Faits:
A.
Y._ S.A. (ci-après: Y._) est une société anonyme constituée de 50 actions au porteur, d'une valeur nominale de CHF 1'000.- chacune. En juillet 1993, A.X._ et Z._ en sont devenus administrateurs, avec signature collective à deux, jusqu'en décembre 2001. A partir de cette date, A.X._ était le seul administrateur, avec signature individuelle, jusqu'en novembre 2011. Dès ce moment, A.X._ en a été administrateur avec trois autres personnes, tout en conservant la signature individuelle, contrairement aux trois autres administrateurs disposant de la signature collective à deux.
C._ SA (ci-après: C._) est une société anonyme constituée de 50 actions au porteur, d'une valeur nominale de CHF 1'000.- chacune. En mars 1994, A.X._ et Z._ en sont devenus administrateurs, avec signature collective à deux, jusqu'en décembre 2001. A partir de ce moment, A.X._ en a été le seul administrateur, avec signature individuelle.
Le 30 novembre 2001, A.X._, Z._ et Y._ ont signé une convention (ci-après : la convention de 2001).
Z._ cédait à A.X._ toutes ses actions de C._ (soit 12 actions) et de Y._ (soit 12 actions) en échange d'un prix total de CHF 2'000'000.-. Le transfert et le règlement du prix se faisaient en quatre étapes échelonnées sur une période de trois ans à partir du paiement du premier acompte devant intervenir nonante jours après la conclusion du contrat. A chaque étape, Z._ s'engageait à remettre à A.X._ 3 actions de C._ et 3 actions de Y._.
Le 25 février 2002, A.X._ et Y._ ont passé une convention (ci-après: la convention de 2002). A.X._ cédait à Y._ 36 actions de C._ en échange d'un prix total de CHF 3'174'000.-. Le prix était majoré de 3 % par année pour les tranches subséquentes à la première échéance. Le prix de chaque action de C._ était de CHF 88'166.-. Le transfert des actions de C._ se ferait, chaque année, par tranche de neuf actions. La convention prévoyait explicitement la cession de neuf actions chaque 1er mars des années 2002, 2003, 2004 et 2005 pour un prix respectif de CHF 793'500.-, de CHF 817'305.-, de CHF 841'824.- et de CHF 867'079.-. Les parties s'engageaient à ce qu'une part de la somme due chaque année soit affectée au remboursement de la créance de Y._ envers A.X._ afin que cette créance diminue au moins de CHF 200'000.- par année. Le solde de la créance de Y._ envers A.X._ au 31 mars 2005 ne devait pas excéder le montant de CHF 50'000.-.
Le 30 avril 2005, A.X._ et Y._ ont conclu un avenant à la convention de 2002. A.X._ cédait à Y._, au 30 avril 2005, 6 actions de C._, au lieu des 9 actions prévues dans la convention de 2002, en échange d'un montant total de CHF 578'052.-. Le prix de chaque action de C._ était évalué à CHF 96'342.-. Ainsi, Y._ détenait 33 actions de C._ et A.X._ 17 actions de C._. A.X._ et Y._ convenaient également de compenser leurs créances mutuelles. Ainsi, au 30 avril 2005, la créance de Y._ envers A.X._ s'élevait à CHF 5'943.
S'agissant des éléments relatifs aux sociétés Y._ et C._, A.X._ et son épouse ont mentionné, dans leurs déclarations fiscales 2002 à 2005, le nombre des actions que le premier possédait dans ces deux sociétés, le compte détenu par celui-ci auprès de Y._ ainsi que la dette qu'ils avaient envers cette société. Ces éléments pouvaient être résumés sous la forme du tableau suivant:
2002 2003 2004 2005 Actions C. 32 26 20 17 Actions Y. 41 44 47 50 Intérêts dus à Y. 24472 13051 7276 3683 Dettes dues à Y. 680585 470078 181530 166571 Compte c/o Y. - rubrique «revenu» 4261 4719 4885 5056 Compte c/o Y. - rubrique «fortune» 134841 139560 144445 149500
De plus, les déclarations fiscales 2003 et 2004 comportaient, parmi les annexes, le relevé du compte de A.X._ auprès de Y._. Dans le relevé de 2003, il y avait un mouvement accompagné de l'annotation «PMT ACOMPTE 2EME TRANCHE ACTIONS JT» et un autre de l'annotation «VENTE 2EME TRANCHE ACTIONS C._». Dans le relevé de 2004, il y avait un mouvement suivi de l'annotation «CESSION NEUF ACTIONS C._/Y._». Aucun mouvement desdits relevés n'était mis en évidence.
