]> Creatis software - gdcm.git/blob - src/jpeg/libijg/jquant1.c
2ec9a41ed4c7c5fc81e78485098aaf5d1c9d107a
[gdcm.git] / src / jpeg / libijg / 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   cinfo = 0;
250   ci = 0;
251   /* We always provide values 0 and MAXJSAMPLE for each component;
252    * any additional values are equally spaced between these limits.
253    * (Forcing the upper and lower values to the limits ensures that
254    * dithering can't produce a color outside the selected gamut.)
255    */
256   return (int) (((INT32) j * MAXJSAMPLE + maxj/2) / maxj);
257 }
258
259
260 LOCAL(int)
261 largest_input_value (j_decompress_ptr cinfo, int ci, int j, int maxj)
262 /* Return largest input value that should map to j'th output value */
263 /* Must have largest(j=0) >= 0, and largest(j=maxj) >= MAXJSAMPLE */
264 {
265   cinfo = 0;
266   ci = 0;
267   /* Breakpoints are halfway between values returned by output_value */
268   return (int) (((INT32) (2*j + 1) * MAXJSAMPLE + maxj) / (2*maxj));
269 }
270
271
272 /*
273  * Create the colormap.
274  */
275
276 LOCAL(void)
277 create_colormap (j_decompress_ptr cinfo)
278 {
279   my_cquantize_ptr cquantize = (my_cquantize_ptr) cinfo->cquantize;
280   JSAMPARRAY colormap;    /* Created colormap */
281   int total_colors;    /* Number of distinct output colors */
282   int i,j,k, nci, blksize, blkdist, ptr, val;
283
284   /* Select number of colors for each component */
285   total_colors = select_ncolors(cinfo, cquantize->Ncolors);
286
287   /* Report selected color counts */
288   if (cinfo->out_color_components == 3)
289     TRACEMS4(cinfo, 1, JTRC_QUANT_3_NCOLORS,
290        total_colors, cquantize->Ncolors[0],
291        cquantize->Ncolors[1], cquantize->Ncolors[2]);
292   else
293     TRACEMS1(cinfo, 1, JTRC_QUANT_NCOLORS, total_colors);
294
295   /* Allocate and fill in the colormap. */
296   /* The colors are ordered in the map in standard row-major order, */
297   /* i.e. rightmost (highest-indexed) color changes most rapidly. */
298
299   colormap = (*cinfo->mem->alloc_sarray)
300     ((j_common_ptr) cinfo, JPOOL_IMAGE,
301      (JDIMENSION) total_colors, (JDIMENSION) cinfo->out_color_components);
302
303   /* blksize is number of adjacent repeated entries for a component */
304   /* blkdist is distance between groups of identical entries for a component */
305   blkdist = total_colors;
306
307   for (i = 0; i < cinfo->out_color_components; i++) {
308     /* fill in colormap entries for i'th color component */
309     nci = cquantize->Ncolors[i]; /* # of distinct values for this color */
310     blksize = blkdist / nci;
311     for (j = 0; j < nci; j++) {
312       /* Compute j'th output value (out of nci) for component */
313       val = output_value(cinfo, i, j, nci-1);
314       /* Fill in all colormap entries that have this value of this component */
315       for (ptr = j * blksize; ptr < total_colors; ptr += blkdist) {
316   /* fill in blksize entries beginning at ptr */
317   for (k = 0; k < blksize; k++)
318     colormap[i][ptr+k] = (JSAMPLE) val;
319       }
320     }
321     blkdist = blksize;    /* blksize of this color is blkdist of next */
322   }
323
324   /* Save the colormap in private storage,
325    * where it will survive color quantization mode changes.
326    */
327   cquantize->sv_colormap = colormap;
328   cquantize->sv_actual = total_colors;
329 }
330
331
332 /*
333  * Create the color index table.
334  */
335
336 LOCAL(void)
337 create_colorindex (j_decompress_ptr cinfo)
338 {
339   my_cquantize_ptr cquantize = (my_cquantize_ptr) cinfo->cquantize;
340   JSAMPROW indexptr;
341   int i,j,k, nci, blksize, val, pad;
342
343   /* For ordered dither, we pad the color index tables by MAXJSAMPLE in
344    * each direction (input index values can be -MAXJSAMPLE .. 2*MAXJSAMPLE).
345    * This is not necessary in the other dithering modes.  However, we
346    * flag whether it was done in case user changes dithering mode.
