jquant1.c

   1 /*
   2  * jquant1.c
   3  *
   4  * This file was part of the Independent JPEG Group's software:
   5  * Copyright (C) 1991-1996, Thomas G. Lane.
   6  * libjpeg-turbo Modifications:
   7  * Copyright (C) 2009, 2015, 2022-2023, D. R. Commander.
   8  * For conditions of distribution and use, see the accompanying README.ijg
   9  * file.
  10  *
  11  * This file contains 1-pass color quantization (color mapping) routines.
  12  * These routines provide mapping to a fixed color map using equally spaced
  13  * color values.  Optional Floyd-Steinberg or ordered dithering is available.
  14  */
  15
  16 #define JPEG_INTERNALS
  17 #include "jinclude.h"
  18 #include "jpeglib.h"
  19 #include "jsamplecomp.h"
  20
  21 #if defined(QUANT_1PASS_SUPPORTED) && BITS_IN_JSAMPLE != 16
  22
  23
  24 /*
  25  * The main purpose of 1-pass quantization is to provide a fast, if not very
  26  * high quality, colormapped output capability.  A 2-pass quantizer usually
  27  * gives better visual quality; however, for quantized grayscale output this
  28  * quantizer is perfectly adequate.  Dithering is highly recommended with this
  29  * quantizer, though you can turn it off if you really want to.
  30  *
  31  * In 1-pass quantization the colormap must be chosen in advance of seeing the
  32  * image.  We use a map consisting of all combinations of Ncolors[i] color
  33  * values for the i'th component.  The Ncolors[] values are chosen so that
  34  * their product, the total number of colors, is no more than that requested.
  35  * (In most cases, the product will be somewhat less.)
  36  *
  37  * Since the colormap is orthogonal, the representative value for each color
  38  * component can be determined without considering the other components;
  39  * then these indexes can be combined into a colormap index by a standard
  40  * N-dimensional-array-subscript calculation.  Most of the arithmetic involved
  41  * can be precalculated and stored in the lookup table colorindex[].
  42  * colorindex[i][j] maps pixel value j in component i to the nearest
  43  * representative value (grid plane) for that component; this index is
  44  * multiplied by the array stride for component i, so that the
  45  * index of the colormap entry closest to a given pixel value is just
  46  *    sum( colorindex[component-number][pixel-component-value] )
  47  * Aside from being fast, this scheme allows for variable spacing between
  48  * representative values with no additional lookup cost.
  49  *
  50  * If gamma correction has been applied in color conversion, it might be wise
  51  * to adjust the color grid spacing so that the representative colors are
  52  * equidistant in linear space.  At this writing, gamma correction is not
  53  * implemented by jdcolor, so nothing is done here.
  54  */
  55
  56
  57 /* Declarations for ordered dithering.
  58  *
  59  * We use a standard 16x16 ordered dither array.  The basic concept of ordered
  60  * dithering is described in many references, for instance Dale Schumacher's
  61  * chapter II.2 of Graphics Gems II (James Arvo, ed. Academic Press, 1991).
  62  * In place of Schumacher's comparisons against a "threshold" value, we add a
  63  * "dither" value to the input pixel and then round the result to the nearest
  64  * output value.  The dither value is equivalent to (0.5 - threshold) times
  65  * the distance between output values.  For ordered dithering, we assume that
  66  * the output colors are equally spaced; if not, results will probably be
  67  * worse, since the dither may be too much or too little at a given point.
  68  *
  69  * The normal calculation would be to form pixel value + dither, range-limit
  70  * this to 0.._MAXJSAMPLE, and then index into the colorindex table as usual.
  71  * We can skip the separate range-limiting step by extending the colorindex
  72  * table in both directions.
  73  */
  74
  75 #define ODITHER_SIZE  16        /* dimension of dither matrix */
  76 /* NB: if ODITHER_SIZE is not a power of 2, ODITHER_MASK uses will break */
  77 #define ODITHER_CELLS  (ODITHER_SIZE * ODITHER_SIZE) /* # cells in matrix */
  78 #define ODITHER_MASK  (ODITHER_SIZE - 1) /* mask for wrapping around
  79                                             counters */
  80
  81 typedef int ODITHER_MATRIX[ODITHER_SIZE][ODITHER_SIZE];
  82 typedef int (*ODITHER_MATRIX_PTR)[ODITHER_SIZE];
  83
  84 static const UINT8 base_dither_matrix[ODITHER_SIZE][ODITHER_SIZE] = {
  85   /* Bayer's order-4 dither array.  Generated by the code given in
  86    * Stephen Hawley's article "Ordered Dithering" in Graphics Gems I.
  87    * The values in this array must range from 0 to ODITHER_CELLS-1.
