src/gdcmjpeg/jdcolor.c

   1 /*
   2  * jdcolor.c
   3  *
   4  * Copyright (C) 1991-1997, 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 output 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_deconverter pub; /* public fields */
  20
  21   /* Private state for YCC->RGB conversion */
  22   int * Cr_r_tab;    /* => table for Cr to R conversion */
  23   int * Cb_b_tab;    /* => table for Cb to B conversion */
  24   INT32 * Cr_g_tab;    /* => table for Cr to G conversion */
  25   INT32 * Cb_g_tab;    /* => table for Cb to G conversion */
  26 } my_color_deconverter;
  27
  28 typedef my_color_deconverter * my_cconvert_ptr;
  29
  30
  31 /**************** YCbCr -> RGB conversion: most common case **************/
  32
  33 /*
  34  * YCbCr is defined per CCIR 601-1, except that Cb and Cr are
  35  * normalized to the range 0..MAXJSAMPLE rather than -0.5 .. 0.5.
  36  * The conversion equations to be implemented are therefore
  37  *  R = Y                + 1.40200 * Cr
  38  *  G = Y - 0.34414 * Cb - 0.71414 * Cr
  39  *  B = Y + 1.77200 * Cb
  40  * where Cb and Cr represent the incoming values less CENTERJSAMPLE.
  41  * (These numbers are derived from TIFF 6.0 section 21, dated 3-June-92.)
  42  *
  43  * To avoid floating-point arithmetic, we represent the fractional constants
  44  * as integers scaled up by 2^16 (about 4 digits precision); we have to divide
  45  * the products by 2^16, with appropriate rounding, to get the correct answer.
  46  * Notice that Y, being an integral input, does not contribute any fraction
  47  * so it need not participate in the rounding.
  48  *
  49  * For even more speed, we avoid doing any multiplications in the inner loop
  50  * by precalculating the constants times Cb and Cr for all possible values.
  51  * For 8-bit JSAMPLEs this is very reasonable (only 256 entries per table);
  52  * for 12-bit samples it is still acceptable.  It's not very reasonable for
  53  * 16-bit samples, but if you want lossless storage you shouldn't be changing
  54  * colorspace anyway.
  55  * The Cr=>R and Cb=>B values can be rounded to integers in advance; the
  56  * values for the G calculation are left scaled up, since we must add them
  57  * together before rounding.
  58  */
  59
  60 #define SCALEBITS  16  /* speediest right-shift on some machines */
  61 #define ONE_HALF  ((INT32) 1 << (SCALEBITS-1))
  62 #define FIX(x)    ((INT32) ((x) * (1L<<SCALEBITS) + 0.5))
  63
  64
  65 /*
  66  * Initialize tables for YCC->RGB colorspace conversion.
  67  */
  68
  69 LOCAL(void)
  70 build_ycc_rgb_table (j_decompress_ptr cinfo)
  71 {
  72   my_cconvert_ptr cconvert = (my_cconvert_ptr) cinfo->cconvert;
  73   int i;
  74   INT32 x;
  75 #if BITS_IN_JSAMPLE == 16
  76   /* no need for temporaries */
  77 #else
  78   SHIFT_TEMPS
  79 #endif
  80
  81   cconvert->Cr_r_tab = (int *)
  82     (*cinfo->mem->alloc_small) ((j_common_ptr) cinfo, JPOOL_IMAGE,
  83         (MAXJSAMPLE+1) * SIZEOF(int));
  84   cconvert->Cb_b_tab = (int *)
  85     (*cinfo->mem->alloc_small) ((j_common_ptr) cinfo, JPOOL_IMAGE,
  86         (MAXJSAMPLE+1) * SIZEOF(int));
  87   cconvert->Cr_g_tab = (INT32 *)
  88     (*cinfo->mem->alloc_small) ((j_common_ptr) cinfo, JPOOL_IMAGE,
  89         (MAXJSAMPLE+1) * SIZEOF(INT32));
  90   cconvert->Cb_g_tab = (INT32 *)
  91     (*cinfo->mem->alloc_small) ((j_common_ptr) cinfo, JPOOL_IMAGE,
  92         (MAXJSAMPLE+1) * SIZEOF(INT32));
  93
  94   for (i = 0, x = -CENTERJSAMPLE; i <= MAXJSAMPLE; i++, x++) {
  95     /* i is the actual input pixel value, in the range 0..MAXJSAMPLE */
  96     /* The Cb or Cr value we are thinking of is x = i - CENTERJSAMPLE */
  97
  98 #if BITS_IN_JSAMPLE == 16
  99     /* Bug fix 2001-11-06 by Eichelberg: The integer routines below
 100        produce an overflow when used with MAXJSAMPLE == 65535.
