src/gdcmjpeg/jquant1.c

   1 /*
   2  * jquant1.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 1-pass color quantization (color mapping) routines.
   9  * These routines provide mapping to a fixed color map using equally spaced
  10  * color values.  Optional Floyd-Steinberg or ordered dithering is available.
  11  */
  12
  13 #define JPEG_INTERNALS
  14 #include "jinclude.h"
  15 #include "jpeglib.h"
  16
  17 #ifdef QUANT_1PASS_SUPPORTED
  18
  19
  20 /*
  21  * The main purpose of 1-pass quantization is to provide a fast, if not very
  22  * high quality, colormapped output capability.  A 2-pass quantizer usually
  23  * gives better visual quality; however, for quantized grayscale output this
  24  * quantizer is perfectly adequate.  Dithering is highly recommended with this
  25  * quantizer, though you can turn it off if you really want to.
  26  *
  27  * In 1-pass quantization the colormap must be chosen in advance of seeing the
  28  * image.  We use a map consisting of all combinations of Ncolors[i] color
  29  * values for the i'th component.  The Ncolors[] values are chosen so that
  30  * their product, the total number of colors, is no more than that requested.
  31  * (In most cases, the product will be somewhat less.)
  32  *
  33  * Since the colormap is orthogonal, the representative value for each color
  34  * component can be determined without considering the other components;
  35  * then these indexes can be combined into a colormap index by a standard
  36  * N-dimensional-array-subscript calculation.  Most of the arithmetic involved
  37  * can be precalculated and stored in the lookup table colorindex[].
  38  * colorindex[i][j] maps pixel value j in component i to the nearest
  39  * representative value (grid plane) for that component; this index is
  40  * multiplied by the array stride for component i, so that the
  41  * index of the colormap entry closest to a given pixel value is just
  42  *    sum( colorindex[component-number][pixel-component-value] )
  43  * Aside from being fast, this scheme allows for variable spacing between
  44  * representative values with no additional lookup cost.
  45  *
  46  * If gamma correction has been applied in color conversion, it might be wise
  47  * to adjust the color grid spacing so that the representative colors are
  48  * equidistant in linear space.  At this writing, gamma correction is not
  49  * implemented by jdcolor, so nothing is done here.
  50  */
  51
  52
  53 /* Declarations for ordered dithering.
  54  *
  55  * We use a standard 16x16 ordered dither array.  The basic concept of ordered
  56  * dithering is described in many references, for instance Dale Schumacher's
  57  * chapter II.2 of Graphics Gems II (James Arvo, ed. Academic Press, 1991).
  58  * In place of Schumacher's comparisons against a "threshold" value, we add a
  59  * "dither" value to the input pixel and then round the result to the nearest
  60  * output value.  The dither value is equivalent to (0.5 - threshold) times
  61  * the distance between output values.  For ordered dithering, we assume that
  62  * the output colors are equally spaced; if not, results will probably be
  63  * worse, since the dither may be too much or too little at a given point.
  64  *
  65  * The normal calculation would be to form pixel value + dither, range-limit
  66  * this to 0..MAXJSAMPLE, and then index into the colorindex table as usual.
  67  * We can skip the separate range-limiting step by extending the colorindex
  68  * table in both directions.
  69  */
  70
  71 #define ODITHER_SIZE  16  /* dimension of dither matrix */
  72 /* NB: if ODITHER_SIZE is not a power of 2, ODITHER_MASK uses will break */
  73 #define ODITHER_CELLS (ODITHER_SIZE*ODITHER_SIZE)  /* # cells in matrix */
  74 #define ODITHER_MASK  (ODITHER_SIZE-1) /* mask for wrapping around counters */
  75
  76 typedef int ODITHER_MATRIX[ODITHER_SIZE][ODITHER_SIZE];
  77 typedef int (*ODITHER_MATRIX_PTR)[ODITHER_SIZE];
  78
  79 static const UINT8 base_dither_matrix[ODITHER_SIZE][ODITHER_SIZE] = {
  80   /* Bayer's order-4 dither array.  Generated by the code given in
  81    * Stephen Hawley's article "Ordered Dithering" in Graphics Gems I.
  82    * The values in this array must range from 0 to ODITHER_CELLS-1.