  88    */
  89   {   0,192, 48,240, 12,204, 60,252,  3,195, 51,243, 15,207, 63,255 },
  90   { 128, 64,176,112,140, 76,188,124,131, 67,179,115,143, 79,191,127 },
  91   {  32,224, 16,208, 44,236, 28,220, 35,227, 19,211, 47,239, 31,223 },
  92   { 160, 96,144, 80,172,108,156, 92,163, 99,147, 83,175,111,159, 95 },
  93   {   8,200, 56,248,  4,196, 52,244, 11,203, 59,251,  7,199, 55,247 },
  94   { 136, 72,184,120,132, 68,180,116,139, 75,187,123,135, 71,183,119 },
  95   {  40,232, 24,216, 36,228, 20,212, 43,235, 27,219, 39,231, 23,215 },
  96   { 168,104,152, 88,164,100,148, 84,171,107,155, 91,167,103,151, 87 },
  97   {   2,194, 50,242, 14,206, 62,254,  1,193, 49,241, 13,205, 61,253 },
  98   { 130, 66,178,114,142, 78,190,126,129, 65,177,113,141, 77,189,125 },
  99   {  34,226, 18,210, 46,238, 30,222, 33,225, 17,209, 45,237, 29,221 },
 100   { 162, 98,146, 82,174,110,158, 94,161, 97,145, 81,173,109,157, 93 },
 101   {  10,202, 58,250,  6,198, 54,246,  9,201, 57,249,  5,197, 53,245 },
 102   { 138, 74,186,122,134, 70,182,118,137, 73,185,121,133, 69,181,117 },
 103   {  42,234, 26,218, 38,230, 22,214, 41,233, 25,217, 37,229, 21,213 },
 104   { 170,106,154, 90,166,102,150, 86,169,105,153, 89,165,101,149, 85 }
 105 };
 106
 107
 108 /* Declarations for Floyd-Steinberg dithering.
 109  *
 110  * Errors are accumulated into the array fserrors[], at a resolution of
 111  * 1/16th of a pixel count.  The error at a given pixel is propagated
 112  * to its not-yet-processed neighbors using the standard F-S fractions,
 113  *              ...     (here)  7/16
 114  *              3/16    5/16    1/16
 115  * We work left-to-right on even rows, right-to-left on odd rows.
 116  *
 117  * We can get away with a single array (holding one row's worth of errors)
 118  * by using it to store the current row's errors at pixel columns not yet
 119  * processed, but the next row's errors at columns already processed.  We
 120  * need only a few extra variables to hold the errors immediately around the
 121  * current column.  (If we are lucky, those variables are in registers, but
 122  * even if not, they're probably cheaper to access than array elements are.)
 123  *
 124  * The fserrors[] array is indexed [component#][position].
 125  * We provide (#columns + 2) entries per component; the extra entry at each
 126  * end saves us from special-casing the first and last pixels.
 127  */
 128
 129 #if BITS_IN_JSAMPLE == 8
 130 typedef INT16 FSERROR;          /* 16 bits should be enough */
 131 typedef int LOCFSERROR;         /* use 'int' for calculation temps */
 132 #else
 133 typedef JLONG FSERROR;          /* may need more than 16 bits */
 134 typedef JLONG LOCFSERROR;       /* be sure calculation temps are big enough */
 135 #endif
 136
 137 typedef FSERROR *FSERRPTR;      /* pointer to error array */
 138
 139
 140 /* Private subobject */
 141
 142 #define MAX_Q_COMPS  4          /* max components I can handle */
 143
 144 typedef struct {
 145   struct jpeg_color_quantizer pub; /* public fields */
 146
 147   /* Initially allocated colormap is saved here */
 148   _JSAMPARRAY sv_colormap;      /* The color map as a 2-D pixel array */
 149   int sv_actual;                /* number of entries in use */
 150
 151   _JSAMPARRAY colorindex;       /* Precomputed mapping for speed */
 152   /* colorindex[i][j] = index of color closest to pixel value j in component i,
 153    * premultiplied as described above.  Since colormap indexes must fit into
 154    * _JSAMPLEs, the entries of this array will too.
 155    */
 156   boolean is_padded;            /* is the colorindex padded for odither? */
 157
 158   int Ncolors[MAX_Q_COMPS];     /* # of values allocated to each component */
 159
 160   /* Variables for ordered dithering */
 161   int row_index;                /* cur row's vertical index in dither matrix */
 162   ODITHER_MATRIX_PTR odither[MAX_Q_COMPS]; /* one dither array per component */
 163
 164   /* Variables for Floyd-Steinberg dithering */
 165   FSERRPTR fserrors[MAX_Q_COMPS]; /* accumulated errors */
 166   boolean on_odd_row;           /* flag to remember which row we are on */
 167 } my_cquantizer;
 168
 169 typedef my_cquantizer *my_cquantize_ptr;
 170
 171
 172 /*
 173  * Policy-making subroutines for create_colormap and create_colorindex.
