src/jpeg/libijg/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
 155   in_row_groups_avail = 0;
 156
 157   if (upsample->spare_full) {
 158     /* If we have a spare row saved from a previous cycle, just return it. */
 159     jcopy_sample_rows(& upsample->spare_row, 0, output_buf + *out_row_ctr, 0,
 160           1, upsample->out_row_width);
 161     num_rows = 1;
 162     upsample->spare_full = FALSE;
 163   } else {
 164     /* Figure number of rows to return to caller. */
 165     num_rows = 2;
 166     /* Not more than the distance to the end of the image. */
 167     if (num_rows > upsample->rows_to_go)
 168       num_rows = upsample->rows_to_go;
 169     /* And not more than what the client can accept: */
 170     out_rows_avail -= *out_row_ctr;
 171     if (num_rows > out_rows_avail)
 172       num_rows = out_rows_avail;
 173     /* Create output pointer array for upsampler. */
 174     work_ptrs[0] = output_buf[*out_row_ctr];
 175     if (num_rows > 1) {
 176       work_ptrs[1] = output_buf[*out_row_ctr + 1];
 177     } else {
 178       work_ptrs[1] = upsample->spare_row;
 179       upsample->spare_full = TRUE;
 180     }
 181     /* Now do the upsampling. */
 182     (*upsample->upmethod) (cinfo, input_buf, *in_row_group_ctr, work_ptrs);
 183   }
 184
 185   /* Adjust counts */
 186   *out_row_ctr += num_rows;
 187   upsample->rows_to_go -= num_rows;
 188   /* When the buffer is emptied, declare this input row group consumed */
 189   if (! upsample->spare_full)
 190     (*in_row_group_ctr)++;
 191 }
 192
 193
 194 METHODDEF(void)
 195 merged_1v_upsample (j_decompress_ptr cinfo,
 196         JSAMPIMAGE input_buf, JDIMENSION *in_row_group_ctr,
 197         JDIMENSION in_row_groups_avail,
 198         JSAMPARRAY output_buf, JDIMENSION *out_row_ctr,
 199         JDIMENSION out_rows_avail)
 200 /* 1:1 vertical sampling case: much easier, never need a spare row. */
 201 {
 202   my_upsample_ptr upsample = (my_upsample_ptr) cinfo->upsample;
 203
 204   in_row_groups_avail = 0;
 205   out_rows_avail = 0;
 206
 207   /* Just do the upsampling. */
 208   (*upsample->upmethod) (cinfo, input_buf, *in_row_group_ctr,
 209        output_buf + *out_row_ctr);
 210   /* Adjust counts */
 211   (*out_row_ctr)++;
 212   (*in_row_group_ctr)++;
 213 }
 214
 215
 216 /*
 217  * These are the routines invoked by the control routines to do
 218  * the actual upsampling/conversion.  One row group is processed per call.
 219  *
 220  * Note: since we may be writing directly into application-supplied buffers,
 221  * we have to be honest about the output width; we can't assume the buffer
 222  * has been rounded up to an even width.
 223  */
 224
 225
 226 /*
 227  * Upsample and color convert for the case of 2:1 horizontal and 1:1 vertical.
