home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ CU Amiga Super CD-ROM 16 / CU Amiga Magazine's Super CD-ROM 16 (1997-10-16)(EMAP Images)(GB)[!][issue 1997-11].iso / CUCD / Graphics / Ghostscript / source / siscale.c < prev    next >
C/C++ Source or Header  |  1997-03-04  |  14KB  |  484 lines
  1. /* Copyright (C) 1995, 1996 Aladdin Enterprises.  All rights reserved.
  2.   
  3.   This file is part of Aladdin Ghostscript.
  4.   
  5.   Aladdin Ghostscript is distributed with NO WARRANTY OF ANY KIND.  No author
  6.   or distributor accepts any responsibility for the consequences of using it,
  7.   or for whether it serves any particular purpose or works at all, unless he
  8.   or she says so in writing.  Refer to the Aladdin Ghostscript Free Public
  9.   License (the "License") for full details.
  10.   
  11.   Every copy of Aladdin Ghostscript must include a copy of the License,
  12.   normally in a plain ASCII text file named PUBLIC.  The License grants you
  13.   the right to copy, modify and redistribute Aladdin Ghostscript, but only
  14.   under certain conditions described in the License.  Among other things, the
  15.   License requires that the copyright notice and this notice be preserved on
  16.   all copies.
  17. */
  18.  
  19. /* siscale.c */
  20. /* Image scaling filters */
  21. #include "math_.h"
  22. #include "memory_.h"
  23. #include "stdio_.h"
  24. #include <assert.h>
  25. #include "strimpl.h"
  26. #include "siscale.h"
  27.  
  28. /*
  29.  *    Image scaling code is based on public domain code from
  30.  *    Graphics Gems III (pp. 414-424), Academic Press, 1992.
  31.  */
  32.  
  33. /* ---------------- ImageScaleEncode/Decode ---------------- */
  34.  
  35. public_st_IScale_state();    /* public so clients can allocate */
  36.  
  37. /* ------ Digital filter definition ------ */
  38.  
  39. /* Mitchell filter definition */
  40. #define Mitchell_support 2.0
  41. #define B (1.0 / 3.0)
  42. #define C (1.0 / 3.0)
  43. private double
  44. Mitchell_filter(double t)
  45. {    double t2 = t * t;
  46.  
  47.     if ( t < 0 )
  48.       t = -t;
  49.  
  50.     if ( t < 1 )
  51.       return
  52.         ((12 - 9 * B - 6 * C) * (t * t2) +
  53.          (-18 + 12 * B + 6 * C) * t2 +
  54.          (6 - 2 * B)) / 6;
  55.     else if ( t < 2 )
  56.       return
  57.         ((-1 * B - 6 * C) * (t * t2) +
  58.          (6 * B + 30 * C) * t2 +
  59.          (-12 * B - 48 * C) * t +
  60.          (8 * B + 24 * C)) / 6;
  61.     else
  62.       return 0;
  63. }
  64.  
  65. #define filter_support Mitchell_support
  66. #define filter_proc Mitchell_filter
  67. #define fproc(t) filter_proc(t)
  68. #define fWidthIn filter_support
  69.  
  70. /*
  71.  * The environment provides the following definitions:
  72.  *    typedef PixelTmp, PixelTmp2
  73.  *    double fproc(double t)
  74.  *    double fWidthIn
  75.  *    PixelTmp {min,max,unit}PixelTmp
  76.  */
  77. #define CLAMP(v, mn, mx)\
  78.   (v < mn ? mn : v > mx ? mx : v)
  79.  
  80. /* ------ Auxiliary procedures ------ */
  81.  
  82. /* Define the minimum scale. */
  83. #define min_scale ((fWidthIn * 2) / (max_support - 1.01))
  84.  
  85. /* Calculate the support for a given scale. */
  86. /* The value is always in the range 1 .. max_support. */
  87. private int
  88. contrib_pixels(double scale)
  89. {    return (int)(fWidthIn / (scale >= 1.0 ? 1.0 : max(scale, min_scale))
  90.              * 2 + 1);
  91. }
  92.  