La déclaration fiscale 2002 a fait l'objet d'un bordereau de taxation définitif pour l'impôt fédéral direct et d'un autre pour les impôts cantonaux et communaux, expédiés le 11 décembre 2003. Suite à une réclamation des contribuables, des bordereaux rectificatifs concernant l'impôt fédéral direct et l'impôt cantonal et communal 2002 ont été émis le 5 août 2004.
Les déclarations fiscales 2003 à 2005 ont donné lieu, pour chacune de ces années, à un bordereau de taxation définitif pour l'impôt fédéral direct et un autre pour l'impôt cantonal et communal, qui ont respectivement été expédiés les 16 novembre 2004, 14 octobre 2005 et 19 mars 2007.
B.
Par lettre recommandée du 4 avril 2008, l'Administration fiscale cantonale a informé les époux de l'ouverture d'une procédure en rappel d'impôt et d'une procédure pénale pour soustraction d'impôt pour l'impôt cantonal et communal et l'impôt fédéral direct 2002 à 2006. La division principale de l'impôt anticipé de l'Administration fédérale des contributions (ci-après: l'Administration fédérale des contributions) avait informé l'Administration fiscale cantonale que les contribuables avaient bénéficié de prestations appréciables en argent de Y._. L'Administration fiscale cantonale demandait une copie de la convention de 2001 ainsi qu'une explication sur la détermination du prix de vente des actions C._ figurant dans la convention de 2002.
Le 21 avril 2008, A.X._ a remis à l'Administration fiscale cantonale une copie de la convention de 2001. Il a également fourni des explications concernant le prix de vente des actions C._, qui étaient complétées par courrier du 1er juillet 2008. A.X._ avait vendu à Y._ 36 actions de C._ pour un prix de CHF 88'166.- par action. Ce prix était basé sur la convention de 2001 passée avec un tiers et prenait en compte la valeur comptable de la société ainsi que sa valeur réelle et son développement.
Après plusieurs entretiens et courriers, l'Administration fiscale cantonale a informé les époux X._ par lettre recommandée du 31 mars 2009 que la procédure en rappel d'impôt et la procédure pénale pour soustraction d'impôt étaient terminées.
Elle leur a également notifié des bordereaux de supplément d'impôt pour l'impôt fédéral direct et l'impôt cantonal et communal 2002 à 2005 avec des intérêts de retard. Les avis de taxation y relatifs prévoyaient une rubrique supplémentaire intitulée «Autres revenus» et accompagnée de l'indication «service du contrôle: transposition».
Cette rubrique comportait les montants suivants :
2002 2003 2004 2005 Autres revenus (impôt fédéral direct + impôt cantonal et communal) 784500 808305 832824 572052
Le 30 avril 2009, les époux ont élevé réclamation contre ces taxations auprès de l'Administration fiscale cantonale. Par deux décisions séparées sur réclamation du 15 juin 2009, l'Administration fiscale cantonale a confirmé les bordereaux de supplément d'impôt pour l'impôt cantonal et communal et l'impôt fédéral direct 2002 à 2005.
La procédure en soustraction avait démontré que A.X._ avait vendu, entre 2002 et 2005, 33 actions de C._ qu'il détenait dans sa fortune privée à Y._ dont il possédait 38 actions en 2001. De plus, il avait acheté à Z._ ses 12 actions de Y._ et ses 12 actions de C._, en quatre tranches, entre 2002 à 2005. Ainsi, en 2005, A.X._ possédait 17 des 50 actions du capital-actions de C._ et l'intégralité du capital-actions de Y._. Cette dernière détenait les 33 autres actions de C._.
Au vu de ces transactions, l'Administration fiscale cantonale avait procédé à un rappel d'impôt pour l'impôt cantonal et communal et l'impôt fédéral direct 2002 à 2005 en y intégrant les montants résultant de la transposition conformément au tableau ci-dessous. Ces montants représentaient la différence entre le prix de vente des actions de C._ vendues par A.X._ à Y._ selon les termes de la convention de 2002 et de son avenant de 2005, et leur valeur nominale.
actions C. vendues Prix de vente des actions (PV) Valeur nominale des actions (VN) Montant de la transposition (PV - VN) 2002 9 793500 9000 784500 2003 9 817305 9000 808305 2004 9 841824 9000 832824 2005 9 578052 9000 572052
Le 15 juillet 2009, les époux X._ ont recouru contre ces deux décisions auprès de la Commission cantonale de recours en matière administrative, devenue depuis le Tribunal administratif de première instance, en concluant à l'annulation des décisions de taxation rendues par l'Administration fiscale cantonale. Par jugement du 28 février 2011, le Tribunal administratif de première instance a rejeté le recours et confirmé les décisions de taxation.