 174  * These routines determine the colormap to be used.  The rest of the module
 175  * only assumes that the colormap is orthogonal.
 176  *
 177  *  * select_ncolors decides how to divvy up the available colors
 178  *    among the components.
 179  *  * output_value defines the set of representative values for a component.
 180  *  * largest_input_value defines the mapping from input values to
 181  *    representative values for a component.
 182  * Note that the latter two routines may impose different policies for
 183  * different components, though this is not currently done.
 184  */
 185
 186
 187 LOCAL(int)
 188 select_ncolors(j_decompress_ptr cinfo, int Ncolors[])
 189 /* Determine allocation of desired colors to components, */
 190 /* and fill in Ncolors[] array to indicate choice. */
 191 /* Return value is total number of colors (product of Ncolors[] values). */
 192 {
 193   int nc = cinfo->out_color_components; /* number of color components */
 194   int max_colors = cinfo->desired_number_of_colors;
 195   int total_colors, iroot, i, j;
 196   boolean changed;
 197   long temp;
 198   int RGB_order[3] = { RGB_GREEN, RGB_RED, RGB_BLUE };
 199   RGB_order[0] = rgb_green[cinfo->out_color_space];
 200   RGB_order[1] = rgb_red[cinfo->out_color_space];
 201   RGB_order[2] = rgb_blue[cinfo->out_color_space];
 202
 203   /* We can allocate at least the nc'th root of max_colors per component. */
 204   /* Compute floor(nc'th root of max_colors). */
 205   iroot = 1;
 206   do {
 207     iroot++;
 208     temp = iroot;               /* set temp = iroot ** nc */
 209     for (i = 1; i < nc; i++)
 210       temp *= iroot;
 211   } while (temp <= (long)max_colors); /* repeat till iroot exceeds root */
 212   iroot--;                      /* now iroot = floor(root) */
 213
 214   /* Must have at least 2 color values per component */
 215   if (iroot < 2)
 216     ERREXIT1(cinfo, JERR_QUANT_FEW_COLORS, (int)temp);
 217
 218   /* Initialize to iroot color values for each component */
 219   total_colors = 1;
 220   for (i = 0; i < nc; i++) {
 221     Ncolors[i] = iroot;
 222     total_colors *= iroot;
 223   }
 224   /* We may be able to increment the count for one or more components without
 225    * exceeding max_colors, though we know not all can be incremented.
 226    * Sometimes, the first component can be incremented more than once!
 227    * (Example: for 16 colors, we start at 2*2*2, go to 3*2*2, then 4*2*2.)
 228    * In RGB colorspace, try to increment G first, then R, then B.
 229    */
 230   do {
 231     changed = FALSE;
 232     for (i = 0; i < nc; i++) {
 233       j = (cinfo->out_color_space == JCS_RGB ? RGB_order[i] : i);
 234       /* calculate new total_colors if Ncolors[j] is incremented */
 235       temp = total_colors / Ncolors[j];
 236       temp *= Ncolors[j] + 1;   /* done in long arith to avoid oflo */
 237       if (temp > (long)max_colors)
 238         break;                  /* won't fit, done with this pass */
 239       Ncolors[j]++;             /* OK, apply the increment */
 240       total_colors = (int)temp;
 241       changed = TRUE;
 242     }
 243   } while (changed);
 244
 245   return total_colors;
 246 }
 247
 248
 249 LOCAL(int)
 250 output_value(j_decompress_ptr cinfo, int ci, int j, int maxj)
 251 /* Return j'th output value, where j will range from 0 to maxj */
 252 /* The output values must fall in 0.._MAXJSAMPLE in increasing order */
 253 {
 254   /* We always provide values 0 and _MAXJSAMPLE for each component;
 255    * any additional values are equally spaced between these limits.
 256    * (Forcing the upper and lower values to the limits ensures that
 257    * dithering can't produce a color outside the selected gamut.)
 258    */
 259   return (int)(((JLONG)j * _MAXJSAMPLE + maxj / 2) / maxj);
 260 }
 261
 262
 263 LOCAL(int)
 264 largest_input_value(j_decompress_ptr cinfo, int ci, int j, int maxj)
 265 /* Return largest input value that should map to j'th output value */
 266 /* Must have largest(j=0) >= 0, and largest(j=maxj) >= _MAXJSAMPLE */
 267 {
 268   /* Breakpoints are halfway between values returned by output_value */
 269   return (int)(((JLONG)(2 * j + 1) * _MAXJSAMPLE + maxj) / (2 * maxj));
 270 }
 271
 272
 273 /*
 274  * Create the colormap.
