]> git.saurik.com Git - wxWidgets.git/blob - src/common/quantize.cpp
More warning fixes from ABX.
[wxWidgets.git] / src / common / quantize.cpp
1 /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
2 // Name:        quantize.cpp
3 // Purpose:     wxQuantize implementation
4 // Author:      Julian Smart
5 // Modified by:
6 // Created:     22/6/2000
7 // RCS-ID:      $Id$
8 // Copyright:   (c) Thomas G. Lane, Vaclav Slavik, Julian Smart
9 // Licence:     wxWindows licence + JPEG library licence
10 /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
11
12 /*
13  * jquant2.c
14  *
15  * Copyright (C) 1991-1996, Thomas G. Lane.
16  * This file is part of the Independent JPEG Group's software.
17  * For conditions of distribution and use, see the accompanying README file.
18  *
19  * This file contains 2-pass color quantization (color mapping) routines.
20  * These routines provide selection of a custom color map for an image,
21  * followed by mapping of the image to that color map, with optional
22  * Floyd-Steinberg dithering.
23  * It is also possible to use just the second pass to map to an arbitrary
24  * externally-given color map.
25  *
26  * Note: ordered dithering is not supported, since there isn't any fast
27  * way to compute intercolor distances; it's unclear that ordered dither's
28  * fundamental assumptions even hold with an irregularly spaced color map.
29  */
30
31 /* modified by Vaclav Slavik for use as jpeglib-independent module */
32
33 #if defined(__GNUG__) && !defined(NO_GCC_PRAGMA)
34 #pragma implementation "quantize.h"
35 #endif
36
37 // For compilers that support precompilation, includes "wx/wx.h".
38 #include "wx/wxprec.h"
39
40 #ifdef __BORLANDC__
41 #pragma hdrstop
42 #endif
43
44 #ifndef WX_PRECOMP
45     #include "wx/palette.h"
46 #endif
47
48 #if wxUSE_IMAGE
49
50 #include "wx/image.h"
51 #include "wx/quantize.h"
52
53 #ifdef __WXMSW__
54 #include "wx/msw/private.h"
55 #endif
56
57 #include <stdlib.h>
58 #include <string.h>
59
60 #if defined(__OS2__)
61 #define RGB_RED_OS2   0
62 #define RGB_GREEN_OS2 1
63 #define RGB_BLUE_OS2  2
64 #else
65 #define RGB_RED       0
66 #define RGB_GREEN     1
67 #define RGB_BLUE      2
68 #endif
69 #define RGB_PIXELSIZE 3
70
71 #define MAXJSAMPLE        255
72 #define CENTERJSAMPLE     128
73 #define BITS_IN_JSAMPLE   8
74 #define GETJSAMPLE(value) ((int) (value))
75
76 #define RIGHT_SHIFT(x,shft) ((x) >> (shft))
77
78 typedef unsigned short UINT16;
79 typedef signed short INT16;
80 typedef signed int INT32;
81
82 typedef unsigned char JSAMPLE;
83 typedef JSAMPLE *JSAMPROW;
84 typedef JSAMPROW *JSAMPARRAY;
85 typedef unsigned int JDIMENSION;
86
87 typedef struct {
88         void *cquantize;
89         JDIMENSION output_width;
90         JSAMPARRAY colormap;
91         int actual_number_of_colors;
92         int desired_number_of_colors;
93         JSAMPLE *sample_range_limit, *srl_orig;
94 } j_decompress;
95
96 #if defined(__WINDOWS__) && !defined(__WXMICROWIN__)
97     #define JMETHOD(type,methodname,arglist)  type (__cdecl methodname) arglist
98 #else
99     #define JMETHOD(type,methodname,arglist)  type (methodname) arglist
100 #endif
101
102 typedef j_decompress *j_decompress_ptr;
103 struct jpeg_color_quantizer {
104   JMETHOD(void, start_pass, (j_decompress_ptr cinfo, bool is_pre_scan));
105   JMETHOD(void, color_quantize, (j_decompress_ptr cinfo,
106                  JSAMPARRAY input_buf, JSAMPARRAY output_buf,
107                  int num_rows));
108   JMETHOD(void, finish_pass, (j_decompress_ptr cinfo));
109   JMETHOD(void, new_color_map, (j_decompress_ptr cinfo));
110 };
111
112
113
114
115 /*
116  * This module implements the well-known Heckbert paradigm for color
117  * quantization.  Most of the ideas used here can be traced back to
118  * Heckbert's seminal paper
119  *   Heckbert, Paul.  "Color Image Quantization for Frame Buffer Display",
120  *   Proc. SIGGRAPH '82, Computer Graphics v.16 #3 (July 1982), pp 297-304.
121  *
122  * In the first pass over the image, we accumulate a histogram showing the
123  * usage count of each possible color.  To keep the histogram to a reasonable
124  * size, we reduce the precision of the input; typical practice is to retain
125  * 5 or 6 bits per color, so that 8 or 4 different input values are counted
126  * in the same histogram cell.
127  *
128  * Next, the color-selection step begins with a box representing the whole
129  * color space, and repeatedly splits the "largest" remaining box until we
130  * have as many boxes as desired colors.  Then the mean color in each
131  * remaining box becomes one of the possible output colors.
132  *
133  * The second pass over the image maps each input pixel to the closest output
134  * color (optionally after applying a Floyd-Steinberg dithering correction).
135  * This mapping is logically trivial, but making it go fast enough requires
136  * considerable care.
137  *
138  * Heckbert-style quantizers vary a good deal in their policies for choosing
139  * the "largest" box and deciding where to cut it.  The particular policies
140  * used here have proved out well in experimental comparisons, but better ones
141  * may yet be found.
142  *
143  * In earlier versions of the IJG code, this module quantized in YCbCr color
144  * space, processing the raw upsampled data without a color conversion step.
145  * This allowed the color conversion math to be done only once per colormap
146  * entry, not once per pixel.  However, that optimization precluded other
147  * useful optimizations (such as merging color conversion with upsampling)
148  * and it also interfered with desired capabilities such as quantizing to an
149  * externally-supplied colormap.  We have therefore abandoned that approach.
150  * The present code works in the post-conversion color space, typically RGB.
151  *
152  * To improve the visual quality of the results, we actually work in scaled
153  * RGB space, giving G distances more weight than R, and R in turn more than
154  * B.  To do everything in integer math, we must use integer scale factors.
155  * The 2/3/1 scale factors used here correspond loosely to the relative
156  * weights of the colors in the NTSC grayscale equation.
157  * If you want to use this code to quantize a non-RGB color space, you'll
158  * probably need to change these scale factors.
159  */
160
161 #define R_SCALE 2       /* scale R distances by this much */
162 #define G_SCALE 3       /* scale G distances by this much */
163 #define B_SCALE 1       /* and B by this much */
164
165 /* Relabel R/G/B as components 0/1/2, respecting the RGB ordering defined
166  * in jmorecfg.h.  As the code stands, it will do the right thing for R,G,B
167  * and B,G,R orders.  If you define some other weird order in jmorecfg.h,
168  * you'll get compile errors until you extend this logic.  In that case
169  * you'll probably want to tweak the histogram sizes too.
170  */
171
172 #if defined(__OS2__)
173
174 #if RGB_RED_OS2 == 0
175 #define C0_SCALE R_SCALE
176 #endif
177 #if RGB_BLUE_OS2 == 0
178 #define C0_SCALE B_SCALE
179 #endif
180 #if RGB_GREEN_OS2 == 1
181 #define C1_SCALE G_SCALE
182 #endif
183 #if RGB_RED_OS2 == 2
184 #define C2_SCALE R_SCALE
185 #endif
186 #if RGB_BLUE_OS2 == 2
187 #define C2_SCALE B_SCALE
188 #endif
189
190 #else
191
192 #if RGB_RED == 0
193 #define C0_SCALE R_SCALE
194 #endif
195 #if RGB_BLUE == 0
196 #define C0_SCALE B_SCALE
197 #endif
198 #if RGB_GREEN == 1
199 #define C1_SCALE G_SCALE
200 #endif
201 #if RGB_RED == 2
202 #define C2_SCALE R_SCALE
203 #endif
204 #if RGB_BLUE == 2
205 #define C2_SCALE B_SCALE
206 #endif
207
208 #endif
209
210 /*
211  * First we have the histogram data structure and routines for creating it.
212  *
213  * The number of bits of precision can be adjusted by changing these symbols.
214  * We recommend keeping 6 bits for G and 5 each for R and B.
215  * If you have plenty of memory and cycles, 6 bits all around gives marginally
216  * better results; if you are short of memory, 5 bits all around will save
217  * some space but degrade the results.
218  * To maintain a fully accurate histogram, we'd need to allocate a "long"
219  * (preferably unsigned long) for each cell.  In practice this is overkill;
220  * we can get by with 16 bits per cell.  Few of the cell counts will overflow,
221  * and clamping those that do overflow to the maximum value will give close-
222  * enough results.  This reduces the recommended histogram size from 256Kb
223  * to 128Kb, which is a useful savings on PC-class machines.