347    */
348   if (cinfo->dither_mode == JDITHER_ORDERED) {
349     pad = MAXJSAMPLE*2;
350     cquantize->is_padded = TRUE;
351   } else {
352     pad = 0;
353     cquantize->is_padded = FALSE;
354   }
355
356   cquantize->colorindex = (*cinfo->mem->alloc_sarray)
357     ((j_common_ptr) cinfo, JPOOL_IMAGE,
358      (JDIMENSION) (MAXJSAMPLE+1 + pad),
359      (JDIMENSION) cinfo->out_color_components);
360
361   /* blksize is number of adjacent repeated entries for a component */
362   blksize = cquantize->sv_actual;
363
364   for (i = 0; i < cinfo->out_color_components; i++) {
365     /* fill in colorindex entries for i'th color component */
366     nci = cquantize->Ncolors[i]; /* # of distinct values for this color */
367     blksize = blksize / nci;
368
369     /* adjust colorindex pointers to provide padding at negative indexes. */
370     if (pad)
371       cquantize->colorindex[i] += MAXJSAMPLE;
372
373     /* in loop, val = index of current output value, */
374     /* and k = largest j that maps to current val */
375     indexptr = cquantize->colorindex[i];
376     val = 0;
377     k = largest_input_value(cinfo, i, 0, nci-1);
378     for (j = 0; j <= MAXJSAMPLE; j++) {
379       while (j > k)    /* advance val if past boundary */
380   k = largest_input_value(cinfo, i, ++val, nci-1);
381       /* premultiply so that no multiplication needed in main processing */
382       indexptr[j] = (JSAMPLE) (val * blksize);
383     }
384     /* Pad at both ends if necessary */
385     if (pad)
386       for (j = 1; j <= MAXJSAMPLE; j++) {
387   indexptr[-j] = indexptr[0];
388   indexptr[MAXJSAMPLE+j] = indexptr[MAXJSAMPLE];
389       }
390   }
391 }
392
393
394 /*
395  * Create an ordered-dither array for a component having ncolors
396  * distinct output values.
397  */
398
399 LOCAL(ODITHER_MATRIX_PTR)
400 make_odither_array (j_decompress_ptr cinfo, int ncolors)
401 {
402   ODITHER_MATRIX_PTR odither;
403   int j,k;
404   INT32 num,den;
405
406   odither = (ODITHER_MATRIX_PTR)
407     (*cinfo->mem->alloc_small) ((j_common_ptr) cinfo, JPOOL_IMAGE,
408         SIZEOF(ODITHER_MATRIX));
409   /* The inter-value distance for this color is MAXJSAMPLE/(ncolors-1).
410    * Hence the dither value for the matrix cell with fill order f
411    * (f=0..N-1) should be (N-1-2*f)/(2*N) * MAXJSAMPLE/(ncolors-1).
412    * On 16-bit-int machine, be careful to avoid overflow.
413    */
414   den = 2 * ODITHER_CELLS * ((INT32) (ncolors - 1));
415   for (j = 0; j < ODITHER_SIZE; j++) {
416     for (k = 0; k < ODITHER_SIZE; k++) {
417       num = ((INT32) (ODITHER_CELLS-1 - 2*((int)base_dither_matrix[j][k])))
418       * MAXJSAMPLE;
419       /* Ensure round towards zero despite C's lack of consistency
420        * about rounding negative values in integer division...
421        */
422       odither[j][k] = (int) (num<0 ? -((-num)/den) : num/den);
423     }
424   }
425   return odither;
426 }
427
428
429 /*
430  * Create the ordered-dither tables.
431  * Components having the same number of representative colors may 
432  * share a dither table.
433  */
434
435 LOCAL(void)
436 create_odither_tables (j_decompress_ptr cinfo)
437 {
438   my_cquantize_ptr cquantize = (my_cquantize_ptr) cinfo->cquantize;
439   ODITHER_MATRIX_PTR odither;
440   int i, j, nci;
441
442   for (i = 0; i < cinfo->out_color_components; i++) {
443     nci = cquantize->Ncolors[i]; /* # of distinct values for this color */
444     odither = NULL;    /* search for matching prior component */
445     for (j = 0; j < i; j++) {
446       if (nci == cquantize->Ncolors[j]) {
447   odither = cquantize->odither[j];
448   break;
449       }
450     }
451     if (odither == NULL)  /* need a new table? */
452       odither = make_odither_array(cinfo, nci);
453     cquantize->odither[i] = odither;
454   }
455 }
456
457
458 /*
459  * Map some rows of pixels to the output colormapped representation.
