home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Amiga Tools 4 / Amiga Tools 4.iso / grafix / tools / jpeg / jpeg-6a / jccolor.c < prev    next >
C/C++ Source or Header  |  1996-01-06  |  15KB  |  460 lines
  1. /*
  2.  * jccolor.c
  3.  *
  4.  * Copyright (C) 1991-1996, Thomas G. Lane.
  5.  * This file is part of the Independent JPEG Group's software.
  6.  * For conditions of distribution and use, see the accompanying README file.
  7.  *
  8.  * This file contains input colorspace conversion routines.
  9.  */
  10.  
  11. #define JPEG_INTERNALS
  12. #include "jinclude.h"
  13. #include "jpeglib.h"
  14.  
  15.  
  16. /* Private subobject */
  17.  
  18. typedef struct {
  19.   struct jpeg_color_converter pub; /* public fields */
  20.  
  21.   /* Private state for RGB->YCC conversion */
  22.   INT32 * rgb_ycc_tab;        /* => table for RGB to YCbCr conversion */
  23. } my_color_converter;
  24.  
  25. typedef my_color_converter * my_cconvert_ptr;
  26.  
  27.  
  28. /**************** RGB -> YCbCr conversion: most common case **************/
  29.  
  30. /*
  31.  * YCbCr is defined per CCIR 601-1, except that Cb and Cr are
  32.  * normalized to the range 0..MAXJSAMPLE rather than -0.5 .. 0.5.
  33.  * The conversion equations to be implemented are therefore
  34.  *    Y  =  0.29900 * R + 0.58700 * G + 0.11400 * B
  35.  *    Cb = -0.16874 * R - 0.33126 * G + 0.50000 * B  + CENTERJSAMPLE
  36.  *    Cr =  0.50000 * R - 0.41869 * G - 0.08131 * B  + CENTERJSAMPLE
  37.  * (These numbers are derived from TIFF 6.0 section 21, dated 3-June-92.)
  38.  * Note: older versions of the IJG code used a zero offset of MAXJSAMPLE/2,
  39.  * rather than CENTERJSAMPLE, for Cb and Cr.  This gave equal positive and
  40.  * negative swings for Cb/Cr, but meant that grayscale values (Cb=Cr=0)
  41.  * were not represented exactly.  Now we sacrifice exact representation of
  42.  * maximum red and maximum blue in order to get exact grayscales.
  43.  *
  44.  * To avoid floating-point arithmetic, we represent the fractional constants
  45.  * as integers scaled up by 2^16 (about 4 digits precision); we have to divide
  46.  * the products by 2^16, with appropriate rounding, to get the correct answer.
  47.  *
  48.  * For even more speed, we avoid doing any multiplications in the inner loop
  49.  * by precalculating the constants times R,G,B for all possible values.
  50.  * For 8-bit JSAMPLEs this is very reasonable (only 256 entries per table);
  51.  * for 12-bit samples it is still acceptable.  It's not very reasonable for
  52.  * 16-bit samples, but if you want lossless storage you shouldn't be changing
  53.  * colorspace anyway.
  54.  * The CENTERJSAMPLE offsets and the rounding fudge-factor of 0.5 are included
  55.  * in the tables to save adding them separately in the inner loop.
  56.  */
  57.  
  58. #define SCALEBITS    16    /* speediest right-shift on some machines */
  59. #define CBCR_OFFSET    ((INT32) CENTERJSAMPLE << SCALEBITS)
  60. #define ONE_HALF    ((INT32) 1 << (SCALEBITS-1))
  61. #define FIX(x)        ((INT32) ((x) * (1L<<SCALEBITS) + 0.5))
  62.  
  63. /* We allocate one big table and divide it up into eight parts, instead of
  64.  * doing eight alloc_small requests.  This lets us use a single table base
  65.  * address, which can be held in a register in the inner loops on many
  66.  * machines (more than can hold all eight addresses, anyway).