224  * (In the second pass the histogram space is re-used for pixel mapping data;
225  * in that capacity, each cell must be able to store zero to the number of
226  * desired colors.  16 bits/cell is plenty for that too.)
227  * Since the JPEG code is intended to run in small memory model on 80x86
228  * machines, we can't just allocate the histogram in one chunk.  Instead
229  * of a true 3-D array, we use a row of pointers to 2-D arrays.  Each
230  * pointer corresponds to a C0 value (typically 2^5 = 32 pointers) and
231  * each 2-D array has 2^6*2^5 = 2048 or 2^6*2^6 = 4096 entries.  Note that
232  * on 80x86 machines, the pointer row is in near memory but the actual
233  * arrays are in far memory (same arrangement as we use for image arrays).
234  */
235
236 #define MAXNUMCOLORS  (MAXJSAMPLE+1) /* maximum size of colormap */
237
238 /* These will do the right thing for either R,G,B or B,G,R color order,
239  * but you may not like the results for other color orders.
240  */
241 #define HIST_C0_BITS  5     /* bits of precision in R/B histogram */
242 #define HIST_C1_BITS  6     /* bits of precision in G histogram */
243 #define HIST_C2_BITS  5     /* bits of precision in B/R histogram */
244
245 /* Number of elements along histogram axes. */
246 #define HIST_C0_ELEMS  (1<<HIST_C0_BITS)
247 #define HIST_C1_ELEMS  (1<<HIST_C1_BITS)
248 #define HIST_C2_ELEMS  (1<<HIST_C2_BITS)
249
250 /* These are the amounts to shift an input value to get a histogram index. */
251 #define C0_SHIFT  (BITS_IN_JSAMPLE-HIST_C0_BITS)
252 #define C1_SHIFT  (BITS_IN_JSAMPLE-HIST_C1_BITS)
253 #define C2_SHIFT  (BITS_IN_JSAMPLE-HIST_C2_BITS)
254
255
256 typedef UINT16 histcell;    /* histogram cell; prefer an unsigned type */
257
258 typedef histcell  * histptr;    /* for pointers to histogram cells */
259
260 typedef histcell hist1d[HIST_C2_ELEMS]; /* typedefs for the array */
261 typedef hist1d  * hist2d;   /* type for the 2nd-level pointers */
262 typedef hist2d * hist3d;    /* type for top-level pointer */
263
264
265 /* Declarations for Floyd-Steinberg dithering.
266  *
267  * Errors are accumulated into the array fserrors[], at a resolution of
268  * 1/16th of a pixel count.  The error at a given pixel is propagated
269  * to its not-yet-processed neighbors using the standard F-S fractions,
270  *      ... (here)  7/16
271  *      3/16    5/16    1/16
272  * We work left-to-right on even rows, right-to-left on odd rows.
273  *
274  * We can get away with a single array (holding one row's worth of errors)
275  * by using it to store the current row's errors at pixel columns not yet
276  * processed, but the next row's errors at columns already processed.  We
277  * need only a few extra variables to hold the errors immediately around the
278  * current column.  (If we are lucky, those variables are in registers, but
279  * even if not, they're probably cheaper to access than array elements are.)
280  *
281  * The fserrors[] array has (#columns + 2) entries; the extra entry at
282  * each end saves us from special-casing the first and last pixels.
283  * Each entry is three values long, one value for each color component.
284  *
285  * Note: on a wide image, we might not have enough room in a PC's near data
286  * segment to hold the error array; so it is allocated with alloc_large.
287  */
288
289 #if BITS_IN_JSAMPLE == 8
290 typedef INT16 FSERROR;      /* 16 bits should be enough */
291 typedef int LOCFSERROR;     /* use 'int' for calculation temps */
292 #else
293 typedef INT32 FSERROR;      /* may need more than 16 bits */
294 typedef INT32 LOCFSERROR;   /* be sure calculation temps are big enough */
295 #endif
296
297 typedef FSERROR  *FSERRPTR; /* pointer to error array (in  storage!) */
298
299
300 /* Private subobject */
301
302 typedef struct {
303
304    struct {
305        void (*finish_pass)(j_decompress_ptr);
306        void (*color_quantize)(j_decompress_ptr, JSAMPARRAY, JSAMPARRAY, int);
307        void (*start_pass)(j_decompress_ptr, bool);
308        void (*new_color_map)(j_decompress_ptr);
309    } pub;
310
311   /* Space for the eventually created colormap is stashed here */
312   JSAMPARRAY sv_colormap;   /* colormap allocated at init time */
313   int desired;          /* desired # of colors = size of colormap */
314
315   /* Variables for accumulating image statistics */
316   hist3d histogram;     /* pointer to the histogram */
317
318   bool needs_zeroed;        /* true if next pass must zero histogram */
319
320   /* Variables for Floyd-Steinberg dithering */
321   FSERRPTR fserrors;        /* accumulated errors */
322   bool on_odd_row;      /* flag to remember which row we are on */
323   int * error_limiter;      /* table for clamping the applied error */
324 } my_cquantizer;
325
326 typedef my_cquantizer * my_cquantize_ptr;
327
328
329 /*
330  * Prescan some rows of pixels.
331  * In this module the prescan simply updates the histogram, which has been
332  * initialized to zeroes by start_pass.
333  * An output_buf parameter is required by the method signature, but no data
334  * is actually output (in fact the buffer controller is probably passing a
335  * NULL pointer).
336  */
337
338 void
339 prescan_quantize (j_decompress_ptr cinfo, JSAMPARRAY input_buf,
340           JSAMPARRAY WXUNUSED(output_buf), int num_rows)
341 {
342   my_cquantize_ptr cquantize = (my_cquantize_ptr) cinfo->cquantize;
343   register JSAMPROW ptr;
344   register histptr histp;
345   register hist3d histogram = cquantize->histogram;
346   int row;
347   JDIMENSION col;
348   JDIMENSION width = cinfo->output_width;
349
350   for (row = 0; row < num_rows; row++) {
351     ptr = input_buf[row];
352     for (col = width; col > 0; col--) {
353
354       {
355
356           /* get pixel value and index into the histogram */
357           histp = & histogram[GETJSAMPLE(ptr[0]) >> C0_SHIFT]
358                  [GETJSAMPLE(ptr[1]) >> C1_SHIFT]
359                  [GETJSAMPLE(ptr[2]) >> C2_SHIFT];
360           /* increment, check for overflow and undo increment if so. */
361           if (++(*histp) <= 0)
362             (*histp)--;
363       }
364       ptr += 3;
365     }
366   }
367 }
368
369
370 /*
371  * Next we have the really interesting routines: selection of a colormap
372  * given the completed histogram.
373  * These routines work with a list of "boxes", each representing a rectangular
374  * subset of the input color space (to histogram precision).