460  */
461
462 METHODDEF(void)
463 color_quantize (j_decompress_ptr cinfo, JSAMPARRAY input_buf,
464     JSAMPARRAY output_buf, int num_rows)
465 /* General case, no dithering */
466 {
467   my_cquantize_ptr cquantize = (my_cquantize_ptr) cinfo->cquantize;
468   JSAMPARRAY colorindex = cquantize->colorindex;
469   register int pixcode, ci;
470   register JSAMPROW ptrin, ptrout;
471   int row;
472   JDIMENSION col;
473   JDIMENSION width = cinfo->output_width;
474   register int nc = cinfo->out_color_components;
475
476   for (row = 0; row < num_rows; row++) {
477     ptrin = input_buf[row];
478     ptrout = output_buf[row];
479     for (col = width; col > 0; col--) {
480       pixcode = 0;
481       for (ci = 0; ci < nc; ci++) {
482   pixcode += GETJSAMPLE(colorindex[ci][GETJSAMPLE(*ptrin++)]);
483       }
484       *ptrout++ = (JSAMPLE) pixcode;
485     }
486   }
487 }
488
489
490 METHODDEF(void)
491 color_quantize3 (j_decompress_ptr cinfo, JSAMPARRAY input_buf,
492      JSAMPARRAY output_buf, int num_rows)
493 /* Fast path for out_color_components==3, no dithering */
494 {
495   my_cquantize_ptr cquantize = (my_cquantize_ptr) cinfo->cquantize;
496   register int pixcode;
497   register JSAMPROW ptrin, ptrout;
498   JSAMPROW colorindex0 = cquantize->colorindex[0];
499   JSAMPROW colorindex1 = cquantize->colorindex[1];
500   JSAMPROW colorindex2 = cquantize->colorindex[2];
501   int row;
502   JDIMENSION col;
503   JDIMENSION width = cinfo->output_width;
504
505   for (row = 0; row < num_rows; row++) {
506     ptrin = input_buf[row];
507     ptrout = output_buf[row];
508     for (col = width; col > 0; col--) {
509       pixcode  = GETJSAMPLE(colorindex0[GETJSAMPLE(*ptrin++)]);
510       pixcode += GETJSAMPLE(colorindex1[GETJSAMPLE(*ptrin++)]);
511       pixcode += GETJSAMPLE(colorindex2[GETJSAMPLE(*ptrin++)]);
512       *ptrout++ = (JSAMPLE) pixcode;
513     }
514   }
515 }
516
517
518 METHODDEF(void)
519 quantize_ord_dither (j_decompress_ptr cinfo, JSAMPARRAY input_buf,
520          JSAMPARRAY output_buf, int num_rows)
521 /* General case, with ordered dithering */
522 {
523   my_cquantize_ptr cquantize = (my_cquantize_ptr) cinfo->cquantize;
524   register JSAMPROW input_ptr;
525   register JSAMPROW output_ptr;
526   JSAMPROW colorindex_ci;
527   int * dither;      /* points to active row of dither matrix */
528   int row_index, col_index;  /* current indexes into dither matrix */
529   int nc = cinfo->out_color_components;
530   int ci;
531   int row;
532   JDIMENSION col;
533   JDIMENSION width = cinfo->output_width;
534
535   for (row = 0; row < num_rows; row++) {
536     /* Initialize output values to 0 so can process components separately */
537     jzero_far((void FAR *) output_buf[row],
538         (size_t) (width * SIZEOF(JSAMPLE)));
539     row_index = cquantize->row_index;
540     for (ci = 0; ci < nc; ci++) {
541       input_ptr = input_buf[row] + ci;
542       output_ptr = output_buf[row];
543       colorindex_ci = cquantize->colorindex[ci];
544       dither = cquantize->odither[ci][row_index];
545       col_index = 0;
546
547       for (col = width; col > 0; col--) {
548   /* Form pixel value + dither, range-limit to 0..MAXJSAMPLE,
549    * select output value, accumulate into output code for this pixel.
550    * Range-limiting need not be done explicitly, as we have extended
551    * the colorindex table to produce the right answers for out-of-range
552    * inputs.  The maximum dither is +- MAXJSAMPLE; this sets the
553    * required amount of padding.