 275  */
 276
 277 LOCAL(void)
 278 create_colormap(j_decompress_ptr cinfo)
 279 {
 280   my_cquantize_ptr cquantize = (my_cquantize_ptr)cinfo->cquantize;
 281   _JSAMPARRAY colormap;         /* Created colormap */
 282   int total_colors;             /* Number of distinct output colors */
 283   int i, j, k, nci, blksize, blkdist, ptr, val;
 284
 285   /* Select number of colors for each component */
 286   total_colors = select_ncolors(cinfo, cquantize->Ncolors);
 287
 288   /* Report selected color counts */
 289   if (cinfo->out_color_components == 3)
 290     TRACEMS4(cinfo, 1, JTRC_QUANT_3_NCOLORS, total_colors,
 291              cquantize->Ncolors[0], cquantize->Ncolors[1],
 292              cquantize->Ncolors[2]);
 293   else
 294     TRACEMS1(cinfo, 1, JTRC_QUANT_NCOLORS, total_colors);
 295
 296   /* Allocate and fill in the colormap. */
 297   /* The colors are ordered in the map in standard row-major order, */
 298   /* i.e. rightmost (highest-indexed) color changes most rapidly. */
 299
 300   colormap = (_JSAMPARRAY)(*cinfo->mem->alloc_sarray)
 301     ((j_common_ptr)cinfo, JPOOL_IMAGE,
 302      (JDIMENSION)total_colors, (JDIMENSION)cinfo->out_color_components);
 303
 304   /* blksize is number of adjacent repeated entries for a component */
 305   /* blkdist is distance between groups of identical entries for a component */
 306   blkdist = total_colors;
 307
 308   for (i = 0; i < cinfo->out_color_components; i++) {
 309     /* fill in colormap entries for i'th color component */
 310     nci = cquantize->Ncolors[i]; /* # of distinct values for this color */
 311     blksize = blkdist / nci;
 312     for (j = 0; j < nci; j++) {
 313       /* Compute j'th output value (out of nci) for component */
 314       val = output_value(cinfo, i, j, nci - 1);
 315       /* Fill in all colormap entries that have this value of this component */
 316       for (ptr = j * blksize; ptr < total_colors; ptr += blkdist) {
 317         /* fill in blksize entries beginning at ptr */
 318         for (k = 0; k < blksize; k++)
 319           colormap[i][ptr + k] = (_JSAMPLE)val;
 320       }
 321     }
 322     blkdist = blksize;          /* blksize of this color is blkdist of next */
 323   }
 324
 325   /* Save the colormap in private storage,
 326    * where it will survive color quantization mode changes.
 327    */
 328   cquantize->sv_colormap = colormap;
 329   cquantize->sv_actual = total_colors;
 330 }
 331
 332
 333 /*
 334  * Create the color index table.
 335  */
 336
 337 LOCAL(void)
 338 create_colorindex(j_decompress_ptr cinfo)
 339 {
 340   my_cquantize_ptr cquantize = (my_cquantize_ptr)cinfo->cquantize;
 341   _JSAMPROW indexptr;
 342   int i, j, k, nci, blksize, val, pad;
 343
 344   /* For ordered dither, we pad the color index tables by _MAXJSAMPLE in
 345    * each direction (input index values can be -_MAXJSAMPLE .. 2*_MAXJSAMPLE).
 346    * This is not necessary in the other dithering modes.  However, we
 347    * flag whether it was done in case user changes dithering mode.
 348    */
 349   if (cinfo->dither_mode == JDITHER_ORDERED) {
 350     pad = _MAXJSAMPLE * 2;
 351     cquantize->is_padded = TRUE;
 352   } else {
 353     pad = 0;
 354     cquantize->is_padded = FALSE;
 355   }
 356
 357   cquantize->colorindex = (_JSAMPARRAY)(*cinfo->mem->alloc_sarray)
 358     ((j_common_ptr)cinfo, JPOOL_IMAGE,
 359      (JDIMENSION)(_MAXJSAMPLE + 1 + pad),
 360      (JDIMENSION)cinfo->out_color_components);
 361
 362   /* blksize is number of adjacent repeated entries for a component */
 363   blksize = cquantize->sv_actual;
 364
 365   for (i = 0; i < cinfo->out_color_components; i++) {
 366     /* fill in colorindex entries for i'th color component */
 367     nci = cquantize->Ncolors[i]; /* # of distinct values for this color */
 368     blksize = blksize / nci;
 369
 370     /* adjust colorindex pointers to provide padding at negative indexes. */
 371     if (pad)
 372       cquantize->colorindex[i] += _MAXJSAMPLE;
 373
 374     /* in loop, val = index of current output value, */
 375     /* and k = largest j that maps to current val */
 376     indexptr = cquantize->colorindex[i];
 377     val = 0;
 378     k = largest_input_value(cinfo, i, 0, nci - 1);
 379     for (j = 0; j <= _MAXJSAMPLE; j++) {
 380       while (j > k)             /* advance val if past boundary */
 381         k = largest_input_value(cinfo, i, ++val, nci - 1);
 382       /* premultiply so that no multiplication needed in main processing */
 383       indexptr[j] = (_JSAMPLE)(val * blksize);
 384     }
 385     /* Pad at both ends if necessary */
 386     if (pad)
 387       for (j = 1; j <= _MAXJSAMPLE; j++) {
 388         indexptr[-j] = indexptr[0];
 389         indexptr[_MAXJSAMPLE + j] = indexptr[_MAXJSAMPLE];
 390       }
 391   }
 392 }
 393
 394
 395 /*
 396  * Create an ordered-dither array for a component having ncolors
 397  * distinct output values.