375  */
376
377 typedef struct {
378   /* The bounds of the box (inclusive); expressed as histogram indexes */
379   int c0min, c0max;
380   int c1min, c1max;
381   int c2min, c2max;
382   /* The volume (actually 2-norm) of the box */
383   INT32 volume;
384   /* The number of nonzero histogram cells within this box */
385   long colorcount;
386 } box;
387
388 typedef box * boxptr;
389
390
391 boxptr
392 find_biggest_color_pop (boxptr boxlist, int numboxes)
393 /* Find the splittable box with the largest color population */
394 /* Returns NULL if no splittable boxes remain */
395 {
396   register boxptr boxp;
397   register int i;
398   register long maxc = 0;
399   boxptr which = NULL;
400
401   for (i = 0, boxp = boxlist; i < numboxes; i++, boxp++) {
402     if (boxp->colorcount > maxc && boxp->volume > 0) {
403       which = boxp;
404       maxc = boxp->colorcount;
405     }
406   }
407   return which;
408 }
409
410
411 boxptr
412 find_biggest_volume (boxptr boxlist, int numboxes)
413 /* Find the splittable box with the largest (scaled) volume */
414 /* Returns NULL if no splittable boxes remain */
415 {
416   register boxptr boxp;
417   register int i;
418   register INT32 maxv = 0;
419   boxptr which = NULL;
420
421   for (i = 0, boxp = boxlist; i < numboxes; i++, boxp++) {
422     if (boxp->volume > maxv) {
423       which = boxp;
424       maxv = boxp->volume;
425     }
426   }
427   return which;
428 }
429
430
431 void
432 update_box (j_decompress_ptr cinfo, boxptr boxp)
433 /* Shrink the min/max bounds of a box to enclose only nonzero elements, */
434 /* and recompute its volume and population */
435 {
436   my_cquantize_ptr cquantize = (my_cquantize_ptr) cinfo->cquantize;
437   hist3d histogram = cquantize->histogram;
438   histptr histp;
439   int c0,c1,c2;
440   int c0min,c0max,c1min,c1max,c2min,c2max;
441   INT32 dist0,dist1,dist2;
442   long ccount;
443
444   c0min = boxp->c0min;  c0max = boxp->c0max;
445   c1min = boxp->c1min;  c1max = boxp->c1max;
446   c2min = boxp->c2min;  c2max = boxp->c2max;
447
448   if (c0max > c0min)
449     for (c0 = c0min; c0 <= c0max; c0++)
450       for (c1 = c1min; c1 <= c1max; c1++) {
451     histp = & histogram[c0][c1][c2min];
452     for (c2 = c2min; c2 <= c2max; c2++)
453       if (*histp++ != 0) {
454         boxp->c0min = c0min = c0;
455         goto have_c0min;
456       }
457       }
458  have_c0min:
459   if (c0max > c0min)
460     for (c0 = c0max; c0 >= c0min; c0--)
461       for (c1 = c1min; c1 <= c1max; c1++) {
462     histp = & histogram[c0][c1][c2min];
463     for (c2 = c2min; c2 <= c2max; c2++)
464       if (*histp++ != 0) {
465         boxp->c0max = c0max = c0;
466         goto have_c0max;
467       }
468       }
469  have_c0max:
470   if (c1max > c1min)
471     for (c1 = c1min; c1 <= c1max; c1++)
472       for (c0 = c0min; c0 <= c0max; c0++) {
473     histp = & histogram[c0][c1][c2min];
474     for (c2 = c2min; c2 <= c2max; c2++)
475       if (*histp++ != 0) {
476         boxp->c1min = c1min = c1;
477         goto have_c1min;
478       }
479       }
480  have_c1min:
481   if (c1max > c1min)
482     for (c1 = c1max; c1 >= c1min; c1--)
483       for (c0 = c0min; c0 <= c0max; c0++) {
484     histp = & histogram[c0][c1][c2min];
485     for (c2 = c2min; c2 <= c2max; c2++)
486       if (*histp++ != 0) {
487         boxp->c1max = c1max = c1;
488         goto have_c1max;
489       }
490       }
491  have_c1max:
492   if (c2max > c2min)
493     for (c2 = c2min; c2 <= c2max; c2++)
494       for (c0 = c0min; c0 <= c0max; c0++) {
495     histp = & histogram[c0][c1min][c2];
496     for (c1 = c1min; c1 <= c1max; c1++, histp += HIST_C2_ELEMS)
497       if (*histp != 0) {
498         boxp->c2min = c2min = c2;
499         goto have_c2min;
500       }
501       }
502  have_c2min:
503   if (c2max > c2min)
504     for (c2 = c2max; c2 >= c2min; c2--)
505       for (c0 = c0min; c0 <= c0max; c0++) {
506     histp = & histogram[c0][c1min][c2];
507     for (c1 = c1min; c1 <= c1max; c1++, histp += HIST_C2_ELEMS)
508       if (*histp != 0) {
509         boxp->c2max = c2max = c2;
510         goto have_c2max;
511       }
512       }
513  have_c2max:
514
515   /* Update box volume.
516    * We use 2-norm rather than real volume here; this biases the method
517    * against making long narrow boxes, and it has the side benefit that
518    * a box is splittable iff norm > 0.
519    * Since the differences are expressed in histogram-cell units,
520    * we have to shift back to JSAMPLE units to get consistent distances;
521    * after which, we scale according to the selected distance scale factors.
522    */
523   dist0 = ((c0max - c0min) << C0_SHIFT) * C0_SCALE;
524   dist1 = ((c1max - c1min) << C1_SHIFT) * C1_SCALE;
525   dist2 = ((c2max - c2min) << C2_SHIFT) * C2_SCALE;
526   boxp->volume = dist0*dist0 + dist1*dist1 + dist2*dist2;
527
528   /* Now scan remaining volume of box and compute population */
529   ccount = 0;
530   for (c0 = c0min; c0 <= c0max; c0++)
531     for (c1 = c1min; c1 <= c1max; c1++) {
532       histp = & histogram[c0][c1][c2min];
533       for (c2 = c2min; c2 <= c2max; c2++, histp++)
534     if (*histp != 0) {
535       ccount++;
536     }
537     }
538   boxp->colorcount = ccount;
539 }
540
541
542 int
543 median_cut (j_decompress_ptr cinfo, boxptr boxlist, int numboxes,
544         int desired_colors)
545 /* Repeatedly select and split the largest box until we have enough boxes */
546 {
547   int n,lb;
548   int c0,c1,c2,cmax;
549   register boxptr b1,b2;
550
551   while (numboxes < desired_colors) {
552     /* Select box to split.
553      * Current algorithm: by population for first half, then by volume.
554      */
555     if ((numboxes*2) <= desired_colors) {
556       b1 = find_biggest_color_pop(boxlist, numboxes);
557     } else {
558       b1 = find_biggest_volume(boxlist, numboxes);
559     }
560     if (b1 == NULL)     /* no splittable boxes left! */
561       break;
562     b2 = &boxlist[numboxes];    /* where new box will go */
563     /* Copy the color bounds to the new box. */
564     b2->c0max = b1->c0max; b2->c1max = b1->c1max; b2->c2max = b1->c2max;
565     b2->c0min = b1->c0min; b2->c1min = b1->c1min; b2->c2min = b1->c2min;
566     /* Choose which axis to split the box on.
567      * Current algorithm: longest scaled axis.
568      * See notes in update_box about scaling distances.
569      */
570     c0 = ((b1->c0max - b1->c0min) << C0_SHIFT) * C0_SCALE;
571     c1 = ((b1->c1max - b1->c1min) << C1_SHIFT) * C1_SCALE;
572     c2 = ((b1->c2max - b1->c2min) << C2_SHIFT) * C2_SCALE;
573     /* We want to break any ties in favor of green, then red, blue last.
574      * This code does the right thing for R,G,B or B,G,R color orders only.
575      */
576 #if defined(__VISAGECPP__)
577
578 #if RGB_RED_OS2 == 0
579     cmax = c1; n = 1;
580     if (c0 > cmax) { cmax = c0; n = 0; }
581     if (c2 > cmax) { n = 2; }
582 #else
583     cmax = c1; n = 1;
584     if (c2 > cmax) { cmax = c2; n = 2; }
585     if (c0 > cmax) { n = 0; }
586 #endif
587
588 #else
589
590 #if RGB_RED == 0
591     cmax = c1; n = 1;
592     if (c0 > cmax) { cmax = c0; n = 0; }
593     if (c2 > cmax) { n = 2; }
594 #else
595     cmax = c1; n = 1;
596     if (c2 > cmax) { cmax = c2; n = 2; }
597     if (c0 > cmax) { n = 0; }
598 #endif
599
600 #endif
601     /* Choose split point along selected axis, and update box bounds.
602      * Current algorithm: split at halfway point.
603      * (Since the box has been shrunk to minimum volume,
604      * any split will produce two nonempty subboxes.)
605      * Note that lb value is max for lower box, so must be < old max.
606      */
607     switch (n) {
608     case 0:
609       lb = (b1->c0max + b1->c0min) / 2;
610       b1->c0max = lb;
611       b2->c0min = lb+1;
612       break;
613     case 1:
614       lb = (b1->c1max + b1->c1min) / 2;
615       b1->c1max = lb;
616       b2->c1min = lb+1;
617       break;
618     case 2:
619       lb = (b1->c2max + b1->c2min) / 2;
620       b1->c2max = lb;
621       b2->c2min = lb+1;
622       break;
623     }
624     /* Update stats for boxes */
625     update_box(cinfo, b1);
626     update_box(cinfo, b2);
627     numboxes++;
628   }
629   return numboxes;
630 }
631
632
633 void
634 compute_color (j_decompress_ptr cinfo, boxptr boxp, int icolor)
635 /* Compute representative color for a box, put it in colormap[icolor] */
636 {
637   /* Current algorithm: mean weighted by pixels (not colors) */
638   /* Note it is important to get the rounding correct! */
639   my_cquantize_ptr cquantize = (my_cquantize_ptr) cinfo->cquantize;
640   hist3d histogram = cquantize->histogram;
641   histptr histp;
642   int c0,c1,c2;
643   int c0min,c0max,c1min,c1max,c2min,c2max;
644   long count;
645   long total = 0;
646   long c0total = 0;
647   long c1total = 0;
648   long c2total = 0;
649
650   c0min = boxp->c0min;  c0max = boxp->c0max;
651   c1min = boxp->c1min;  c1max = boxp->c1max;
652   c2min = boxp->c2min;  c2max = boxp->c2max;
653
654   for (c0 = c0min; c0 <= c0max; c0++)
655     for (c1 = c1min; c1 <= c1max; c1++) {
656       histp = & histogram[c0][c1][c2min];
657       for (c2 = c2min; c2 <= c2max; c2++) {
658     if ((count = *histp++) != 0) {
659       total += count;
660       c0total += ((c0 << C0_SHIFT) + ((1<<C0_SHIFT)>>1)) * count;
661       c1total += ((c1 << C1_SHIFT) + ((1<<C1_SHIFT)>>1)) * count;
662       c2total += ((c2 << C2_SHIFT) + ((1<<C2_SHIFT)>>1)) * count;
663     }
664       }
665     }
666
667   cinfo->colormap[0][icolor] = (JSAMPLE) ((c0total + (total>>1)) / total);
668   cinfo->colormap[1][icolor] = (JSAMPLE) ((c1total + (total>>1)) / total);
669   cinfo->colormap[2][icolor] = (JSAMPLE) ((c2total + (total>>1)) / total);
670 }
671
672
673 static void
674 select_colors (j_decompress_ptr cinfo, int desired_colors)
675 /* Master routine for color selection */
676 {
677   boxptr boxlist;
678   int numboxes;
679   int i;
680
681   /* Allocate workspace for box list */
682   boxlist = (boxptr) malloc(desired_colors * sizeof(box));
683   /* Initialize one box containing whole space */
684   numboxes = 1;
685   boxlist[0].c0min = 0;
686   boxlist[0].c0max = MAXJSAMPLE >> C0_SHIFT;
687   boxlist[0].c1min = 0;
688   boxlist[0].c1max = MAXJSAMPLE >> C1_SHIFT;
689   boxlist[0].c2min = 0;
690   boxlist[0].c2max = MAXJSAMPLE >> C2_SHIFT;
691   /* Shrink it to actually-used volume and set its statistics */
692   update_box(cinfo, & boxlist[0]);
693   /* Perform median-cut to produce final box list */
694   numboxes = median_cut(cinfo, boxlist, numboxes, desired_colors);
695   /* Compute the representative color for each box, fill colormap */
696   for (i = 0; i < numboxes; i++)
697     compute_color(cinfo, & boxlist[i], i);
698   cinfo->actual_number_of_colors = numboxes;
699
700   free(boxlist); //FIXME?? I don't know if this is correct - VS
701 }
702
703
704 /*
705  * These routines are concerned with the time-critical task of mapping input
706  * colors to the nearest color in the selected colormap.