554    */
555   *output_ptr += colorindex_ci[GETJSAMPLE(*input_ptr)+dither[col_index]];
556   input_ptr += nc;
557   output_ptr++;
558   col_index = (col_index + 1) & ODITHER_MASK;
559       }
560     }
561     /* Advance row index for next row */
562     row_index = (row_index + 1) & ODITHER_MASK;
563     cquantize->row_index = row_index;
564   }
565 }
566
567
568 METHODDEF(void)
569 quantize3_ord_dither (j_decompress_ptr cinfo, JSAMPARRAY input_buf,
570           JSAMPARRAY output_buf, int num_rows)
571 /* Fast path for out_color_components==3, with ordered dithering */
572 {
573   my_cquantize_ptr cquantize = (my_cquantize_ptr) cinfo->cquantize;
574   register int pixcode;
575   register JSAMPROW input_ptr;
576   register JSAMPROW output_ptr;
577   JSAMPROW colorindex0 = cquantize->colorindex[0];
578   JSAMPROW colorindex1 = cquantize->colorindex[1];
579   JSAMPROW colorindex2 = cquantize->colorindex[2];
580   int * dither0;    /* points to active row of dither matrix */
581   int * dither1;
582   int * dither2;
583   int row_index, col_index;  /* current indexes into dither matrix */
584   int row;
585   JDIMENSION col;
586   JDIMENSION width = cinfo->output_width;
587
588   for (row = 0; row < num_rows; row++) {
589     row_index = cquantize->row_index;
590     input_ptr = input_buf[row];
591     output_ptr = output_buf[row];
592     dither0 = cquantize->odither[0][row_index];
593     dither1 = cquantize->odither[1][row_index];
594     dither2 = cquantize->odither[2][row_index];
595     col_index = 0;
596
597     for (col = width; col > 0; col--) {
598       pixcode  = GETJSAMPLE(colorindex0[GETJSAMPLE(*input_ptr++) +
599           dither0[col_index]]);
600       pixcode += GETJSAMPLE(colorindex1[GETJSAMPLE(*input_ptr++) +
601           dither1[col_index]]);
602       pixcode += GETJSAMPLE(colorindex2[GETJSAMPLE(*input_ptr++) +
603           dither2[col_index]]);
604       *output_ptr++ = (JSAMPLE) pixcode;
605       col_index = (col_index + 1) & ODITHER_MASK;
606     }
607     row_index = (row_index + 1) & ODITHER_MASK;
608     cquantize->row_index = row_index;
609   }
610 }
611
612
613 METHODDEF(void)
614 quantize_fs_dither (j_decompress_ptr cinfo, JSAMPARRAY input_buf,
615         JSAMPARRAY output_buf, int num_rows)
616 /* General case, with Floyd-Steinberg dithering */
617 {
618   my_cquantize_ptr cquantize = (my_cquantize_ptr) cinfo->cquantize;
619   register LOCFSERROR cur;  /* current error or pixel value */
620   LOCFSERROR belowerr;    /* error for pixel below cur */
621   LOCFSERROR bpreverr;    /* error for below/prev col */
622   LOCFSERROR bnexterr;    /* error for below/next col */
623   LOCFSERROR delta;
624   register FSERRPTR errorptr;  /* => fserrors[] at column before current */
625   register JSAMPROW input_ptr;
626   register JSAMPROW output_ptr;
627   JSAMPROW colorindex_ci;
628   JSAMPROW colormap_ci;
629   int pixcode;
630   int nc = cinfo->out_color_components;
631   int dir;      /* 1 for left-to-right, -1 for right-to-left */
632   int dirnc;      /* dir * nc */
633   int ci;
634   int row;
635   JDIMENSION col;
636   JDIMENSION width = cinfo->output_width;
637   JSAMPLE *range_limit = cinfo->sample_range_limit;
638   SHIFT_TEMPS
639
640   for (row = 0; row < num_rows; row++) {
641     /* Initialize output values to 0 so can process components separately */
642     jzero_far((void FAR *) output_buf[row],
643         (size_t) (width * SIZEOF(JSAMPLE)));
644     for (ci = 0; ci < nc; ci++) {
645       input_ptr = input_buf[row] + ci;
646       output_ptr = output_buf[row];
647       if (cquantize->on_odd_row) {
648   /* work right to left in this row */
649   input_ptr += (width-1) * nc; /* so point to rightmost pixel */
650   output_ptr += width-1;
651   dir = -1;
652   dirnc = -nc;
653   errorptr = cquantize->fserrors[ci] + (width+1); /* => entry after last column */
654       } else {
655   /* work left to right in this row */
656   dir = 1;
657   dirnc = nc;
658   errorptr = cquantize->fserrors[ci]; /* => entry before first column */
659       }
660       colorindex_ci = cquantize->colorindex[ci];
661       colormap_ci = cquantize->sv_colormap[ci];
662       /* Preset error values: no error propagated to first pixel from left */
663       cur = 0;
664       /* and no error propagated to row below yet */
665       belowerr = bpreverr = 0;
666
667       for (col = width; col > 0; col--) {
668   /* cur holds the error propagated from the previous pixel on the
669    * current line.  Add the error propagated from the previous line
670    * to form the complete error correction term for this pixel, and
671    * round the error term (which is expressed * 16) to an integer.
