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C/C++ Source or Header  |  1994-01-28  |  14.0 KB  |  432 lines
  1. /* Copyright (C) 1992, 1993 Aladdin Enterprises.  All rights reserved.
  2.  
  3. This file is part of Ghostscript.
  4.  
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  6. WITHOUT ANY WARRANTY.  No author or distributor accepts responsibility
  7. to anyone for the consequences of using it or for whether it serves any
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  9. to the Ghostscript General Public License for full details.
  10.  
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  15. responsibilities.  It should be in a file named COPYING.  Among other
  16. things, the copyright notice and this notice must be preserved on all
  17. copies.  */
  18.  
  19. /* gscie.c */
  20. /* CIE color rendering for Ghostscript */
  21. #include "gx.h"
  22. #include "gserrors.h"
  23. #include "gxrefct.h"            /* early for gscie.h */
  24. #include "gxcolor.h"            /* early for gscolor2.h */
  25. #include "gscspace.h"
  26. #include "gscolor2.h"            /* for gs_set/currentcolorrendering */
  27. #include "gscie.h"
  28. #include "gxarith.h"
  29. #include "gxdevice.h"            /* for gs_color_index */
  30. #include "gzcolor.h"
  31. #include "gzstate.h"
  32.  
  33. /* Forward references */
  34. private void near cie_mult3(P3(const gs_vector3 *, const gs_matrix3 *, gs_vector3 *));
  35. private void near cie_matrix_mult3(P3(const gs_matrix3 *, const gs_matrix3 *, gs_matrix3 *));
  36. private void near cie_invert3(P2(const gs_matrix3 *, gs_matrix3 *));
  37. private void near cie_restrict3(P3(const gs_vector3 *, const gs_range3 *, gs_vector3 *));
  38. private void near cie_lookup3(P3(const gs_vector3 *, const gx_cie_cache *, gs_vector3 *));
  39. private void near cie_matrix_init(P1(gs_matrix3 *));
  40.  
  41. #define lookup(vin, pcache, vout)\
  42.   if ( (pcache)->is_identity ) vout = (vin);\
  43.   else vout = (pcache)->values[(int)(((vin) - (pcache)->base) * (pcache)->factor)]
  44.  
  45. #define restrict(vin, range, vout)\
  46.   if ( (vin) < (range).rmin ) vout = (range).rmin;\
  47.   else if ( (vin) > (range).rmax ) vout = (range).rmax;\
  48.   else vout = (vin)
  49.  
  50. /* ------ Default values for CIE dictionary elements ------ */
  51.  
  52. /* Default transformation procedures. */
  53.  
  54. private int
  55. a_identity(const float *in, const gs_cie_a *pcie, float *out)
  56. {    *out = *in;
  57.     return 0;
  58. }
  59. private int
  60. abc_identity(const gs_vector3 *in, const gs_cie_abc *pcie, gs_vector3 *out)
  61. {    *out = *in;
  62.     return 0;
  63. }
  64. private int
  65. common_identity(const gs_vector3 *in, const gs_cie_common *pcie, gs_vector3 *out)
  66. {    *out = *in;
  67.     return 0;
  68. }
  69. private int
  70. render_identity(const gs_vector3 *in, const gs_cie_render *pcie, gs_vector3 *out)
  71. {    *out = *in;
  72.     return 0;
  73. }
  74. private int
  75. tpqr_identity(const gs_vector3 *in, const gs_cie_wbsd *pwbsd, const gs_cie_render *pcie, gs_vector3 *out)
  76. {    *out = *in;
  77.     return 0;
  78. }
  79. private int
  80. render_table_identity(const byte *in, int m, const gs_cie_render *pcie, float *out)
  81. {    int j;
  82.     for ( j = 0; j < m; j++ ) out[j] = in[j] / 255.0;
  83.     return 0;
  84. }
  85.  
  86. /* Default vectors and matrices. */
  87.  
  88. const gs_range3 Range3_default = { {0,1}, {0,1}, {0,1} };
  89. const gs_cie_abc_proc3 DecodeABC_default = abc_identity;
  90. const gs_cie_common_proc3 DecodeLMN_default = common_identity;
  91. const gs_matrix3 Matrix3_default = { {1,0,0}, {0,1,0}, {0,0,1}, 1 };
  92. const gs_range RangeA_default = {0,1};
  93. const gs_cie_a_proc DecodeA_default = a_identity;
  94. const gs_vector3 MatrixA_default = { 1, 1, 1 };
  95. const gs_vector3 BlackPoint_default = { 0, 0, 0 };
  96. const gs_cie_render_proc3 Encode_default = render_identity;
  97. const gs_cie_transform_proc3 TransformPQR_default = tpqr_identity;
  98. const gs_cie_render_table_proc RenderTableT_default = render_table_identity;
  99.  