 101        Use floating point calculation instead. */
 102
 103     /* Cr=>R value is nearest int to 1.40200 * x */
 104     cconvert->Cr_r_tab[i] = (int)(1.40200 * (double)x + 0.5);
 105     /* Cb=>B value is nearest int to 1.77200 * x */
 106     cconvert->Cb_b_tab[i] = (int)(1.77200 * (double)x + 0.5);
 107 #else
 108     /* Cr=>R value is nearest int to 1.40200 * x */
 109     cconvert->Cr_r_tab[i] = (int)
 110         RIGHT_SHIFT(FIX(1.40200) * x + ONE_HALF, SCALEBITS);
 111     /* Cb=>B value is nearest int to 1.77200 * x */
 112     cconvert->Cb_b_tab[i] = (int)
 113         RIGHT_SHIFT(FIX(1.77200) * x + ONE_HALF, SCALEBITS);
 114 #endif
 115
 116     /* Cr=>G value is scaled-up -0.71414 * x */
 117     cconvert->Cr_g_tab[i] = (- FIX(0.71414)) * x;
 118     /* Cb=>G value is scaled-up -0.34414 * x */
 119     /* We also add in ONE_HALF so that need not do it in inner loop */
 120     cconvert->Cb_g_tab[i] = (- FIX(0.34414)) * x + ONE_HALF;
 121   }
 122 }
 123
 124
 125 /*
 126  * Convert some rows of samples to the output colorspace.
 127  *
 128  * Note that we change from noninterleaved, one-plane-per-component format
 129  * to interleaved-pixel format.  The output buffer is therefore three times
 130  * as wide as the input buffer.
 131  * A starting row offset is provided only for the input buffer.  The caller
 132  * can easily adjust the passed output_buf value to accommodate any row
 133  * offset required on that side.
 134  */
 135
 136 METHODDEF(void)
 137 ycc_rgb_convert (j_decompress_ptr cinfo,
 138      JSAMPIMAGE input_buf, JDIMENSION input_row,
 139      JSAMPARRAY output_buf, int num_rows)
 140 {
 141   my_cconvert_ptr cconvert = (my_cconvert_ptr) cinfo->cconvert;
 142   register int y, cb, cr;
 143   register JSAMPROW outptr;
 144   register JSAMPROW inptr0, inptr1, inptr2;
 145   register JDIMENSION col;
 146   JDIMENSION num_cols = cinfo->output_width;
 147   /* copy these pointers into registers if possible */
 148   register JSAMPLE * range_limit = cinfo->sample_range_limit;
 149   register int * Crrtab = cconvert->Cr_r_tab;
 150   register int * Cbbtab = cconvert->Cb_b_tab;
 151   register INT32 * Crgtab = cconvert->Cr_g_tab;
 152   register INT32 * Cbgtab = cconvert->Cb_g_tab;
 153   SHIFT_TEMPS
 154
 155   while (--num_rows >= 0) {
 156     inptr0 = input_buf[0][input_row];
 157     inptr1 = input_buf[1][input_row];
 158     inptr2 = input_buf[2][input_row];
 159     input_row++;
 160     outptr = *output_buf++;
 161     for (col = 0; col < num_cols; col++) {
 162       y  = GETJSAMPLE(inptr0[col]);
 163       cb = GETJSAMPLE(inptr1[col]);
 164       cr = GETJSAMPLE(inptr2[col]);
 165       /* Range-limiting is essential due to noise introduced by DCT losses. */
 166       outptr[RGB_RED] =   range_limit[y + Crrtab[cr]];
 167       outptr[RGB_GREEN] = range_limit[y +
 168             ((int) RIGHT_SHIFT(Cbgtab[cb] + Crgtab[cr],
 169              SCALEBITS))];
 170       outptr[RGB_BLUE] =  range_limit[y + Cbbtab[cb]];
 171       outptr += RGB_PIXELSIZE;
 172     }
 173   }
 174 }
 175
 176
 177 /**************** Cases other than YCbCr -> RGB **************/
 178
 179
 180 /*
 181  * Color conversion for no colorspace change: just copy the data,
 182  * converting from separate-planes to interleaved representation.
 183  */
 184
 185 METHODDEF(void)
 186 null_convert (j_decompress_ptr cinfo,
 187         JSAMPIMAGE input_buf, JDIMENSION input_row,
 188         JSAMPARRAY output_buf, int num_rows)
 189 {
 190   register JSAMPROW inptr, outptr;
 191   register JDIMENSION count;
 192   register int num_components = cinfo->num_components;
 193   JDIMENSION num_cols = cinfo->output_width;
 194   int ci;
 195
 196   while (--num_rows >= 0) {
 197     for (ci = 0; ci < num_components; ci++) {
 198       inptr = input_buf[ci][input_row];
 199       outptr = output_buf[0] + ci;
 200       for (count = num_cols; count > 0; count--) {
 201   *outptr = *inptr++;  /* needn't bother with GETJSAMPLE() here */
 202   outptr += num_components;
 203       }
 204     }
 205     input_row++;
 206     output_buf++;
 207   }
 208 }
 209
 210
 211 /*
 212  * Color conversion for grayscale: just copy the data.