707  *
708  * We re-use the histogram space as an "inverse color map", essentially a
709  * cache for the results of nearest-color searches.  All colors within a
710  * histogram cell will be mapped to the same colormap entry, namely the one
711  * closest to the cell's center.  This may not be quite the closest entry to
712  * the actual input color, but it's almost as good.  A zero in the cache
713  * indicates we haven't found the nearest color for that cell yet; the array
714  * is cleared to zeroes before starting the mapping pass.  When we find the
715  * nearest color for a cell, its colormap index plus one is recorded in the
716  * cache for future use.  The pass2 scanning routines call fill_inverse_cmap
717  * when they need to use an unfilled entry in the cache.
718  *
719  * Our method of efficiently finding nearest colors is based on the "locally
720  * sorted search" idea described by Heckbert and on the incremental distance
721  * calculation described by Spencer W. Thomas in chapter III.1 of Graphics
722  * Gems II (James Arvo, ed.  Academic Press, 1991).  Thomas points out that
723  * the distances from a given colormap entry to each cell of the histogram can
724  * be computed quickly using an incremental method: the differences between
725  * distances to adjacent cells themselves differ by a constant.  This allows a
726  * fairly fast implementation of the "brute force" approach of computing the
727  * distance from every colormap entry to every histogram cell.  Unfortunately,
728  * it needs a work array to hold the best-distance-so-far for each histogram
729  * cell (because the inner loop has to be over cells, not colormap entries).
730  * The work array elements have to be INT32s, so the work array would need
731  * 256Kb at our recommended precision.  This is not feasible in DOS machines.
732  *
733  * To get around these problems, we apply Thomas' method to compute the
734  * nearest colors for only the cells within a small subbox of the histogram.
735  * The work array need be only as big as the subbox, so the memory usage
736  * problem is solved.  Furthermore, we need not fill subboxes that are never
737  * referenced in pass2; many images use only part of the color gamut, so a
738  * fair amount of work is saved.  An additional advantage of this
739  * approach is that we can apply Heckbert's locality criterion to quickly
740  * eliminate colormap entries that are far away from the subbox; typically
741  * three-fourths of the colormap entries are rejected by Heckbert's criterion,
742  * and we need not compute their distances to individual cells in the subbox.
743  * The speed of this approach is heavily influenced by the subbox size: too
744  * small means too much overhead, too big loses because Heckbert's criterion
745  * can't eliminate as many colormap entries.  Empirically the best subbox
746  * size seems to be about 1/512th of the histogram (1/8th in each direction).
747  *
748  * Thomas' article also describes a refined method which is asymptotically
749  * faster than the brute-force method, but it is also far more complex and
750  * cannot efficiently be applied to small subboxes.  It is therefore not
751  * useful for programs intended to be portable to DOS machines.  On machines
752  * with plenty of memory, filling the whole histogram in one shot with Thomas'
753  * refined method might be faster than the present code --- but then again,
754  * it might not be any faster, and it's certainly more complicated.
755  */
756
757
758 /* log2(histogram cells in update box) for each axis; this can be adjusted */
759 #define BOX_C0_LOG  (HIST_C0_BITS-3)
760 #define BOX_C1_LOG  (HIST_C1_BITS-3)
761 #define BOX_C2_LOG  (HIST_C2_BITS-3)
762
763 #define BOX_C0_ELEMS  (1<<BOX_C0_LOG) /* # of hist cells in update box */
764 #define BOX_C1_ELEMS  (1<<BOX_C1_LOG)
765 #define BOX_C2_ELEMS  (1<<BOX_C2_LOG)
766
767 #define BOX_C0_SHIFT  (C0_SHIFT + BOX_C0_LOG)
768 #define BOX_C1_SHIFT  (C1_SHIFT + BOX_C1_LOG)
769 #define BOX_C2_SHIFT  (C2_SHIFT + BOX_C2_LOG)
770
771
772 /*
773  * The next three routines implement inverse colormap filling.  They could
774  * all be folded into one big routine, but splitting them up this way saves
775  * some stack space (the mindist[] and bestdist[] arrays need not coexist)
776  * and may allow some compilers to produce better code by registerizing more
777  * inner-loop variables.
778  */
779
780 static int
781 find_nearby_colors (j_decompress_ptr cinfo, int minc0, int minc1, int minc2,
782             JSAMPLE colorlist[])
783 /* Locate the colormap entries close enough to an update box to be candidates
784  * for the nearest entry to some cell(s) in the update box.  The update box
785  * is specified by the center coordinates of its first cell.  The number of
786  * candidate colormap entries is returned, and their colormap indexes are
787  * placed in colorlist[].
788  * This routine uses Heckbert's "locally sorted search" criterion to select
789  * the colors that need further consideration.
790  */
791 {
792   int numcolors = cinfo->actual_number_of_colors;
793   int maxc0, maxc1, maxc2;
794   int centerc0, centerc1, centerc2;
795   int i, x, ncolors;
796   INT32 minmaxdist, min_dist, max_dist, tdist;
797   INT32 mindist[MAXNUMCOLORS];  /* min distance to colormap entry i */
798
799   /* Compute true coordinates of update box's upper corner and center.
800    * Actually we compute the coordinates of the center of the upper-corner
801    * histogram cell, which are the upper bounds of the volume we care about.
802    * Note that since ">>" rounds down, the "center" values may be closer to
803    * min than to max; hence comparisons to them must be "<=", not "<".
804    */
805   maxc0 = minc0 + ((1 << BOX_C0_SHIFT) - (1 << C0_SHIFT));
806   centerc0 = (minc0 + maxc0) >> 1;
807   maxc1 = minc1 + ((1 << BOX_C1_SHIFT) - (1 << C1_SHIFT));
808   centerc1 = (minc1 + maxc1) >> 1;
809   maxc2 = minc2 + ((1 << BOX_C2_SHIFT) - (1 << C2_SHIFT));
810   centerc2 = (minc2 + maxc2) >> 1;
811
812   /* For each color in colormap, find:
813    *  1. its minimum squared-distance to any point in the update box
814    *     (zero if color is within update box);
815    *  2. its maximum squared-distance to any point in the update box.
816    * Both of these can be found by considering only the corners of the box.
817    * We save the minimum distance for each color in mindist[];
818    * only the smallest maximum distance is of interest.
