home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ PC World Plus! (NZ) 2001 June / HDC50.iso / Info / Extras / Jpeg / SRC / JDCOLOR.C < prev    next >
C/C++ Source or Header  |  1999-08-11  |  13KB  |  401 lines
  1. /*
  2.  * jdcolor.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 output colorspace conversion routines.
  9.  
  10.  Modified 96.12.01 dthorpe
  11.    Added Grayscale -> RGB color conversion
  12.  
  13.  */
  14.  
  15. #define JPEG_INTERNALS
  16. #include "jinclude.h"
  17. #include "jpeglib.h"
  18.  
  19.  
  20. /* Private subobject */
  21.  
  22. typedef struct {
  23.   struct jpeg_color_deconverter pub; /* public fields */
  24.  
  25.   /* Private state for YCC->RGB conversion */
  26.   int * Cr_r_tab;        /* => table for Cr to R conversion */
  27.   int * Cb_b_tab;        /* => table for Cb to B conversion */
  28.   INT32 * Cr_g_tab;        /* => table for Cr to G conversion */
  29.   INT32 * Cb_g_tab;        /* => table for Cb to G conversion */
  30. } my_color_deconverter;
  31.  
  32. typedef my_color_deconverter * my_cconvert_ptr;
  33.  
  34.  
  35. /**************** YCbCr -> RGB conversion: most common case **************/
  36.  
  37. /*
  38.  * YCbCr is defined per CCIR 601-1, except that Cb and Cr are
  39.  * normalized to the range 0..MAXJSAMPLE rather than -0.5 .. 0.5.
  40.  * The conversion equations to be implemented are therefore
  41.  *    R = Y                + 1.40200 * Cr
  42.  *    G = Y - 0.34414 * Cb - 0.71414 * Cr
  43.  *    B = Y + 1.77200 * Cb
  44.  * where Cb and Cr represent the incoming values less CENTERJSAMPLE.
  45.  * (These numbers are derived from TIFF 6.0 section 21, dated 3-June-92.)
  46.  *
  47.  * To avoid floating-point arithmetic, we represent the fractional constants
  48.  * as integers scaled up by 2^16 (about 4 digits precision); we have to divide
  49.  * the products by 2^16, with appropriate rounding, to get the correct answer.
  50.  * Notice that Y, being an integral input, does not contribute any fraction
  51.  * so it need not participate in the rounding.
  52.  *
  53.  * For even more speed, we avoid doing any multiplications in the inner loop
  54.  * by precalculating the constants times Cb and Cr for all possible values.
  55.  * For 8-bit JSAMPLEs this is very reasonable (only 256 entries per table);
  56.  * for 12-bit samples it is still acceptable.  It's not very reasonable for
  57.  * 16-bit samples, but if you want lossless storage you shouldn't be changing
  58.  * colorspace anyway.
  59.  * The Cr=>R and Cb=>B values can be rounded to integers in advance; the
  60.  * values for the G calculation are left scaled up, since we must add them
  61.  * together before rounding.
  62.  */
  63.  
  64. #define SCALEBITS    16    /* speediest right-shift on some machines */
  65. #define ONE_HALF    ((INT32) 1 << (SCALEBITS-1))
  66. #define FIX(x)        ((INT32) ((x) * (1L<<SCALEBITS) + 0.5))
  67.  
  68.  
  69. /*
  70.  * Initialize tables for YCC->RGB colorspace conversion.
  71.  */
  72.  
  73. LOCAL(void)
  74. build_ycc_rgb_table (j_decompress_ptr cinfo)
  75. {
  76.   my_cconvert_ptr cconvert = (my_cconvert_ptr) cinfo->cconvert;
  77.   int i;
  78.   INT32 x;
  79.   SHIFT_TEMPS
  80.  