Le 12 avril 2011, les époux X._ ont interjeté recours auprès de la Cour de justice en concluant à l'annulation du jugement du Tribunal administratif de première instance.
C.
Par arrêt du 30 octobre 2012, la Cour de justice du canton de Genève a rejeté le recours. L'Administration fiscale n'avait pas de motif de procéder à des investigations complémentaires au vu des déclarations fiscales des intéressés. La découverte de la vente des actions C._ entre, d'une part, Z._ et A.X._ et, d'autre part, entre A.X._ et Y._ portait sur des faits nouveaux justifiant un rappel d'impôts. La cession des 33 actions de C._ par A.X._ à Y._, dont il est le seul administrateur avec signature individuelle, constituait un cas de transposition, Y._ accordant à A.X._ par ce biais une prestation appréciable en argent imposable en vertu des art. 20 al. 1 let. c LIFD et 6 let. c LIPP-IV.
D.
Agissant par la voie du recours en matière de droit public, A.X._ et B.X._ demandent au Tribunal fédéral, sous suite de frais et dépens, d'annuler les décisions sur réclamation rendues le 15 juin 2009 par l'Administration fiscale cantonale portant sur l'impôt fédéral direct ainsi que cantonal et communal des périodes 2002 à 2005 ainsi que les bordereaux du 31 mars 2009. Ils se plaignent d'arbitraire dans l'appréciation des preuves et de violation du droit fédéral en matière de rappel d'impôt.
Le recours a été enregistré sous le numéro d'ordre 2C_1225/2012 s'agissant de l'impôt cantonal et communal et sous le numéro d'ordre 2C_1226/2012 s'agissant de l'impôt fédéral direct.
La Cour de justice du canton de Genève ne formule aucune observation. L'Administration fiscale cantonale et l'Administration fédérale des contributions concluent au rejet du recours.
Considérant en droit:
1.
1.1. L'instance précédente a rendu une seule décision en distinguant les deux catégories d'impôts cantonal et communal d'une part et fédéral direct d'autre part, sauf dans le dispositif. Dès lors en outre que la notion de rappel d'impôt est identique en droit fédéral et en droit cantonal harmonisé (arrêt 2C_123/2012 du 8 août 2012, consid. 10), il ne peut être reproché à la recourante de n'avoir pas distingué formellement, dans son recours au Tribunal fédéral, les griefs valant pour les deux catégories d'impôts à l'appui de conclusions dûment séparées pour l'impôt fédéral direct ainsi que l'impôt cantonal et communal (cf. ATF 135 II 260 consid. 1.3.2 p. 263 s.). Par souci d'unification par rapport à d'autres cantons dans lesquels deux décisions sont rendues, la Cour de céans a toutefois ouvert deux dossiers, l'un concernant l'impôt fédéral direct (2C_1226/2013) et l'autre les impôts cantonal et communal (2C_1225/2013). Comme l'état de fait est identique et que les questions juridiques se recoupent, les deux causes sont jointes.
1.2. Sous le titre "conclusions", les recourants demandent uniquement l'annulation des décisions de l'Administration fiscale cantonale (bordereaux et décisions sur réclamation). De telles conclusions ne sont pas recevables en raison de l'effet dévolutif complet du recours déposé auprès de la Cour de justice (ATF 136 II 539 consid. 1.2 p. 543, 136 II 470 consid. 1.3 p. 474). Il résulte cependant de la page de garde du mémoire déposé le 7 décembre 2012 et de la motivation que c'est bien l'arrêt rendu le 30 octobre 2012 par la Cour de justice dont la réforme est demandée en ce sens que le rappel d'impôt est annulé principalement pour toutes les périodes fiscales subsidiairement pour les périodes 2003 à 2005 (ATF 135 I 119 consid. 4 p. 122).
2.
