src/gdcmjpeg/jdmerge.c

   1 /*
   2  * jdmerge.c
   3  *
   4  * Copyright (C) 1994-1996, 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 code for merged upsampling/color conversion.
   9  *
  10  * This file combines functions from jdsample.c and jdcolor.c;
  11  * read those files first to understand what's going on.
  12  *
  13  * When the chroma components are to be upsampled by simple replication
  14  * (ie, box filtering), we can save some work in color conversion by
  15  * calculating all the output pixels corresponding to a pair of chroma
  16  * samples at one time.  In the conversion equations
  17  *  R = Y           + K1 * Cr
  18  *  G = Y + K2 * Cb + K3 * Cr
  19  *  B = Y + K4 * Cb
  20  * only the Y term varies among the group of pixels corresponding to a pair
  21  * of chroma samples, so the rest of the terms can be calculated just once.
  22  * At typical sampling ratios, this eliminates half or three-quarters of the
  23  * multiplications needed for color conversion.
  24  *
  25  * This file currently provides implementations for the following cases:
  26  *  YCbCr => RGB color conversion only.
  27  *  Sampling ratios of 2h1v or 2h2v.
  28  *  No scaling needed at upsample time.
  29  *  Corner-aligned (non-CCIR601) sampling alignment.
  30  * Other special cases could be added, but in most applications these are
  31  * the only common cases.  (For uncommon cases we fall back on the more
  32  * general code in jdsample.c and jdcolor.c.)
  33  */
  34
  35 #define JPEG_INTERNALS
  36 #include "jinclude.h"
  37 #include "jpeglib.h"
  38
  39 #ifdef UPSAMPLE_MERGING_SUPPORTED
  40
  41
  42 /* Private subobject */
  43
  44 typedef struct {
  45   struct jpeg_upsampler pub;  /* public fields */
  46
  47   /* Pointer to routine to do actual upsampling/conversion of one row group */
  48   JMETHOD(void, upmethod, (j_decompress_ptr cinfo,
  49          JSAMPIMAGE input_buf, JDIMENSION in_row_group_ctr,
  50          JSAMPARRAY output_buf));
  51
  52   /* Private state for YCC->RGB conversion */
  53   int * Cr_r_tab;    /* => table for Cr to R conversion */
  54   int * Cb_b_tab;    /* => table for Cb to B conversion */
  55   INT32 * Cr_g_tab;    /* => table for Cr to G conversion */
  56   INT32 * Cb_g_tab;    /* => table for Cb to G conversion */
  57
  58   /* For 2:1 vertical sampling, we produce two output rows at a time.
  59    * We need a "spare" row buffer to hold the second output row if the
  60    * application provides just a one-row buffer; we also use the spare
  61    * to discard the dummy last row if the image height is odd.
  62    */
  63   JSAMPROW spare_row;
  64   boolean spare_full;    /* T if spare buffer is occupied */
  65
  66   JDIMENSION out_row_width;  /* samples per output row */
  67   JDIMENSION rows_to_go;  /* counts rows remaining in image */
  68 } my_upsampler;
  69
  70 typedef my_upsampler * my_upsample_ptr;
  71
  72 #define SCALEBITS  16  /* speediest right-shift on some machines */
  73 #define ONE_HALF  ((INT32) 1 << (SCALEBITS-1))
  74 #define FIX(x)    ((INT32) ((x) * (1L<<SCALEBITS) + 0.5))
  75
  76
  77 /*
  78  * Initialize tables for YCC->RGB colorspace conversion.
  79  * This is taken directly from jdcolor.c; see that file for more info.