819    */
820   minmaxdist = 0x7FFFFFFFL;
821
822   for (i = 0; i < numcolors; i++) {
823     /* We compute the squared-c0-distance term, then add in the other two. */
824     x = GETJSAMPLE(cinfo->colormap[0][i]);
825     if (x < minc0) {
826       tdist = (x - minc0) * C0_SCALE;
827       min_dist = tdist*tdist;
828       tdist = (x - maxc0) * C0_SCALE;
829       max_dist = tdist*tdist;
830     } else if (x > maxc0) {
831       tdist = (x - maxc0) * C0_SCALE;
832       min_dist = tdist*tdist;
833       tdist = (x - minc0) * C0_SCALE;
834       max_dist = tdist*tdist;
835     } else {
836       /* within cell range so no contribution to min_dist */
837       min_dist = 0;
838       if (x <= centerc0) {
839     tdist = (x - maxc0) * C0_SCALE;
840     max_dist = tdist*tdist;
841       } else {
842     tdist = (x - minc0) * C0_SCALE;
843     max_dist = tdist*tdist;
844       }
845     }
846
847     x = GETJSAMPLE(cinfo->colormap[1][i]);
848     if (x < minc1) {
849       tdist = (x - minc1) * C1_SCALE;
850       min_dist += tdist*tdist;
851       tdist = (x - maxc1) * C1_SCALE;
852       max_dist += tdist*tdist;
853     } else if (x > maxc1) {
854       tdist = (x - maxc1) * C1_SCALE;
855       min_dist += tdist*tdist;
856       tdist = (x - minc1) * C1_SCALE;
857       max_dist += tdist*tdist;
858     } else {
859       /* within cell range so no contribution to min_dist */
860       if (x <= centerc1) {
861     tdist = (x - maxc1) * C1_SCALE;
862     max_dist += tdist*tdist;
863       } else {
864     tdist = (x - minc1) * C1_SCALE;
865     max_dist += tdist*tdist;
866       }
867     }
868
869     x = GETJSAMPLE(cinfo->colormap[2][i]);
870     if (x < minc2) {
871       tdist = (x - minc2) * C2_SCALE;
872       min_dist += tdist*tdist;
873       tdist = (x - maxc2) * C2_SCALE;
874       max_dist += tdist*tdist;
875     } else if (x > maxc2) {
876       tdist = (x - maxc2) * C2_SCALE;
877       min_dist += tdist*tdist;
878       tdist = (x - minc2) * C2_SCALE;
879       max_dist += tdist*tdist;
880     } else {
881       /* within cell range so no contribution to min_dist */
882       if (x <= centerc2) {
883     tdist = (x - maxc2) * C2_SCALE;
884     max_dist += tdist*tdist;
885       } else {
886     tdist = (x - minc2) * C2_SCALE;
887     max_dist += tdist*tdist;
888       }
889     }
890
891     mindist[i] = min_dist;  /* save away the results */
892     if (max_dist < minmaxdist)
893       minmaxdist = max_dist;
894   }
895
896   /* Now we know that no cell in the update box is more than minmaxdist
897    * away from some colormap entry.  Therefore, only colors that are
898    * within minmaxdist of some part of the box need be considered.
899    */
900   ncolors = 0;
901   for (i = 0; i < numcolors; i++) {
902     if (mindist[i] <= minmaxdist)
903       colorlist[ncolors++] = (JSAMPLE) i;
904   }
905   return ncolors;
906 }
907
908
909 static void
910 find_best_colors (j_decompress_ptr cinfo, int minc0, int minc1, int minc2,
911           int numcolors, JSAMPLE colorlist[], JSAMPLE bestcolor[])
912 /* Find the closest colormap entry for each cell in the update box,
913  * given the list of candidate colors prepared by find_nearby_colors.
914  * Return the indexes of the closest entries in the bestcolor[] array.
915  * This routine uses Thomas' incremental distance calculation method to
916  * find the distance from a colormap entry to successive cells in the box.
917  */
918 {
919   int ic0, ic1, ic2;
920   int i, icolor;
921   register INT32 * bptr;    /* pointer into bestdist[] array */
922   JSAMPLE * cptr;       /* pointer into bestcolor[] array */
923   INT32 dist0, dist1;       /* initial distance values */
924   register INT32 dist2;     /* current distance in inner loop */
925   INT32 xx0, xx1;       /* distance increments */
926   register INT32 xx2;
927   INT32 inc0, inc1, inc2;   /* initial values for increments */
928   /* This array holds the distance to the nearest-so-far color for each cell */
929   INT32 bestdist[BOX_C0_ELEMS * BOX_C1_ELEMS * BOX_C2_ELEMS];
930
931   /* Initialize best-distance for each cell of the update box */
932   bptr = bestdist;
933   for (i = BOX_C0_ELEMS*BOX_C1_ELEMS*BOX_C2_ELEMS-1; i >= 0; i--)
934     *bptr++ = 0x7FFFFFFFL;
935
936   /* For each color selected by find_nearby_colors,
937    * compute its distance to the center of each cell in the box.
938    * If that's less than best-so-far, update best distance and color number.
939    */
940
941   /* Nominal steps between cell centers ("x" in Thomas article) */
942 #define STEP_C0  ((1 << C0_SHIFT) * C0_SCALE)
943 #define STEP_C1  ((1 << C1_SHIFT) * C1_SCALE)
944 #define STEP_C2  ((1 << C2_SHIFT) * C2_SCALE)
945
946   for (i = 0; i < numcolors; i++) {
947     icolor = GETJSAMPLE(colorlist[i]);
948     /* Compute (square of) distance from minc0/c1/c2 to this color */
949     inc0 = (minc0 - GETJSAMPLE(cinfo->colormap[0][icolor])) * C0_SCALE;
950     dist0 = inc0*inc0;
951     inc1 = (minc1 - GETJSAMPLE(cinfo->colormap[1][icolor])) * C1_SCALE;
952     dist0 += inc1*inc1;
953     inc2 = (minc2 - GETJSAMPLE(cinfo->colormap[2][icolor])) * C2_SCALE;
954     dist0 += inc2*inc2;
955     /* Form the initial difference increments */
956     inc0 = inc0 * (2 * STEP_C0) + STEP_C0 * STEP_C0;
957     inc1 = inc1 * (2 * STEP_C1) + STEP_C1 * STEP_C1;
958     inc2 = inc2 * (2 * STEP_C2) + STEP_C2 * STEP_C2;
959     /* Now loop over all cells in box, updating distance per Thomas method */
960     bptr = bestdist;
961     cptr = bestcolor;
962     xx0 = inc0;
963     for (ic0 = BOX_C0_ELEMS-1; ic0 >= 0; ic0--) {
964       dist1 = dist0;
965       xx1 = inc1;
966       for (ic1 = BOX_C1_ELEMS-1; ic1 >= 0; ic1--) {
967     dist2 = dist1;
968     xx2 = inc2;
969     for (ic2 = BOX_C2_ELEMS-1; ic2 >= 0; ic2--) {
970       if (dist2 < *bptr) {
971         *bptr = dist2;
972         *cptr = (JSAMPLE) icolor;
973       }
974       dist2 += xx2;
975       xx2 += 2 * STEP_C2 * STEP_C2;
976       bptr++;
977       cptr++;
978     }
979     dist1 += xx1;
980     xx1 += 2 * STEP_C1 * STEP_C1;
981       }
982       dist0 += xx0;
983       xx0 += 2 * STEP_C0 * STEP_C0;
984     }
985   }
986 }
987
988
989 static void
990 fill_inverse_cmap (j_decompress_ptr cinfo, int c0, int c1, int c2)
991 /* Fill the inverse-colormap entries in the update box that contains */
992 /* histogram cell c0/c1/c2.  (Only that one cell MUST be filled, but */
993 /* we can fill as many others as we wish.) */
994 {
995   my_cquantize_ptr cquantize = (my_cquantize_ptr) cinfo->cquantize;
996   hist3d histogram = cquantize->histogram;
997   int minc0, minc1, minc2;  /* lower left corner of update box */
998   int ic0, ic1, ic2;
999   register JSAMPLE * cptr;  /* pointer into bestcolor[] array */
1000   register histptr cachep;  /* pointer into main cache array */
1001   /* This array lists the candidate colormap indexes. */
1002   JSAMPLE colorlist[MAXNUMCOLORS];
1003   int numcolors;        /* number of candidate colors */
1004   /* This array holds the actually closest colormap index for each cell. */
1005   JSAMPLE bestcolor[BOX_C0_ELEMS * BOX_C1_ELEMS * BOX_C2_ELEMS];
1006
1007   /* Convert cell coordinates to update box ID */
1008   c0 >>= BOX_C0_LOG;
1009   c1 >>= BOX_C1_LOG;
1010   c2 >>= BOX_C2_LOG;
1011
1012   /* Compute true coordinates of update box's origin corner.
1013    * Actually we compute the coordinates of the center of the corner
1014    * histogram cell, which are the lower bounds of the volume we care about.
1015    */
1016   minc0 = (c0 << BOX_C0_SHIFT) + ((1 << C0_SHIFT) >> 1);
1017   minc1 = (c1 << BOX_C1_SHIFT) + ((1 << C1_SHIFT) >> 1);
1018   minc2 = (c2 << BOX_C2_SHIFT) + ((1 << C2_SHIFT) >> 1);
1019
1020   /* Determine which colormap entries are close enough to be candidates
1021    * for the nearest entry to some cell in the update box.
1022    */
1023   numcolors = find_nearby_colors(cinfo, minc0, minc1, minc2, colorlist);
1024
1025   /* Determine the actually nearest colors. */
1026   find_best_colors(cinfo, minc0, minc1, minc2, numcolors, colorlist,
1027            bestcolor);
1028
1029   /* Save the best color numbers (plus 1) in the main cache array */
1030   c0 <<= BOX_C0_LOG;        /* convert ID back to base cell indexes */
1031   c1 <<= BOX_C1_LOG;
1032   c2 <<= BOX_C2_LOG;
1033   cptr = bestcolor;
1034   for (ic0 = 0; ic0 < BOX_C0_ELEMS; ic0++) {
1035     for (ic1 = 0; ic1 < BOX_C1_ELEMS; ic1++) {
1036       cachep = & histogram[c0+ic0][c1+ic1][c2];
1037       for (ic2 = 0; ic2 < BOX_C2_ELEMS; ic2++) {
1038     *cachep++ = (histcell) (GETJSAMPLE(*cptr++) + 1);
1039       }
1040     }
1041   }
1042 }
1043
1044
1045 /*
1046  * Map some rows of pixels to the output colormapped representation.