Les recourants se plaignent de "l'appréciation arbitraire des faits". Ce faisant, ils ne précisent pas s'ils se plaignent de l'établissement des faits par l'instance précédente dont le contenu serait manifestement inexacte au sens de l'art. 97 al. 1 LTF et donc arbitraire, ou s'ils se plaignent de l'appréciation arbitraire des preuves. Il n'est pas nécessaire d'éliminer cette imprécision du moment qu'ils s'en prennent en réalité à l'appréciation juridique des faits, autrement dit à l'application du droit en matière de rappel d'impôt. Ils n'exposent en effet pas quel élément de fait aurait été omis ou passé sous silence dans l'arrêt attaqué, qui rapporte du reste que les déclarations fiscales 2003 et 2004 comportaient, parmi les annexes, le relevé du compte de A.X._ auprès de Y._, que, dans le relevé de 2003, il y avait un mouvement accompagné de l'annotation «PMT ACOMPTE 2EME TRANCHE ACTIONS JT» et un autre de l'annotation «VENTE 2EME TRANCHE ACTIONS C._» et enfin que, dans le relevé de 2004, il y avait un mouvement suivi de l'annotation «CESSION NEUF ACTIONS C._/Y._».
Le grief est par conséquent rejeté.
I. Impôt fédéral direct
3.
3.1. Aux termes de l'art. 151 al. 1 LIFD, lorsque des moyens de preuve ou des faits jusque là inconnus de l'autorité fiscale lui permettent d'établir qu'une taxation n'a pas été effectuée, alors qu'elle aurait dû l'être, ou qu'une taxation entrée en force est incomplète ou qu'une taxation non effectuée ou incomplète est due à un crime ou à un délit commis contre l'autorité fiscale, cette dernière procède au rappel de l'impôt qui n'a pas été perçu, y compris les intérêts. Selon l'art. 151 al. 2 LIFD, lorsque le contribuable a déposé une déclaration complète et précise concernant son revenu, sa fortune et son bénéfice net, qu'il a déterminé son capital propre de façon adéquate et que l'autorité fiscale en a admis l'évaluation, tout rappel d'impôt est exclu, même si l'évaluation était insuffisante.
Il y a ainsi motif à rappel d'impôt lorsque l'autorité découvre des faits ou des moyens de preuve qui ne ressortaient pas du dossier dont disposait l'autorité fiscale au moment de la taxation (arrêt 2C_724/2010 du 27 juillet 2011 consid. 8.1 et les arrêts cités, in RDAF 2012 II 37). Le contribuable doit faire tout ce qui est nécessaire pour assurer une taxation complète et exacte (art. 126 al. 1 LIFD). Il doit ainsi remplir la formule de déclaration d'impôt de manière conforme à la vérité et complète (art. 124 al. 2 LIFD). Lorsque le contribuable se heurte à une incertitude quant à un élément de fait, il ne doit pas la dissimuler, mais bien la signaler dans sa déclaration. Dans tous les cas, il doit décrire les faits de manière complète et objective (arrêt 2C_879/2008 du 20 avril 2009 consid. 5.1 et les arrêts cités, in RDAF 2009 II 386). En d'autres termes, l'autorité fiscale ne doit se livrer à des investigations complémentaires au moment de procéder à la taxation que si la déclaration contient indiscutablement des inexactitudes flagrantes. Lorsque l'autorité fiscale aurait dû se rendre compte de l'état de fait incomplet ou inexact, le rapport de causalité adéquate entre la déclaration lacunaire et la taxation insuffisante est interrompu et les conditions pour procéder ultérieurement à un rappel d'impôt font défaut (arrêt 2C_104/2008 du 20 juin 2008 consid. 3.3 et les références citées). En revanche, des inexactitudes qui ne sont que décelables, sans être flagrantes, ne permettent pas de considérer que certains faits ou moyens de preuve étaient déjà connus des autorités au moment de la taxation (cf. arrêt 2C_26/2007 du 10 octobre 2007, consid. 3.2.2, in RDAF 2009 II 120). En particulier, que l'autorité de taxation puisse déduire de l'augmentation de fortune d'une année à l'autre qu'il y a eu des revenus non déclarés ne remplace pas une déclaration complète du revenu (arrêt 2P.15/2004 du 22 décembre 2004 consid. 5.3).