 213  * This also works for YCbCr -> grayscale conversion, in which
 214  * we just copy the Y (luminance) component and ignore chrominance.
 215  */
 216
 217 METHODDEF(void)
 218 grayscale_convert (j_decompress_ptr cinfo,
 219        JSAMPIMAGE input_buf, JDIMENSION input_row,
 220        JSAMPARRAY output_buf, int num_rows)
 221 {
 222   jcopy_sample_rows(input_buf[0], (int) input_row, output_buf, 0,
 223         num_rows, cinfo->output_width);
 224 }
 225
 226
 227 /*
 228  * Convert grayscale to RGB: just duplicate the graylevel three times.
 229  * This is provided to support applications that don't want to cope
 230  * with grayscale as a separate case.
 231  */
 232
 233 METHODDEF(void)
 234 gray_rgb_convert (j_decompress_ptr cinfo,
 235       JSAMPIMAGE input_buf, JDIMENSION input_row,
 236       JSAMPARRAY output_buf, int num_rows)
 237 {
 238   register JSAMPROW inptr, outptr;
 239   register JDIMENSION col;
 240   JDIMENSION num_cols = cinfo->output_width;
 241
 242   while (--num_rows >= 0) {
 243     inptr = input_buf[0][input_row++];
 244     outptr = *output_buf++;
 245     for (col = 0; col < num_cols; col++) {
 246       /* We can dispense with GETJSAMPLE() here */
 247       outptr[RGB_RED] = outptr[RGB_GREEN] = outptr[RGB_BLUE] = inptr[col];
 248       outptr += RGB_PIXELSIZE;
 249     }
 250   }
 251 }
 252
 253
 254 /*
 255  * Adobe-style YCCK->CMYK conversion.
 256  * We convert YCbCr to R=1-C, G=1-M, and B=1-Y using the same
 257  * conversion as above, while passing K (black) unchanged.
 258  * We assume build_ycc_rgb_table has been called.
 259  */
 260
 261 METHODDEF(void)
 262 ycck_cmyk_convert (j_decompress_ptr cinfo,
 263        JSAMPIMAGE input_buf, JDIMENSION input_row,
 264        JSAMPARRAY output_buf, int num_rows)
 265 {
 266   my_cconvert_ptr cconvert = (my_cconvert_ptr) cinfo->cconvert;
 267   register int y, cb, cr;
 268   register JSAMPROW outptr;
 269   register JSAMPROW inptr0, inptr1, inptr2, inptr3;
 270   register JDIMENSION col;
 271   JDIMENSION num_cols = cinfo->output_width;
 272   /* copy these pointers into registers if possible */
 273   register JSAMPLE * range_limit = cinfo->sample_range_limit;
 274   register int * Crrtab = cconvert->Cr_r_tab;
 275   register int * Cbbtab = cconvert->Cb_b_tab;
 276   register INT32 * Crgtab = cconvert->Cr_g_tab;
 277   register INT32 * Cbgtab = cconvert->Cb_g_tab;
 278   SHIFT_TEMPS
 279
 280   while (--num_rows >= 0) {
 281     inptr0 = input_buf[0][input_row];
 282     inptr1 = input_buf[1][input_row];
 283     inptr2 = input_buf[2][input_row];
 284     inptr3 = input_buf[3][input_row];
 285     input_row++;
 286     outptr = *output_buf++;
 287     for (col = 0; col < num_cols; col++) {
 288       y  = GETJSAMPLE(inptr0[col]);
 289       cb = GETJSAMPLE(inptr1[col]);
 290       cr = GETJSAMPLE(inptr2[col]);
 291       /* Range-limiting is essential due to noise introduced by DCT losses. */
 292       outptr[0] = range_limit[MAXJSAMPLE - (y + Crrtab[cr])];  /* red */
 293       outptr[1] = range_limit[MAXJSAMPLE - (y +      /* green */
 294             ((int) RIGHT_SHIFT(Cbgtab[cb] + Crgtab[cr],
 295              SCALEBITS)))];
 296       outptr[2] = range_limit[MAXJSAMPLE - (y + Cbbtab[cb])];  /* blue */
 297       /* K passes through unchanged */
 298       outptr[3] = inptr3[col];  /* don't need GETJSAMPLE here */
 299       outptr += 4;
 300     }
 301   }
 302 }
 303
 304
 305 /*
 306  * Empty method for start_pass.