  100. /* setcolorrendering */
  101. int
  102. gs_setcolorrendering(gs_state *pgs, gs_cie_render *pcie)
  103. {    int code = gs_cie_render_init(pcie);
  104.     if ( code < 0 ) return code;
  105.     rc_assign(pgs->cie_render, pcie, pgs->memory_procs,
  106.           "gs_setcolorrendering");
  107.     /* Initialize the joint caches, if needed, */
  108.     /* by re-installing the color space. */
  109.     (*pgs->color_space->type->install_cspace)(pgs->color_space, pgs);
  110.     return gx_remap_color(pgs);
  111. }
  112.  
  113. /* currentcolorrendering */
  114. const gs_cie_render *
  115. gs_currentcolorrendering(const gs_state *pgs)
  116. {    return pgs->cie_render;
  117. }
  118.  
  119. /* Get the joint caches, to avoid having to import gzstate.h */
  120. gx_cie_joint_caches *
  121. gx_currentciecaches(gs_state *pgs)
  122. {    return pgs->cie_joint_caches;
  123. }
  124.  
  125. /* ------ Complete a rendering structure ------ */
  126.  
  127. int
  128. gs_cie_render_init(gs_cie_render *pcie)
  129. {    gs_matrix3 PQR_inverse;
  130.     cie_matrix_init(&pcie->MatrixLMN);
  131.     cie_matrix_init(&pcie->MatrixABC);
  132.     cie_matrix_init(&pcie->MatrixPQR);
  133.     cie_invert3(&pcie->MatrixPQR, &PQR_inverse);
  134.     cie_matrix_mult3(&PQR_inverse, &pcie->MatrixLMN, &pcie->MatrixPQR_inverse_LMN);
  135.     cie_mult3(&pcie->points.WhitePoint, &pcie->MatrixPQR, &pcie->wdpqr);
  136.     cie_mult3(&pcie->points.BlackPoint, &pcie->MatrixPQR, &pcie->bdpqr);
  137.     /****** FINISH ******/
  138.     return 0;
  139. }
  140.  
  141. /* ------ Fill in the joint cache ------ */
  142.  
  143. int
  144. gx_cie_joint_caches_init(gx_cie_joint_caches *pjc,
  145.   const gs_cie_common *pcie, const gs_cie_render *pcier)
  146. {    pjc->points_sd.ws.xyz = pcie->points.WhitePoint;
  147.     cie_mult3(&pjc->points_sd.ws.xyz, &pcier->MatrixPQR, &pjc->points_sd.ws.pqr);
  148.     pjc->points_sd.bs.xyz = pcie->points.BlackPoint;
  149.     cie_mult3(&pjc->points_sd.bs.xyz, &pcier->MatrixPQR, &pjc->points_sd.bs.pqr);
  150.     pjc->points_sd.wd.xyz = pcier->points.WhitePoint;
  151.     pjc->points_sd.wd.pqr = pcier->wdpqr;
  152.     pjc->points_sd.bd.xyz = pcier->points.BlackPoint;
  153.     pjc->points_sd.bd.pqr = pcier->bdpqr;
  154.     /****** FINISH ******/
  155.     return 0;
  156. }
  157.  
  158. /* ------ Remap (render) a CIE color (using the caches). ------ */
  159.  
  160. private int near cie_remap_finish(P4(const gs_vector3 *,
  161.   const gs_cie_common *, gx_device_color *, gs_state *));
  162.  
  163. /* Render a CIEBasedABC color. */
  164. int
  165. gx_remap_CIEBasedABC(const gs_client_color *pc, const gs_color_space *pcs,
  166.   gx_device_color *pdc, gs_state *pgs)
  167. {    const gs_cie_abc *pcie = pcs->params.abc;
  168.     gs_vector3 abc, lmn;
  169.     cie_restrict3((const gs_vector3 *)&pc->paint.values[0], &pcie->RangeABC, &abc);
  170.         /* (*pcie->DecodeABC)(&abc, pcie, &abc); */
  171.     cie_lookup3(&abc, &pcie->caches.DecodeABC[0], &abc);
  172.     cie_mult3(&abc, &pcie->MatrixABC, &lmn);
  173.     return cie_remap_finish(&lmn, &pcie->common, pdc, pgs);
  174. }
  175.  