  67.  */
  68.  
  69. #define R_Y_OFF        0            /* offset to R => Y section */
  70. #define G_Y_OFF        (1*(MAXJSAMPLE+1))    /* offset to G => Y section */
  71. #define B_Y_OFF        (2*(MAXJSAMPLE+1))    /* etc. */
  72. #define R_CB_OFF    (3*(MAXJSAMPLE+1))
  73. #define G_CB_OFF    (4*(MAXJSAMPLE+1))
  74. #define B_CB_OFF    (5*(MAXJSAMPLE+1))
  75. #define R_CR_OFF    B_CB_OFF        /* B=>Cb, R=>Cr are the same */
  76. #define G_CR_OFF    (6*(MAXJSAMPLE+1))
  77. #define B_CR_OFF    (7*(MAXJSAMPLE+1))
  78. #define TABLE_SIZE    (8*(MAXJSAMPLE+1))
  79.  
  80.  
  81. /*
  82.  * Initialize for RGB->YCC colorspace conversion.
  83.  */
  84.  
  85. METHODDEF(void)
  86. rgb_ycc_start (j_compress_ptr cinfo)
  87. {
  88.   my_cconvert_ptr cconvert = (my_cconvert_ptr) cinfo->cconvert;
  89.   INT32 * rgb_ycc_tab;
  90.   INT32 i;
  91.  
  92.   /* Allocate and fill in the conversion tables. */
  93.   cconvert->rgb_ycc_tab = rgb_ycc_tab = (INT32 *)
  94.     (*cinfo->mem->alloc_small) ((j_common_ptr) cinfo, JPOOL_IMAGE,
  95.                 (TABLE_SIZE * SIZEOF(INT32)));
  96.  
  97.   for (i = 0; i <= MAXJSAMPLE; i++) {
  98.     rgb_ycc_tab[i+R_Y_OFF] = FIX(0.29900) * i;
  99.     rgb_ycc_tab[i+G_Y_OFF] = FIX(0.58700) * i;
  100.     rgb_ycc_tab[i+B_Y_OFF] = FIX(0.11400) * i     + ONE_HALF;
  101.     rgb_ycc_tab[i+R_CB_OFF] = (-FIX(0.16874)) * i;
  102.     rgb_ycc_tab[i+G_CB_OFF] = (-FIX(0.33126)) * i;
  103.     /* We use a rounding fudge-factor of 0.5-epsilon for Cb and Cr.
  104.      * This ensures that the maximum output will round to MAXJSAMPLE
  105.      * not MAXJSAMPLE+1, and thus that we don't have to range-limit.
  106.      */
  107.     rgb_ycc_tab[i+B_CB_OFF] = FIX(0.50000) * i    + CBCR_OFFSET + ONE_HALF-1;
  108. /*  B=>Cb and R=>Cr tables are the same
  109.     rgb_ycc_tab[i+R_CR_OFF] = FIX(0.50000) * i    + CBCR_OFFSET + ONE_HALF-1;
  110. */
  111.     rgb_ycc_tab[i+G_CR_OFF] = (-FIX(0.41869)) * i;
  112.     rgb_ycc_tab[i+B_CR_OFF] = (-FIX(0.08131)) * i;
  113.   }
  114. }
  115.  
  116.  
  117. /*
  118.  * Convert some rows of samples to the JPEG colorspace.
  119.  *
  120.  * Note that we change from the application's interleaved-pixel format
  121.  * to our internal noninterleaved, one-plane-per-component format.
  122.  * The input buffer is therefore three times as wide as the output buffer.
  123.  *
  124.  * A starting row offset is provided only for the output buffer.  The caller
  125.  * can easily adjust the passed input_buf value to accommodate any row
  126.  * offset required on that side.
  127.  */
  128.  