 398  */
 399
 400 LOCAL(ODITHER_MATRIX_PTR)
 401 make_odither_array(j_decompress_ptr cinfo, int ncolors)
 402 {
 403   ODITHER_MATRIX_PTR odither;
 404   int j, k;
 405   JLONG num, den;
 406
 407   odither = (ODITHER_MATRIX_PTR)
 408     (*cinfo->mem->alloc_small) ((j_common_ptr)cinfo, JPOOL_IMAGE,
 409                                 sizeof(ODITHER_MATRIX));
 410   /* The inter-value distance for this color is _MAXJSAMPLE/(ncolors-1).
 411    * Hence the dither value for the matrix cell with fill order f
 412    * (f=0..N-1) should be (N-1-2*f)/(2*N) * _MAXJSAMPLE/(ncolors-1).
 413    * On 16-bit-int machine, be careful to avoid overflow.
 414    */
 415   den = 2 * ODITHER_CELLS * ((JLONG)(ncolors - 1));
 416   for (j = 0; j < ODITHER_SIZE; j++) {
 417     for (k = 0; k < ODITHER_SIZE; k++) {
 418       num = ((JLONG)(ODITHER_CELLS - 1 -
 419                      2 * ((int)base_dither_matrix[j][k]))) * _MAXJSAMPLE;
 420       /* Ensure round towards zero despite C's lack of consistency
 421        * about rounding negative values in integer division...
 422        */
 423       odither[j][k] = (int)(num < 0 ? -((-num) / den) : num / den);
 424     }
 425   }
 426   return odither;
 427 }
 428
 429
 430 /*
 431  * Create the ordered-dither tables.
 432  * Components having the same number of representative colors may
 433  * share a dither table.
 434  */
 435
 436 LOCAL(void)
 437 create_odither_tables(j_decompress_ptr cinfo)
 438 {
 439   my_cquantize_ptr cquantize = (my_cquantize_ptr)cinfo->cquantize;
 440   ODITHER_MATRIX_PTR odither;
 441   int i, j, nci;
 442
 443   for (i = 0; i < cinfo->out_color_components; i++) {
 444     nci = cquantize->Ncolors[i]; /* # of distinct values for this color */
 445     odither = NULL;             /* search for matching prior component */
 446     for (j = 0; j < i; j++) {
 447       if (nci == cquantize->Ncolors[j]) {
 448         odither = cquantize->odither[j];
 449         break;
 450       }
 451     }
 452     if (odither == NULL)        /* need a new table? */
 453       odither = make_odither_array(cinfo, nci);
 454     cquantize->odither[i] = odither;
 455   }
 456 }
 457
 458
 459 /*
 460  * Map some rows of pixels to the output colormapped representation.