  93. /* Pre-calculate filter contributions for a row or a column. */
  94. /* Return the highest input pixel index used. */
  95. private int
  96. calculate_contrib(
  97.     /* Return weight list parameters in contrib[0 .. size-1]. */
  98.   CLIST *contrib,
  99.     /* Store weights in items[0 .. contrib_pixels(scale)*size-1]. */
  100.     /* (Less space than this may actually be needed.) */
  101.   CONTRIB *items,
  102.     /* The output image is scaled by 'scale' relative to the input. */
  103.   double scale,
  104.     /* Start generating weights for input pixel 'input_index'. */
  105.   int input_index,
  106.     /* Generate 'size' weight lists. */
  107.   int size,
  108.     /* Limit pixel indices to 'limit', for clamping at the edges */
  109.     /* of the image. */
  110.   int limit,
  111.     /* Wrap pixel indices modulo 'modulus'. */
  112.   int modulus,
  113.     /* Successive pixel values are 'stride' distance apart -- */
  114.     /* normally, the number of color components. */
  115.   int stride,
  116.     /* The unit of output is 'rescale_factor' times the unit of input. */
  117.   double rescale_factor
  118.   )
  119. {
  120.     double scaled_factor = scale_PixelWeight(rescale_factor);
  121.     double WidthIn, fscale;
  122.     bool squeeze;
  123.     int npixels;
  124.     int i, j;
  125.     int last_index = -1;
  126.  
  127.     if ( scale < 1.0 )
  128.       {    double clamped_scale = max(scale, min_scale);
  129.         WidthIn = fWidthIn / clamped_scale;
  130.         fscale = 1.0 / clamped_scale;
  131.         squeeze = true;
  132.       }
  133.     else
  134.       {    WidthIn = fWidthIn;
  135.         fscale = 1.0;
  136.         squeeze = false;
  137.       }
  138.     npixels = (int)(WidthIn * 2 + 1);
  139.  
  140.     for ( i = 0; i < size; ++i )
  141.       {    double center = (input_index + i) / scale;
  142.         int left = (int)ceil(center - WidthIn);
  143.         int right = (int)floor(center + WidthIn);
  144. #define clamp_pixel(j)\
  145.   (j < 0 ? -j : j >= limit ? (limit - j) + limit - 1 : j)
  146.         int lmin = (left < 0 ? 0 : left);
  147.         int lmax = (left < 0 ? -left : left);
  148.         int rmin =
  149.           (right >= limit ? (limit - right) + limit - 1 : right);
  150.         int rmax = (right >= limit ? limit - 1 : right);
  151.         int first_pixel = min(lmin, rmin);
  152.         int last_pixel = max(lmax, rmax);
  153.         CONTRIB *p;
  154.  
  155.         if ( last_pixel > last_index )
  156.           last_index = last_pixel;
  157.         contrib[i].first_pixel = (first_pixel % modulus) * stride;
  158.         contrib[i].n = last_pixel - first_pixel + 1;
  159.         contrib[i].index = i * npixels;
  160.         p = items + contrib[i].index;
  161.         for ( j = 0; j < npixels; ++j )
  162.           p[j].weight = 0;
  163.         if ( squeeze )
  164.           {    for ( j = left; j <= right; ++j )
  165.               {    double weight =
  166.                   fproc((center - j) / fscale) / fscale;
  167.                 int n = clamp_pixel(j);
  168.                 int k = n - first_pixel;
  169.                 p[k].weight +=
  170.                   (PixelWeight)(weight * scaled_factor);
  171.               }
  172.           }
  173.         else
  174.           {    for ( j = left; j <= right; ++j )
  175.               {    double weight = fproc(center - j);
  176.                 int n = clamp_pixel(j);
  177.                 int k = n - first_pixel;
  178.                 p[k].weight +=
  179.                   (PixelWeight)(weight * scaled_factor);
  180.               }
  181.           }
  182.       }
  183.     return last_index;
  184. }
  185.  
  186.  
