]> mj.ucw.cz Git - libucw.git/blob - images/scale-gen.h
Renamed uns -> uint
[libucw.git] / images / scale-gen.h
1 /*
2  *      Image Library -- Image scaling algorithms
3  *
4  *      (c) 2006 Pavel Charvat <pchar@ucw.cz>
5  *
6  *      This software may be freely distributed and used according to the terms
7  *      of the GNU Lesser General Public License.
8  */
9
10 #ifndef IMAGE_SCALE_CHANNELS
11 #  define IMAGE_SCALE_CHANNELS IMAGE_SCALE_PIXEL_SIZE
12 #endif
13
14 #undef IMAGE_COPY_PIXEL
15 #if IMAGE_SCALE_PIXEL_SIZE == 1
16 #define IMAGE_COPY_PIXEL(dest, src) do{ *(byte *)dest = *(byte *)src; }while(0)
17 #elif IMAGE_SCALE_PIXEL_SIZE == 2
18 #define IMAGE_COPY_PIXEL(dest, src) do{ *(u16 *)dest = *(u16 *)src; }while(0)
19 #elif IMAGE_SCALE_PIXEL_SIZE == 3
20 #define IMAGE_COPY_PIXEL(dest, src) do{ ((byte *)dest)[0] = ((byte *)src)[0]; ((byte *)dest)[1] = ((byte *)src)[1]; ((byte *)dest)[2] = ((byte *)src)[2]; }while(0)
21 #elif IMAGE_SCALE_PIXEL_SIZE == 4
22 #define IMAGE_COPY_PIXEL(dest, src) do{ *(u32 *)dest = *(u32 *)src; }while(0)
23 #endif
24
25 static void
26 IMAGE_SCALE_PREFIX(nearest_xy)(struct image *dest, struct image *src)
27 {
28   uint x_inc = (src->cols << 16) / dest->cols;
29   uint y_inc = (src->rows << 16) / dest->rows;
30   uint x_start = x_inc >> 1, x_pos;
31   uint y_pos = y_inc >> 1;
32   byte *row_start;
33 # define IMAGE_WALK_PREFIX(x) walk_##x
34 # define IMAGE_WALK_INLINE
35 # define IMAGE_WALK_UNROLL 4
36 # define IMAGE_WALK_IMAGE dest
37 # define IMAGE_WALK_COL_STEP IMAGE_SCALE_PIXEL_SIZE
38 # define IMAGE_WALK_DO_ROW_START do{ row_start = src->pixels + (y_pos >> 16) * src->row_size; y_pos += y_inc; x_pos = x_start; }while(0)
39 # define IMAGE_WALK_DO_STEP do{ byte *pos = row_start + (x_pos >> 16) * IMAGE_SCALE_PIXEL_SIZE; x_pos += x_inc; IMAGE_COPY_PIXEL(walk_pos, pos); }while(0)
40 # include <images/image-walk.h>
41 }
42
43 #if 0 /* Experiments with rearranging pixels for SSE... */
44 static void
45 IMAGE_SCALE_PREFIX(linear_x)(struct image *dest, struct image *src)
46 {
47   /* Handle problematic special case */
48   byte *src_row = src->pixels;
49   byte *dest_row = dest->pixels;
50   if (src->cols == 1)
51     {
52       for (uint y_counter = dest->rows; y_counter--; )
53         {
54           // FIXME
55           ASSERT(0);
56           src_row += src->row_size;
57           dest_row += dest->row_size;
58         }
59       return;
60     }
61   /* Initialize the main loop */
62   uint x_inc = ((src->cols - 1) << 16) / (dest->cols - 1);
63 # define COLS_AT_ONCE 256
64   byte pixel_buf[COLS_AT_ONCE * 2 * IMAGE_SCALE_PIXEL_SIZE]; /* Buffers should fit in cache */
65   u16 coef_buf[COLS_AT_ONCE * IMAGE_SCALE_PIXEL_SIZE];
66   /* Main loop */
67   for (uint y_counter = dest->rows; y_counter--; )
68     {
69       uint x_pos = 0;
70       byte *dest_pos = dest_row;
71       for (uint x_counter = dest->cols; --x_counter; )
72       for (uint x_counter = dest->cols; x_counter > COLS_AT_ONCE; x_counter -= COLS_AT_ONCE)
73         {
74           byte *pixel_buf_pos = pixel_buf;
75           u16 *coef_buf_pos = coef_buf;
76           for (uint i = 0; i < COLS_AT_ONCE / 2; i++)
77             {
78               byte *src_pos = src_row + (x_pos >> 16) * IMAGE_SCALE_PIXEL_SIZE;
79               uint ofs = x_pos & 0xffff;
80               x_pos += x_inc;