  83    */
  84   {   0,192, 48,240, 12,204, 60,252,  3,195, 51,243, 15,207, 63,255 },
  85   { 128, 64,176,112,140, 76,188,124,131, 67,179,115,143, 79,191,127 },
  86   {  32,224, 16,208, 44,236, 28,220, 35,227, 19,211, 47,239, 31,223 },
  87   { 160, 96,144, 80,172,108,156, 92,163, 99,147, 83,175,111,159, 95 },
  88   {   8,200, 56,248,  4,196, 52,244, 11,203, 59,251,  7,199, 55,247 },
  89   { 136, 72,184,120,132, 68,180,116,139, 75,187,123,135, 71,183,119 },
  90   {  40,232, 24,216, 36,228, 20,212, 43,235, 27,219, 39,231, 23,215 },
  91   { 168,104,152, 88,164,100,148, 84,171,107,155, 91,167,103,151, 87 },
  92   {   2,194, 50,242, 14,206, 62,254,  1,193, 49,241, 13,205, 61,253 },
  93   { 130, 66,178,114,142, 78,190,126,129, 65,177,113,141, 77,189,125 },
  94   {  34,226, 18,210, 46,238, 30,222, 33,225, 17,209, 45,237, 29,221 },
  95   { 162, 98,146, 82,174,110,158, 94,161, 97,145, 81,173,109,157, 93 },
  96   {  10,202, 58,250,  6,198, 54,246,  9,201, 57,249,  5,197, 53,245 },
  97   { 138, 74,186,122,134, 70,182,118,137, 73,185,121,133, 69,181,117 },
  98   {  42,234, 26,218, 38,230, 22,214, 41,233, 25,217, 37,229, 21,213 },
  99   { 170,106,154, 90,166,102,150, 86,169,105,153, 89,165,101,149, 85 }
 100 };
 101
 102
 103 /* Declarations for Floyd-Steinberg dithering.
 104  *
 105  * Errors are accumulated into the array fserrors[], at a resolution of
 106  * 1/16th of a pixel count.  The error at a given pixel is propagated
 107  * to its not-yet-processed neighbors using the standard F-S fractions,
 108  *    ...  (here)  7/16
 109  *    3/16  5/16  1/16
 110  * We work left-to-right on even rows, right-to-left on odd rows.
 111  *
 112  * We can get away with a single array (holding one row's worth of errors)
 113  * by using it to store the current row's errors at pixel columns not yet
 114  * processed, but the next row's errors at columns already processed.  We
 115  * need only a few extra variables to hold the errors immediately around the
 116  * current column.  (If we are lucky, those variables are in registers, but
 117  * even if not, they're probably cheaper to access than array elements are.)
 118  *
 119  * The fserrors[] array is indexed [component#][position].
 120  * We provide (#columns + 2) entries per component; the extra entry at each
 121  * end saves us from special-casing the first and last pixels.
 122  *
 123  * Note: on a wide image, we might not have enough room in a PC's near data
 124  * segment to hold the error array; so it is allocated with alloc_large.
 125  */
 126
 127 #if BITS_IN_JSAMPLE == 8
 128 typedef INT16 FSERROR;    /* 16 bits should be enough */
 129 typedef int LOCFSERROR;    /* use 'int' for calculation temps */
 130 #else
 131 typedef INT32 FSERROR;    /* may need more than 16 bits */
 132 typedef INT32 LOCFSERROR;  /* be sure calculation temps are big enough */
 133 #endif
 134
 135 typedef FSERROR FAR *FSERRPTR;  /* pointer to error array (in FAR storage!) */
 136
 137
 138 /* Private subobject */
 139
 140 #define MAX_Q_COMPS 4    /* max components I can handle */
 141
 142 typedef struct {
 143   struct jpeg_color_quantizer pub; /* public fields */
 144
 145   /* Initially allocated colormap is saved here */
 146   JSAMPARRAY sv_colormap;  /* The color map as a 2-D pixel array */
 147   int sv_actual;    /* number of entries in use */
 148
 149   JSAMPARRAY colorindex;  /* Precomputed mapping for speed */
 150   /* colorindex[i][j] = index of color closest to pixel value j in component i,
 151    * premultiplied as described above.  Since colormap indexes must fit into
 152    * JSAMPLEs, the entries of this array will too.
 153    */
 154   boolean is_padded;    /* is the colorindex padded for odither? */
 155
 156   int Ncolors[MAX_Q_COMPS];  /* # of values alloced to each component */
 157
 158   /* Variables for ordered dithering */
 159   int row_index;    /* cur row's vertical index in dither matrix */
 160   ODITHER_MATRIX_PTR odither[MAX_Q_COMPS]; /* one dither array per component */
 161
 162   /* Variables for Floyd-Steinberg dithering */
 163   FSERRPTR fserrors[MAX_Q_COMPS]; /* accumulated errors */
 164   boolean on_odd_row;    /* flag to remember which row we are on */
 165 } my_cquantizer;
 166
 167 typedef my_cquantizer * my_cquantize_ptr;
 168
 169
 170 /*
 171  * Policy-making subroutines for create_colormap and create_colorindex.
 172  * These routines determine the colormap to be used.  The rest of the module
 173  * only assumes that the colormap is orthogonal.
 174  *
 175  *  * select_ncolors decides how to divvy up the available colors
 176  *    among the components.
 177  *  * output_value defines the set of representative values for a component.
 178  *  * largest_input_value defines the mapping from input values to
 179  *    representative values for a component.
 180  * Note that the latter two routines may impose different policies for
 181  * different components, though this is not currently done.