 461  */
 462
 463 METHODDEF(void)
 464 color_quantize(j_decompress_ptr cinfo, _JSAMPARRAY input_buf,
 465                _JSAMPARRAY output_buf, int num_rows)
 466 /* General case, no dithering */
 467 {
 468   my_cquantize_ptr cquantize = (my_cquantize_ptr)cinfo->cquantize;
 469   _JSAMPARRAY colorindex = cquantize->colorindex;
 470   register int pixcode, ci;
 471   register _JSAMPROW ptrin, ptrout;
 472   int row;
 473   JDIMENSION col;
 474   JDIMENSION width = cinfo->output_width;
 475   register int nc = cinfo->out_color_components;
 476
 477   for (row = 0; row < num_rows; row++) {
 478     ptrin = input_buf[row];
 479     ptrout = output_buf[row];
 480     for (col = width; col > 0; col--) {
 481       pixcode = 0;
 482       for (ci = 0; ci < nc; ci++) {
 483         pixcode += colorindex[ci][*ptrin++];
 484       }
 485       *ptrout++ = (_JSAMPLE)pixcode;
 486     }
 487   }
 488 }
 489
 490
 491 METHODDEF(void)
 492 color_quantize3(j_decompress_ptr cinfo, _JSAMPARRAY input_buf,
 493                 _JSAMPARRAY output_buf, int num_rows)
 494 /* Fast path for out_color_components==3, no dithering */
 495 {
 496   my_cquantize_ptr cquantize = (my_cquantize_ptr)cinfo->cquantize;
 497   register int pixcode;
 498   register _JSAMPROW ptrin, ptrout;
 499   _JSAMPROW colorindex0 = cquantize->colorindex[0];
 500   _JSAMPROW colorindex1 = cquantize->colorindex[1];
 501   _JSAMPROW colorindex2 = cquantize->colorindex[2];
 502   int row;
 503   JDIMENSION col;
 504   JDIMENSION width = cinfo->output_width;
 505
 506   for (row = 0; row < num_rows; row++) {
 507     ptrin = input_buf[row];
 508     ptrout = output_buf[row];
 509     for (col = width; col > 0; col--) {
 510       pixcode  = colorindex0[*ptrin++];
 511       pixcode += colorindex1[*ptrin++];
 512       pixcode += colorindex2[*ptrin++];
 513       *ptrout++ = (_JSAMPLE)pixcode;
 514     }
 515   }
 516 }
 517
 518
 519 METHODDEF(void)
 520 quantize_ord_dither(j_decompress_ptr cinfo, _JSAMPARRAY input_buf,
 521                     _JSAMPARRAY output_buf, int num_rows)
 522 /* General case, with ordered dithering */
 523 {
 524   my_cquantize_ptr cquantize = (my_cquantize_ptr)cinfo->cquantize;
 525   register _JSAMPROW input_ptr;
 526   register _JSAMPROW output_ptr;
 527   _JSAMPROW colorindex_ci;
 528   int *dither;                  /* points to active row of dither matrix */
 529   int row_index, col_index;     /* current indexes into dither matrix */
 530   int nc = cinfo->out_color_components;
 531   int ci;
 532   int row;
 533   JDIMENSION col;
 534   JDIMENSION width = cinfo->output_width;
 535
 536   for (row = 0; row < num_rows; row++) {
 537     /* Initialize output values to 0 so can process components separately */
 538     jzero_far((void *)output_buf[row], (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 +=
 556           colorindex_ci[*input_ptr + dither[col_index]];
 557         input_ptr += nc;
 558         output_ptr++;
 559         col_index = (col_index + 1) & ODITHER_MASK;
 560       }
 561     }
 562     /* Advance row index for next row */
 563     row_index = (row_index + 1) & ODITHER_MASK;
 564     cquantize->row_index = row_index;
 565   }
 566 }
 567
 568
 569 METHODDEF(void)
 570 quantize3_ord_dither(j_decompress_ptr cinfo, _JSAMPARRAY input_buf,
 571                      _JSAMPARRAY output_buf, int num_rows)
 572 /* Fast path for out_color_components==3, with ordered dithering */
 573 {
 574   my_cquantize_ptr cquantize = (my_cquantize_ptr)cinfo->cquantize;
 575   register int pixcode;
 576   register _JSAMPROW input_ptr;
 577   register _JSAMPROW output_ptr;
 578   _JSAMPROW colorindex0 = cquantize->colorindex[0];
 579   _JSAMPROW colorindex1 = cquantize->colorindex[1];
 580   _JSAMPROW colorindex2 = cquantize->colorindex[2];
 581   int *dither0;                 /* points to active row of dither matrix */
 582   int *dither1;
 583   int *dither2;
 584   int row_index, col_index;     /* current indexes into dither matrix */
 585   int row;
 586   JDIMENSION col;
 587   JDIMENSION width = cinfo->output_width;
 588
 589   for (row = 0; row < num_rows; row++) {
 590     row_index = cquantize->row_index;
 591     input_ptr = input_buf[row];
 592     output_ptr = output_buf[row];
 593     dither0 = cquantize->odither[0][row_index];
 594     dither1 = cquantize->odither[1][row_index];
 595     dither2 = cquantize->odither[2][row_index];
 596     col_index = 0;
 597
 598     for (col = width; col > 0; col--) {
 599       pixcode  = colorindex0[(*input_ptr++) + dither0[col_index]];
 600       pixcode += colorindex1[(*input_ptr++) + dither1[col_index]];
 601       pixcode += colorindex2[(*input_ptr++) + 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 = (_JSAMPLE *)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 *)output_buf[row], (size_t)(width * sizeof(_JSAMPLE)));
 641     for (ci = 0; ci < nc; ci++) {
 642       input_ptr = input_buf[row] + ci;
 643       output_ptr = output_buf[row];
 644       if (cquantize->on_odd_row) {
 645         /* work right to left in this row */
 646         input_ptr += (width - 1) * nc; /* so point to rightmost pixel */
 647         output_ptr += width - 1;
 648         dir = -1;
 649         dirnc = -nc;
 650         errorptr = cquantize->fserrors[ci] + (width + 1); /* => entry after last column */
 651       } else {
 652         /* work left to right in this row */
 653         dir = 1;
 654         dirnc = nc;
 655         errorptr = cquantize->fserrors[ci]; /* => entry before first column */
 656       }
 657       colorindex_ci = cquantize->colorindex[ci];
 658       colormap_ci = cquantize->sv_colormap[ci];
 659       /* Preset error values: no error propagated to first pixel from left */
 660       cur = 0;
 661       /* and no error propagated to row below yet */
 662       belowerr = bpreverr = 0;
 663
 664       for (col = width; col > 0; col--) {
 665         /* cur holds the error propagated from the previous pixel on the
 666          * current line.  Add the error propagated from the previous line
 667          * to form the complete error correction term for this pixel, and
 668          * round the error term (which is expressed * 16) to an integer.