81               byte *src_pos_2 = src_row + (x_pos >> 16) * IMAGE_SCALE_PIXEL_SIZE;
82               uint ofs_2 = x_pos & 0xffff;
83               x_pos += x_inc;
84               *coef_buf_pos++ = ofs;
85               byte *pixel_buf_pos_2 = pixel_buf_pos + IMAGE_SCALE_PIXEL_SIZE;
86               byte *pixel_buf_pos_3 = pixel_buf_pos + IMAGE_SCALE_PIXEL_SIZE * 2;
87               byte *pixel_buf_pos_4 = pixel_buf_pos + IMAGE_SCALE_PIXEL_SIZE * 3;
88               IMAGE_COPY_PIXEL(pixel_buf_pos, src_pos);
89               IMAGE_COPY_PIXEL(pixel_buf_pos_2, src_pos + IMAGE_SCALE_PIXEL_SIZE);
90               IMAGE_COPY_PIXEL(pixel_buf_pos_3, src_pos_2);
91               IMAGE_COPY_PIXEL(pixel_buf_pos_4, src_pos_2 + IMAGE_SCALE_PIXEL_SIZE);
92               pixel_buf_pos += 4 * IMAGE_SCALE_PIXEL_SIZE;
93               *coef_buf_pos++ = ofs_2;
94             }
95 /*
96           byte *src_pos = src_row + (x_pos >> 16) * IMAGE_SCALE_PIXEL_SIZE;
97           uint ofs = x_pos & 0xffff;
98           x_pos += x_inc;
99           dest_pos[0] = LINEAR_INTERPOLATE(src_pos[0], src_pos[0 + IMAGE_SCALE_PIXEL_SIZE], ofs);
100 #         if IMAGE_SCALE_CHANNELS >= 2
101           dest_pos[1] = LINEAR_INTERPOLATE(src_pos[1], src_pos[1 + IMAGE_SCALE_PIXEL_SIZE], ofs);
102 #         endif
103 #         if IMAGE_SCALE_CHANNELS >= 3
104           dest_pos[2] = LINEAR_INTERPOLATE(src_pos[2], src_pos[2 + IMAGE_SCALE_PIXEL_SIZE], ofs);
105 #         endif
106 #         if IMAGE_SCALE_CHANNELS >= 4
107           dest_pos[3] = LINEAR_INTERPOLATE(src_pos[3], src_pos[3 + IMAGE_SCALE_PIXEL_SIZE], ofs);
108 #         endif
109           dest_pos += IMAGE_SCALE_PIXEL_SIZE;*/
110
111         }
112       /* Always copy the last column - handle "x_pos == dest->cols * 0x10000" overflow */
113       IMAGE_COPY_PIXEL(dest_pos, src_row + src->row_pixels_size - IMAGE_SCALE_PIXEL_SIZE);
114       /* Next step */
115       src_row += src->row_size;
116       dest_row += dest->row_size;
117     }
118 #undef COLS_AT_ONCE
119 }
120
121 static void
122 IMAGE_SCALE_PREFIX(bilinear_xy)(struct image *dest, struct image *src)
123 {
124   uint x_inc = (((src->cols - 1) << 16) - 1) / (dest->cols);
125   uint y_inc = (((src->rows - 1) << 16) - 1) / (dest->rows);
126   uint y_pos = 0x10000;
127   byte *cache[2], buf1[dest->row_pixels_size + 16], buf2[dest->row_pixels_size + 16], *pbuf[2];
128   byte *dest_row = dest->pixels, *dest_pos;
129   uint cache_index = ~0U, cache_i = 0;
130   pbuf[0] = cache[0] = ALIGN_PTR((void *)buf1, 16);
131   pbuf[1] = cache[1] = ALIGN_PTR((void *)buf2, 16);
132 #ifdef __SSE2__
133   __m128i zero = _mm_setzero_si128();
134 #endif
135   for (uint row_counter = dest->rows; row_counter--; )
136     {
137       dest_pos = dest_row;
138       uint y_index = y_pos >> 16;
139       uint y_ofs = y_pos & 0xffff;
140       y_pos += y_inc;
141       uint x_pos = 0;
142       if (y_index > (uint)(cache_index + 1))
143         cache_index = y_index - 1;
144       while (y_index > cache_index)
145         {
146           cache[0] = cache[1];
147           cache[1] = pbuf[cache_i ^= 1];
148           cache_index++;
149           byte *src_row = src->pixels + cache_index * src->row_size;
150           byte *cache_pos = cache[1];
151           for (uint col_counter = dest->cols; --col_counter; )
152             {
153               byte *c1 = src_row + (x_pos >> 16) * IMAGE_SCALE_PIXEL_SIZE;