  129. METHODDEF(void)
  130. rgb_ycc_convert (j_compress_ptr cinfo,
  131.          JSAMPARRAY input_buf, JSAMPIMAGE output_buf,
  132.          JDIMENSION output_row, int num_rows)
  133. {
  134.   my_cconvert_ptr cconvert = (my_cconvert_ptr) cinfo->cconvert;
  135.   register int r, g, b;
  136.   register INT32 * ctab = cconvert->rgb_ycc_tab;
  137.   register JSAMPROW inptr;
  138.   register JSAMPROW outptr0, outptr1, outptr2;
  139.   register JDIMENSION col;
  140.   JDIMENSION num_cols = cinfo->image_width;
  141.  
  142.   while (--num_rows >= 0) {
  143.     inptr = *input_buf++;
  144.     outptr0 = output_buf[0][output_row];
  145.     outptr1 = output_buf[1][output_row];
  146.     outptr2 = output_buf[2][output_row];
  147.     output_row++;
  148.     for (col = 0; col < num_cols; col++) {
  149.       r = GETJSAMPLE(inptr[RGB_RED]);
  150.       g = GETJSAMPLE(inptr[RGB_GREEN]);
  151.       b = GETJSAMPLE(inptr[RGB_BLUE]);
  152.       inptr += RGB_PIXELSIZE;
  153.       /* If the inputs are 0..MAXJSAMPLE, the outputs of these equations
  154.        * must be too; we do not need an explicit range-limiting operation.
  155.        * Hence the value being shifted is never negative, and we don't
  156.        * need the general RIGHT_SHIFT macro.
  157.        */
  158.       /* Y */
  159.       outptr0[col] = (JSAMPLE)
  160.         ((ctab[r+R_Y_OFF] + ctab[g+G_Y_OFF] + ctab[b+B_Y_OFF])
  161.          >> SCALEBITS);
  162.       /* Cb */
  163.       outptr1[col] = (JSAMPLE)
  164.         ((ctab[r+R_CB_OFF] + ctab[g+G_CB_OFF] + ctab[b+B_CB_OFF])
  165.          >> SCALEBITS);
  166.       /* Cr */
  167.       outptr2[col] = (JSAMPLE)
  168.         ((ctab[r+R_CR_OFF] + ctab[g+G_CR_OFF] + ctab[b+B_CR_OFF])
  169.          >> SCALEBITS);
  170.     }
  171.   }
  172. }
  173.  
  174.  
  175. /**************** Cases other than RGB -> YCbCr **************/
  176.  
  177.  
  178. /*
  179.  * Convert some rows of samples to the JPEG colorspace.
  180.  * This version handles RGB->grayscale conversion, which is the same
  181.  * as the RGB->Y portion of RGB->YCbCr.
  182.  * We assume rgb_ycc_start has been called (we only use the Y tables).
  183.  */
  184.  
  185. METHODDEF(void)
  186. rgb_gray_convert (j_compress_ptr cinfo,
  187.           JSAMPARRAY input_buf, JSAMPIMAGE output_buf,
  188.           JDIMENSION output_row, int num_rows)
  189. {
  190.   my_cconvert_ptr cconvert = (my_cconvert_ptr) cinfo->cconvert;
  191.   register int r, g, b;
  192.   register INT32 * ctab = cconvert->rgb_ycc_tab;
  193.   register JSAMPROW inptr;
  194.   register JSAMPROW outptr;
  195.   register JDIMENSION col;
  196.   JDIMENSION num_cols = cinfo->image_width;
  197.  
  198.   while (--num_rows >= 0) {
  199.     inptr = *input_buf++;
  200.     outptr = output_buf[0][output_row];
  201.     output_row++;
  202.     for (col = 0; col < num_cols; col++) {
  203.       r = GETJSAMPLE(inptr[RGB_RED]);
  204.       g = GETJSAMPLE(inptr[RGB_GREEN]);
  205.       b = GETJSAMPLE(inptr[RGB_BLUE]);
  206.       inptr += RGB_PIXELSIZE;
  207.       /* Y */
  208.       outptr[col] = (JSAMPLE)
  209.         ((ctab[r+R_Y_OFF] + ctab[g+G_Y_OFF] + ctab[b+B_Y_OFF])
  210.          >> SCALEBITS);
  211.     }
  212.   }
  213. }
  214.  