Dans un arrêt récent, après un survol de l'abondante casuistique en relation avec l'art. 151 LIFD, le Tribunal fédéral a tiré les conclusions suivantes: L'autorité fiscale peut en principe considérer que la déclaration d'impôt est conforme à la vérité et complète. Elle n'a pas l'obligation, en l'absence d'indice particulier, de se mettre à la recherche de renseignements supplémentaires. En vertu de la maxime inquisitoriale, l'autorité fiscale doit en revanche procéder à des investigations supplémentaires lorsqu'il ressort de manière évidente du dossier que les éléments de faits déterminants sont incomplets ou peu clairs. Dans tous les cas, la rupture du lien de causalité doit être soumise à des exigences sévères, à savoir une négligence grave de l'autorité fiscale (arrêt 2C_123 /2012 du 8 août 2012 consid. 5.3.4).
3.2. Il ne saurait être retenu de négligence grave de l'autorité de taxation qui n'a pas connaissance d'informations à disposition d'un autre secteur de l'administration, sauf s'il est établi que ces informations ont effectivement été communiquées. Tel peut être le cas du taxateur du secteur de taxation des personnes physiques qui a reçu de la part du secteur de taxation des personnes morales une communication des pièces qui figurent dans le dossier de la société anonyme concernant l'actionnaire, à défaut de quoi on ne saurait lui imputer les connaissances de cet autre secteur (arrêt P.1022/1986 du 24 octobre 1986 consid. 4b in Archives 56 277; H. CASANOVA, Le rappel d'impôt, in RDAF 1999, 3 ss, p. 12 et les références citées).
3.3. Les recourants ne peuvent par conséquent pas se prévaloir des contrats de vente d'action et avenants relatif aux modalités de paiements figurant dans le dossier des sociétés C._ et Y._. Ils ne démontrent du reste pas que ces éléments auraient été effectivement communiqués à leur taxateur.
4.
Les recourants soutiennent qu'il y avait suffisamment d'indices dans leurs déclarations fiscales pour que les conditions du rappel d'impôt ne soient pas réunies.
4.1. Contrairement à celles déposées pour les périodes fiscales 2003 et 2004, la déclaration fiscale des recourants pour la période fiscale 2002 ne contenait pas d'extrait du compte-courant actionnaire. Les recourants tentent de trouver une contradiction dans les constatations de faits de l'instance précédente qui retient que les déclarations 2002 à 2005 mentionnent le nombre des actions que le recourant détenait dans les deux sociétés en cause ainsi que le compte détenu par celui-ci auprès de Y._ SA. Ils confondent en réalité la rubrique 55.10-1 de la déclaration d'impôt (feuille "intérêts et dettes") avec l'annexe consistant en un extrait du compte-courant actionnaire d'où provient en principe le montant déclaré sous le chiffre 55.10-1.
Dans ces circonstances, en jugeant que l'autorité de taxation n'avait aucun motif de se livrer à des investigations complémentaires au moment de procéder à la taxation de la période fiscale 2002, l'instance précédente a correctement appliqué l'art. 151 LIFD.
4.2. Pour les périodes fiscales 2003 et 2004, les recourants soutiennent en vain que les annexes à leurs déclarations consistant en un extrait du compte-courant actionnaire provenant de la comptabilité de Y._ contenaient des indices qui auraient dû inciter l'autorité de taxation à procéder à des investigations complémentaires. D'une manière générale d'abord, aux yeux du taxateur des recourants, comme le démontrent d'ailleurs les coches apposées par ce dernier sur les documents en cause, l'annexe consistant en l'extrait du compte-courant actionnaire a pour fonction d'établir que le montant reporté dans la feuille "intérêts et dettes" de la déclaration, sous le chiffre 55.10-1, correspond bien à dite pièce comptable. Dans la mesure en outre où le montant n'avait pas varié de manière significative entre 2002, 2003 et 2004, le taxateur n'avait pas de motif d'essayer de déchiffrer les rubriques des postes comptables. Il y était d'autant moins tenu que ces rubriques étaient rédigées par abréviations, telles JT, pour Z._, ou encore C._, pour Transport-multibennes-camions SA, faisant ainsi référence à des noms qui ne ressortaient nullement des déclarations 2003 et 2004 des recourants. Dans ce contexte et pour les mêmes motifs, la juxtaposition des abréviations "C._/Y._" après les termes "cession neuf actions" n'apparaissait pas non plus comme exigeant de la part de l'autorité fiscale des examens complémentaires. Certes, les indices en cause auraient permis de déceler l'existence de ventes d'actions entre actionnaire et sociétés qu'il dominait, ce qui reste néanmoins insuffisant au regard des principes développés par la jurisprudence. En d'autres termes, la correspondance entre les montants reportés dans les formulaires et les annexes étant exacte, le taxateur ne se trouvait pas en présence d'inexactitudes flagrantes qui devaient attirer son attention. On ne saurait par conséquent reprocher à l'autorité de taxation une négligence grave dans l'examen des déclarations d'impôt 2003 et 2004.