 182  */
 183
 184
 185 LOCAL(int)
 186 select_ncolors (j_decompress_ptr cinfo, int Ncolors[])
 187 /* Determine allocation of desired colors to components, */
 188 /* and fill in Ncolors[] array to indicate choice. */
 189 /* Return value is total number of colors (product of Ncolors[] values). */
 190 {
 191   int nc = cinfo->out_color_components; /* number of color components */
 192   int max_colors = cinfo->desired_number_of_colors;
 193   int total_colors, iroot, i, j;
 194   boolean changed;
 195   long temp;
 196   static const int RGB_order[3] = { RGB_GREEN, RGB_RED, RGB_BLUE };
 197
 198   /* We can allocate at least the nc'th root of max_colors per component. */
 199   /* Compute floor(nc'th root of max_colors). */
 200   iroot = 1;
 201   do {
 202     iroot++;
 203     temp = iroot;    /* set temp = iroot ** nc */
 204     for (i = 1; i < nc; i++)
 205       temp *= iroot;
 206   } while (temp <= (long) max_colors); /* repeat till iroot exceeds root */
 207   iroot--;      /* now iroot = floor(root) */
 208
 209   /* Must have at least 2 color values per component */
 210   if (iroot < 2)
 211     ERREXIT1(cinfo, JERR_QUANT_FEW_COLORS, (int) temp);
 212
 213   /* Initialize to iroot color values for each component */
 214   total_colors = 1;
 215   for (i = 0; i < nc; i++) {
 216     Ncolors[i] = iroot;
 217     total_colors *= iroot;
 218   }
 219   /* We may be able to increment the count for one or more components without
 220    * exceeding max_colors, though we know not all can be incremented.
 221    * Sometimes, the first component can be incremented more than once!
 222    * (Example: for 16 colors, we start at 2*2*2, go to 3*2*2, then 4*2*2.)
 223    * In RGB colorspace, try to increment G first, then R, then B.
 224    */
 225   do {
 226     changed = FALSE;
 227     for (i = 0; i < nc; i++) {
 228       j = (cinfo->out_color_space == JCS_RGB ? RGB_order[i] : i);
 229       /* calculate new total_colors if Ncolors[j] is incremented */
 230       temp = total_colors / Ncolors[j];
 231       temp *= Ncolors[j]+1;  /* done in long arith to avoid oflo */
 232       if (temp > (long) max_colors)
 233   break;      /* won't fit, done with this pass */
 234       Ncolors[j]++;    /* OK, apply the increment */
 235       total_colors = (int) temp;
 236       changed = TRUE;
 237     }
 238   } while (changed);
 239
 240   return total_colors;
 241 }
 242
 243
 244 LOCAL(int)
 245 output_value (j_decompress_ptr cinfo, int ci, int j, int maxj)
 246 /* Return j'th output value, where j will range from 0 to maxj */
 247 /* The output values must fall in 0..MAXJSAMPLE in increasing order */
 248 {
 249   (void)cinfo;(void)ci;
 250   /* We always provide values 0 and MAXJSAMPLE for each component;
 251    * any additional values are equally spaced between these limits.
 252    * (Forcing the upper and lower values to the limits ensures that
 253    * dithering can't produce a color outside the selected gamut.)
 254    */
 255   return (int) (((INT32) j * MAXJSAMPLE + maxj/2) / maxj);
 256 }
 257
 258
 259 LOCAL(int)
 260 largest_input_value (j_decompress_ptr cinfo, int ci, int j, int maxj)
 261 /* Return largest input value that should map to j'th output value */
 262 /* Must have largest(j=0) >= 0, and largest(j=maxj) >= MAXJSAMPLE */
 263 {
 264   (void)cinfo;(void)ci;
 265   /* Breakpoints are halfway between values returned by output_value */
 266   return (int) (((INT32) (2*j + 1) * MAXJSAMPLE + maxj) / (2*maxj));
 267 }
 268
 269
 270 /*
 271  * Create the colormap.
 272  */
 273
 274 LOCAL(void)
 275 create_colormap (j_decompress_ptr cinfo)
 276 {
 277   my_cquantize_ptr cquantize = (my_cquantize_ptr) cinfo->cquantize;
 278   JSAMPARRAY colormap;    /* Created colormap */
 279   int total_colors;    /* Number of distinct output colors */
 280   int i,j,k, nci, blksize, blkdist, ptr, val;
 281
 282   /* Select number of colors for each component */
 283   total_colors = select_ncolors(cinfo, cquantize->Ncolors);
 284
 285   /* Report selected color counts */
 286   if (cinfo->out_color_components == 3)
 287     TRACEMS4(cinfo, 1, JTRC_QUANT_3_NCOLORS,
 288        total_colors, cquantize->Ncolors[0],
 289        cquantize->Ncolors[1], cquantize->Ncolors[2]);
 290   else
 291     TRACEMS1(cinfo, 1, JTRC_QUANT_NCOLORS, total_colors);
 292
 293   /* Allocate and fill in the colormap. */
 294   /* The colors are ordered in the map in standard row-major order, */
 295   /* i.e. rightmost (highest-indexed) color changes most rapidly. */
 296
 297   colormap = (*cinfo->mem->alloc_sarray)
 298     ((j_common_ptr) cinfo, JPOOL_IMAGE,
 299      (JDIMENSION) total_colors, (JDIMENSION) cinfo->out_color_components);
 300
 301   /* blksize is number of adjacent repeated entries for a component */
 302   /* blkdist is distance between groups of identical entries for a component */
 303   blkdist = total_colors;
 304
 305   for (i = 0; i < cinfo->out_color_components; i++) {
 306     /* fill in colormap entries for i'th color component */
 307     nci = cquantize->Ncolors[i]; /* # of distinct values for this color */
 308     blksize = blkdist / nci;
 309     for (j = 0; j < nci; j++) {
 310       /* Compute j'th output value (out of nci) for component */
 311       val = output_value(cinfo, i, j, nci-1);
 312       /* Fill in all colormap entries that have this value of this component */
 313       for (ptr = j * blksize; ptr < total_colors; ptr += blkdist) {
 314   /* fill in blksize entries beginning at ptr */
 315   for (k = 0; k < blksize; k++)
 316     colormap[i][ptr+k] = (JSAMPLE) val;
 317       }
 318     }
 319     blkdist = blksize;    /* blksize of this color is blkdist of next */
 320   }
 321
 322   /* Save the colormap in private storage,
 323    * where it will survive color quantization mode changes.