1047  */
1048
1049 void
1050 pass2_no_dither (j_decompress_ptr cinfo,
1051          JSAMPARRAY input_buf, JSAMPARRAY output_buf, int num_rows)
1052 /* This version performs no dithering */
1053 {
1054   my_cquantize_ptr cquantize = (my_cquantize_ptr) cinfo->cquantize;
1055   hist3d histogram = cquantize->histogram;
1056   register JSAMPROW inptr, outptr;
1057   register histptr cachep;
1058   register int c0, c1, c2;
1059   int row;
1060   JDIMENSION col;
1061   JDIMENSION width = cinfo->output_width;
1062
1063   for (row = 0; row < num_rows; row++) {
1064     inptr = input_buf[row];
1065     outptr = output_buf[row];
1066     for (col = width; col > 0; col--) {
1067       /* get pixel value and index into the cache */
1068       c0 = GETJSAMPLE(*inptr++) >> C0_SHIFT;
1069       c1 = GETJSAMPLE(*inptr++) >> C1_SHIFT;
1070       c2 = GETJSAMPLE(*inptr++) >> C2_SHIFT;
1071       cachep = & histogram[c0][c1][c2];
1072       /* If we have not seen this color before, find nearest colormap entry */
1073       /* and update the cache */
1074       if (*cachep == 0)
1075     fill_inverse_cmap(cinfo, c0,c1,c2);
1076       /* Now emit the colormap index for this cell */
1077       *outptr++ = (JSAMPLE) (*cachep - 1);
1078     }
1079   }
1080 }
1081
1082
1083 void
1084 pass2_fs_dither (j_decompress_ptr cinfo,
1085          JSAMPARRAY input_buf, JSAMPARRAY output_buf, int num_rows)
1086 /* This version performs Floyd-Steinberg dithering */
1087 {
1088   my_cquantize_ptr cquantize = (my_cquantize_ptr) cinfo->cquantize;
1089   hist3d histogram = cquantize->histogram;
1090   register LOCFSERROR cur0, cur1, cur2; /* current error or pixel value */
1091   LOCFSERROR belowerr0, belowerr1, belowerr2; /* error for pixel below cur */
1092   LOCFSERROR bpreverr0, bpreverr1, bpreverr2; /* error for below/prev col */
1093   register FSERRPTR errorptr;   /* => fserrors[] at column before current */
1094   JSAMPROW inptr;       /* => current input pixel */
1095   JSAMPROW outptr;      /* => current output pixel */
1096   histptr cachep;
1097   int dir;          /* +1 or -1 depending on direction */
1098   int dir3;         /* 3*dir, for advancing inptr & errorptr */
1099   int row;
1100   JDIMENSION col;
1101   JDIMENSION width = cinfo->output_width;
1102   JSAMPLE *range_limit = cinfo->sample_range_limit;
1103   int *error_limit = cquantize->error_limiter;
1104   JSAMPROW colormap0 = cinfo->colormap[0];
1105   JSAMPROW colormap1 = cinfo->colormap[1];
1106   JSAMPROW colormap2 = cinfo->colormap[2];
1107
1108
1109   for (row = 0; row < num_rows; row++) {
1110     inptr = input_buf[row];
1111     outptr = output_buf[row];
1112     if (cquantize->on_odd_row) {
1113       /* work right to left in this row */
1114       inptr += (width-1) * 3;   /* so point to rightmost pixel */
1115       outptr += width-1;
1116       dir = -1;
1117       dir3 = -3;
1118       errorptr = cquantize->fserrors + (width+1)*3; /* => entry after last column */
1119       cquantize->on_odd_row = FALSE; /* flip for next time */
1120     } else {
1121       /* work left to right in this row */
1122       dir = 1;
1123       dir3 = 3;
1124       errorptr = cquantize->fserrors; /* => entry before first real column */
1125       cquantize->on_odd_row = TRUE; /* flip for next time */
1126     }
1127     /* Preset error values: no error propagated to first pixel from left */
1128     cur0 = cur1 = cur2 = 0;
1129     /* and no error propagated to row below yet */
1130     belowerr0 = belowerr1 = belowerr2 = 0;
1131     bpreverr0 = bpreverr1 = bpreverr2 = 0;
1132
1133     for (col = width; col > 0; col--) {
1134       /* curN holds the error propagated from the previous pixel on the
1135        * current line.  Add the error propagated from the previous line
1136        * to form the complete error correction term for this pixel, and
1137        * round the error term (which is expressed * 16) to an integer.
1138        * RIGHT_SHIFT rounds towards minus infinity, so adding 8 is correct
1139        * for either sign of the error value.
1140        * Note: errorptr points to *previous* column's array entry.
1141        */
1142       cur0 = RIGHT_SHIFT(cur0 + errorptr[dir3+0] + 8, 4);
1143       cur1 = RIGHT_SHIFT(cur1 + errorptr[dir3+1] + 8, 4);
1144       cur2 = RIGHT_SHIFT(cur2 + errorptr[dir3+2] + 8, 4);
1145       /* Limit the error using transfer function set by init_error_limit.
1146        * See comments with init_error_limit for rationale.
1147        */
1148       cur0 = error_limit[cur0];
1149       cur1 = error_limit[cur1];
1150       cur2 = error_limit[cur2];
1151       /* Form pixel value + error, and range-limit to 0..MAXJSAMPLE.
1152        * The maximum error is +- MAXJSAMPLE (or less with error limiting);
1153        * this sets the required size of the range_limit array.
1154        */
1155       cur0 += GETJSAMPLE(inptr[0]);
1156       cur1 += GETJSAMPLE(inptr[1]);
1157       cur2 += GETJSAMPLE(inptr[2]);
1158       cur0 = GETJSAMPLE(range_limit[cur0]);
1159       cur1 = GETJSAMPLE(range_limit[cur1]);
1160       cur2 = GETJSAMPLE(range_limit[cur2]);
1161       /* Index into the cache with adjusted pixel value */
1162       cachep = & histogram[cur0>>C0_SHIFT][cur1>>C1_SHIFT][cur2>>C2_SHIFT];
1163       /* If we have not seen this color before, find nearest colormap */
1164       /* entry and update the cache */
1165       if (*cachep == 0)
1166     fill_inverse_cmap(cinfo, cur0>>C0_SHIFT,cur1>>C1_SHIFT,cur2>>C2_SHIFT);
1167       /* Now emit the colormap index for this cell */
1168       { register int pixcode = *cachep - 1;
1169     *outptr = (JSAMPLE) pixcode;
1170     /* Compute representation error for this pixel */
1171     cur0 -= GETJSAMPLE(colormap0[pixcode]);
1172     cur1 -= GETJSAMPLE(colormap1[pixcode]);
1173     cur2 -= GETJSAMPLE(colormap2[pixcode]);
1174       }
1175       /* Compute error fractions to be propagated to adjacent pixels.
1176        * Add these into the running sums, and simultaneously shift the
1177        * next-line error sums left by 1 column.
1178        */
1179       { register LOCFSERROR bnexterr, delta;
1180
1181     bnexterr = cur0;    /* Process component 0 */
1182     delta = cur0 * 2;
1183     cur0 += delta;      /* form error * 3 */
1184     errorptr[0] = (FSERROR) (bpreverr0 + cur0);
1185     cur0 += delta;      /* form error * 5 */
1186     bpreverr0 = belowerr0 + cur0;
1187     belowerr0 = bnexterr;
1188     cur0 += delta;      /* form error * 7 */
1189     bnexterr = cur1;    /* Process component 1 */
1190     delta = cur1 * 2;
1191     cur1 += delta;      /* form error * 3 */
1192     errorptr[1] = (FSERROR) (bpreverr1 + cur1);
1193     cur1 += delta;      /* form error * 5 */
1194     bpreverr1 = belowerr1 + cur1;
1195     belowerr1 = bnexterr;
1196     cur1 += delta;      /* form error * 7 */
1197     bnexterr = cur2;    /* Process component 2 */
1198     delta = cur2 * 2;
1199     cur2 += delta;      /* form error * 3 */
1200     errorptr[2] = (FSERROR) (bpreverr2 + cur2);
1201     cur2 += delta;      /* form error * 5 */
1202     bpreverr2 = belowerr2 + cur2;
1203     belowerr2 = bnexterr;
1204     cur2 += delta;      /* form error * 7 */
1205       }
1206       /* At this point curN contains the 7/16 error value to be propagated
1207        * to the next pixel on the current line, and all the errors for the
1208        * next line have been shifted over.  We are therefore ready to move on.
1209        */
1210       inptr += dir3;        /* Advance pixel pointers to next column */
1211       outptr += dir;
1212       errorptr += dir3;     /* advance errorptr to current column */
1213     }
1214     /* Post-loop cleanup: we must unload the final error values into the
1215      * final fserrors[] entry.  Note we need not unload belowerrN because
1216      * it is for the dummy column before or after the actual array.
