sys/src/cmd/resample.c

   1 #include <u.h>
   2 #include <libc.h>
   3 #include <draw.h>
   4 #include <memdraw.h>
   5
   6 #define K2 7    /* from -.7 to +.7 inclusive, meaning .2 into each adjacent pixel */
   7 #define NK (2*K2+1)
   8 double K[NK];
   9
  10 double
  11 fac(int L)
  12 {
  13         int i, f;
  14
  15         f = 1;
  16         for(i=L; i>1; --i)
  17                 f *= i;
  18         return f;
  19 }
  20
  21 /*
  22  * i0(x) is the modified Bessel function, Σ (x/2)^2L / (L!)²
  23  * There are faster ways to calculate this, but we precompute
  24  * into a table so let's keep it simple.
  25  */
  26 double
  27 i0(double x)
  28 {
  29         double v;
  30         int L;
  31
  32         v = 1.0;
  33         for(L=1; L<10; L++)
  34                 v += pow(x/2., 2*L)/pow(fac(L), 2);
  35         return v;
  36 }
  37
  38 double
  39 kaiser(double x, double τ, double α)
  40 {
  41         if(fabs(x) > τ)
  42                 return 0.;
  43         return i0(α*sqrt(1-(x*x/(τ*τ))))/i0(α);
  44 }
  45
  46 void
  47 usage(void)
  48 {
  49         fprint(2, "usage: resample [-x xsize] [-y ysize] [imagefile]\n");
  50         fprint(2, "\twhere size is an integer or a percentage in the form 25%%\n");
  51         exits("usage");
  52 }
  53
  54 int
  55 getint(char *s, int *percent)
  56 {
  57         int n;
  58
  59         if(s == nil)
  60                 usage();
  61         n = strtol(s, &s, 0);
  62         *percent = *s == '%';
  63         return n;
  64 }
  65
  66 void
  67 resamplex(uchar *in, int off, int d, int inx, uchar *out, int outx)
  68 {
  69         int i, x, k;
  70         double X, xx, v, rat;
  71
  72
  73         rat = (double)inx/(double)outx;
  74         for(x=0; x<outx; x++){
  75                 if(inx == outx){
  76                         /* don't resample if size unchanged */
  77                         out[off+x*d] = in[off+x*d];
  78                         continue;
  79                 }
  80                 v = 0.0;
  81                 X = x*rat;
  82                 for(k=-K2; k<=K2; k++){
  83                         xx = X + rat*k/10.;
  84                         i = xx;
  85                         if(i < 0)
  86                                 i = 0;
  87                         if(i >= inx)
  88                                 i = inx-1;
  89                         v += in[off+i*d] * K[K2+k];
  90                 }
  91                 out[off+x*d] = v;
  92         }
  93 }
  94
  95 void
  96 resampley(uchar **in, int off, int iny, uchar **out, int outy)
  97 {
  98         int y, i, k;
  99         double Y, yy, v, rat;
 100
 101         rat = (double)iny/(double)outy;
 102         for(y=0; y<outy; y++){
 103                 if(iny == outy){
 104                         /* don't resample if size unchanged */
 105                         out[y][off] = in[y][off];
 106                         continue;
 107                 }
 108                 v = 0.0;
 109                 Y = y*rat;
 110                 for(k=-K2; k<=K2; k++){
 111                         yy = Y + rat*k/10.;
 112                         i = yy;
 113                         if(i < 0)
 114                                 i = 0;
 115                         if(i >= iny)
 116                                 i = iny-1;
 117                         v += in[i][off] * K[K2+k];
 118                 }
 119                 out[y][off] = v;
 120         }
 121
 122 }
 123
 124 int
 125 max(int a, int b)
 126 {
 127         if(a > b)
 128                 return a;
 129         return b;
 130 }
 131
 132 Memimage*
 133 resample(int xsize, int ysize, Memimage *m)
 134 {
 135         int i, j, d, bpl, nchan;
 136         Memimage *new;
 137         uchar **oscan, **nscan;
 138
 139         new = allocmemimage(Rect(0, 0, xsize, ysize), m->chan);
 140         if(new == nil)
 141                 sysfatal("can't allocate new image: %r");
 142
 143         oscan = malloc(Dy(m->r)*sizeof(uchar*));
 144         nscan = malloc(max(ysize, Dy(m->r))*sizeof(uchar*));
 145         if(oscan == nil || nscan == nil)
 146                 sysfatal("can't allocate: %r");
 147
 148         /* unload original image into scan lines */
 149         bpl = bytesperline(m->r, m->depth);
 150         for(i=0; i<Dy(m->r); i++){
 151                 oscan[i] = malloc(bpl);
 152                 if(oscan[i] == nil)
 153                         sysfatal("can't allocate: %r");
 154                 j = unloadmemimage(m, Rect(m->r.min.x, m->r.min.y+i, m->r.max.x, m->r.min.y+i+1), oscan[i], bpl);
 155                 if(j != bpl)
 156                         sysfatal("unloadmemimage");
 157         }
 158
 159         /* allocate scan lines for destination. we do y first, so need at least Dy(m->r) lines */