  81.   cconvert->Cr_r_tab = (int *)
  82.     (*cinfo->mem->alloc_small) ((j_common_ptr) cinfo, JPOOL_IMAGE,
  83.                 (MAXJSAMPLE+1) * SIZEOF(int));
  84.   cconvert->Cb_b_tab = (int *)
  85.     (*cinfo->mem->alloc_small) ((j_common_ptr) cinfo, JPOOL_IMAGE,
  86.                 (MAXJSAMPLE+1) * SIZEOF(int));
  87.   cconvert->Cr_g_tab = (INT32 *)
  88.     (*cinfo->mem->alloc_small) ((j_common_ptr) cinfo, JPOOL_IMAGE,
  89.                 (MAXJSAMPLE+1) * SIZEOF(INT32));
  90.   cconvert->Cb_g_tab = (INT32 *)
  91.     (*cinfo->mem->alloc_small) ((j_common_ptr) cinfo, JPOOL_IMAGE,
  92.                 (MAXJSAMPLE+1) * SIZEOF(INT32));
  93.  
  94.   for (i = 0, x = -CENTERJSAMPLE; i <= MAXJSAMPLE; i++, x++) {
  95.     /* i is the actual input pixel value, in the range 0..MAXJSAMPLE */
  96.     /* The Cb or Cr value we are thinking of is x = i - CENTERJSAMPLE */
  97.     /* Cr=>R value is nearest int to 1.40200 * x */
  98.     cconvert->Cr_r_tab[i] = (int)
  99.             RIGHT_SHIFT(FIX(1.40200) * x + ONE_HALF, SCALEBITS);
  100.     /* Cb=>B value is nearest int to 1.77200 * x */
  101.     cconvert->Cb_b_tab[i] = (int)
  102.             RIGHT_SHIFT(FIX(1.77200) * x + ONE_HALF, SCALEBITS);
  103.     /* Cr=>G value is scaled-up -0.71414 * x */
  104.     cconvert->Cr_g_tab[i] = (- FIX(0.71414)) * x;
  105.     /* Cb=>G value is scaled-up -0.34414 * x */
  106.     /* We also add in ONE_HALF so that need not do it in inner loop */
  107.     cconvert->Cb_g_tab[i] = (- FIX(0.34414)) * x + ONE_HALF;
  108.   }
  109. }
  110.  
  111.  
  112. /*
  113.  * Convert some rows of samples to the output colorspace.
  114.  *
  115.  * Note that we change from noninterleaved, one-plane-per-component format
  116.  * to interleaved-pixel format.  The output buffer is therefore three times
  117.  * as wide as the input buffer.
  118.  * A starting row offset is provided only for the input buffer.  The caller
  119.  * can easily adjust the passed output_buf value to accommodate any row
  120.  * offset required on that side.
  121.  */
  122.  
  123. METHODDEF(void)
  124. ycc_rgb_convert (j_decompress_ptr cinfo,
  125.          JSAMPIMAGE input_buf, JDIMENSION input_row,
  126.          JSAMPARRAY output_buf, int num_rows)
  127. {
  128.   my_cconvert_ptr cconvert = (my_cconvert_ptr) cinfo->cconvert;
  129.   register int y, cb, cr;
  130.   register JSAMPROW outptr;
  131.   register JSAMPROW inptr0, inptr1, inptr2;
  132.   register JDIMENSION col;
  133.   JDIMENSION num_cols = cinfo->output_width;
  134.   /* copy these pointers into registers if possible */
  135.   register JSAMPLE * range_limit = cinfo->sample_range_limit;
  136.   register int * Crrtab = cconvert->Cr_r_tab;
  137.   register int * Cbbtab = cconvert->Cb_b_tab;
  138.   register INT32 * Crgtab = cconvert->Cr_g_tab;
  139.   register INT32 * Cbgtab = cconvert->Cb_g_tab;
  140.   SHIFT_TEMPS
  141.  