154               byte *c2 = c1 + IMAGE_SCALE_PIXEL_SIZE;
155               uint ofs = x_pos & 0xffff;
156               cache_pos[0] = LINEAR_INTERPOLATE(c1[0], c2[0], ofs);
157 #             if IMAGE_SCALE_CHANNELS >= 2
158               cache_pos[1] = LINEAR_INTERPOLATE(c1[1], c2[1], ofs);
159 #             endif
160 #             if IMAGE_SCALE_CHANNELS >= 3
161               cache_pos[2] = LINEAR_INTERPOLATE(c1[2], c2[2], ofs);
162 #             endif
163 #             if IMAGE_SCALE_CHANNELS >= 4
164               cache_pos[3] = LINEAR_INTERPOLATE(c1[3], c2[3], ofs);
165 #             endif
166               cache_pos += IMAGE_SCALE_PIXEL_SIZE;
167               x_pos += x_inc;
168             }
169           IMAGE_COPY_PIXEL(cache_pos, src_row + src->row_pixels_size - IMAGE_SCALE_PIXEL_SIZE);
170         }
171       uint i = 0;
172 #ifdef __SSE2__
173       __m128i coef = _mm_set1_epi16(y_ofs >> 9);
174       for (; (int)i < (int)dest->row_pixels_size - 15; i += 16)
175         {
176           __m128i a2 = _mm_loadu_si128((__m128i *)(cache[0] + i));
177           __m128i a1 = _mm_unpacklo_epi8(a2, zero);
178           a2 = _mm_unpackhi_epi8(a2, zero);
179           __m128i b2 = _mm_loadu_si128((__m128i *)(cache[1] + i));
180           __m128i b1 = _mm_unpacklo_epi8(b2, zero);
181           b2 = _mm_unpackhi_epi8(b2, zero);
182           b1 = _mm_sub_epi16(b1, a1);
183           b2 = _mm_sub_epi16(b2, a2);
184           a1 = _mm_slli_epi16(a1, 7);
185           a2 = _mm_slli_epi16(a2, 7);
186           b1 = _mm_mullo_epi16(b1, coef);
187           b2 = _mm_mullo_epi16(b2, coef);
188           a1 = _mm_add_epi16(a1, b1);
189           a2 = _mm_add_epi16(a2, b2);
190           a1 = _mm_srli_epi16(a1, 7);
191           a2 = _mm_srli_epi16(a2, 7);
192           a1 = _mm_packus_epi16(a1, a2);
193           _mm_storeu_si128((__m128i *)(dest_pos + i), a1);
194         }
195 #elif 1
196       for (; (int)i < (int)dest->row_pixels_size - 3; i += 4)
197         {
198           dest_pos[i + 0] = LINEAR_INTERPOLATE(cache[0][i + 0], cache[1][i + 0], y_ofs);
199           dest_pos[i + 1] = LINEAR_INTERPOLATE(cache[0][i + 1], cache[1][i + 1], y_ofs);
200           dest_pos[i + 2] = LINEAR_INTERPOLATE(cache[0][i + 2], cache[1][i + 2], y_ofs);
201           dest_pos[i + 3] = LINEAR_INTERPOLATE(cache[0][i + 3], cache[1][i + 3], y_ofs);
202         }
203 #endif
204       for (; i < dest->row_pixels_size; i++)
205         dest_pos[i] = LINEAR_INTERPOLATE(cache[0][i], cache[1][i], y_ofs);
206       dest_row += dest->row_size;
207     }
208 }
209 #endif
210
211 static void
212 IMAGE_SCALE_PREFIX(downsample_xy)(struct image *dest, struct image *src)
213 {
214   /* FIXME slow */
215   byte *rsrc = src->pixels, *psrc;
216   byte *rdest = dest->pixels, *pdest;
217   u64 x_inc = ((u64)dest->cols << 32) / src->cols, x_pos;
218   u64 y_inc = ((u64)dest->rows << 32) / src->rows, y_pos = 0;
219   uint x_inc_frac = (u64)0xffffffffff / x_inc;
220   uint y_inc_frac = (u64)0xffffffffff / y_inc;
221   uint final_mul = ((u64)(x_inc >> 16) * (y_inc >> 16)) >> 16;
222   uint buf_size = dest->cols * IMAGE_SCALE_CHANNELS;
223   u32 buf[buf_size], *pbuf;
224   buf_size *= sizeof(u32);
225   bzero(buf, buf_size);
226   for (uint rows_counter = src->rows; rows_counter--; )
227     {
228       pbuf = buf;
229       psrc = rsrc;
230       rsrc += src->row_size;