 324    */
 325   cquantize->sv_colormap = colormap;
 326   cquantize->sv_actual = total_colors;
 327 }
 328
 329
 330 /*
 331  * Create the color index table.
 332  */
 333
 334 LOCAL(void)
 335 create_colorindex (j_decompress_ptr cinfo)
 336 {
 337   my_cquantize_ptr cquantize = (my_cquantize_ptr) cinfo->cquantize;
 338   JSAMPROW indexptr;
 339   int i,j,k, nci, blksize, val, pad;
 340
 341   /* For ordered dither, we pad the color index tables by MAXJSAMPLE in
 342    * each direction (input index values can be -MAXJSAMPLE .. 2*MAXJSAMPLE).
 343    * This is not necessary in the other dithering modes.  However, we
 344    * flag whether it was done in case user changes dithering mode.
 345    */
 346   if (cinfo->dither_mode == JDITHER_ORDERED) {
 347     pad = MAXJSAMPLE*2;
 348     cquantize->is_padded = TRUE;
 349   } else {
 350     pad = 0;
 351     cquantize->is_padded = FALSE;
 352   }
 353
 354   cquantize->colorindex = (*cinfo->mem->alloc_sarray)
 355     ((j_common_ptr) cinfo, JPOOL_IMAGE,
 356      (JDIMENSION) (MAXJSAMPLE+1 + pad),
 357      (JDIMENSION) cinfo->out_color_components);
 358
 359   /* blksize is number of adjacent repeated entries for a component */
 360   blksize = cquantize->sv_actual;
 361
 362   for (i = 0; i < cinfo->out_color_components; i++) {
 363     /* fill in colorindex entries for i'th color component */
 364     nci = cquantize->Ncolors[i]; /* # of distinct values for this color */
 365     blksize = blksize / nci;
 366
 367     /* adjust colorindex pointers to provide padding at negative indexes. */
 368     if (pad)
 369       cquantize->colorindex[i] += MAXJSAMPLE;
 370
 371     /* in loop, val = index of current output value, */
 372     /* and k = largest j that maps to current val */
 373     indexptr = cquantize->colorindex[i];
 374     val = 0;
 375     k = largest_input_value(cinfo, i, 0, nci-1);
 376     for (j = 0; j <= MAXJSAMPLE; j++) {
 377       while (j > k)    /* advance val if past boundary */
 378   k = largest_input_value(cinfo, i, ++val, nci-1);
 379       /* premultiply so that no multiplication needed in main processing */
 380       indexptr[j] = (JSAMPLE) (val * blksize);
 381     }
 382     /* Pad at both ends if necessary */
 383     if (pad)
 384       for (j = 1; j <= MAXJSAMPLE; j++) {
 385   indexptr[-j] = indexptr[0];
 386   indexptr[MAXJSAMPLE+j] = indexptr[MAXJSAMPLE];
 387       }
 388   }
 389 }
 390
 391
 392 /*
 393  * Create an ordered-dither array for a component having ncolors
 394  * distinct output values.
 395  */
 396
 397 LOCAL(ODITHER_MATRIX_PTR)
 398 make_odither_array (j_decompress_ptr cinfo, int ncolors)
 399 {
 400   ODITHER_MATRIX_PTR odither;
 401   int j,k;
 402   INT32 num,den;
 403
 404   odither = (ODITHER_MATRIX_PTR)
 405     (*cinfo->mem->alloc_small) ((j_common_ptr) cinfo, JPOOL_IMAGE,
 406         SIZEOF(ODITHER_MATRIX));
 407   /* The inter-value distance for this color is MAXJSAMPLE/(ncolors-1).
 408    * Hence the dither value for the matrix cell with fill order f
 409    * (f=0..N-1) should be (N-1-2*f)/(2*N) * MAXJSAMPLE/(ncolors-1).
 410    * On 16-bit-int machine, be careful to avoid overflow.