  80  */
  81
  82 LOCAL(void)
  83 build_ycc_rgb_table (j_decompress_ptr cinfo)
  84 {
  85   my_upsample_ptr upsample = (my_upsample_ptr) cinfo->upsample;
  86   int i;
  87   INT32 x;
  88   SHIFT_TEMPS
  89
  90   upsample->Cr_r_tab = (int *)
  91     (*cinfo->mem->alloc_small) ((j_common_ptr) cinfo, JPOOL_IMAGE,
  92         (MAXJSAMPLE+1) * SIZEOF(int));
  93   upsample->Cb_b_tab = (int *)
  94     (*cinfo->mem->alloc_small) ((j_common_ptr) cinfo, JPOOL_IMAGE,
  95         (MAXJSAMPLE+1) * SIZEOF(int));
  96   upsample->Cr_g_tab = (INT32 *)
  97     (*cinfo->mem->alloc_small) ((j_common_ptr) cinfo, JPOOL_IMAGE,
  98         (MAXJSAMPLE+1) * SIZEOF(INT32));
  99   upsample->Cb_g_tab = (INT32 *)
 100     (*cinfo->mem->alloc_small) ((j_common_ptr) cinfo, JPOOL_IMAGE,
 101         (MAXJSAMPLE+1) * SIZEOF(INT32));
 102
 103   for (i = 0, x = -CENTERJSAMPLE; i <= MAXJSAMPLE; i++, x++) {
 104     /* i is the actual input pixel value, in the range 0..MAXJSAMPLE */
 105     /* The Cb or Cr value we are thinking of is x = i - CENTERJSAMPLE */
 106     /* Cr=>R value is nearest int to 1.40200 * x */
 107     upsample->Cr_r_tab[i] = (int)
 108         RIGHT_SHIFT(FIX(1.40200) * x + ONE_HALF, SCALEBITS);
 109     /* Cb=>B value is nearest int to 1.77200 * x */
 110     upsample->Cb_b_tab[i] = (int)
 111         RIGHT_SHIFT(FIX(1.77200) * x + ONE_HALF, SCALEBITS);
 112     /* Cr=>G value is scaled-up -0.71414 * x */
 113     upsample->Cr_g_tab[i] = (- FIX(0.71414)) * x;
 114     /* Cb=>G value is scaled-up -0.34414 * x */
 115     /* We also add in ONE_HALF so that need not do it in inner loop */
 116     upsample->Cb_g_tab[i] = (- FIX(0.34414)) * x + ONE_HALF;
 117   }
 118 }
 119
 120
 121 /*
 122  * Initialize for an upsampling pass.
 123  */
 124
 125 METHODDEF(void)
 126 start_pass_merged_upsample (j_decompress_ptr cinfo)
 127 {
 128   my_upsample_ptr upsample = (my_upsample_ptr) cinfo->upsample;
 129
 130   /* Mark the spare buffer empty */
 131   upsample->spare_full = FALSE;
 132   /* Initialize total-height counter for detecting bottom of image */
 133   upsample->rows_to_go = cinfo->output_height;
 134 }
 135
 136
 137 /*
 138  * Control routine to do upsampling (and color conversion).
 139  *
 140  * The control routine just handles the row buffering considerations.
 141  */
 142
 143 METHODDEF(void)
 144 merged_2v_upsample (j_decompress_ptr cinfo,
 145         JSAMPIMAGE input_buf, JDIMENSION *in_row_group_ctr,
 146         JDIMENSION in_row_groups_avail,
 147         JSAMPARRAY output_buf, JDIMENSION *out_row_ctr,
 148         JDIMENSION out_rows_avail)
 149 /* 2:1 vertical sampling case: may need a spare row. */
 150 {
 151   my_upsample_ptr upsample = (my_upsample_ptr) cinfo->upsample;
 152   JSAMPROW work_ptrs[2];
 153   JDIMENSION num_rows;    /* number of rows returned to caller */
 154   (void)in_row_groups_avail;
 155
 156   if (upsample->spare_full) {
 157     /* If we have a spare row saved from a previous cycle, just return it. */
 158     jcopy_sample_rows(& upsample->spare_row, 0, output_buf + *out_row_ctr, 0,
 159           1, upsample->out_row_width);
 160     num_rows = 1;