  142.   while (--num_rows >= 0) {
  143.     inptr0 = input_buf[0][input_row];
  144.     inptr1 = input_buf[1][input_row];
  145.     inptr2 = input_buf[2][input_row];
  146.     input_row++;
  147.     outptr = *output_buf++;
  148.     for (col = 0; col < num_cols; col++) {
  149.       y  = GETJSAMPLE(inptr0[col]);
  150.       cb = GETJSAMPLE(inptr1[col]);
  151.       cr = GETJSAMPLE(inptr2[col]);
  152.       /* Range-limiting is essential due to noise introduced by DCT losses. */
  153.       outptr[RGB_RED] =   range_limit[y + Crrtab[cr]];
  154.       outptr[RGB_GREEN] = range_limit[y +
  155.                   ((int) RIGHT_SHIFT(Cbgtab[cb] + Crgtab[cr],
  156.                          SCALEBITS))];
  157.       outptr[RGB_BLUE] =  range_limit[y + Cbbtab[cb]];
  158.       outptr += RGB_PIXELSIZE;
  159.     }
  160.   }
  161. }
  162.  
  163.  
  164. /**************** Cases other than YCbCr -> RGB **************/
  165.  
  166.  
  167. /*
  168.  * Color conversion for no colorspace change: just copy the data,
  169.  * converting from separate-planes to interleaved representation.
  170.  */
  171.  
  172. METHODDEF(void)
  173. null_convert (j_decompress_ptr cinfo,
  174.           JSAMPIMAGE input_buf, JDIMENSION input_row,
  175.           JSAMPARRAY output_buf, int num_rows)
  176. {
  177.   register JSAMPROW inptr, outptr;
  178.   register JDIMENSION count;
  179.   register int num_components = cinfo->num_components;
  180.   JDIMENSION num_cols = cinfo->output_width;
  181.   int ci;
  182.  
  183.   while (--num_rows >= 0) {
  184.     for (ci = 0; ci < num_components; ci++) {
  185.       inptr = input_buf[ci][input_row];
  186.       outptr = output_buf[0] + ci;
  187.       for (count = num_cols; count > 0; count--) {
  188.     *outptr = *inptr++;    /* needn't bother with GETJSAMPLE() here */
  189.     outptr += num_components;
  190.       }
  191.     }
  192.     input_row++;
  193.     output_buf++;
  194.   }
  195. }
  196.  
  197.  
  198. /*
  199.  * Color conversion for grayscale: just copy the data.
  200.  * This also works for YCbCr -> grayscale conversion, in which
  201.  * we just copy the Y (luminance) component and ignore chrominance.
  202.  */
  203.  
  204. METHODDEF(void)
  205. grayscale_convert (j_decompress_ptr cinfo,
  206.            JSAMPIMAGE input_buf, JDIMENSION input_row,
  207.            JSAMPARRAY output_buf, int num_rows)
  208. {
  209.   jcopy_sample_rows(input_buf[0], (int) input_row, output_buf, 0,
  210.             num_rows, cinfo->output_width);
  211. }
  212.  
  213. /*
  214.  * Grayscale to RGB: copy the grayscale sample into each of the RGB
  215.    color components.
  216.  */
  217.  
  218. METHODDEF(void)
  219. grayscale_rgb_convert (j_decompress_ptr cinfo,
  220.            JSAMPIMAGE input_buf, JDIMENSION input_row,
  221.            JSAMPARRAY output_buf, int num_rows)
  222. {
  223.   register JSAMPROW inptr, outptr;
  224.   register JDIMENSION col;
  225.   JDIMENSION num_cols = cinfo->output_width;
  226.  
  227.   while (--num_rows >= 0) {
  228.     inptr = input_buf[0][input_row];
  229.     input_row++;
  230.     outptr = *output_buf++;
  231.     for (col = 0; col < num_cols; col++) {
  232.       outptr[RGB_RED] =  inptr[col];
  233.       outptr[RGB_GREEN] = inptr[col];
  234.       outptr[RGB_BLUE] =  inptr[col];
  235.       outptr += RGB_PIXELSIZE;
  236.     }
  237.   }
  238. }
  239.  