 228  */
 229
 230 METHODDEF(void)
 231 h2v1_merged_upsample (j_decompress_ptr cinfo,
 232           JSAMPIMAGE input_buf, JDIMENSION in_row_group_ctr,
 233           JSAMPARRAY output_buf)
 234 {
 235   my_upsample_ptr upsample = (my_upsample_ptr) cinfo->upsample;
 236   register int y, cred, cgreen, cblue;
 237   int cb, cr;
 238   register JSAMPROW outptr;
 239   JSAMPROW inptr0, inptr1, inptr2;
 240   JDIMENSION col;
 241   /* copy these pointers into registers if possible */
 242   register JSAMPLE * range_limit = cinfo->sample_range_limit;
 243   int * Crrtab = upsample->Cr_r_tab;
 244   int * Cbbtab = upsample->Cb_b_tab;
 245   INT32 * Crgtab = upsample->Cr_g_tab;
 246   INT32 * Cbgtab = upsample->Cb_g_tab;
 247   SHIFT_TEMPS
 248
 249   inptr0 = input_buf[0][in_row_group_ctr];
 250   inptr1 = input_buf[1][in_row_group_ctr];
 251   inptr2 = input_buf[2][in_row_group_ctr];
 252   outptr = output_buf[0];
 253   /* Loop for each pair of output pixels */
 254   for (col = cinfo->output_width >> 1; col > 0; col--) {
 255     /* Do the chroma part of the calculation */
 256     cb = GETJSAMPLE(*inptr1++);
 257     cr = GETJSAMPLE(*inptr2++);
 258     cred = Crrtab[cr];
 259     cgreen = (int) RIGHT_SHIFT(Cbgtab[cb] + Crgtab[cr], SCALEBITS);
 260     cblue = Cbbtab[cb];
 261     /* Fetch 2 Y values and emit 2 pixels */
 262     y  = GETJSAMPLE(*inptr0++);
 263     outptr[RGB_RED] =   range_limit[y + cred];
 264     outptr[RGB_GREEN] = range_limit[y + cgreen];
 265     outptr[RGB_BLUE] =  range_limit[y + cblue];
 266     outptr += RGB_PIXELSIZE;
 267     y  = GETJSAMPLE(*inptr0++);
 268     outptr[RGB_RED] =   range_limit[y + cred];
 269     outptr[RGB_GREEN] = range_limit[y + cgreen];
 270     outptr[RGB_BLUE] =  range_limit[y + cblue];
 271     outptr += RGB_PIXELSIZE;
 272   }
 273   /* If image width is odd, do the last output column separately */
 274   if (cinfo->output_width & 1) {
 275     cb = GETJSAMPLE(*inptr1);
 276     cr = GETJSAMPLE(*inptr2);
 277     cred = Crrtab[cr];
 278     cgreen = (int) RIGHT_SHIFT(Cbgtab[cb] + Crgtab[cr], SCALEBITS);
 279     cblue = Cbbtab[cb];
 280     y  = GETJSAMPLE(*inptr0);
 281     outptr[RGB_RED] =   range_limit[y + cred];
 282     outptr[RGB_GREEN] = range_limit[y + cgreen];
 283     outptr[RGB_BLUE] =  range_limit[y + cblue];
 284   }
 285 }
 286
 287
 288 /*
 289  * Upsample and color convert for the case of 2:1 horizontal and 2:1 vertical.
 290  */
 291
 292 METHODDEF(void)
 293 h2v2_merged_upsample (j_decompress_ptr cinfo,
 294           JSAMPIMAGE input_buf, JDIMENSION in_row_group_ctr,
 295           JSAMPARRAY output_buf)
 296 {
 297   my_upsample_ptr upsample = (my_upsample_ptr) cinfo->upsample;
 298   register int y, cred, cgreen, cblue;
 299   int cb, cr;
 300   register JSAMPROW outptr0, outptr1;
 301   JSAMPROW inptr00, inptr01, inptr1, inptr2;
 302   JDIMENSION col;
 303   /* copy these pointers into registers if possible */
 304   register JSAMPLE * range_limit = cinfo->sample_range_limit;
 305   int * Crrtab = upsample->Cr_r_tab;
 306   int * Cbbtab = upsample->Cb_b_tab;
 307   INT32 * Crgtab = upsample->Cr_g_tab;
 308   INT32 * Cbgtab = upsample->Cb_g_tab;
 309   SHIFT_TEMPS
 310
 311   inptr00 = input_buf[0][in_row_group_ctr*2];
 312   inptr01 = input_buf[0][in_row_group_ctr*2 + 1];
 313   inptr1 = input_buf[1][in_row_group_ctr];
 314   inptr2 = input_buf[2][in_row_group_ctr];
 315   outptr0 = output_buf[0];
 316   outptr1 = output_buf[1];
 317   /* Loop for each group of output pixels */