 307  */
 308
 309 METHODDEF(void)
 310 start_pass_dcolor (j_decompress_ptr cinfo)
 311 {
 312   (void)cinfo;
 313   /* no work needed */
 314 }
 315
 316
 317 /*
 318  * Module initialization routine for output colorspace conversion.
 319  */
 320
 321 GLOBAL(void)
 322 jinit_color_deconverter (j_decompress_ptr cinfo)
 323 {
 324   my_cconvert_ptr cconvert;
 325   int ci;
 326
 327   cconvert = (my_cconvert_ptr)
 328     (*cinfo->mem->alloc_small) ((j_common_ptr) cinfo, JPOOL_IMAGE,
 329         SIZEOF(my_color_deconverter));
 330   cinfo->cconvert = (struct jpeg_color_deconverter *) cconvert;
 331   cconvert->pub.start_pass = start_pass_dcolor;
 332
 333   /* Make sure num_components agrees with jpeg_color_space */
 334   switch (cinfo->jpeg_color_space) {
 335   case JCS_GRAYSCALE:
 336     if (cinfo->num_components != 1)
 337       ERREXIT(cinfo, JERR_BAD_J_COLORSPACE);
 338     break;
 339
 340   case JCS_RGB:
 341   case JCS_YCbCr:
 342     if (cinfo->num_components != 3)
 343       ERREXIT(cinfo, JERR_BAD_J_COLORSPACE);
 344     break;
 345
 346   case JCS_CMYK:
 347   case JCS_YCCK:
 348     if (cinfo->num_components != 4)
 349       ERREXIT(cinfo, JERR_BAD_J_COLORSPACE);
 350     break;
 351
 352   default:      /* JCS_UNKNOWN can be anything */
 353     if (cinfo->num_components < 1)
 354       ERREXIT(cinfo, JERR_BAD_J_COLORSPACE);
 355     break;
 356   }
 357
 358   /* Set out_color_components and conversion method based on requested space.
 359    * Also clear the component_needed flags for any unused components,
 360    * so that earlier pipeline stages can avoid useless computation.
 361    */
 362
 363   switch (cinfo->out_color_space) {
 364   case JCS_GRAYSCALE:
 365     cinfo->out_color_components = 1;
 366     if (cinfo->jpeg_color_space == JCS_GRAYSCALE ||
 367   cinfo->jpeg_color_space == JCS_YCbCr) {
 368       cconvert->pub.color_convert = grayscale_convert;
 369       /* For color->grayscale conversion, only the Y (0) component is needed */
 370       for (ci = 1; ci < cinfo->num_components; ci++)
 371   cinfo->comp_info[ci].component_needed = FALSE;
 372     } else
 373       ERREXIT(cinfo, JERR_CONVERSION_NOTIMPL);
 374     break;
 375
 376   case JCS_RGB:
 377     cinfo->out_color_components = RGB_PIXELSIZE;
 378     if (cinfo->jpeg_color_space == JCS_YCbCr) {
 379       cconvert->pub.color_convert = ycc_rgb_convert;
 380       build_ycc_rgb_table(cinfo);
 381     } else if (cinfo->jpeg_color_space == JCS_GRAYSCALE) {
 382       cconvert->pub.color_convert = gray_rgb_convert;
 383     } else if (cinfo->jpeg_color_space == JCS_RGB && RGB_PIXELSIZE == 3) {
 384       cconvert->pub.color_convert = null_convert;
 385     } else
 386       ERREXIT(cinfo, JERR_CONVERSION_NOTIMPL);
 387     break;
 388
 389   case JCS_CMYK:
 390     cinfo->out_color_components = 4;
 391     if (cinfo->jpeg_color_space == JCS_YCCK) {
 392       cconvert->pub.color_convert = ycck_cmyk_convert;
 393       build_ycc_rgb_table(cinfo);
 394     } else if (cinfo->jpeg_color_space == JCS_CMYK) {
 395       cconvert->pub.color_convert = null_convert;
 396     } else
 397       ERREXIT(cinfo, JERR_CONVERSION_NOTIMPL);
 398     break;
 399
 400   default:
 401     /* Permit null conversion to same output space */
 402     if (cinfo->out_color_space == cinfo->jpeg_color_space) {
 403       cinfo->out_color_components = cinfo->num_components;
 404       cconvert->pub.color_convert = null_convert;
 405     } else      /* unsupported non-null conversion */
 406       ERREXIT(cinfo, JERR_CONVERSION_NOTIMPL);
 407     break;
 408   }
 409
 410   if (cinfo->quantize_colors)
 411     cinfo->output_components = 1; /* single colormapped output component */
 412   else
 413     cinfo->output_components = cinfo->out_color_components;
 414 }