 411    */
 412   den = 2 * ODITHER_CELLS * ((INT32) (ncolors - 1));
 413   for (j = 0; j < ODITHER_SIZE; j++) {
 414     for (k = 0; k < ODITHER_SIZE; k++) {
 415       num = ((INT32) (ODITHER_CELLS-1 - 2*((int)base_dither_matrix[j][k])))
 416       * MAXJSAMPLE;
 417       /* Ensure round towards zero despite C's lack of consistency
 418        * about rounding negative values in integer division...
 419        */
 420       odither[j][k] = (int) (num<0 ? -((-num)/den) : num/den);
 421     }
 422   }
 423   return odither;
 424 }
 425
 426
 427 /*
 428  * Create the ordered-dither tables.
 429  * Components having the same number of representative colors may
 430  * share a dither table.
 431  */
 432
 433 LOCAL(void)
 434 create_odither_tables (j_decompress_ptr cinfo)
 435 {
 436   my_cquantize_ptr cquantize = (my_cquantize_ptr) cinfo->cquantize;
 437   ODITHER_MATRIX_PTR odither;
 438   int i, j, nci;
 439
 440   for (i = 0; i < cinfo->out_color_components; i++) {
 441     nci = cquantize->Ncolors[i]; /* # of distinct values for this color */
 442     odither = NULL;    /* search for matching prior component */
 443     for (j = 0; j < i; j++) {
 444       if (nci == cquantize->Ncolors[j]) {
 445   odither = cquantize->odither[j];
 446   break;
 447       }
 448     }
 449     if (odither == NULL)  /* need a new table? */
 450       odither = make_odither_array(cinfo, nci);
 451     cquantize->odither[i] = odither;
 452   }
 453 }
 454
 455
 456 /*
 457  * Map some rows of pixels to the output colormapped representation.
 458  */
 459
 460 METHODDEF(void)
 461 color_quantize (j_decompress_ptr cinfo, JSAMPARRAY input_buf,
 462     JSAMPARRAY output_buf, int num_rows)
 463 /* General case, no dithering */
 464 {
 465   my_cquantize_ptr cquantize = (my_cquantize_ptr) cinfo->cquantize;
 466   JSAMPARRAY colorindex = cquantize->colorindex;
 467   register int pixcode, ci;
 468   register JSAMPROW ptrin, ptrout;
 469   int row;
 470   JDIMENSION col;
 471   JDIMENSION width = cinfo->output_width;
 472   register int nc = cinfo->out_color_components;
 473
 474   for (row = 0; row < num_rows; row++) {
 475     ptrin = input_buf[row];
 476     ptrout = output_buf[row];
 477     for (col = width; col > 0; col--) {
 478       pixcode = 0;
 479       for (ci = 0; ci < nc; ci++) {
 480   pixcode += GETJSAMPLE(colorindex[ci][GETJSAMPLE(*ptrin++)]);
 481       }
 482       *ptrout++ = (JSAMPLE) pixcode;
 483     }
 484   }
 485 }
 486
 487
 488 METHODDEF(void)
 489 color_quantize3 (j_decompress_ptr cinfo, JSAMPARRAY input_buf,
 490      JSAMPARRAY output_buf, int num_rows)
 491 /* Fast path for out_color_components==3, no dithering */
 492 {
 493   my_cquantize_ptr cquantize = (my_cquantize_ptr) cinfo->cquantize;
 494   register int pixcode;
 495   register JSAMPROW ptrin, ptrout;
 496   JSAMPROW colorindex0 = cquantize->colorindex[0];
 497   JSAMPROW colorindex1 = cquantize->colorindex[1];
 498   JSAMPROW colorindex2 = cquantize->colorindex[2];
 499   int row;
 500   JDIMENSION col;
 501   JDIMENSION width = cinfo->output_width;
 502
 503   for (row = 0; row < num_rows; row++) {
 504     ptrin = input_buf[row];
 505     ptrout = output_buf[row];
 506     for (col = width; col > 0; col--) {
 507       pixcode  = GETJSAMPLE(colorindex0[GETJSAMPLE(*ptrin++)]);
 508       pixcode += GETJSAMPLE(colorindex1[GETJSAMPLE(*ptrin++)]);
 509       pixcode += GETJSAMPLE(colorindex2[GETJSAMPLE(*ptrin++)]);
 510       *ptrout++ = (JSAMPLE) pixcode;
 511     }
 512   }
 513 }
 514
 515
 516 METHODDEF(void)
 517 quantize_ord_dither (j_decompress_ptr cinfo, JSAMPARRAY input_buf,
 518          JSAMPARRAY output_buf, int num_rows)
 519 /* General case, with ordered dithering */
 520 {
 521   my_cquantize_ptr cquantize = (my_cquantize_ptr) cinfo->cquantize;
 522   register JSAMPROW input_ptr;
 523   register JSAMPROW output_ptr;
 524   JSAMPROW colorindex_ci;
 525   int * dither;      /* points to active row of dither matrix */
 526   int row_index, col_index;  /* current indexes into dither matrix */
 527   int nc = cinfo->out_color_components;
 528   int ci;
 529   int row;
 530   JDIMENSION col;
 531   JDIMENSION width = cinfo->output_width;
 532
 533   for (row = 0; row < num_rows; row++) {
 534     /* Initialize output values to 0 so can process components separately */
 535     jzero_far((void FAR *) output_buf[row],
 536         (size_t) (width * SIZEOF(JSAMPLE)));
 537     row_index = cquantize->row_index;
 538     for (ci = 0; ci < nc; ci++) {
 539       input_ptr = input_buf[row] + ci;
 540       output_ptr = output_buf[row];
 541       colorindex_ci = cquantize->colorindex[ci];
 542       dither = cquantize->odither[ci][row_index];
 543       col_index = 0;
 544
 545       for (col = width; col > 0; col--) {
 546   /* Form pixel value + dither, range-limit to 0..MAXJSAMPLE,
 547    * select output value, accumulate into output code for this pixel.