  187. /* Apply filter to zoom horizontally from src to tmp. */
  188. private void
  189. zoom_x(PixelTmp *tmp, const void /*PixelIn*/ *src, int sizeofPixelIn,
  190.   int tmp_width, int WidthIn, int Colors, const CLIST *contrib,
  191.   const CONTRIB *items)
  192. {    int c, i;
  193.     for ( c = 0; c < Colors; ++c )
  194.       {    PixelTmp *tp = tmp + c;
  195.         const CLIST *clp = contrib;
  196. #define zoom_x_loop(PixelIn, PixelIn2)\
  197.         const PixelIn *raster = (const PixelIn *)src + c;\
  198.         for ( i = 0; i < tmp_width; tp += Colors, ++clp, ++i )\
  199.           {    AccumTmp weight = 0;\
  200.             { int j = clp->n;\
  201.               const PixelIn *pp = raster + clp->first_pixel;\
  202.               const CONTRIB *cp = items + clp->index;\
  203.               switch ( Colors )\
  204.               {\
  205.               case 1:\
  206.                 for ( ; j > 0; pp += 1, ++cp, --j )\
  207.                   weight += *pp * cp->weight;\
  208.                 break;\
  209.               case 3:\
  210.                 for ( ; j > 0; pp += 3, ++cp, --j )\
  211.                   weight += *pp * cp->weight;\
  212.                 break;\
  213.               default:\
  214.                 for ( ; j > 0; pp += Colors, ++cp, --j )\
  215.                   weight += *pp * cp->weight;\
  216.               }\
  217.             }\
  218.             { PixelIn2 pixel = unscale_AccumTmp(weight);\
  219.               *tp =\
  220.                 (PixelTmp)CLAMP(pixel, minPixelTmp, maxPixelTmp);\
  221.             }\
  222.           }
  223.  
  224.         if ( sizeofPixelIn == 1 )
  225.           {    zoom_x_loop(byte, int)
  226.           }
  227.         else            /* sizeofPixelIn == 2 */
  228.           {
  229. #if arch_ints_are_short
  230.             zoom_x_loop(bits16, long)
  231. #else
  232.             zoom_x_loop(bits16, int)
  233. #endif
  234.           }
  235.       }
  236. }
  237.  
  238. /* Apply filter to zoom vertically from tmp to dst. */
  239. /* This is simpler because we can treat all columns identically */
  240. /* without regard to the number of samples per pixel. */
  241. private void
  242. zoom_y(void /*PixelOut*/ *dst, int sizeofPixelOut, uint MaxValueOut,
  243.   const PixelTmp *tmp, int WidthOut, int tmp_width,
  244.   int Colors, const CLIST *contrib, const CONTRIB *items)
  245. {    int kn = WidthOut * Colors;
  246.     int cn = contrib->n;
  247.     int first_pixel = contrib->first_pixel;
  248.     const CONTRIB *cbp = items + contrib->index;
  249.     int kc;
  250.     PixelTmp2 max_weight = MaxValueOut;
  251.  
  252. #define zoom_y_loop(PixelOut)\
  253.     for ( kc = 0; kc < kn; ++kc )\
  254.       {    AccumTmp weight = 0;\
  255.         { const PixelTmp *pp = &tmp[kc + first_pixel];\
  256.           int j = cn;\
  257.           const CONTRIB *cp = cbp;\
  258.           for ( ; j > 0; pp += kn, ++cp, --j )\
  259.             weight += *pp * cp->weight;\
  260.         }\
  261.         { PixelTmp2 pixel = unscale_AccumTmp(weight);\
  262.           ((PixelOut *)dst)[kc] =\
  263.             (PixelOut)CLAMP(pixel, 0, max_weight);\
  264.         }\
  265.       }
  266.  
  267.     if ( sizeofPixelOut == 1 )
  268.       {    zoom_y_loop(byte)
  269.       }
  270.     else            /* sizeofPixelOut == 2 */
  271.       {    zoom_y_loop(bits16)
  272.       }
  273. }
  274.  
  275. /* ------ Stream implementation ------ */
  276.  
  277. #define tmp_width WidthOut
  278. #define tmp_height HeightIn
  279.  
  280. /* Forward references */
  281. private void s_IScale_release(P1(stream_state *st));
  282.  
  283. /* Calculate the weights for an output row. */
  284. private void
  285. calculate_dst_contrib(stream_IScale_state *ss, int y)
  286. {    uint row_size = ss->WidthOut * ss->Colors;
  287.     int last_index =
  288.       calculate_contrib(&ss->dst_next_list, ss->dst_items, ss->yscale,
  289.                 y, 1, ss->HeightIn, max_support, row_size,
  290.                 (double)ss->MaxValueOut / unitPixelTmp);
  291.     int first_index_mod = ss->dst_next_list.first_pixel / row_size;
  292.  
  293.     ss->dst_last_index = last_index;
  294.     last_index %= max_support;
  295.     if ( last_index < first_index_mod )
  296.       { /* Shuffle the indices to account for wraparound. */
  297.         CONTRIB shuffle[max_support];
  298.         int i;
  299.  