672    * RIGHT_SHIFT rounds towards minus infinity, so adding 8 is correct
673    * for either sign of the error value.
674    * Note: errorptr points to *previous* column's array entry.
675    */
676   cur = RIGHT_SHIFT(cur + errorptr[dir] + 8, 4);
677   /* Form pixel value + error, and range-limit to 0..MAXJSAMPLE.
678    * The maximum error is +- MAXJSAMPLE; this sets the required size
679    * of the range_limit array.
680    */
681   cur += GETJSAMPLE(*input_ptr);
682   cur = GETJSAMPLE(range_limit[cur]);
683   /* Select output value, accumulate into output code for this pixel */
684   pixcode = GETJSAMPLE(colorindex_ci[cur]);
685   *output_ptr += (JSAMPLE) pixcode;
686   /* Compute actual representation error at this pixel */
687   /* Note: we can do this even though we don't have the final */
688   /* pixel code, because the colormap is orthogonal. */
689   cur -= GETJSAMPLE(colormap_ci[pixcode]);
690   /* Compute error fractions to be propagated to adjacent pixels.
691    * Add these into the running sums, and simultaneously shift the
692    * next-line error sums left by 1 column.
693    */
694   bnexterr = cur;
695   delta = cur * 2;
696   cur += delta;    /* form error * 3 */
697   errorptr[0] = (FSERROR) (bpreverr + cur);
698   cur += delta;    /* form error * 5 */
699   bpreverr = belowerr + cur;
700   belowerr = bnexterr;
701   cur += delta;    /* form error * 7 */
702   /* At this point cur contains the 7/16 error value to be propagated
703    * to the next pixel on the current line, and all the errors for the
704    * next line have been shifted over. We are therefore ready to move on.
705    */
706   input_ptr += dirnc;  /* advance input ptr to next column */
707   output_ptr += dir;  /* advance output ptr to next column */
708   errorptr += dir;  /* advance errorptr to current column */
709       }
710       /* Post-loop cleanup: we must unload the final error value into the
711        * final fserrors[] entry.  Note we need not unload belowerr because
712        * it is for the dummy column before or after the actual array.
713        */
714       errorptr[0] = (FSERROR) bpreverr; /* unload prev err into array */
715     }
716     cquantize->on_odd_row = (cquantize->on_odd_row ? FALSE : TRUE);
717   }
718 }
719
720
721 /*
722  * Allocate workspace for Floyd-Steinberg errors.
723  */
724
725 LOCAL(void)
726 alloc_fs_workspace (j_decompress_ptr cinfo)
727 {
728   my_cquantize_ptr cquantize = (my_cquantize_ptr) cinfo->cquantize;
729   size_t arraysize;
730   int i;
731
732   arraysize = (size_t) ((cinfo->output_width + 2) * SIZEOF(FSERROR));
733   for (i = 0; i < cinfo->out_color_components; i++) {
734     cquantize->fserrors[i] = (FSERRPTR)
735       (*cinfo->mem->alloc_large)((j_common_ptr) cinfo, JPOOL_IMAGE, arraysize);
736   }
737 }
738
739
740 /*
741  * Initialize for one-pass color quantization.