231       x_pos = 0;
232       y_pos += y_inc;
233       if (y_pos <= 0x100000000)
234         {
235           for (uint cols_counter = src->cols; cols_counter--; )
236             {
237               x_pos += x_inc;
238               if (x_pos <= 0x100000000)
239                 {
240                   pbuf[0] += psrc[0];
241 #                 if IMAGE_SCALE_CHANNELS >= 2
242                   pbuf[1] += psrc[1];
243 #                 endif
244 #                 if IMAGE_SCALE_CHANNELS >= 3
245                   pbuf[2] += psrc[2];
246 #                 endif
247 #                 if IMAGE_SCALE_CHANNELS >= 4
248                   pbuf[3] += psrc[3];
249 #                 endif
250                 }
251               else
252                 {
253                   x_pos -= 0x100000000;
254                   uint mul2 = (uint)(x_pos >> 16) * x_inc_frac;
255                   uint mul1 = 0xffffff - mul2;
256                   pbuf[0] += (psrc[0] * mul1) >> 24;
257                   pbuf[0 + IMAGE_SCALE_CHANNELS] += (psrc[0] * mul2) >> 24;
258 #                 if IMAGE_SCALE_CHANNELS >= 2
259                   pbuf[1] += (psrc[1] * mul1) >> 24;
260                   pbuf[1 + IMAGE_SCALE_CHANNELS] += (psrc[1] * mul2) >> 24;
261 #                 endif
262 #                 if IMAGE_SCALE_CHANNELS >= 3
263                   pbuf[2] += (psrc[2] * mul1) >> 24;
264                   pbuf[2 + IMAGE_SCALE_CHANNELS] += (psrc[2] * mul2) >> 24;
265 #                 endif
266 #                 if IMAGE_SCALE_CHANNELS >= 4
267                   pbuf[3] += (psrc[3] * mul1) >> 24;
268                   pbuf[3 + IMAGE_SCALE_CHANNELS] += (psrc[3] * mul2) >> 24;
269 #                 endif
270                   pbuf += IMAGE_SCALE_CHANNELS;
271                 }
272               psrc += IMAGE_SCALE_PIXEL_SIZE;
273             }
274         }
275       else
276         {
277           y_pos -= 0x100000000;
278           pdest = rdest;
279           rdest += dest->row_size;
280           uint mul2 = (uint)(y_pos >> 16) * y_inc_frac;
281           uint mul1 = 0xffffff - mul2;
282           uint a0 = 0;
283 #         if IMAGE_SCALE_CHANNELS >= 2
284           uint a1 = 0;
285 #         endif
286 #         if IMAGE_SCALE_CHANNELS >= 3
287           uint a2 = 0;
288 #         endif
289 #         if IMAGE_SCALE_CHANNELS >= 4
290           uint a3 = 0;
291 #         endif
292           for (uint cols_counter = src->cols; cols_counter--; )
293             {
294               x_pos += x_inc;
295               if (x_pos <= 0x100000000)
296                 {
297                   pbuf[0] += ((psrc[0] * mul1) >> 24);
298                   a0 += (psrc[0] * mul2) >> 24;
299 #                 if IMAGE_SCALE_CHANNELS >= 2
300                   pbuf[1] += ((psrc[1] * mul1) >> 24);
301                   a1 += (psrc[1] * mul2) >> 24;
302 #                 endif
303 #                 if IMAGE_SCALE_CHANNELS >= 3
304                   pbuf[2] += ((psrc[2] * mul1) >> 24);
305                   a2 += (psrc[2] * mul2) >> 24;
306 #                 endif
307 #                 if IMAGE_SCALE_CHANNELS >= 4
308                   pbuf[3] += ((psrc[3] * mul1) >> 24);
309                   a3 += (psrc[3] * mul2) >> 24;
310 #                 endif
311                 }
312               else
313                 {
314                   x_pos -= 0x100000000;