  215.  
  216. /*
  217.  * Convert some rows of samples to the JPEG colorspace.
  218.  * This version handles Adobe-style CMYK->YCCK conversion,
  219.  * where we convert R=1-C, G=1-M, and B=1-Y to YCbCr using the same
  220.  * conversion as above, while passing K (black) unchanged.
  221.  * We assume rgb_ycc_start has been called.
  222.  */
  223.  
  224. METHODDEF(void)
  225. cmyk_ycck_convert (j_compress_ptr cinfo,
  226.            JSAMPARRAY input_buf, JSAMPIMAGE output_buf,
  227.            JDIMENSION output_row, int num_rows)
  228. {
  229.   my_cconvert_ptr cconvert = (my_cconvert_ptr) cinfo->cconvert;
  230.   register int r, g, b;
  231.   register INT32 * ctab = cconvert->rgb_ycc_tab;
  232.   register JSAMPROW inptr;
  233.   register JSAMPROW outptr0, outptr1, outptr2, outptr3;
  234.   register JDIMENSION col;
  235.   JDIMENSION num_cols = cinfo->image_width;
  236.  
  237.   while (--num_rows >= 0) {
  238.     inptr = *input_buf++;
  239.     outptr0 = output_buf[0][output_row];
  240.     outptr1 = output_buf[1][output_row];
  241.     outptr2 = output_buf[2][output_row];
  242.     outptr3 = output_buf[3][output_row];
  243.     output_row++;
  244.     for (col = 0; col < num_cols; col++) {
  245.       r = MAXJSAMPLE - GETJSAMPLE(inptr[0]);
  246.       g = MAXJSAMPLE - GETJSAMPLE(inptr[1]);
  247.       b = MAXJSAMPLE - GETJSAMPLE(inptr[2]);
  248.       /* K passes through as-is */
  249.       outptr3[col] = inptr[3];    /* don't need GETJSAMPLE here */
  250.       inptr += 4;
  251.       /* If the inputs are 0..MAXJSAMPLE, the outputs of these equations
  252.        * must be too; we do not need an explicit range-limiting operation.
  253.        * Hence the value being shifted is never negative, and we don't
  254.        * need the general RIGHT_SHIFT macro.
  255.        */
  256.       /* Y */
  257.       outptr0[col] = (JSAMPLE)
  258.         ((ctab[r+R_Y_OFF] + ctab[g+G_Y_OFF] + ctab[b+B_Y_OFF])
  259.          >> SCALEBITS);
  260.       /* Cb */
  261.       outptr1[col] = (JSAMPLE)
  262.         ((ctab[r+R_CB_OFF] + ctab[g+G_CB_OFF] + ctab[b+B_CB_OFF])
  263.          >> SCALEBITS);
  264.       /* Cr */
  265.       outptr2[col] = (JSAMPLE)
  266.         ((ctab[r+R_CR_OFF] + ctab[g+G_CR_OFF] + ctab[b+B_CR_OFF])
  267.          >> SCALEBITS);
  268.     }
  269.   }
  270. }
  271.  
  272.  
  273. /*
  274.  * Convert some rows of samples to the JPEG colorspace.
  275.  * This version handles grayscale output with no conversion.
  276.  * The source can be either plain grayscale or YCbCr (since Y == gray).
  277.  */
  278.  
  279. METHODDEF(void)
  280. grayscale_convert (j_compress_ptr cinfo,
  281.            JSAMPARRAY input_buf, JSAMPIMAGE output_buf,
  282.            JDIMENSION output_row, int num_rows)
  283. {
  284.   register JSAMPROW inptr;
  285.   register JSAMPROW outptr;
  286.   register JDIMENSION col;
  287.   JDIMENSION num_cols = cinfo->image_width;
  288.   int instride = cinfo->input_components;
  289.  