1217      */
1218     errorptr[0] = (FSERROR) bpreverr0; /* unload prev errs into array */
1219     errorptr[1] = (FSERROR) bpreverr1;
1220     errorptr[2] = (FSERROR) bpreverr2;
1221   }
1222 }
1223
1224
1225 /*
1226  * Initialize the error-limiting transfer function (lookup table).
1227  * The raw F-S error computation can potentially compute error values of up to
1228  * +- MAXJSAMPLE.  But we want the maximum correction applied to a pixel to be
1229  * much less, otherwise obviously wrong pixels will be created.  (Typical
1230  * effects include weird fringes at color-area boundaries, isolated bright
1231  * pixels in a dark area, etc.)  The standard advice for avoiding this problem
1232  * is to ensure that the "corners" of the color cube are allocated as output
1233  * colors; then repeated errors in the same direction cannot cause cascading
1234  * error buildup.  However, that only prevents the error from getting
1235  * completely out of hand; Aaron Giles reports that error limiting improves
1236  * the results even with corner colors allocated.
1237  * A simple clamping of the error values to about +- MAXJSAMPLE/8 works pretty
1238  * well, but the smoother transfer function used below is even better.  Thanks
1239  * to Aaron Giles for this idea.
1240  */
1241
1242 static void
1243 init_error_limit (j_decompress_ptr cinfo)
1244 /* Allocate and fill in the error_limiter table */
1245 {
1246   my_cquantize_ptr cquantize = (my_cquantize_ptr) cinfo->cquantize;
1247   int * table;
1248   int in, out;
1249
1250   table = (int *) malloc((MAXJSAMPLE*2+1) * sizeof(int));
1251   table += MAXJSAMPLE;      /* so can index -MAXJSAMPLE .. +MAXJSAMPLE */
1252   cquantize->error_limiter = table;
1253
1254 #define STEPSIZE ((MAXJSAMPLE+1)/16)
1255   /* Map errors 1:1 up to +- MAXJSAMPLE/16 */
1256   out = 0;
1257   for (in = 0; in < STEPSIZE; in++, out++) {
1258     table[in] = out; table[-in] = -out;
1259   }
1260   /* Map errors 1:2 up to +- 3*MAXJSAMPLE/16 */
1261   for (; in < STEPSIZE*3; in++, out += (in&1) ? 0 : 1) {
1262     table[in] = out; table[-in] = -out;
1263   }
1264   /* Clamp the rest to final out value (which is (MAXJSAMPLE+1)/8) */
1265   for (; in <= MAXJSAMPLE; in++) {
1266     table[in] = out; table[-in] = -out;
1267   }
1268 #undef STEPSIZE
1269 }
1270
1271
1272 /*
1273  * Finish up at the end of each pass.
1274  */
1275
1276 void
1277 finish_pass1 (j_decompress_ptr cinfo)
1278 {
1279   my_cquantize_ptr cquantize = (my_cquantize_ptr) cinfo->cquantize;
1280
1281   /* Select the representative colors and fill in cinfo->colormap */
1282   cinfo->colormap = cquantize->sv_colormap;
1283   select_colors(cinfo, cquantize->desired);
1284   /* Force next pass to zero the color index table */
1285   cquantize->needs_zeroed = TRUE;
1286 }
1287
1288
1289 void
1290 finish_pass2 (j_decompress_ptr WXUNUSED(cinfo))
1291 {
1292   /* no work */
1293 }
1294
1295
1296 /*
1297  * Initialize for each processing pass.
1298  */
1299
1300 void
1301 start_pass_2_quant (j_decompress_ptr cinfo, bool is_pre_scan)
1302 {
1303   my_cquantize_ptr cquantize = (my_cquantize_ptr) cinfo->cquantize;
1304   hist3d histogram = cquantize->histogram;
1305   int i;
1306
1307   if (is_pre_scan) {
1308     /* Set up method pointers */
1309     cquantize->pub.color_quantize = prescan_quantize;
1310     cquantize->pub.finish_pass = finish_pass1;
1311     cquantize->needs_zeroed = TRUE; /* Always zero histogram */
1312   } else {
1313     /* Set up method pointers */
1314     cquantize->pub.color_quantize = pass2_fs_dither;
1315     cquantize->pub.finish_pass = finish_pass2;
1316
1317     /* Make sure color count is acceptable */
1318     i = cinfo->actual_number_of_colors;
1319
1320     {
1321       size_t arraysize = (size_t) ((cinfo->output_width + 2) *
1322                    (3 * sizeof(FSERROR)));
1323       /* Allocate Floyd-Steinberg workspace if we didn't already. */
1324       if (cquantize->fserrors == NULL)
1325     cquantize->fserrors = (INT16*) malloc(arraysize);
1326       /* Initialize the propagated errors to zero. */
1327       memset((void  *) cquantize->fserrors, 0, arraysize);
1328       /* Make the error-limit table if we didn't already. */
1329       if (cquantize->error_limiter == NULL)
1330     init_error_limit(cinfo);
1331       cquantize->on_odd_row = FALSE;
1332     }
1333
1334   }
1335   /* Zero the histogram or inverse color map, if necessary */
1336   if (cquantize->needs_zeroed) {
1337     for (i = 0; i < HIST_C0_ELEMS; i++) {
1338       memset((void  *) histogram[i], 0,
1339         HIST_C1_ELEMS*HIST_C2_ELEMS * sizeof(histcell));
1340     }
1341     cquantize->needs_zeroed = FALSE;
1342   }
1343 }
1344
1345
1346 /*
1347  * Switch to a new external colormap between output passes.
1348  */
1349
1350 void
1351 new_color_map_2_quant (j_decompress_ptr cinfo)
1352 {
1353   my_cquantize_ptr cquantize = (my_cquantize_ptr) cinfo->cquantize;
1354
1355   /* Reset the inverse color map */
1356   cquantize->needs_zeroed = TRUE;
1357 }
1358
1359
1360 /*
1361  * Module initialization routine for 2-pass color quantization.
1362  */
1363
1364 void
1365 jinit_2pass_quantizer (j_decompress_ptr cinfo)
1366 {
1367   my_cquantize_ptr cquantize;
1368   int i;
1369
1370   cquantize = (my_cquantize_ptr) malloc(sizeof(my_cquantizer));
1371   cinfo->cquantize = (jpeg_color_quantizer *) cquantize;
1372   cquantize->pub.start_pass = start_pass_2_quant;
1373   cquantize->pub.new_color_map = new_color_map_2_quant;
1374   cquantize->fserrors = NULL;   /* flag optional arrays not allocated */
1375   cquantize->error_limiter = NULL;
1376
1377
1378   /* Allocate the histogram/inverse colormap storage */
1379   cquantize->histogram = (hist3d) malloc(HIST_C0_ELEMS * sizeof(hist2d));
1380   for (i = 0; i < HIST_C0_ELEMS; i++) {
1381     cquantize->histogram[i] = (hist2d) malloc(HIST_C1_ELEMS*HIST_C2_ELEMS * sizeof(histcell));
1382   }
1383   cquantize->needs_zeroed = TRUE; /* histogram is garbage now */
1384
1385   /* Allocate storage for the completed colormap, if required.
1386    * We do this now since it is  storage and may affect
1387    * the memory manager's space calculations.
1388    */
1389   {
1390     /* Make sure color count is acceptable */
1391     int desired = cinfo->desired_number_of_colors;
1392
1393     cquantize->sv_colormap = (JSAMPARRAY) malloc(sizeof(JSAMPROW) * 3);
1394     cquantize->sv_colormap[0] = (JSAMPROW) malloc(sizeof(JSAMPLE) * desired);
1395     cquantize->sv_colormap[1] = (JSAMPROW) malloc(sizeof(JSAMPLE) * desired);
1396     cquantize->sv_colormap[2] = (JSAMPROW) malloc(sizeof(JSAMPLE) * desired);
1397
1398     cquantize->desired = desired;
1399   }
1400
1401   /* Allocate Floyd-Steinberg workspace if necessary.
1402    * This isn't really needed until pass 2, but again it is  storage.
1403    * Although we will cope with a later change in dither_mode,
1404    * we do not promise to honor max_memory_to_use if dither_mode changes.
