discontinuity(&h, &d.dc);
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if d.stop == Stop::Done && disc.is_none() {
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if let Some(end) = eoi_after(&buf, d.state.pos) {
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return Analysis::Intact { len: end as u64 };
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}
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}
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let mut stop_pos = match d.stop {
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Stop::Marker(_, p) | Stop::Error(p) => p,
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Stop::Truncated | Stop::Done => buf.len(),
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};
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if let Some(m) = disc {
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let bad = d.snaps.iter().rev().find(|s| (s.mcu as usize) <= m).map(|s| s.pos).unwrap_or(h.scan_start);
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stop_pos = stop_pos.min(bad);
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}
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let cl = CLUSTER as usize;
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if off % CLUSTER != 0 || !allow_rebuild {
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return Analysis::Broken { good_len: (stop_pos / 512 * 512).max(512) as u64 };
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}
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let mut pieces: Vec<(u64, usize)> = vec![];
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let mut joined = buf;
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let mut cur_base = off; // início absoluto do fragmento atual
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let mut frag_start = 0usize; // posição em `joined` onde o fragmento atual começa
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let mut snaps = d.snaps;
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let mut suspect = stop_pos;
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for _ in 0..3 {
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let top = suspect.saturating_sub(frag_start) / cl * cl;
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let mut best: Option<(usize, u64, State, f64)> = None;
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let mut probes = 0usize;
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for back in 0..4usize {
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let Some(bc_rel) = top.checked_sub(back * cl).filter(|&b| b > 0) else { break };
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let bc = frag_start + bc_rel;
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let Some(snap) = snaps
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.iter()
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.rev()
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.find(|s| s.pos <= bc)
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.cloned()
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.or_else(|| (frag_start == 0).then(|| State::start(&h)))
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||||
else {
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continue;
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};
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||||
let mut plane = jpegscan::Plane::new(&h);
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let _ = jpegscan::decode_plane(&h, &joined[..bc], State::start(&h), u32::MAX, &mut plane);
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let lo = off.saturating_sub(WINDOW_BEFORE);
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||||
let hi = cur_base + bc_rel as u64 + WINDOW_AFTER;
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let pre = jpegscan::decode(&h, &joined[..bc], State::start(&h), u32::MAX, 0);
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||||
let bpm_prefix = (pre.state.pos.saturating_sub(h.scan_start)) as f64 / pre.dc.len().max(1) as f64;
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let mut ranked: Vec<(f64, u64)> = vec![];
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for q in pool.index.iter_range(lo, hi) {
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if q >= cur_base && q < cur_base + bc_rel as u64 + CLUSTER {
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continue;
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}
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if !pool.free_at(q, CLUSTER) || pieces.iter().any(|&(po, pl)| q < po + pl as u64 && q + CLUSTER > po) {
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continue;
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}
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probes += 1;
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if probes > MAX_PROBES {
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break;
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}
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if let Some(sc) = probe_candidate(src, &h, &joined[..bc], &plane, &snap, q, bpm_prefix) {
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ranked.push((sc, q));
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}
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}
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ranked.sort_by(|a, b| a.0.partial_cmp(&b.0).unwrap());
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ranked.truncate(120);
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// Etapa 2: a continuação certa fecha a imagem exatamente no último MCU.
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let mut longest: Option<(usize, u64, f64)> = None;
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for (sc, q) in ranked {
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let avail = (src.size() - q) as usize;
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let more = read_vec(src, q, MAX_FILE.min(avail)).unwrap_or_default();
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let mut j2 = joined[..bc].to_vec();
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j2.extend_from_slice(&more);
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let d2 = jpegscan::decode(&h, &j2, snap.clone(), u32::MAX, 0);
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if d2.stop == Stop::Done && eoi_after(&j2, d2.state.pos).is_some() {
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best = Some((bc, q, snap.clone(), 0.0));
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break;
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}
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let reach = match d2.stop {
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Stop::Marker(_, p) | Stop::Error(p) => p.saturating_sub(bc),
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_ => j2.len() - bc,
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};
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if reach >= 3 * cl && longest.map_or(true, |l| sc < l.2) {
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longest = Some((reach, q, sc));
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}
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}
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if best.is_none() {
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if let Some((_, q, sc)) = longest {
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if sc < 25.0 {
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let cand = (bc, q, snap.clone(), sc);
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if best.as_ref().map_or(true, |b| sc < b.3) {
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best = Some(cand);
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}
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}
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}
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}
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||||
if best.as_ref().map_or(false, |b| b.3 == 0.0) {
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break;
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}
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}
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let Some((bc, q, snap, _)) = best else { break };
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pieces.push((cur_base, bc - frag_start));
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let more = read_vec(src, q, MAX_FILE.min((src.size() - q) as usize)).unwrap_or_default();
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joined.truncate(bc);
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joined.extend_from_slice(&more);
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let d2 = jpegscan::decode(&h, &joined, snap, u32::MAX, 512);
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if d2.stop == Stop::Done {
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if let Some(end) = eoi_after(&joined, d2.state.pos) {
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pieces.push((q, end - bc));
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return finish(pieces);
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}
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}
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// Quebrou de novo: onde?