 161     upsample->spare_full = FALSE;
 162   } else {
 163     /* Figure number of rows to return to caller. */
 164     num_rows = 2;
 165     /* Not more than the distance to the end of the image. */
 166     if (num_rows > upsample->rows_to_go)
 167       num_rows = upsample->rows_to_go;
 168     /* And not more than what the client can accept: */
 169     out_rows_avail -= *out_row_ctr;
 170     if (num_rows > out_rows_avail)
 171       num_rows = out_rows_avail;
 172     /* Create output pointer array for upsampler. */
 173     work_ptrs[0] = output_buf[*out_row_ctr];
 174     if (num_rows > 1) {
 175       work_ptrs[1] = output_buf[*out_row_ctr + 1];
 176     } else {
 177       work_ptrs[1] = upsample->spare_row;
 178       upsample->spare_full = TRUE;
 179     }
 180     /* Now do the upsampling. */
 181     (*upsample->upmethod) (cinfo, input_buf, *in_row_group_ctr, work_ptrs);
 182   }
 183
 184   /* Adjust counts */
 185   *out_row_ctr += num_rows;
 186   upsample->rows_to_go -= num_rows;
 187   /* When the buffer is emptied, declare this input row group consumed */
 188   if (! upsample->spare_full)
 189     (*in_row_group_ctr)++;
 190 }
 191
 192
 193 METHODDEF(void)
 194 merged_1v_upsample (j_decompress_ptr cinfo,
 195         JSAMPIMAGE input_buf, JDIMENSION *in_row_group_ctr,
 196         JDIMENSION in_row_groups_avail,
 197         JSAMPARRAY output_buf, JDIMENSION *out_row_ctr,
 198         JDIMENSION out_rows_avail)
 199 /* 1:1 vertical sampling case: much easier, never need a spare row. */
 200 {
 201   my_upsample_ptr upsample = (my_upsample_ptr) cinfo->upsample;
 202   (void)in_row_groups_avail;(void)out_rows_avail;
 203
 204   /* Just do the upsampling. */
 205   (*upsample->upmethod) (cinfo, input_buf, *in_row_group_ctr,
 206        output_buf + *out_row_ctr);
 207   /* Adjust counts */
 208   (*out_row_ctr)++;
 209   (*in_row_group_ctr)++;
 210 }
 211
 212
 213 /*
 214  * These are the routines invoked by the control routines to do
 215  * the actual upsampling/conversion.  One row group is processed per call.
 216  *
 217  * Note: since we may be writing directly into application-supplied buffers,
 218  * we have to be honest about the output width; we can't assume the buffer
 219  * has been rounded up to an even width.
 220  */
 221
 222
 223 /*
 224  * Upsample and color convert for the case of 2:1 horizontal and 1:1 vertical.
 225  */
 226
 227 METHODDEF(void)
 228 h2v1_merged_upsample (j_decompress_ptr cinfo,
 229           JSAMPIMAGE input_buf, JDIMENSION in_row_group_ctr,
 230           JSAMPARRAY output_buf)
 231 {
 232   my_upsample_ptr upsample = (my_upsample_ptr) cinfo->upsample;
 233   register int y, cred, cgreen, cblue;
 234   int cb, cr;
 235   register JSAMPROW outptr;
 236   JSAMPROW inptr0, inptr1, inptr2;
 237   JDIMENSION col;
 238   /* copy these pointers into registers if possible */
 239   register JSAMPLE * range_limit = cinfo->sample_range_limit;
 240   int * Crrtab = upsample->Cr_r_tab;
 241   int * Cbbtab = upsample->Cb_b_tab;
 242   INT32 * Crgtab = upsample->Cr_g_tab;
 243   INT32 * Cbgtab = upsample->Cb_g_tab;
 244   SHIFT_TEMPS
 245