742  */
743
744 METHODDEF(void)
745 start_pass_1_quant (j_decompress_ptr cinfo, boolean is_pre_scan)
746 {
747   my_cquantize_ptr cquantize = (my_cquantize_ptr) cinfo->cquantize;
748   size_t arraysize;
749   int i;
750
751   is_pre_scan = 0;
752   /* Install my colormap. */
753   cinfo->colormap = cquantize->sv_colormap;
754   cinfo->actual_number_of_colors = cquantize->sv_actual;
755
756   /* Initialize for desired dithering mode. */
757   switch (cinfo->dither_mode) {
758   case JDITHER_NONE:
759     if (cinfo->out_color_components == 3)
760       cquantize->pub.color_quantize = color_quantize3;
761     else
762       cquantize->pub.color_quantize = color_quantize;
763     break;
764   case JDITHER_ORDERED:
765     if (cinfo->out_color_components == 3)
766       cquantize->pub.color_quantize = quantize3_ord_dither;
767     else
768       cquantize->pub.color_quantize = quantize_ord_dither;
769     cquantize->row_index = 0;  /* initialize state for ordered dither */
770     /* If user changed to ordered dither from another mode,
771      * we must recreate the color index table with padding.
772      * This will cost extra space, but probably isn't very likely.
773      */
774     if (! cquantize->is_padded)
775       create_colorindex(cinfo);
776     /* Create ordered-dither tables if we didn't already. */
777     if (cquantize->odither[0] == NULL)
778       create_odither_tables(cinfo);
779     break;
780   case JDITHER_FS:
781     cquantize->pub.color_quantize = quantize_fs_dither;
782     cquantize->on_odd_row = FALSE; /* initialize state for F-S dither */
783     /* Allocate Floyd-Steinberg workspace if didn't already. */
784     if (cquantize->fserrors[0] == NULL)
785       alloc_fs_workspace(cinfo);
786     /* Initialize the propagated errors to zero. */
787     arraysize = (size_t) ((cinfo->output_width + 2) * SIZEOF(FSERROR));
788     for (i = 0; i < cinfo->out_color_components; i++)
789       jzero_far((void FAR *) cquantize->fserrors[i], arraysize);
790     break;
791   default:
792     ERREXIT(cinfo, JERR_NOT_COMPILED);
793     break;
794   }
795 }
796
797
798 /*
799  * Finish up at the end of the pass.
800  */
801
802 METHODDEF(void)
803 finish_pass_1_quant (j_decompress_ptr cinfo)
804 {
805   cinfo = 0;
806   /* no work in 1-pass case */
807 }
808
809
810 /*
811  * Switch to a new external colormap between output passes.
812  * Shouldn't get to this module!
813  */
814
815 METHODDEF(void)
816 new_color_map_1_quant (j_decompress_ptr cinfo)
817 {
818   ERREXIT(cinfo, JERR_MODE_CHANGE);
819 }
820
821
822 /*
823  * Module initialization routine for 1-pass color quantization.
824  */
825
826 GLOBAL(void)
827 jinit_1pass_quantizer (j_decompress_ptr cinfo)
828 {
829   my_cquantize_ptr cquantize;
830
831   cquantize = (my_cquantize_ptr)
832     (*cinfo->mem->alloc_small) ((j_common_ptr) cinfo, JPOOL_IMAGE,
833         SIZEOF(my_cquantizer));
834   cinfo->cquantize = (struct jpeg_color_quantizer *) cquantize;
835   cquantize->pub.start_pass = start_pass_1_quant;
836   cquantize->pub.finish_pass = finish_pass_1_quant;
837   cquantize->pub.new_color_map = new_color_map_1_quant;
838   cquantize->fserrors[0] = NULL; /* Flag FS workspace not allocated */
839   cquantize->odither[0] = NULL;  /* Also flag odither arrays not allocated */
840
841   /* Make sure my internal arrays won't overflow */
842   if (cinfo->out_color_components > MAX_Q_COMPS)
843     ERREXIT1(cinfo, JERR_QUANT_COMPONENTS, MAX_Q_COMPS);
844   /* Make sure colormap indexes can be represented by JSAMPLEs */
845   if (cinfo->desired_number_of_colors > (MAXJSAMPLE+1))
846     ERREXIT1(cinfo, JERR_QUANT_MANY_COLORS, MAXJSAMPLE+1);
847
848   /* Create the colormap and color index table. */
849   create_colormap(cinfo);
850   create_colorindex(cinfo);
851
852   /* Allocate Floyd-Steinberg workspace now if requested.
853    * We do this now since it is FAR storage and may affect the memory
854    * manager's space calculations.  If the user changes to FS dither
855    * mode in a later pass, we will allocate the space then, and will
856    * possibly overrun the max_memory_to_use setting.
857    */
858   if (cinfo->dither_mode == JDITHER_FS)
859     alloc_fs_workspace(cinfo);
860 }
861
862 #endif /* QUANT_1PASS_SUPPORTED */