  290.   while (--num_rows >= 0) {
  291.     inptr = *input_buf++;
  292.     outptr = output_buf[0][output_row];
  293.     output_row++;
  294.     for (col = 0; col < num_cols; col++) {
  295.       outptr[col] = inptr[0];    /* don't need GETJSAMPLE() here */
  296.       inptr += instride;
  297.     }
  298.   }
  299. }
  300.  
  301.  
  302. /*
  303.  * Convert some rows of samples to the JPEG colorspace.
  304.  * This version handles multi-component colorspaces without conversion.
  305.  * We assume input_components == num_components.
  306.  */
  307.  
  308. METHODDEF(void)
  309. null_convert (j_compress_ptr cinfo,
  310.           JSAMPARRAY input_buf, JSAMPIMAGE output_buf,
  311.           JDIMENSION output_row, int num_rows)
  312. {
  313.   register JSAMPROW inptr;
  314.   register JSAMPROW outptr;
  315.   register JDIMENSION col;
  316.   register int ci;
  317.   int nc = cinfo->num_components;
  318.   JDIMENSION num_cols = cinfo->image_width;
  319.  
  320.   while (--num_rows >= 0) {
  321.     /* It seems fastest to make a separate pass for each component. */
  322.     for (ci = 0; ci < nc; ci++) {
  323.       inptr = *input_buf;
  324.       outptr = output_buf[ci][output_row];
  325.       for (col = 0; col < num_cols; col++) {
  326.     outptr[col] = inptr[ci]; /* don't need GETJSAMPLE() here */
  327.     inptr += nc;
  328.       }
  329.     }
  330.     input_buf++;
  331.     output_row++;
  332.   }
  333. }
  334.  
  335.  
  336. /*
  337.  * Empty method for start_pass.
  338.  */
  339.  
  340. METHODDEF(void)
  341. null_method (j_compress_ptr cinfo)
  342. {
  343.   /* no work needed */
  344. }
  345.  
  346.  
  347. /*
  348.  * Module initialization routine for input colorspace conversion.
  349.  */
  350.  
  351. GLOBAL(void)
  352. jinit_color_converter (j_compress_ptr cinfo)
  353. {
  354.   my_cconvert_ptr cconvert;
  355.  
  356.   cconvert = (my_cconvert_ptr)
  357.     (*cinfo->mem->alloc_small) ((j_common_ptr) cinfo, JPOOL_IMAGE,
  358.                 SIZEOF(my_color_converter));
  359.   cinfo->cconvert = (struct jpeg_color_converter *) cconvert;
  360.   /* set start_pass to null method until we find out differently */
  361.   cconvert->pub.start_pass = null_method;
  362.  
  363.   /* Make sure input_components agrees with in_color_space */
  364.   switch (cinfo->in_color_space) {
  365.   case JCS_GRAYSCALE:
  366.     if (cinfo->input_components != 1)
  367.       ERREXIT(cinfo, JERR_BAD_IN_COLORSPACE);
  368.     break;
  369.  
  370.   case JCS_RGB:
  371. #if RGB_PIXELSIZE != 3
  372.     if (cinfo->input_components != RGB_PIXELSIZE)
  373.       ERREXIT(cinfo, JERR_BAD_IN_COLORSPACE);
  374.     break;
  375. #endif /* else share code with YCbCr */
  376.  
  377.   case JCS_YCbCr:
  378.     if (cinfo->input_components != 3)
  379.       ERREXIT(cinfo, JERR_BAD_IN_COLORSPACE);
  380.     break;
  381.  
  382.   case JCS_CMYK:
  383.   case JCS_YCCK:
  384.     if (cinfo->input_components != 4)
  385.       ERREXIT(cinfo, JERR_BAD_IN_COLORSPACE);
  386.     break;
  387.  