  300.         for ( i = 0; i < max_support; ++i )
  301.           shuffle[i].weight =
  302.         (i <= last_index ?
  303.          ss->dst_items[i + max_support - first_index_mod].weight :
  304.          i >= first_index_mod ?
  305.          ss->dst_items[i - first_index_mod].weight :
  306.          0);
  307.         memcpy(ss->dst_items, shuffle, max_support * sizeof(CONTRIB));
  308.         ss->dst_next_list.n = max_support;
  309.         ss->dst_next_list.first_pixel = 0;
  310.       }
  311. }
  312.  
  313. #define ss ((stream_IScale_state *)st)
  314.  
  315. /* Initialize the filter. */
  316. private int
  317. s_IScale_init(stream_state *st)
  318. {    gs_memory_t *mem = ss->memory;
  319.  
  320.     ss->sizeofPixelIn = ss->BitsPerComponentIn / 8;
  321.     ss->sizeofPixelOut = ss->BitsPerComponentOut / 8;
  322.     ss->xscale = (double)ss->WidthOut / (double)ss->WidthIn;
  323.     ss->yscale = (double)ss->HeightOut / (double)ss->HeightIn;
  324.  
  325.     ss->src_y = 0;
  326.     ss->src_size = ss->WidthIn * ss->sizeofPixelIn * ss->Colors;
  327.     ss->src_offset = 0;
  328.     ss->dst_y = 0;
  329.     ss->dst_size = ss->WidthOut * ss->sizeofPixelOut * ss->Colors;
  330.     ss->dst_offset = 0;
  331.  
  332.     /* create intermediate image to hold horizontal zoom */
  333.     ss->tmp = (PixelTmp *)gs_alloc_byte_array(mem,
  334.                 min(ss->tmp_height, max_support),
  335.                 ss->tmp_width * ss->Colors * sizeof(PixelTmp),
  336.                 "image_scale tmp");
  337.     ss->contrib = (CLIST *)gs_alloc_byte_array(mem,
  338.                 max(ss->WidthOut, ss->HeightOut),
  339.                 sizeof(CLIST), "image_scale contrib");
  340.     ss->items = (CONTRIB *)gs_alloc_byte_array(mem,
  341.                 contrib_pixels(ss->xscale) * ss->WidthOut,
  342.                 sizeof(CONTRIB), "image_scale contrib[*]");
  343.     /* Allocate buffers for 1 row of source and destination. */
  344.     ss->dst = gs_alloc_byte_array(mem, ss->WidthOut * ss->Colors,
  345.                 ss->sizeofPixelOut, "image_scale dst");
  346.     ss->src = gs_alloc_byte_array(mem, ss->WidthIn * ss->Colors,
  347.                 ss->sizeofPixelIn, "image_scale src");
  348.     if ( ss->tmp == 0 || ss->contrib == 0 || ss->items == 0 ||
  349.          ss->dst == 0 || ss->src == 0
  350.        )
  351.       {    s_IScale_release(st);
  352.         return ERRC;            /****** WRONG ******/
  353.       }
  354.  
  355.     /* Pre-calculate filter contributions for a row. */
  356.     calculate_contrib(ss->contrib, ss->items, ss->xscale,
  357.               0, ss->WidthOut, ss->WidthIn, ss->WidthIn,
  358.               ss->Colors, (double)unitPixelTmp / ss->MaxValueIn);
  359.  
  360.     /* Prepare the weights for the first output row. */
  361.     calculate_dst_contrib(ss, 0);
  362.  
  363.     return 0;
  364.  
  365. }
  366.  
  367. /* Process a buffer.  Note that this handles Encode and Decode identically. */
  368. private int
  369. s_IScale_process(stream_state *st, stream_cursor_read *pr,
  370.   stream_cursor_write *pw, bool last)
  371. {
  372.     /* Check whether we need to deliver any output. */
  373.  