 669          * RIGHT_SHIFT rounds towards minus infinity, so adding 8 is correct
 670          * for either sign of the error value.
 671          * Note: errorptr points to *previous* column's array entry.
 672          */
 673         cur = RIGHT_SHIFT(cur + errorptr[dir] + 8, 4);
 674         /* Form pixel value + error, and range-limit to 0.._MAXJSAMPLE.
 675          * The maximum error is +- _MAXJSAMPLE; this sets the required size
 676          * of the range_limit array.
 677          */
 678         cur += *input_ptr;
 679         cur = range_limit[cur];
 680         /* Select output value, accumulate into output code for this pixel */
 681         pixcode = colorindex_ci[cur];
 682         *output_ptr += (_JSAMPLE)pixcode;
 683         /* Compute actual representation error at this pixel */
 684         /* Note: we can do this even though we don't have the final */
 685         /* pixel code, because the colormap is orthogonal. */
 686         cur -= colormap_ci[pixcode];
 687         /* Compute error fractions to be propagated to adjacent pixels.
 688          * Add these into the running sums, and simultaneously shift the
 689          * next-line error sums left by 1 column.
 690          */
 691         bnexterr = cur;
 692         delta = cur * 2;
 693         cur += delta;           /* form error * 3 */
 694         errorptr[0] = (FSERROR)(bpreverr + cur);
 695         cur += delta;           /* form error * 5 */
 696         bpreverr = belowerr + cur;
 697         belowerr = bnexterr;
 698         cur += delta;           /* form error * 7 */
 699         /* At this point cur contains the 7/16 error value to be propagated
 700          * to the next pixel on the current line, and all the errors for the
 701          * next line have been shifted over. We are therefore ready to move on.
 702          */
 703         input_ptr += dirnc;     /* advance input ptr to next column */
 704         output_ptr += dir;      /* advance output ptr to next column */
 705         errorptr += dir;        /* advance errorptr to current column */
 706       }
 707       /* Post-loop cleanup: we must unload the final error value into the
 708        * final fserrors[] entry.  Note we need not unload belowerr because
 709        * it is for the dummy column before or after the actual array.
 710        */
 711       errorptr[0] = (FSERROR)bpreverr; /* unload prev err into array */
 712     }
 713     cquantize->on_odd_row = (cquantize->on_odd_row ? FALSE : TRUE);
 714   }
 715 }
 716
 717
 718 /*
 719  * Allocate workspace for Floyd-Steinberg errors.
 720  */
 721
 722 LOCAL(void)
 723 alloc_fs_workspace(j_decompress_ptr cinfo)
 724 {
 725   my_cquantize_ptr cquantize = (my_cquantize_ptr)cinfo->cquantize;
 726   size_t arraysize;
 727   int i;
 728
 729   arraysize = (size_t)((cinfo->output_width + 2) * sizeof(FSERROR));
 730   for (i = 0; i < cinfo->out_color_components; i++) {
 731     cquantize->fserrors[i] = (FSERRPTR)
 732       (*cinfo->mem->alloc_large) ((j_common_ptr)cinfo, JPOOL_IMAGE, arraysize);
 733   }
 734 }
 735
 736
 737 /*
 738  * Initialize for one-pass color quantization.
 739  */
 740
 741 METHODDEF(void)
 742 start_pass_1_quant(j_decompress_ptr cinfo, boolean is_pre_scan)
 743 {
 744   my_cquantize_ptr cquantize = (my_cquantize_ptr)cinfo->cquantize;
 745   size_t arraysize;
 746   int i;
 747
 748   /* Install my colormap. */
 749   cinfo->colormap = (JSAMPARRAY)cquantize->sv_colormap;
 750   cinfo->actual_number_of_colors = cquantize->sv_actual;
 751
 752   /* Initialize for desired dithering mode. */
 753   switch (cinfo->dither_mode) {
 754   case JDITHER_NONE:
 755     if (cinfo->out_color_components == 3)
 756       cquantize->pub._color_quantize = color_quantize3;
 757     else
 758       cquantize->pub._color_quantize = color_quantize;
 759     break;
 760   case JDITHER_ORDERED:
 761     if (cinfo->out_color_components == 3)
 762       cquantize->pub._color_quantize = quantize3_ord_dither;
 763     else
 764       cquantize->pub._color_quantize = quantize_ord_dither;
 765     cquantize->row_index = 0;   /* initialize state for ordered dither */
 766     /* If user changed to ordered dither from another mode,
 767      * we must recreate the color index table with padding.