4.3. Enfin, à l'instar de celle de 2002, la déclaration 2005 ne comprenait aucune annexe relative à l'extrait du compte-courant actionnaire du recourant auprès de Y._. On ne saurait suivre le raisonnement des recourants pour qui la connaissance des faits résultant des déclarations fiscales 2003 et 2004 devait conduire à nier l'existence des conditions du rappel d'impôt pour 2005 également. En effet, comme cela ressort du considérant qui précède, les déclarations fiscales antérieures ne contenaient aucune inexactitude flagrante. Dans ces circonstances, l'instance précédente pouvait juger qu'à l'instar des périodes fiscales 2003 et 2004, les conditions pour procéder à un rappel d'impôt en 2005 étaient réunies.
4.4. L'objection des recourants qui rappellent qu'il ne leur appartenait pas de qualifier de transposition les opérations de ventes d'actions doit être écartée. Il est vrai qu'on ne pouvait exiger d'eux qu'ils aient pris l'initiative d'exposer plus en détail la vente des actions à la lumière de la notion transposition, notion nouvelle selon eux à l'époque. Cela revenait en effet à exiger d'eux une qualification juridique. Les recourants perdent toutefois de vue que le rappel d'impôt est soumis uniquement à des conditions objectives et qu'une éventuelle faute du contribuable n'en est pas un élément constitutif ( H. CASANOVA, op. cit., p. 10). En d'autres termes, c'est bien en raison de l'absence de détail sur la vente des actions, qui du reste ne sautait pas aux yeux du taxateur, qu'il se justifiait de procéder aux rappels d'impôts pour les périodes fiscales 2002 à 2005.
4.5. Les recourants ne soulèvent aucun grief à l'encontre de la qualification de transposition (art. 42 al. 2 LTF).
Le recours est rejeté en tant qu'il concerne l'impôt fédéral direct pour les périodes fiscales 2002 à 2005.
II. Impôt cantonal et communal
5.
Selon les art. 53 al. 1 1ère phrase LHID et 59 al. 1 de la loi genevoise de procédure fiscale du 14 décembre 1990 (LPFisc; RSGE D 3 17), lorsque des moyens de preuve ou des faits jusque-là inconnus de l'autorité fiscale permettent d'établir qu'une taxation n'a pas été effectuée alors qu'elle aurait dû l'être, qu'une taxation entrée en force est incomplète ou qu'une taxation non effectuée ou incomplète est due à un crime ou à un délit commis contre l'autorité fiscale, cette dernière procède au rappel de l'impôt qui n'a pas été perçu, y compris les intérêts. Les art. 53 al. 1 1ère phrase LHID et 59 al. 1 LPFisc ont ainsi la même teneur que l'art. 151 al. 1 LIFD. Partant, les considérations développées pour l'impôt fédéral direct trouvent à s'appliquer aux impôts cantonal et communal relatifs aux périodes fiscales 2002 à 2005.
Dans ces conditions, il y a lieu de rejeter également le recours en matière de droit public en tant qu'il concerne l' impôt cantonal et communal pour les périodes fiscales 2002 à 2005.
6.
Succombant, les recourants doivent supporter les frais judiciaires solidairement entre eux (art. 66 al. 1 LTF). Il n'est pas alloué de dépens (art. 68 al. 1 et 3 LTF).
Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce:
1.
Les causes 2C_1225/2012 et 2C_1226/2012 sont jointes.
2.
Le recours est rejeté en tant qu'il concerne l'impôt fédéral direct.
3.
Le recours est rejeté en tant qu'il concerne les impôts cantonal et communal.
4.
Les frais judiciaires, arrêtés à 14'000 fr., sont mis à la charge des recourants solidairement entre eux.
5.
Le présent arrêt est communiqué aux mandataires des recourants, à l'Administration fiscale cantonale genevoise et à la Cour de justice du canton de Genève, Chambre administrative, 2ème section, ainsi qu'à l'Administration fédérale des contributions.
Lausanne, le 7 juin 2013
Au nom de la IIe Cour de droit public
du Tribunal fédéral suisse
Le Président: Zünd
Le Greffier: Dubey