  176. /* Render a CIEBasedA color. */
  177. int
  178. gx_remap_CIEBasedA(const gs_client_color *pc, const gs_color_space *pcs,
  179.   gx_device_color *pdc, gs_state *pgs)
  180. {    const gs_cie_a *pcie = pcs->params.a;
  181.     const gx_cie_cache *pcache = &pcie->caches.DecodeA;
  182.     float a;
  183.     gs_vector3 lmn;
  184.     restrict(pc->paint.values[0], pcie->RangeA, a);
  185.         /* (*pcie->DecodeA)(&a, pcie, &a); */
  186.     lookup(a, pcache, a);
  187.     lmn.u = a * pcie->MatrixA.u;
  188.     lmn.v = a * pcie->MatrixA.v;
  189.     lmn.w = a * pcie->MatrixA.w;
  190.     return cie_remap_finish(&lmn, &pcie->common, pdc, pgs);
  191. }
  192.  
  193. /* Common rendering code. */
  194. private int near
  195. cie_remap_finish(const gs_vector3 *plmn, const gs_cie_common *pcommon,
  196.   gx_device_color *pdc, gs_state *pgs)
  197. {    const gs_cie_render *pcie = pgs->cie_render;
  198.     const byte **table;
  199.     gs_vector3 abc, lmn, xyz, pqr;
  200.     gs_client_color cc;
  201.     gs_color_space cs;
  202.  
  203.         /* Finish decoding. */
  204.  
  205.     cie_restrict3(plmn, &pcommon->RangeLMN, &lmn);
  206.         /* (*pcommon->DecodeLMN)(&lmn, pcommon, &lmn); */
  207.     cie_lookup3(&lmn, &pcommon->caches.DecodeLMN[0], &lmn);
  208.     cie_mult3(&lmn, &pcommon->MatrixLMN, &xyz);
  209.  
  210.         /* Render. */
  211.  
  212.     if ( pcie == 0 )        /* default rendering */
  213.     {    abc = xyz;
  214.         table = 0;
  215.     }
  216.     else
  217.     {    const gx_cie_joint_caches *pjc = pgs->cie_joint_caches;
  218.         cie_mult3(&xyz, &pcie->MatrixPQR, &pqr);
  219.         cie_restrict3(&pqr, &pcie->RangePQR, &pqr);
  220.             /* (*pcie->TransformPQR)(&pqr, &pjc->points_sd, pcie, &pqr); */
  221.         cie_lookup3(&pqr, &pjc->TransformPQR[0], &pqr);
  222.         cie_mult3(&pqr, &pcie->MatrixPQR_inverse_LMN, &lmn);
  223.             /* (*pcie->EncodeLMN)(&lmn, pcie, &lmn); */
  224.         cie_lookup3(&lmn, &pcie->caches.EncodeLMN[0], &lmn);
  225.         cie_restrict3(&lmn, &pcie->RangeLMN, &lmn);
  226.         cie_mult3(&lmn, &pcie->MatrixABC, &abc);
  227.             /* (*pcie->EncodeABC)(&abc, pcie, &abc); */
  228.         cie_lookup3(&abc, &pcie->caches.EncodeABC[0], &abc);
  229.         cie_restrict3(&abc, &pcie->RangeABC, &abc);
  230.         table = pcie->RenderTable.table;
  231.     }
  232.     if ( table == 0 )
  233.     {    /* No further transformation */
  234.         cc.paint.values[0] = abc.u;
  235.         cc.paint.values[1] = abc.v;
  236.         cc.paint.values[2] = abc.w;
  237.         cs.type = &gs_color_space_type_DeviceRGB;
  238.     }
  239.     else
  240.     {    /* Use the RenderTable. */
  241.         int m = pcie->RenderTable.m;
  242. #define ri(s,n)\
  243.   (int)((abc.s - pcie->RangeABC.s.rmin) * (pcie->RenderTable.n - 1) /\
  244.     (pcie->RangeABC.s.rmax - pcie->RangeABC.s.rmin) + 0.5)
  245.         int ia = ri(u, NA);
  246.         int ib = ri(v, NB);
  247.         int ic = ri(w, NC);
  248.         const byte *prtc =
  249.           table[ia] + m * (ib * pcie->RenderTable.NC + ic);
  250.             /* (*pcie->RenderTable.T)(prtc, m, pcie, &cc.paint.values[0]); */
  251. #define shift_in(b) gx_cie_byte_to_cache_index(b)
  252. #define rtc(i) (pcie->caches.RenderTableT[i])
  253.         cc.paint.values[0] = rtc(0).values[shift_in(prtc[0])];
  254.         cc.paint.values[1] = rtc(1).values[shift_in(prtc[1])];
  255.         cc.paint.values[2] = rtc(2).values[shift_in(prtc[2])];
  256.         if ( m == 3 )
  257.         {    cs.type = &gs_color_space_type_DeviceRGB;
  258.         }
  259.         else
  260.         {    cc.paint.values[3] = rtc(3).values[shift_in(prtc[3])];
  261.             cs.type = &gs_color_space_type_DeviceCMYK;
  262.         }
  263. #undef rtc
  264. #undef shift_in
  265.     }
  266.     return (*cs.type->remap_color)(&cc, &cs, pdc, pgs);
  267. }
  268.  