 246   inptr0 = input_buf[0][in_row_group_ctr];
 247   inptr1 = input_buf[1][in_row_group_ctr];
 248   inptr2 = input_buf[2][in_row_group_ctr];
 249   outptr = output_buf[0];
 250   /* Loop for each pair of output pixels */
 251   for (col = cinfo->output_width >> 1; col > 0; col--) {
 252     /* Do the chroma part of the calculation */
 253     cb = GETJSAMPLE(*inptr1++);
 254     cr = GETJSAMPLE(*inptr2++);
 255     cred = Crrtab[cr];
 256     cgreen = (int) RIGHT_SHIFT(Cbgtab[cb] + Crgtab[cr], SCALEBITS);
 257     cblue = Cbbtab[cb];
 258     /* Fetch 2 Y values and emit 2 pixels */
 259     y  = GETJSAMPLE(*inptr0++);
 260     outptr[RGB_RED] =   range_limit[y + cred];
 261     outptr[RGB_GREEN] = range_limit[y + cgreen];
 262     outptr[RGB_BLUE] =  range_limit[y + cblue];
 263     outptr += RGB_PIXELSIZE;
 264     y  = GETJSAMPLE(*inptr0++);
 265     outptr[RGB_RED] =   range_limit[y + cred];
 266     outptr[RGB_GREEN] = range_limit[y + cgreen];
 267     outptr[RGB_BLUE] =  range_limit[y + cblue];
 268     outptr += RGB_PIXELSIZE;
 269   }
 270   /* If image width is odd, do the last output column separately */
 271   if (cinfo->output_width & 1) {
 272     cb = GETJSAMPLE(*inptr1);
 273     cr = GETJSAMPLE(*inptr2);
 274     cred = Crrtab[cr];
 275     cgreen = (int) RIGHT_SHIFT(Cbgtab[cb] + Crgtab[cr], SCALEBITS);
 276     cblue = Cbbtab[cb];
 277     y  = GETJSAMPLE(*inptr0);
 278     outptr[RGB_RED] =   range_limit[y + cred];
 279     outptr[RGB_GREEN] = range_limit[y + cgreen];
 280     outptr[RGB_BLUE] =  range_limit[y + cblue];
 281   }
 282 }
 283
 284
 285 /*
 286  * Upsample and color convert for the case of 2:1 horizontal and 2:1 vertical.
 287  */
 288
 289 METHODDEF(void)
 290 h2v2_merged_upsample (j_decompress_ptr cinfo,
 291           JSAMPIMAGE input_buf, JDIMENSION in_row_group_ctr,
 292           JSAMPARRAY output_buf)
 293 {
 294   my_upsample_ptr upsample = (my_upsample_ptr) cinfo->upsample;
 295   register int y, cred, cgreen, cblue;
 296   int cb, cr;
 297   register JSAMPROW outptr0, outptr1;
 298   JSAMPROW inptr00, inptr01, inptr1, inptr2;
 299   JDIMENSION col;
 300   /* copy these pointers into registers if possible */
 301   register JSAMPLE * range_limit = cinfo->sample_range_limit;
 302   int * Crrtab = upsample->Cr_r_tab;
 303   int * Cbbtab = upsample->Cb_b_tab;
 304   INT32 * Crgtab = upsample->Cr_g_tab;
 305   INT32 * Cbgtab = upsample->Cb_g_tab;
 306   SHIFT_TEMPS
 307
 308   inptr00 = input_buf[0][in_row_group_ctr*2];
 309   inptr01 = input_buf[0][in_row_group_ctr*2 + 1];
 310   inptr1 = input_buf[1][in_row_group_ctr];
 311   inptr2 = input_buf[2][in_row_group_ctr];
 312   outptr0 = output_buf[0];
 313   outptr1 = output_buf[1];
 314   /* Loop for each group of output pixels */
 315   for (col = cinfo->output_width >> 1; col > 0; col--) {
 316     /* Do the chroma part of the calculation */
 317     cb = GETJSAMPLE(*inptr1++);
 318     cr = GETJSAMPLE(*inptr2++);
 319     cred = Crrtab[cr];
 320     cgreen = (int) RIGHT_SHIFT(Cbgtab[cb] + Crgtab[cr], SCALEBITS);
 321     cblue = Cbbtab[cb];
 322     /* Fetch 4 Y values and emit 4 pixels */
 323     y  = GETJSAMPLE(*inptr00++);