  240.  
  241. /*
  242.  * Adobe-style YCCK->CMYK conversion.
  243.  * We convert YCbCr to R=1-C, G=1-M, and B=1-Y using the same
  244.  * conversion as above, while passing K (black) unchanged.
  245.  * We assume build_ycc_rgb_table has been called.
  246.  */
  247.  
  248. METHODDEF(void)
  249. ycck_cmyk_convert (j_decompress_ptr cinfo,
  250.            JSAMPIMAGE input_buf, JDIMENSION input_row,
  251.            JSAMPARRAY output_buf, int num_rows)
  252. {
  253.   my_cconvert_ptr cconvert = (my_cconvert_ptr) cinfo->cconvert;
  254.   register int y, cb, cr;
  255.   register JSAMPROW outptr;
  256.   register JSAMPROW inptr0, inptr1, inptr2, inptr3;
  257.   register JDIMENSION col;
  258.   JDIMENSION num_cols = cinfo->output_width;
  259.   /* copy these pointers into registers if possible */
  260.   register JSAMPLE * range_limit = cinfo->sample_range_limit;
  261.   register int * Crrtab = cconvert->Cr_r_tab;
  262.   register int * Cbbtab = cconvert->Cb_b_tab;
  263.   register INT32 * Crgtab = cconvert->Cr_g_tab;
  264.   register INT32 * Cbgtab = cconvert->Cb_g_tab;
  265.   SHIFT_TEMPS
  266.  
  267.   while (--num_rows >= 0) {
  268.     inptr0 = input_buf[0][input_row];
  269.     inptr1 = input_buf[1][input_row];
  270.     inptr2 = input_buf[2][input_row];
  271.     inptr3 = input_buf[3][input_row];
  272.     input_row++;
  273.     outptr = *output_buf++;
  274.     for (col = 0; col < num_cols; col++) {
  275.       y  = GETJSAMPLE(inptr0[col]);
  276.       cb = GETJSAMPLE(inptr1[col]);
  277.       cr = GETJSAMPLE(inptr2[col]);
  278.       /* Range-limiting is essential due to noise introduced by DCT losses. */
  279.       outptr[0] = range_limit[MAXJSAMPLE - (y + Crrtab[cr])];    /* red */
  280.       outptr[1] = range_limit[MAXJSAMPLE - (y +            /* green */
  281.                   ((int) RIGHT_SHIFT(Cbgtab[cb] + Crgtab[cr],
  282.                          SCALEBITS)))];
  283.       outptr[2] = range_limit[MAXJSAMPLE - (y + Cbbtab[cb])];    /* blue */
  284.       /* K passes through unchanged */
  285.       outptr[3] = inptr3[col];    /* don't need GETJSAMPLE here */
  286.       outptr += 4;
  287.     }
  288.   }
  289. }
  290.  
  291.  
  292. /*
  293.  * Empty method for start_pass.
  294.  */
  295.  
  296. METHODDEF(void)
  297. start_pass_dcolor (j_decompress_ptr cinfo)
  298. {
  299.   /* no work needed */
  300. }
  301.  
  302.  
  303. /*
  304.  * Module initialization routine for output colorspace conversion.
  305.  */
  306.  
  307. GLOBAL(void)
  308. jinit_color_deconverter (j_decompress_ptr cinfo)
  309. {
  310.   my_cconvert_ptr cconvert;
  311.   int ci;
  312.  
  313.   cconvert = (my_cconvert_ptr)
  314.     (*cinfo->mem->alloc_small) ((j_common_ptr) cinfo, JPOOL_IMAGE,
  315.                 SIZEOF(my_color_deconverter));
  316.   cinfo->cconvert = (struct jpeg_color_deconverter *) cconvert;
  317.   cconvert->pub.start_pass = start_pass_dcolor;
  318.  