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let mut sp = match d2.stop {
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Stop::Marker(_, p) | Stop::Error(p) => p,
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_ => joined.len(),
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};
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let all = jpegscan::decode(&h, &joined, State::start(&h), u32::MAX, 0);
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if let Some(m) = jpegscan::first_discontinuity(&h, &all.dc) {
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let bad = d2.snaps.iter().rev().find(|s| (s.mcu as usize) <= m).map(|s| s.pos).unwrap_or(bc);
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if bad > bc {
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sp = sp.min(bad);
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}
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}
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snaps = d2.snaps;
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cur_base = q;
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frag_start = bc;
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suspect = sp.max(bc + cl);
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}
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let good = pieces.iter().map(|p| p.1).sum::<usize>() + suspect.saturating_sub(frag_start).min(cl * 4) / 512 * 512;
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Analysis::Broken { good_len: (stop_pos.min(good.max(512)) / 512 * 512).max(512) as u64 }
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}
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fn finish(pieces: Vec<(u64, usize)>) -> Analysis {
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let mut extents: Vec<Extent> = vec![];
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for (o, l) in &pieces {
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match extents.last_mut() {
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Some(last) if last.end() == *o => last.len += *l as u64,
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_ => extents.push(Extent::new(*o, *l as u64)),
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}
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}
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let size = pieces.iter().map(|p| p.1 as u64).sum();
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if extents.len() == 1 {
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return Analysis::Intact { len: size };
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}
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Analysis::Rebuilt { extents, size }
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}
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/// Pontuação (menor é melhor) de `q` como continuação de `prefix`: diferença média de pixels
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/// nas bordas entre os MCUs novos e seus vizinhos. Natural: poucos níveis de cinza; lixo: dezenas.
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fn probe_candidate(src: &dyn Source, h: &Header, prefix: &[u8], plane: &jpegscan::Plane, snap: &State, q: u64, bpm_prefix: f64) -> Option<f64> {
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let more = read_vec(src, q, PROBE).ok()?;
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||||
if more.len() < 1024 {
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return None;
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}
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||||
let mut joined = Vec::with_capacity(prefix.len() + more.len());
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joined.extend_from_slice(prefix);
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joined.extend_from_slice(&more);
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let seam = plane.have;
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const K: u32 = 36;
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let mut news: std::collections::HashMap<u32, Vec<u8>> = std::collections::HashMap::new();
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let mut hook = |mcu: u32, blocks: &[[i32; 64]]| {
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||||
if mcu >= seam {
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news.insert(mcu, jpegscan::mcu_luma(h, blocks));
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||||
}
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};
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||||
let want = seam.saturating_sub(snap.mcu) + K + 1;
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||||
let d = jpegscan::decode_hook(h, &joined, snap.clone(), want, 0, Some(&mut hook));
|
||||
match d.stop {
|
||||
Stop::Error(_) => return None,
|
||||
Stop::Marker(m, _) if m != 0xD9 => return None,
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||||
_ => {}
|
||||
}
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||||
let (mw, mh) = (plane.mw, plane.mh);
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||||
let mx = h.mcus_x;
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||||
let get = |idx: u32| -> Option<Vec<u8>> {
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||||
if idx < seam {
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let (x, y) = ((idx % mx) as usize, (idx / mx) as usize);
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||||
let mut v = vec![0u8; mw * mh];
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||||
for r in 0..mh {
|
||||
let o = (y * mh + r) * plane.w + x * mw;
|
||||
v[r * mw..(r + 1) * mw].copy_from_slice(&plane.px[o..o + mw]);
|
||||
}
|
||||
Some(v)
|
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} else {
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||||
news.get(&idx).cloned()
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||||
}
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||||
};
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||||
let (mut sum, mut n) = (0f64, 0u32);
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||||
for idx in seam + 1..seam + 1 + K {
|
||||
let Some(cur) = news.get(&idx) else { break };
|
||||
if idx % mx > 0 {
|
||||
if let Some(l) = get(idx - 1) {
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||||
for y in 0..mh {
|
||||
sum += (cur[y * mw] as i32 - l[y * mw + mw - 1] as i32).abs() as f64;
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||||
n += 1;
|
||||
}
|
||||
}
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||||
}
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||||
if idx >= mx {
|
||||
if let Some(t) = get(idx - mx) {
|
||||
for x in 0..mw {
|
||||
sum += (cur[x] as i32 - t[(mh - 1) * mw + x] as i32).abs() as f64;
|
||||
n += 1;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
if n < 40 {
|
||||
return None;
|
||||
}
|
||||
// Bytes por MCU depois da emenda, comparados com os do trecho anterior.
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||||
let after = d.dc.len() as f64 - (seam.saturating_sub(snap.mcu)) as f64;
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||||
let used = d.state.pos.saturating_sub(prefix.len()) as f64;
|
||||
let ratio = if after > 4.0 && used > 0.0 { (used / after) / bpm_prefix.max(0.5) } else { 1.0 };
|
||||
let sc = sum / n as f64 + 20.0 * ratio.ln().abs();
|
||||
Some(sc)
|
||||
}
|
||||
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