315                   uint mul4 = (uint)(x_pos >> 16) * x_inc_frac;
316                   uint mul3 = 0xffffff - mul4;
317                   uint mul13 = ((u64)mul1 * mul3) >> 24;
318                   uint mul23 = ((u64)mul2 * mul3) >> 24;
319                   uint mul14 = ((u64)mul1 * mul4) >> 24;
320                   uint mul24 = ((u64)mul2 * mul4) >> 24;
321                   pdest[0] = ((((psrc[0] * mul13) >> 24) + pbuf[0]) * final_mul) >> 16;
322                   pbuf[0] = ((psrc[0] * mul23) >> 24) + a0;
323                   pbuf[0 + IMAGE_SCALE_CHANNELS] += ((psrc[0 + IMAGE_SCALE_PIXEL_SIZE] * mul14) >> 24);
324                   a0 = ((psrc[0 + IMAGE_SCALE_PIXEL_SIZE] * mul24) >> 24);
325 #                 if IMAGE_SCALE_CHANNELS >= 2
326                   pdest[1] = ((((psrc[1] * mul13) >> 24) + pbuf[1]) * final_mul) >> 16;
327                   pbuf[1] = ((psrc[1] * mul23) >> 24) + a1;
328                   pbuf[1 + IMAGE_SCALE_CHANNELS] += ((psrc[1 + IMAGE_SCALE_PIXEL_SIZE] * mul14) >> 24);
329                   a1 = ((psrc[1 + IMAGE_SCALE_PIXEL_SIZE] * mul24) >> 24);
330 #                 endif
331 #                 if IMAGE_SCALE_CHANNELS >= 3
332                   pdest[2] = ((((psrc[2] * mul13) >> 24) + pbuf[2]) * final_mul) >> 16;
333                   pbuf[2] = ((psrc[2] * mul23) >> 24) + a2;
334                   pbuf[2 + IMAGE_SCALE_CHANNELS] += ((psrc[2 + IMAGE_SCALE_PIXEL_SIZE] * mul14) >> 24);
335                   a2 = ((psrc[2 + IMAGE_SCALE_PIXEL_SIZE] * mul24) >> 24);
336 #                 endif
337 #                 if IMAGE_SCALE_CHANNELS >= 4
338                   pdest[3] = ((((psrc[3] * mul13) >> 24) + pbuf[3]) * final_mul) >> 16;
339                   pbuf[3] = ((psrc[3] * mul23) >> 24) + a3;
340                   pbuf[3 + IMAGE_SCALE_CHANNELS] += ((psrc[3 + IMAGE_SCALE_PIXEL_SIZE] * mul14) >> 24);
341                   a3 = ((psrc[3 + IMAGE_SCALE_PIXEL_SIZE] * mul24) >> 24);
342 #                 endif
343                   pbuf += IMAGE_SCALE_CHANNELS;
344                   pdest += IMAGE_SCALE_PIXEL_SIZE;
345                 }
346               psrc += IMAGE_SCALE_PIXEL_SIZE;
347             }
348           pdest[0] = (pbuf[0] * final_mul) >> 16;
349           pbuf[0] = a0;
350 #         if IMAGE_SCALE_CHANNELS >= 2
351           pdest[1] = (pbuf[1] * final_mul) >> 16;
352           pbuf[1] = a1;
353 #         endif
354 #         if IMAGE_SCALE_CHANNELS >= 3
355           pdest[2] = (pbuf[2] * final_mul) >> 16;
356           pbuf[2] = a2;
357 #         endif
358 #         if IMAGE_SCALE_CHANNELS >= 4
359           pdest[3] = (pbuf[3] * final_mul) >> 16;
360           pbuf[3] = a3;
361 #         endif
362         }
363     }
364   pdest = rdest;
365   pbuf = buf;
366   for (uint cols_counter = dest->cols; cols_counter--; )
367     {
368       pdest[0] = (pbuf[0] * final_mul) >> 16;
369 #     if IMAGE_SCALE_CHANNELS >= 2
370       pdest[1] = (pbuf[1] * final_mul) >> 16;
371 #     endif
372 #     if IMAGE_SCALE_CHANNELS >= 3
373       pdest[2] = (pbuf[2] * final_mul) >> 16;
374 #     endif
375 #     if IMAGE_SCALE_CHANNELS >= 4
376       pdest[3] = (pbuf[3] * final_mul) >> 16;
377 #     endif
378       pbuf += IMAGE_SCALE_CHANNELS;
379       pdest += IMAGE_SCALE_PIXEL_SIZE;
380     }
381 }
382
383 #undef IMAGE_SCALE_PREFIX
384 #undef IMAGE_SCALE_PIXEL_SIZE
385 #undef IMAGE_SCALE_CHANNELS