 318   for (col = cinfo->output_width >> 1; col > 0; col--) {
 319     /* Do the chroma part of the calculation */
 320     cb = GETJSAMPLE(*inptr1++);
 321     cr = GETJSAMPLE(*inptr2++);
 322     cred = Crrtab[cr];
 323     cgreen = (int) RIGHT_SHIFT(Cbgtab[cb] + Crgtab[cr], SCALEBITS);
 324     cblue = Cbbtab[cb];
 325     /* Fetch 4 Y values and emit 4 pixels */
 326     y  = GETJSAMPLE(*inptr00++);
 327     outptr0[RGB_RED] =   range_limit[y + cred];
 328     outptr0[RGB_GREEN] = range_limit[y + cgreen];
 329     outptr0[RGB_BLUE] =  range_limit[y + cblue];
 330     outptr0 += RGB_PIXELSIZE;
 331     y  = GETJSAMPLE(*inptr00++);
 332     outptr0[RGB_RED] =   range_limit[y + cred];
 333     outptr0[RGB_GREEN] = range_limit[y + cgreen];
 334     outptr0[RGB_BLUE] =  range_limit[y + cblue];
 335     outptr0 += RGB_PIXELSIZE;
 336     y  = GETJSAMPLE(*inptr01++);
 337     outptr1[RGB_RED] =   range_limit[y + cred];
 338     outptr1[RGB_GREEN] = range_limit[y + cgreen];
 339     outptr1[RGB_BLUE] =  range_limit[y + cblue];
 340     outptr1 += RGB_PIXELSIZE;
 341     y  = GETJSAMPLE(*inptr01++);
 342     outptr1[RGB_RED] =   range_limit[y + cred];
 343     outptr1[RGB_GREEN] = range_limit[y + cgreen];
 344     outptr1[RGB_BLUE] =  range_limit[y + cblue];
 345     outptr1 += RGB_PIXELSIZE;
 346   }
 347   /* If image width is odd, do the last output column separately */
 348   if (cinfo->output_width & 1) {
 349     cb = GETJSAMPLE(*inptr1);
 350     cr = GETJSAMPLE(*inptr2);
 351     cred = Crrtab[cr];
 352     cgreen = (int) RIGHT_SHIFT(Cbgtab[cb] + Crgtab[cr], SCALEBITS);
 353     cblue = Cbbtab[cb];
 354     y  = GETJSAMPLE(*inptr00);
 355     outptr0[RGB_RED] =   range_limit[y + cred];
 356     outptr0[RGB_GREEN] = range_limit[y + cgreen];
 357     outptr0[RGB_BLUE] =  range_limit[y + cblue];
 358     y  = GETJSAMPLE(*inptr01);
 359     outptr1[RGB_RED] =   range_limit[y + cred];
 360     outptr1[RGB_GREEN] = range_limit[y + cgreen];
 361     outptr1[RGB_BLUE] =  range_limit[y + cblue];
 362   }
 363 }
 364
 365
 366 /*
 367  * Module initialization routine for merged upsampling/color conversion.
 368  *
 369  * NB: this is called under the conditions determined by use_merged_upsample()
 370  * in jdmaster.c.  That routine MUST correspond to the actual capabilities
 371  * of this module; no safety checks are made here.
 372  */
 373
 374 GLOBAL(void)
 375 jinit_merged_upsampler (j_decompress_ptr cinfo)
 376 {
 377   my_upsample_ptr upsample;
 378
 379   upsample = (my_upsample_ptr)
 380     (*cinfo->mem->alloc_small) ((j_common_ptr) cinfo, JPOOL_IMAGE,
 381         SIZEOF(my_upsampler));
 382   cinfo->upsample = (struct jpeg_upsampler *) upsample;
 383   upsample->pub.start_pass = start_pass_merged_upsample;
 384   upsample->pub.need_context_rows = FALSE;
 385
 386   upsample->out_row_width = cinfo->output_width * cinfo->out_color_components;
 387
 388   if (cinfo->max_v_samp_factor == 2) {
 389     upsample->pub.upsample = merged_2v_upsample;
 390     upsample->upmethod = h2v2_merged_upsample;
 391     /* Allocate a spare row buffer */
 392     upsample->spare_row = (JSAMPROW)
 393       (*cinfo->mem->alloc_large) ((j_common_ptr) cinfo, JPOOL_IMAGE,
 394     (size_t) (upsample->out_row_width * SIZEOF(JSAMPLE)));
 395   } else {
 396     upsample->pub.upsample = merged_1v_upsample;
 397     upsample->upmethod = h2v1_merged_upsample;
 398     /* No spare row needed */
 399     upsample->spare_row = NULL;
 400   }
 401
 402   build_ycc_rgb_table(cinfo);
 403 }
 404
 405 #endif /* UPSAMPLE_MERGING_SUPPORTED */