  374. top:    while ( ss->src_y > ss->dst_last_index )
  375.       { /* We have enough horizontally scaled temporary rows */
  376.         /* to generate a vertically scaled output row. */
  377.         uint wleft = pw->limit - pw->ptr;
  378.         if ( ss->dst_y == ss->HeightOut )
  379.           return EOFC;
  380.         if ( wleft == 0 )
  381.           return 1;
  382.         if ( ss->dst_offset == 0 )
  383.           { byte *row;
  384.         if ( wleft >= ss->dst_size )
  385.           { /* We can scale the row directly into the output. */
  386.             row = pw->ptr + 1;
  387.             pw->ptr += ss->dst_size;
  388.           }
  389.         else
  390.           { /* We'll have to buffer the row. */
  391.             row = ss->dst;
  392.           }
  393.         /* Apply filter to zoom vertically from tmp to dst. */
  394.         zoom_y(row, ss->sizeofPixelOut, ss->MaxValueOut, ss->tmp,
  395.                ss->WidthOut, ss->tmp_width, ss->Colors,
  396.                &ss->dst_next_list, ss->dst_items);
  397.         /* Idiotic C coercion rules allow T* and void* to be */
  398.         /* inter-assigned freely, but not compared! */
  399.         if ( (void *)row != ss->dst )    /* no buffering */
  400.           goto adv;
  401.           }
  402.         { /* We're delivering a buffered output row. */
  403.           uint wcount = ss->dst_size - ss->dst_offset;
  404.           uint ncopy = min(wleft, wcount);
  405.           memcpy(pw->ptr + 1, (byte *)ss->dst + ss->dst_offset, ncopy);
  406.           pw->ptr += ncopy;
  407.           ss->dst_offset += ncopy;
  408.           if ( ncopy != wcount )
  409.         return 1;
  410.           ss->dst_offset = 0;
  411.         }
  412.         /* Advance to the next output row. */
  413. adv:        ++(ss->dst_y);
  414.         if ( ss->dst_y != ss->HeightOut )
  415.           calculate_dst_contrib(ss, ss->dst_y);
  416.       }
  417.  
  418.     /* Read input data and scale horizontally into tmp. */
  419.  
  420. #ifdef DEBUG
  421.     assert(ss->src_y < ss->HeightIn);
  422. #endif
  423.       { uint rleft = pr->limit - pr->ptr;
  424.         uint rcount = ss->src_size - ss->src_offset;
  425.         if ( rleft == 0 )
  426.           return 0;            /* need more input */
  427.         if ( rleft >= rcount )
  428.           { /* We're going to fill up a row. */
  429.         const byte *row;
  430.         if ( ss->src_offset == 0 )
  431.           { /* We have a complete row.  Read the data */
  432.             /* directly from the input. */
  433.             row = pr->ptr + 1;
  434.           }
  435.         else
  436.           { /* We're buffering a row in src. */
  437.             row = ss->src;
  438.             memcpy((byte *)ss->src + ss->src_offset, pr->ptr + 1,
  439.                rcount);
  440.             ss->src_offset = 0;
  441.           }
  442.         /* Apply filter to zoom horizontally from src to tmp. */
  443.         zoom_x(ss->tmp + (ss->src_y % max_support) *
  444.                  ss->tmp_width * ss->Colors, row,
  445.                ss->sizeofPixelIn, ss->tmp_width, ss->WidthIn,
  446.                ss->Colors, ss->contrib, ss->items);
  447.         pr->ptr += rcount;
  448.         ++(ss->src_y);
  449.         goto top;
  450.           }
  451.         else
  452.           { /* We don't have a complete row.  Copy data to src buffer. */
  453.         memcpy((byte *)ss->src + ss->src_offset, pr->ptr + 1, rleft);
  454.         ss->src_offset += rleft;
  455.         pr->ptr += rleft;
  456.         return 0;
  457.           }
  458.       }
  459. }
  460.  
  461. /* Release the filter's storage. */
  462. private void
  463. s_IScale_release(stream_state *st)
  464. {    gs_memory_t *mem = ss->memory;
  465.     gs_free_object(mem, (void *)ss->src, "image_scale src"); /* no longer const */
  466.       ss->src = 0;
  467.     gs_free_object(mem, ss->dst, "image_scale dst");
  468.       ss->dst = 0;
  469.     gs_free_object(mem, ss->items, "image_scale contrib[*]");
  470.       ss->items = 0;
  471.     gs_free_object(mem, ss->contrib, "image_scale contrib");
  472.       ss->contrib = 0;
  473.     gs_free_object(mem, ss->tmp, "image_scale tmp");
  474.       ss->tmp = 0;
  475. }
  476.  
  477. #undef ss
  478.  
  479. /* Stream template */
  480. const stream_template s_IScale_template =
  481. {    &st_IScale_state, s_IScale_init, s_IScale_process, 1, 1,
  482.     s_IScale_release
  483. };
  484.