  269. /* ------ Adjust reference counts for a CIE color space ------ */
  270.  
  271. int
  272. gx_adjust_CIEBasedABC(gs_color_space *pcs, gs_state *pgs, int delta)
  273. {    rc_adjust(pcs->params.abc, delta, pgs->memory_procs,
  274.           "gx_adjust_CIEBasedABC");
  275.     return 0;
  276. }
  277.  
  278. int
  279. gx_adjust_CIEBasedA(gs_color_space *pcs, gs_state *pgs, int delta)
  280. {    rc_adjust(pcs->params.a, delta, pgs->memory_procs,
  281.           "gx_adjust_CIEBasedA");
  282.     return 0;
  283. }
  284.  
  285. /* ------ Install a CIE color space ------ */
  286. /* These routines should load the cache, but they don't. */
  287.  
  288. int
  289. gx_install_CIEBasedABC(gs_color_space *pcs, gs_state *pgs)
  290. {    gs_cie_abc *pcie = pcs->params.abc;
  291.     cie_matrix_init(&pcie->common.MatrixLMN);
  292.     cie_matrix_init(&pcie->MatrixABC);
  293.     if ( pgs->cie_render == 0 )
  294.         return 0;
  295.     rc_unshare(pgs->cie_joint_caches, gx_cie_joint_caches,
  296.            pgs->memory_procs, return gs_error_VMerror,
  297.            "gx_install_CIEBasedABC");
  298.     return gx_cie_joint_caches_init(pgs->cie_joint_caches,
  299.         &pcie->common, pgs->cie_render);
  300. }
  301.  
  302. int
  303. gx_install_CIEBasedA(gs_color_space *pcs, gs_state *pgs)
  304. {    gs_cie_a *pcie = pcs->params.a;
  305.     cie_matrix_init(&pcie->common.MatrixLMN);
  306.     if ( pgs->cie_render == 0 )
  307.         return 0;
  308.     rc_unshare(pgs->cie_joint_caches, gx_cie_joint_caches,
  309.            pgs->memory_procs, return gs_error_VMerror,
  310.            "gx_install_CIEBasedA");
  311.     return gx_cie_joint_caches_init(pgs->cie_joint_caches,
  312.         &pcie->common, pgs->cie_render);
  313. }
  314.  
  315. /* ------ Utilities ------ */
  316.  
  317. #define if_debug_vector3(str, vec)\
  318.   if_debug4('c', "%s[%g %g %g]\n", str, vec->u, vec->v, vec->w)
  319. #define if_debug_matrix3(str, mat)\
  320.   if_debug10('c', "%s[%g %g %g / %g %g %g / %g %g %g]\n", str,\
  321.     mat->cu.u, mat->cu.v, mat->cu.w, mat->cv.u, mat->cv.v, mat->cv.w,\
  322.     mat->cw.u, mat->cw.v, mat->cw.w)
  323.  
  324. /* Multiply a vector by a matrix. */
  325. /* Optimizing this routine is the justification for is_identity! */
  326. private void near
  327. cie_mult3(const gs_vector3 *in, register const gs_matrix3 *mat, gs_vector3 *out)
  328. {    if_debug_vector3("[c]mult", in);
  329.     if_debug_matrix3("      *", mat);
  330.     if ( mat->is_identity )
  331.         *out = *in;
  332.     else
  333.     {    float u = in->u, v = in->v, w = in->w;
  334.         out->u = (u * mat->cu.u) + (v * mat->cu.v) + (w * mat->cu.w);
  335.         out->v = (u * mat->cv.u) + (v * mat->cv.v) + (w * mat->cv.w);
  336.         out->w = (u * mat->cw.u) + (v * mat->cw.v) + (w * mat->cw.w);
  337.     }
  338.     if_debug_vector3("      =", out);
  339. }
  340.  