 324     outptr0[RGB_RED] =   range_limit[y + cred];
 325     outptr0[RGB_GREEN] = range_limit[y + cgreen];
 326     outptr0[RGB_BLUE] =  range_limit[y + cblue];
 327     outptr0 += RGB_PIXELSIZE;
 328     y  = GETJSAMPLE(*inptr00++);
 329     outptr0[RGB_RED] =   range_limit[y + cred];
 330     outptr0[RGB_GREEN] = range_limit[y + cgreen];
 331     outptr0[RGB_BLUE] =  range_limit[y + cblue];
 332     outptr0 += RGB_PIXELSIZE;
 333     y  = GETJSAMPLE(*inptr01++);
 334     outptr1[RGB_RED] =   range_limit[y + cred];
 335     outptr1[RGB_GREEN] = range_limit[y + cgreen];
 336     outptr1[RGB_BLUE] =  range_limit[y + cblue];
 337     outptr1 += RGB_PIXELSIZE;
 338     y  = GETJSAMPLE(*inptr01++);
 339     outptr1[RGB_RED] =   range_limit[y + cred];
 340     outptr1[RGB_GREEN] = range_limit[y + cgreen];
 341     outptr1[RGB_BLUE] =  range_limit[y + cblue];
 342     outptr1 += RGB_PIXELSIZE;
 343   }
 344   /* If image width is odd, do the last output column separately */
 345   if (cinfo->output_width & 1) {
 346     cb = GETJSAMPLE(*inptr1);
 347     cr = GETJSAMPLE(*inptr2);
 348     cred = Crrtab[cr];
 349     cgreen = (int) RIGHT_SHIFT(Cbgtab[cb] + Crgtab[cr], SCALEBITS);
 350     cblue = Cbbtab[cb];
 351     y  = GETJSAMPLE(*inptr00);
 352     outptr0[RGB_RED] =   range_limit[y + cred];
 353     outptr0[RGB_GREEN] = range_limit[y + cgreen];
 354     outptr0[RGB_BLUE] =  range_limit[y + cblue];
 355     y  = GETJSAMPLE(*inptr01);
 356     outptr1[RGB_RED] =   range_limit[y + cred];
 357     outptr1[RGB_GREEN] = range_limit[y + cgreen];
 358     outptr1[RGB_BLUE] =  range_limit[y + cblue];
 359   }
 360 }
 361
 362
 363 /*
 364  * Module initialization routine for merged upsampling/color conversion.
 365  *
 366  * NB: this is called under the conditions determined by use_merged_upsample()
 367  * in jdmaster.c.  That routine MUST correspond to the actual capabilities
 368  * of this module; no safety checks are made here.
 369  */
 370
 371 GLOBAL(void)
 372 jinit_merged_upsampler (j_decompress_ptr cinfo)
 373 {
 374   my_upsample_ptr upsample;
 375
 376   upsample = (my_upsample_ptr)
 377     (*cinfo->mem->alloc_small) ((j_common_ptr) cinfo, JPOOL_IMAGE,
 378         SIZEOF(my_upsampler));
 379   cinfo->upsample = (struct jpeg_upsampler *) upsample;
 380   upsample->pub.start_pass = start_pass_merged_upsample;
 381   upsample->pub.need_context_rows = FALSE;
 382
 383   upsample->out_row_width = cinfo->output_width * cinfo->out_color_components;
 384
 385   if (cinfo->max_v_samp_factor == 2) {
 386     upsample->pub.upsample = merged_2v_upsample;
 387     upsample->upmethod = h2v2_merged_upsample;
 388     /* Allocate a spare row buffer */
 389     upsample->spare_row = (JSAMPROW)
 390       (*cinfo->mem->alloc_large) ((j_common_ptr) cinfo, JPOOL_IMAGE,
 391     (size_t) (upsample->out_row_width * SIZEOF(JSAMPLE)));
 392   } else {
 393     upsample->pub.upsample = merged_1v_upsample;
 394     upsample->upmethod = h2v1_merged_upsample;
 395     /* No spare row needed */
 396     upsample->spare_row = NULL;
 397   }
 398
 399   build_ycc_rgb_table(cinfo);
 400 }
 401
 402 #endif /* UPSAMPLE_MERGING_SUPPORTED */