  388.   default:            /* JCS_UNKNOWN can be anything */
  389.     if (cinfo->input_components < 1)
  390.       ERREXIT(cinfo, JERR_BAD_IN_COLORSPACE);
  391.     break;
  392.   }
  393.  
  394.   /* Check num_components, set conversion method based on requested space */
  395.   switch (cinfo->jpeg_color_space) {
  396.   case JCS_GRAYSCALE:
  397.     if (cinfo->num_components != 1)
  398.       ERREXIT(cinfo, JERR_BAD_J_COLORSPACE);
  399.     if (cinfo->in_color_space == JCS_GRAYSCALE)
  400.       cconvert->pub.color_convert = grayscale_convert;
  401.     else if (cinfo->in_color_space == JCS_RGB) {
  402.       cconvert->pub.start_pass = rgb_ycc_start;
  403.       cconvert->pub.color_convert = rgb_gray_convert;
  404.     } else if (cinfo->in_color_space == JCS_YCbCr)
  405.       cconvert->pub.color_convert = grayscale_convert;
  406.     else
  407.       ERREXIT(cinfo, JERR_CONVERSION_NOTIMPL);
  408.     break;
  409.  
  410.   case JCS_RGB:
  411.     if (cinfo->num_components != 3)
  412.       ERREXIT(cinfo, JERR_BAD_J_COLORSPACE);
  413.     if (cinfo->in_color_space == JCS_RGB && RGB_PIXELSIZE == 3)
  414.       cconvert->pub.color_convert = null_convert;
  415.     else
  416.       ERREXIT(cinfo, JERR_CONVERSION_NOTIMPL);
  417.     break;
  418.  
  419.   case JCS_YCbCr:
  420.     if (cinfo->num_components != 3)
  421.       ERREXIT(cinfo, JERR_BAD_J_COLORSPACE);
  422.     if (cinfo->in_color_space == JCS_RGB) {
  423.       cconvert->pub.start_pass = rgb_ycc_start;
  424.       cconvert->pub.color_convert = rgb_ycc_convert;
  425.     } else if (cinfo->in_color_space == JCS_YCbCr)
  426.       cconvert->pub.color_convert = null_convert;
  427.     else
  428.       ERREXIT(cinfo, JERR_CONVERSION_NOTIMPL);
  429.     break;
  430.  
  431.   case JCS_CMYK:
  432.     if (cinfo->num_components != 4)
  433.       ERREXIT(cinfo, JERR_BAD_J_COLORSPACE);
  434.     if (cinfo->in_color_space == JCS_CMYK)
  435.       cconvert->pub.color_convert = null_convert;
  436.     else
  437.       ERREXIT(cinfo, JERR_CONVERSION_NOTIMPL);
  438.     break;
  439.  
  440.   case JCS_YCCK:
  441.     if (cinfo->num_components != 4)
  442.       ERREXIT(cinfo, JERR_BAD_J_COLORSPACE);
  443.     if (cinfo->in_color_space == JCS_CMYK) {
  444.       cconvert->pub.start_pass = rgb_ycc_start;
  445.       cconvert->pub.color_convert = cmyk_ycck_convert;
  446.     } else if (cinfo->in_color_space == JCS_YCCK)
  447.       cconvert->pub.color_convert = null_convert;
  448.     else
  449.       ERREXIT(cinfo, JERR_CONVERSION_NOTIMPL);
  450.     break;
  451.  
  452.   default:            /* allow null conversion of JCS_UNKNOWN */
  453.     if (cinfo->jpeg_color_space != cinfo->in_color_space ||
  454.     cinfo->num_components != cinfo->input_components)
  455.       ERREXIT(cinfo, JERR_CONVERSION_NOTIMPL);
  456.     cconvert->pub.color_convert = null_convert;
  457.     break;
  458.   }
  459. }
  460.