  319.   /* Make sure num_components agrees with jpeg_color_space */
  320.   switch (cinfo->jpeg_color_space) {
  321.   case JCS_GRAYSCALE:
  322.     if (cinfo->num_components != 1)
  323.       ERREXIT(cinfo, JERR_BAD_J_COLORSPACE);
  324.     break;
  325.  
  326.   case JCS_RGB:
  327.   case JCS_YCbCr:
  328.     if (cinfo->num_components != 3)
  329.       ERREXIT(cinfo, JERR_BAD_J_COLORSPACE);
  330.     break;
  331.  
  332.   case JCS_CMYK:
  333.   case JCS_YCCK:
  334.     if (cinfo->num_components != 4)
  335.       ERREXIT(cinfo, JERR_BAD_J_COLORSPACE);
  336.     break;
  337.  
  338.   default:            /* JCS_UNKNOWN can be anything */
  339.     if (cinfo->num_components < 1)
  340.       ERREXIT(cinfo, JERR_BAD_J_COLORSPACE);
  341.     break;
  342.   }
  343.  
  344.   /* Set out_color_components and conversion method based on requested space.
  345.    * Also clear the component_needed flags for any unused components,
  346.    * so that earlier pipeline stages can avoid useless computation.
  347.    */
  348.  
  349.   switch (cinfo->out_color_space) {
  350.   case JCS_GRAYSCALE:
  351.     cinfo->out_color_components = 1;
  352.     if (cinfo->jpeg_color_space == JCS_GRAYSCALE ||
  353.     cinfo->jpeg_color_space == JCS_YCbCr) {
  354.       cconvert->pub.color_convert = grayscale_convert;
  355.       /* For color->grayscale conversion, only the Y (0) component is needed */
  356.       for (ci = 1; ci < cinfo->num_components; ci++)
  357.     cinfo->comp_info[ci].component_needed = FALSE;
  358.     } else
  359.       ERREXIT(cinfo, JERR_CONVERSION_NOTIMPL);
  360.     break;
  361.  
  362.   case JCS_RGB:
  363.     cinfo->out_color_components = RGB_PIXELSIZE;
  364.     if (cinfo->jpeg_color_space == JCS_YCbCr) {
  365.       cconvert->pub.color_convert = ycc_rgb_convert;
  366.       build_ycc_rgb_table(cinfo);
  367.     } else if (cinfo->jpeg_color_space == JCS_RGB && RGB_PIXELSIZE == 3) {
  368.       cconvert->pub.color_convert = null_convert;
  369.     } else if (cinfo->jpeg_color_space == JCS_GRAYSCALE) {
  370.       cconvert->pub.color_convert = grayscale_rgb_convert;
  371.     } else
  372.       ERREXIT(cinfo, JERR_CONVERSION_NOTIMPL);
  373.     break;
  374.  
  375.   case JCS_CMYK:
  376.     cinfo->out_color_components = 4;
  377.     if (cinfo->jpeg_color_space == JCS_YCCK) {
  378.       cconvert->pub.color_convert = ycck_cmyk_convert;
  379.       build_ycc_rgb_table(cinfo);
  380.     } else if (cinfo->jpeg_color_space == JCS_CMYK) {
  381.       cconvert->pub.color_convert = null_convert;
  382.     } else
  383.       ERREXIT(cinfo, JERR_CONVERSION_NOTIMPL);
  384.     break;
  385.  
  386.   default:
  387.     /* Permit null conversion to same output space */
  388.     if (cinfo->out_color_space == cinfo->jpeg_color_space) {
  389.       cinfo->out_color_components = cinfo->num_components;
  390.       cconvert->pub.color_convert = null_convert;
  391.     } else            /* unsupported non-null conversion */
  392.       ERREXIT(cinfo, JERR_CONVERSION_NOTIMPL);
  393.     break;
  394.   }
  395.  
  396.   if (cinfo->quantize_colors)
  397.     cinfo->output_components = 1; /* single colormapped output component */
  398.   else
  399.     cinfo->output_components = cinfo->out_color_components;
  400. }
  401.