 548    * Range-limiting need not be done explicitly, as we have extended
 549    * the colorindex table to produce the right answers for out-of-range
 550    * inputs.  The maximum dither is +- MAXJSAMPLE; this sets the
 551    * required amount of padding.
 552    */
 553   *output_ptr += colorindex_ci[GETJSAMPLE(*input_ptr)+dither[col_index]];
 554   input_ptr += nc;
 555   output_ptr++;
 556   col_index = (col_index + 1) & ODITHER_MASK;
 557       }
 558     }
 559     /* Advance row index for next row */
 560     row_index = (row_index + 1) & ODITHER_MASK;
 561     cquantize->row_index = row_index;
 562   }
 563 }
 564
 565
 566 METHODDEF(void)
 567 quantize3_ord_dither (j_decompress_ptr cinfo, JSAMPARRAY input_buf,
 568           JSAMPARRAY output_buf, int num_rows)
 569 /* Fast path for out_color_components==3, with ordered dithering */
 570 {
 571   my_cquantize_ptr cquantize = (my_cquantize_ptr) cinfo->cquantize;
 572   register int pixcode;
 573   register JSAMPROW input_ptr;
 574   register JSAMPROW output_ptr;
 575   JSAMPROW colorindex0 = cquantize->colorindex[0];
 576   JSAMPROW colorindex1 = cquantize->colorindex[1];
 577   JSAMPROW colorindex2 = cquantize->colorindex[2];
 578   int * dither0;    /* points to active row of dither matrix */
 579   int * dither1;
 580   int * dither2;
 581   int row_index, col_index;  /* current indexes into dither matrix */
 582   int row;
 583   JDIMENSION col;
 584   JDIMENSION width = cinfo->output_width;
 585
 586   for (row = 0; row < num_rows; row++) {
 587     row_index = cquantize->row_index;
 588     input_ptr = input_buf[row];
 589     output_ptr = output_buf[row];
 590     dither0 = cquantize->odither[0][row_index];
 591     dither1 = cquantize->odither[1][row_index];
 592     dither2 = cquantize->odither[2][row_index];
 593     col_index = 0;
 594
 595     for (col = width; col > 0; col--) {
 596       pixcode  = GETJSAMPLE(colorindex0[GETJSAMPLE(*input_ptr++) +
 597           dither0[col_index]]);
 598       pixcode += GETJSAMPLE(colorindex1[GETJSAMPLE(*input_ptr++) +
 599           dither1[col_index]]);
 600       pixcode += GETJSAMPLE(colorindex2[GETJSAMPLE(*input_ptr++) +
 601           dither2[col_index]]);
 602       *output_ptr++ = (JSAMPLE) pixcode;
 603       col_index = (col_index + 1) & ODITHER_MASK;
 604     }
 605     row_index = (row_index + 1) & ODITHER_MASK;
 606     cquantize->row_index = row_index;
 607   }
 608 }
 609
 610
 611 METHODDEF(void)
 612 quantize_fs_dither (j_decompress_ptr cinfo, JSAMPARRAY input_buf,
 613         JSAMPARRAY output_buf, int num_rows)
 614 /* General case, with Floyd-Steinberg dithering */
 615 {
 616   my_cquantize_ptr cquantize = (my_cquantize_ptr) cinfo->cquantize;
 617   register LOCFSERROR cur;  /* current error or pixel value */
 618   LOCFSERROR belowerr;    /* error for pixel below cur */
 619   LOCFSERROR bpreverr;    /* error for below/prev col */
 620   LOCFSERROR bnexterr;    /* error for below/next col */
 621   LOCFSERROR delta;
 622   register FSERRPTR errorptr;  /* => fserrors[] at column before current */
 623   register JSAMPROW input_ptr;
 624   register JSAMPROW output_ptr;
 625   JSAMPROW colorindex_ci;
 626   JSAMPROW colormap_ci;
 627   int pixcode;
 628   int nc = cinfo->out_color_components;
 629   int dir;      /* 1 for left-to-right, -1 for right-to-left */
 630   int dirnc;      /* dir * nc */
 631   int ci;
 632   int row;
 633   JDIMENSION col;
 634   JDIMENSION width = cinfo->output_width;
 635   JSAMPLE *range_limit = cinfo->sample_range_limit;
 636   SHIFT_TEMPS
 637
 638   for (row = 0; row < num_rows; row++) {
 639     /* Initialize output values to 0 so can process components separately */
 640     jzero_far((void FAR *) output_buf[row],
 641         (size_t) (width * SIZEOF(JSAMPLE)));
 642     for (ci = 0; ci < nc; ci++) {
 643       input_ptr = input_buf[row] + ci;
 644       output_ptr = output_buf[row];
 645       if (cquantize->on_odd_row) {
 646   /* work right to left in this row */