 768      * This will cost extra space, but probably isn't very likely.
 769      */
 770     if (!cquantize->is_padded)
 771       create_colorindex(cinfo);
 772     /* Create ordered-dither tables if we didn't already. */
 773     if (cquantize->odither[0] == NULL)
 774       create_odither_tables(cinfo);
 775     break;
 776   case JDITHER_FS:
 777     cquantize->pub._color_quantize = quantize_fs_dither;
 778     cquantize->on_odd_row = FALSE; /* initialize state for F-S dither */
 779     /* Allocate Floyd-Steinberg workspace if didn't already. */
 780     if (cquantize->fserrors[0] == NULL)
 781       alloc_fs_workspace(cinfo);
 782     /* Initialize the propagated errors to zero. */
 783     arraysize = (size_t)((cinfo->output_width + 2) * sizeof(FSERROR));
 784     for (i = 0; i < cinfo->out_color_components; i++)
 785       jzero_far((void *)cquantize->fserrors[i], arraysize);
 786     break;
 787   default:
 788     ERREXIT(cinfo, JERR_NOT_COMPILED);
 789     break;
 790   }
 791 }
 792
 793
 794 /*
 795  * Finish up at the end of the pass.
 796  */
 797
 798 METHODDEF(void)
 799 finish_pass_1_quant(j_decompress_ptr cinfo)
 800 {
 801   /* no work in 1-pass case */
 802 }
 803
 804
 805 /*
 806  * Switch to a new external colormap between output passes.
 807  * Shouldn't get to this module!
 808  */
 809
 810 METHODDEF(void)
 811 new_color_map_1_quant(j_decompress_ptr cinfo)
 812 {
 813   ERREXIT(cinfo, JERR_MODE_CHANGE);
 814 }
 815
 816
 817 /*
 818  * Module initialization routine for 1-pass color quantization.
 819  */
 820
 821 GLOBAL(void)
 822 _jinit_1pass_quantizer(j_decompress_ptr cinfo)
 823 {
 824   my_cquantize_ptr cquantize;
 825
 826   if (cinfo->data_precision != BITS_IN_JSAMPLE)
 827     ERREXIT1(cinfo, JERR_BAD_PRECISION, cinfo->data_precision);
 828
 829   /* Color quantization is not supported with lossless JPEG images */
 830   if (cinfo->master->lossless)
 831     ERREXIT(cinfo, JERR_NOTIMPL);
 832
 833   cquantize = (my_cquantize_ptr)
 834     (*cinfo->mem->alloc_small) ((j_common_ptr)cinfo, JPOOL_IMAGE,
 835                                 sizeof(my_cquantizer));
 836   cinfo->cquantize = (struct jpeg_color_quantizer *)cquantize;
 837   cquantize->pub.start_pass = start_pass_1_quant;
 838   cquantize->pub.finish_pass = finish_pass_1_quant;
 839   cquantize->pub.new_color_map = new_color_map_1_quant;
 840   cquantize->fserrors[0] = NULL; /* Flag FS workspace not allocated */
 841   cquantize->odither[0] = NULL; /* Also flag odither arrays not allocated */
 842
 843   /* Make sure my internal arrays won't overflow */
 844   if (cinfo->out_color_components > MAX_Q_COMPS)
 845     ERREXIT1(cinfo, JERR_QUANT_COMPONENTS, MAX_Q_COMPS);
 846   /* Make sure colormap indexes can be represented by _JSAMPLEs */
 847   if (cinfo->desired_number_of_colors > (_MAXJSAMPLE + 1))
 848     ERREXIT1(cinfo, JERR_QUANT_MANY_COLORS, _MAXJSAMPLE + 1);
 849
 850   /* Create the colormap and color index table. */
 851   create_colormap(cinfo);
 852   create_colorindex(cinfo);
 853
 854   /* Allocate Floyd-Steinberg workspace now if requested.
 855    * We do this now since it may affect the memory manager's space
 856    * calculations.  If the user changes to FS dither mode in a later pass, we
 857    * will allocate the space then, and will possibly overrun the
 858    * max_memory_to_use setting.
 859    */
 860   if (cinfo->dither_mode == JDITHER_FS)
 861     alloc_fs_workspace(cinfo);
 862 }
 863
 864 #endif /* defined(QUANT_1PASS_SUPPORTED) && BITS_IN_JSAMPLE != 16 */