1405    */
1406   {
1407     cquantize->fserrors = (FSERRPTR) malloc(
1408        (size_t) ((cinfo->output_width + 2) * (3 * sizeof(FSERROR))));
1409     /* Might as well create the error-limiting table too. */
1410     init_error_limit(cinfo);
1411   }
1412 }
1413
1414
1415
1416
1417
1418
1419
1420
1421
1422
1423 void
1424 prepare_range_limit_table (j_decompress_ptr cinfo)
1425 /* Allocate and fill in the sample_range_limit table */
1426 {
1427   JSAMPLE * table;
1428   int i;
1429
1430   table = (JSAMPLE *) malloc((5 * (MAXJSAMPLE+1) + CENTERJSAMPLE) * sizeof(JSAMPLE));
1431   cinfo->srl_orig = table;
1432   table += (MAXJSAMPLE+1);  /* allow negative subscripts of simple table */
1433   cinfo->sample_range_limit = table;
1434   /* First segment of "simple" table: limit[x] = 0 for x < 0 */
1435   memset(table - (MAXJSAMPLE+1), 0, (MAXJSAMPLE+1) * sizeof(JSAMPLE));
1436   /* Main part of "simple" table: limit[x] = x */
1437   for (i = 0; i <= MAXJSAMPLE; i++)
1438     table[i] = (JSAMPLE) i;
1439   table += CENTERJSAMPLE;   /* Point to where post-IDCT table starts */
1440   /* End of simple table, rest of first half of post-IDCT table */
1441   for (i = CENTERJSAMPLE; i < 2*(MAXJSAMPLE+1); i++)
1442     table[i] = MAXJSAMPLE;
1443   /* Second half of post-IDCT table */
1444   memset(table + (2 * (MAXJSAMPLE+1)), 0,
1445       (2 * (MAXJSAMPLE+1) - CENTERJSAMPLE) * sizeof(JSAMPLE));
1446   memcpy(table + (4 * (MAXJSAMPLE+1) - CENTERJSAMPLE),
1447       cinfo->sample_range_limit, CENTERJSAMPLE * sizeof(JSAMPLE));
1448 }
1449
1450
1451
1452
1453 /*
1454  * wxQuantize
1455  */
1456
1457 IMPLEMENT_DYNAMIC_CLASS(wxQuantize, wxObject)
1458
1459 void wxQuantize::DoQuantize(unsigned w, unsigned h, unsigned char **in_rows, unsigned char **out_rows,
1460     unsigned char *palette, int desiredNoColours)
1461 {
1462     j_decompress dec;
1463     my_cquantize_ptr cquantize;
1464
1465     dec.output_width = w;
1466     dec.desired_number_of_colors = desiredNoColours;
1467     prepare_range_limit_table(&dec);
1468     jinit_2pass_quantizer(&dec);
1469     cquantize = (my_cquantize_ptr) dec.cquantize;
1470
1471
1472     cquantize->pub.start_pass(&dec, TRUE);
1473     cquantize->pub.color_quantize(&dec, in_rows, out_rows, h);
1474     cquantize->pub.finish_pass(&dec);
1475
1476     cquantize->pub.start_pass(&dec, FALSE);
1477     cquantize->pub.color_quantize(&dec, in_rows, out_rows, h);
1478     cquantize->pub.finish_pass(&dec);
1479
1480
1481     for (int i = 0; i < dec.desired_number_of_colors; i++) {
1482         palette[3 * i + 0] = dec.colormap[0][i];
1483         palette[3 * i + 1] = dec.colormap[1][i];
1484         palette[3 * i + 2] = dec.colormap[2][i];
1485     }
1486
1487     for (int ii = 0; ii < HIST_C0_ELEMS; ii++) free(cquantize->histogram[ii]);
1488     free(cquantize->histogram);
1489     free(dec.colormap[0]);
1490     free(dec.colormap[1]);
1491     free(dec.colormap[2]);
1492     free(dec.colormap);
1493     free(dec.srl_orig);
1494
1495     //free(cquantize->error_limiter);
1496     free((void*)(cquantize->error_limiter - MAXJSAMPLE)); // To reverse what was done to it
1497
1498     free(cquantize->fserrors);
1499     free(cquantize);
1500 }
1501
1502 // TODO: somehow make use of the Windows system colours, rather than ignoring them for the
1503 // purposes of quantization.
1504
1505 bool wxQuantize::Quantize(const wxImage& src, wxImage& dest,
1506                           wxPalette** pPalette,
1507                           int desiredNoColours,
1508                           unsigned char** eightBitData,
1509                           int flags)
1510
1511 {
1512     int i;
1513     int w = src.GetWidth();
1514     int h = src.GetHeight();
1515
1516     int windowsSystemColourCount = 20;
1517
1518     int paletteShift = 0;
1519
1520     // Shift the palette up by the number of Windows system colours,
1521     // if necessary
1522     if (flags & wxQUANTIZE_INCLUDE_WINDOWS_COLOURS)
1523         paletteShift = windowsSystemColourCount;
1524
1525     // Make room for the Windows system colours
1526 #ifdef __WXMSW__
1527     if ((flags & wxQUANTIZE_INCLUDE_WINDOWS_COLOURS) && (desiredNoColours > (256 - windowsSystemColourCount)))
1528         desiredNoColours = 256 - windowsSystemColourCount;
1529 #endif
1530
1531     // create rows info:
1532     unsigned char **rows = new unsigned char *[h];
1533     h = src.GetHeight(), w = src.GetWidth();
1534     unsigned char *imgdt = src.GetData();
1535     for (i = 0; i < h; i++)
1536         rows[i] = imgdt + 3/*RGB*/ * w * i;
1537
1538     unsigned char palette[3*256];
1539
1540     // This is the image as represented by palette indexes.
1541     unsigned char *data8bit = new unsigned char[w * h];
1542     unsigned char **outrows = new unsigned char *[h];
1543     for (i = 0; i < h; i++)
1544         outrows[i] = data8bit + w * i;
1545
1546     //RGB->palette
1547     DoQuantize(w, h, rows, outrows, palette, desiredNoColours);
1548
1549     delete[] rows;
1550     delete[] outrows;
1551
1552     // palette->RGB(max.256)
1553
1554     if (flags & wxQUANTIZE_FILL_DESTINATION_IMAGE)
1555     {
1556         if (!dest.Ok())
1557             dest.Create(w, h);
1558
1559         imgdt = dest.GetData();
1560         for (i = 0; i < w * h; i++)
1561         {
1562             unsigned char c = data8bit[i];
1563             imgdt[3 * i + 0/*R*/] = palette[3 * c + 0];
1564             imgdt[3 * i + 1/*G*/] = palette[3 * c + 1];
1565             imgdt[3 * i + 2/*B*/] = palette[3 * c + 2];
1566         }
1567     }
1568
1569     if (eightBitData && (flags & wxQUANTIZE_RETURN_8BIT_DATA))
1570     {
1571 #ifdef __WXMSW__
1572         if (flags & wxQUANTIZE_INCLUDE_WINDOWS_COLOURS)
1573         {
1574             // We need to shift the palette entries up
1575             // to make room for the Windows system colours.
1576             for (i = 0; i < w * h; i++)
1577                 data8bit[i] = data8bit[i] + paletteShift;
1578         }
1579 #endif
1580         *eightBitData = data8bit;
1581     }
1582     else
1583         delete[] data8bit;
1584
1585 #if wxUSE_PALETTE
1586     // Make a wxWindows palette
1587     if (pPalette)
1588     {
1589         unsigned char* r = new unsigned char[256];
1590         unsigned char* g = new unsigned char[256];
1591         unsigned char* b = new unsigned char[256];
1592
1593 #ifdef __WXMSW__
1594         // Fill the first 20 entries with Windows system colours
1595         if (flags & wxQUANTIZE_INCLUDE_WINDOWS_COLOURS)
1596         {
1597             HDC hDC = ::GetDC(NULL);
1598             PALETTEENTRY* entries = new PALETTEENTRY[windowsSystemColourCount];
1599             ::GetSystemPaletteEntries(hDC, 0, windowsSystemColourCount, entries);
1600             ::ReleaseDC(NULL, hDC);
1601
1602             for (i = 0; i < windowsSystemColourCount; i++)
1603             {
1604                 r[i] = entries[i].peRed;
1605                 g[i] = entries[i].peGreen;
1606                 b[i] = entries[i].peBlue;
1607             }
1608             delete[] entries;
1609         }
1610 #endif
1611
1612         for (i = 0; i < desiredNoColours; i++)
1613         {
1614             r[i+paletteShift] = palette[i*3 + 0];
1615             g[i+paletteShift] = palette[i*3 + 1];
1616             b[i+paletteShift] = palette[i*3 + 2];
1617         }
1618
1619         // Blank out any remaining palette entries
1620         for (i = desiredNoColours+paletteShift; i < 256; i++)
1621         {
1622             r[i] = 0;
1623             g[i] = 0;
1624             b[i] = 0;
1625         }
1626         *pPalette = new wxPalette(256, r, g, b);
1627         delete[] r;
1628         delete[] g;
1629         delete[] b;
1630     }
1631 #endif // wxUSE_PALETTE
1632
1633     return TRUE;
1634 }
1635
1636 // This version sets a palette in the destination image so you don't
1637 // have to manage it yourself.
1638
1639 bool wxQuantize::Quantize(const wxImage& src,
1640                           wxImage& dest,
1641                           int desiredNoColours,
1642                           unsigned char** eightBitData,
1643                           int flags)
1644 {
1645     wxPalette* palette = NULL;
1646     if ( !Quantize(src, dest, & palette, desiredNoColours, eightBitData, flags) )
1647         return FALSE;
1648
1649 #if wxUSE_PALETTE
1650     if (palette)
1651     {
1652         dest.SetPalette(* palette);
1653         delete palette;
1654     }
1655 #endif // wxUSE_PALETTE
1656
1657     return TRUE;
1658 }
1659
1660 #endif
1661     // wxUSE_IMAGE
1662