 647   input_ptr += (width-1) * nc; /* so point to rightmost pixel */
 648   output_ptr += width-1;
 649   dir = -1;
 650   dirnc = -nc;
 651   errorptr = cquantize->fserrors[ci] + (width+1); /* => entry after last column */
 652       } else {
 653   /* work left to right in this row */
 654   dir = 1;
 655   dirnc = nc;
 656   errorptr = cquantize->fserrors[ci]; /* => entry before first column */
 657       }
 658       colorindex_ci = cquantize->colorindex[ci];
 659       colormap_ci = cquantize->sv_colormap[ci];
 660       /* Preset error values: no error propagated to first pixel from left */
 661       cur = 0;
 662       /* and no error propagated to row below yet */
 663       belowerr = bpreverr = 0;
 664
 665       for (col = width; col > 0; col--) {
 666   /* cur holds the error propagated from the previous pixel on the
 667    * current line.  Add the error propagated from the previous line
 668    * to form the complete error correction term for this pixel, and
 669    * round the error term (which is expressed * 16) to an integer.
 670    * RIGHT_SHIFT rounds towards minus infinity, so adding 8 is correct
 671    * for either sign of the error value.
 672    * Note: errorptr points to *previous* column's array entry.
 673    */
 674   cur = RIGHT_SHIFT(cur + errorptr[dir] + 8, 4);
 675   /* Form pixel value + error, and range-limit to 0..MAXJSAMPLE.
 676    * The maximum error is +- MAXJSAMPLE; this sets the required size
 677    * of the range_limit array.
 678    */
 679   cur += GETJSAMPLE(*input_ptr);
 680   cur = GETJSAMPLE(range_limit[cur]);
 681   /* Select output value, accumulate into output code for this pixel */
 682   pixcode = GETJSAMPLE(colorindex_ci[cur]);
 683   *output_ptr += (JSAMPLE) pixcode;
 684   /* Compute actual representation error at this pixel */
 685   /* Note: we can do this even though we don't have the final */
 686   /* pixel code, because the colormap is orthogonal. */
 687   cur -= GETJSAMPLE(colormap_ci[pixcode]);
 688   /* Compute error fractions to be propagated to adjacent pixels.
 689    * Add these into the running sums, and simultaneously shift the
 690    * next-line error sums left by 1 column.
 691    */
 692   bnexterr = cur;
 693   delta = cur * 2;
 694   cur += delta;    /* form error * 3 */
 695   errorptr[0] = (FSERROR) (bpreverr + cur);
 696   cur += delta;    /* form error * 5 */
 697   bpreverr = belowerr + cur;
 698   belowerr = bnexterr;
 699   cur += delta;    /* form error * 7 */
 700   /* At this point cur contains the 7/16 error value to be propagated
 701    * to the next pixel on the current line, and all the errors for the
 702    * next line have been shifted over. We are therefore ready to move on.
 703    */
 704   input_ptr += dirnc;  /* advance input ptr to next column */
 705   output_ptr += dir;  /* advance output ptr to next column */
 706   errorptr += dir;  /* advance errorptr to current column */
 707       }
 708       /* Post-loop cleanup: we must unload the final error value into the
 709        * final fserrors[] entry.  Note we need not unload belowerr because
 710        * it is for the dummy column before or after the actual array.
 711        */
 712       errorptr[0] = (FSERROR) bpreverr; /* unload prev err into array */
 713     }
 714     cquantize->on_odd_row = (cquantize->on_odd_row ? FALSE : TRUE);
 715   }
 716 }
 717
 718
 719 /*
 720  * Allocate workspace for Floyd-Steinberg errors.
 721  */
 722
 723 LOCAL(void)
 724 alloc_fs_workspace (j_decompress_ptr cinfo)
 725 {
 726   my_cquantize_ptr cquantize = (my_cquantize_ptr) cinfo->cquantize;
 727   size_t arraysize;
 728   int i;
 729
 730   arraysize = (size_t) ((cinfo->output_width + 2) * SIZEOF(FSERROR));
 731   for (i = 0; i < cinfo->out_color_components; i++) {
 732     cquantize->fserrors[i] = (FSERRPTR)
 733       (*cinfo->mem->alloc_large)((j_common_ptr) cinfo, JPOOL_IMAGE, arraysize);
 734   }
 735 }
 736
 737
 738 /*
 739  * Initialize for one-pass color quantization.