  341. /* Multiply two matrices.  We assume the result is not an alias for */
  342. /* either of the operands. */
  343. private void near
  344. cie_matrix_mult3(const gs_matrix3 *ma, const gs_matrix3 *mb, gs_matrix3 *mc)
  345. {    gs_vector3 row_in, row_out;
  346.     if_debug_matrix3("[c]matrix_mult", ma);
  347.     if_debug_matrix3("             *", mb);
  348. #define mult_row(e)\
  349.   row_in.u = ma->cu.e, row_in.v = ma->cv.e, row_in.w = ma->cw.e;\
  350.   cie_mult3(&row_in, mb, &row_out);\
  351.   mc->cu.e = row_out.u, mc->cv.e = row_out.v, mc->cw.e = row_out.w
  352.     mult_row(u);
  353.     mult_row(v);
  354.     mult_row(w);
  355. #undef mult_row
  356.     cie_matrix_init(mc);
  357.     if_debug_matrix3("             =", mc);
  358. }
  359.  
  360. /* Invert a matrix. */
  361. /* The output must not be an alias for the input. */
  362. private void near
  363. cie_invert3(register const gs_matrix3 *in, register gs_matrix3 *out)
  364. {    /* This is a brute force algorithm; maybe there are better. */
  365.     /* We label the array elements */
  366.     /*   [ A B C ]   */
  367.     /*   [ D E F ]   */
  368.     /*   [ G H I ]   */
  369. #define A cu.u
  370. #define B cv.u
  371. #define C cw.u
  372. #define D cu.v
  373. #define E cv.v
  374. #define F cw.v
  375. #define G cu.w
  376. #define H cv.w
  377. #define I cw.w
  378.     double coA = in->E * in->I - in->F * in->H; 
  379.     double coB = in->F * in->G - in->D * in->I; 
  380.     double coC = in->D * in->H - in->E * in->G;
  381.     double det = in->A * coA + in->B * coB + in->C * coC;
  382.     if_debug_matrix3("[c]invert", in);
  383.     out->A = coA / det;
  384.     out->D = coB / det;
  385.     out->G = coC / det;
  386.     out->B = (in->C * in->H - in->B * in->I) / det;
  387.     out->E = (in->A * in->I - in->C * in->G) / det;
  388.     out->H = (in->B * in->G - in->A * in->H) / det;
  389.     out->C = (in->B * in->F - in->C * in->E) / det;
  390.     out->F = (in->C * in->D - in->A * in->F) / det;
  391.     out->I = (in->A * in->E - in->B * in->D) / det;
  392.     if_debug_matrix3("        =", out);
  393. #undef A
  394. #undef B
  395. #undef C
  396. #undef D
  397. #undef E
  398. #undef F
  399. #undef G
  400. #undef H
  401. #undef I
  402.     out->is_identity = in->is_identity;
  403. }
  404.  
  405. /* Force values within bounds. */
  406. private void near
  407. cie_restrict3(const gs_vector3 *in, const gs_range3 *range, gs_vector3 *out)
  408. {    float temp;
  409.     temp = in->u; restrict(temp, range->u, out->u);
  410.     temp = in->v; restrict(temp, range->v, out->v);
  411.     temp = in->w; restrict(temp, range->w, out->w);
  412. }
  413.  
  414. private void near
  415. cie_lookup3(const gs_vector3 *in, const gx_cie_cache *pc /*[3]*/, gs_vector3 *out)
  416. {    if_debug4('c', "[c]lookup 0x%lx [%g %g %g]\n", (ulong)pc,
  417.           in->u, in->v, in->w);
  418.     lookup(in->u, pc, out->u); pc++;
  419.     lookup(in->v, pc, out->v); pc++;
  420.     lookup(in->w, pc, out->w);
  421.     if_debug_vector3("        =", out);
  422. }
  423.  
  424. /* Set the is_identity flag that accelerates multiplication. */
  425. private void near
  426. cie_matrix_init(register gs_matrix3 *mat)
  427. {    mat->is_identity =
  428.         mat->cu.u == 1.0 && is_fzero2(mat->cu.v, mat->cu.w) &&
  429.         mat->cv.v == 1.0 && is_fzero2(mat->cv.u, mat->cv.w) &&
  430.         mat->cw.w == 1.0 && is_fzero2(mat->cw.u, mat->cw.v);
  431. }
  432.