 740  */
 741
 742 METHODDEF(void)
 743 start_pass_1_quant (j_decompress_ptr cinfo, boolean is_pre_scan)
 744 {
 745   my_cquantize_ptr cquantize = (my_cquantize_ptr) cinfo->cquantize;
 746   size_t arraysize;
 747   int i;
 748   (void)is_pre_scan;
 749
 750   /* Install my colormap. */
 751   cinfo->colormap = cquantize->sv_colormap;
 752   cinfo->actual_number_of_colors = cquantize->sv_actual;
 753
 754   /* Initialize for desired dithering mode. */
 755   switch (cinfo->dither_mode) {
 756   case JDITHER_NONE:
 757     if (cinfo->out_color_components == 3)
 758       cquantize->pub.color_quantize = color_quantize3;
 759     else
 760       cquantize->pub.color_quantize = color_quantize;
 761     break;
 762   case JDITHER_ORDERED:
 763     if (cinfo->out_color_components == 3)
 764       cquantize->pub.color_quantize = quantize3_ord_dither;
 765     else
 766       cquantize->pub.color_quantize = quantize_ord_dither;
 767     cquantize->row_index = 0;  /* initialize state for ordered dither */
 768     /* If user changed to ordered dither from another mode,
 769      * we must recreate the color index table with padding.
 770      * This will cost extra space, but probably isn't very likely.
 771      */
 772     if (! cquantize->is_padded)
 773       create_colorindex(cinfo);
 774     /* Create ordered-dither tables if we didn't already. */
 775     if (cquantize->odither[0] == NULL)
 776       create_odither_tables(cinfo);
 777     break;
 778   case JDITHER_FS:
 779     cquantize->pub.color_quantize = quantize_fs_dither;
 780     cquantize->on_odd_row = FALSE; /* initialize state for F-S dither */
 781     /* Allocate Floyd-Steinberg workspace if didn't already. */
 782     if (cquantize->fserrors[0] == NULL)
 783       alloc_fs_workspace(cinfo);
 784     /* Initialize the propagated errors to zero. */
 785     arraysize = (size_t) ((cinfo->output_width + 2) * SIZEOF(FSERROR));
 786     for (i = 0; i < cinfo->out_color_components; i++)
 787       jzero_far((void FAR *) cquantize->fserrors[i], arraysize);
 788     break;
 789   default:
 790     ERREXIT(cinfo, JERR_NOT_COMPILED);
 791     break;
 792   }
 793 }
 794
 795
 796 /*
 797  * Finish up at the end of the pass.
 798  */
 799
 800 METHODDEF(void)
 801 finish_pass_1_quant (j_decompress_ptr cinfo)
 802 {
 803   (void)cinfo;
 804   /* no work in 1-pass case */
 805 }
 806
 807
 808 /*
 809  * Switch to a new external colormap between output passes.
 810  * Shouldn't get to this module!
 811  */
 812
 813 METHODDEF(void)
 814 new_color_map_1_quant (j_decompress_ptr cinfo)
 815 {
 816   ERREXIT(cinfo, JERR_MODE_CHANGE);
 817 }
 818
 819
 820 /*
 821  * Module initialization routine for 1-pass color quantization.
 822  */
 823
 824 GLOBAL(void)
 825 jinit_1pass_quantizer (j_decompress_ptr cinfo)
 826 {
 827   my_cquantize_ptr cquantize;
 828
 829   cquantize = (my_cquantize_ptr)
 830     (*cinfo->mem->alloc_small) ((j_common_ptr) cinfo, JPOOL_IMAGE,
 831         SIZEOF(my_cquantizer));
 832   cinfo->cquantize = (struct jpeg_color_quantizer *) cquantize;
 833   cquantize->pub.start_pass = start_pass_1_quant;
 834   cquantize->pub.finish_pass = finish_pass_1_quant;
 835   cquantize->pub.new_color_map = new_color_map_1_quant;
 836   cquantize->fserrors[0] = NULL; /* Flag FS workspace not allocated */
 837   cquantize->odither[0] = NULL;  /* Also flag odither arrays not allocated */
 838
 839   /* Make sure my internal arrays won't overflow */
 840   if (cinfo->out_color_components > MAX_Q_COMPS)
 841     ERREXIT1(cinfo, JERR_QUANT_COMPONENTS, MAX_Q_COMPS);
 842   /* Make sure colormap indexes can be represented by JSAMPLEs */
 843   if (cinfo->desired_number_of_colors > (MAXJSAMPLE+1))
 844     ERREXIT1(cinfo, JERR_QUANT_MANY_COLORS, MAXJSAMPLE+1);
 845
 846   /* Create the colormap and color index table. */
 847   create_colormap(cinfo);
 848   create_colorindex(cinfo);
 849
 850   /* Allocate Floyd-Steinberg workspace now if requested.
 851    * We do this now since it is FAR storage and may affect the memory
 852    * manager's space calculations.  If the user changes to FS dither
 853    * mode in a later pass, we will allocate the space then, and will
 854    * possibly overrun the max_memory_to_use setting.
 855    */
 856   if (cinfo->dither_mode == JDITHER_FS)
 857     alloc_fs_workspace(cinfo);
 858 }
 859
 860 #endif /* QUANT_1PASS_SUPPORTED */