 160         bpl = bytesperline(Rect(0, 0, xsize, Dy(m->r)), m->depth);
 161         for(i=0; i<max(ysize, Dy(m->r)); i++){
 162                 nscan[i] = malloc(bpl);
 163                 if(nscan[i] == nil)
 164                         sysfatal("can't allocate: %r");
 165         }
 166
 167         /* resample in X */
 168         nchan = d = m->depth/8;
 169         if(m->chan == XRGB32)
 170                 nchan--;
 171         for(i=0; i<Dy(m->r); i++){
 172                 for(j=0; j<nchan; j++)
 173                         resamplex(oscan[i], j, d, Dx(m->r), nscan[i], xsize);
 174                 free(oscan[i]);
 175                 oscan[i] = nscan[i];
 176                 nscan[i] = malloc(bpl);
 177                 if(nscan[i] == nil)
 178                         sysfatal("can't allocate: %r");
 179         }
 180
 181         /* resample in Y */
 182         for(i=0; i<xsize; i++)
 183                 for(j=0; j<nchan; j++)
 184                         resampley(oscan, d*i+j, Dy(m->r), nscan, ysize);
 185
 186         /* pack data into destination */
 187         bpl = bytesperline(new->r, m->depth);
 188         for(i=0; i<ysize; i++){
 189                 j = loadmemimage(new, Rect(0, i, xsize, i+1), nscan[i], bpl);
 190                 if(j != bpl)
 191                         sysfatal("loadmemimage: %r");
 192         }
 193         return new;
 194 }
 195
 196 void
 197 main(int argc, char *argv[])
 198 {
 199         int i, fd, xsize, ysize, xpercent, ypercent;
 200         Rectangle rparam;
 201         Memimage *m, *new, *t1, *t2;
 202         char *file;
 203         ulong tchan;
 204         double v;
 205
 206         for(i=-K2; i<=K2; i++){
 207                 K[K2+i] = kaiser(i/10., K2/10., 4.);
 208 //              print("%g %g\n", i/10., K[K2+i]);
 209         }
 210
 211         /* normalize */
 212         v = 0.0;
 213         for(i=0; i<NK; i++)
 214                 v += K[i];
 215         for(i=0; i<NK; i++)
 216                 K[i] /= v;
 217
 218         memimageinit();
 219         memset(&rparam, 0, sizeof rparam);
 220         xsize = ysize = 0;
 221         xpercent = ypercent = 0;
 222
 223         ARGBEGIN{
 224         case 'a':       /* compatibility; equivalent to just -x or -y */
 225                 if(xsize != 0 || ysize != 0)
 226                         usage();
 227                 xsize = getint(ARGF(), &xpercent);
 228                 if(xsize <= 0)
 229                         usage();
 230                 ysize = xsize;
 231                 ypercent = xpercent;
 232                 break;
 233         case 'x':
 234                 if(xsize != 0)
 235                         usage();
 236                 xsize = getint(ARGF(), &xpercent);
 237                 if(xsize <= 0)
 238                         usage();
 239                 break;
 240         case 'y':
 241                 if(ysize != 0)
 242                         usage();
 243                 ysize = getint(ARGF(), &ypercent);
 244                 if(ysize <= 0)
 245                         usage();
 246                 break;
 247         default:
 248                 usage();
 249         }ARGEND
 250
 251         if(xsize == 0 && ysize == 0)
 252                 usage();
 253
 254         file = "<stdin>";
 255         fd = 0;
 256         if(argc > 1)
 257                 usage();
 258         else if(argc == 1){
 259                 file = argv[0];
 260                 fd = open(file, OREAD);
 261                 if(fd < 0)
 262                         sysfatal("can't open %s: %r", file);
 263         }
 264
 265         m = readmemimage(fd);
 266         if(m == nil)
 267                 sysfatal("can't read %s: %r", file);
 268
 269         if(xpercent)
 270                 xsize = Dx(m->r)*xsize/100;
 271         if(ypercent)
 272                 ysize = Dy(m->r)*ysize/100;
 273         if(ysize == 0)
 274                 ysize = (xsize * Dy(m->r)) / Dx(m->r);
 275         if(xsize == 0)
 276                 xsize = (ysize * Dx(m->r)) / Dy(m->r);
 277
 278         switch(m->chan){
 279         default:
 280                 for(tchan = m->chan; tchan; tchan >>= 8)
 281                         if(TYPE(tchan) == CAlpha){
 282                                 tchan = RGBA32;
 283                                 goto Convert;
 284                         }
 285                 tchan = RGB24;
 286                 goto Convert;
 287
 288         case GREY8:
 289         case RGB24:
 290         case RGBA32:
 291         case ARGB32:
 292         case XRGB32:
 293                 new = resample(xsize, ysize, m);
 294                 break;
 295
 296         case GREY1:
 297         case GREY2:
 298         case GREY4:
 299                 tchan = GREY8;
 300         Convert:
 301                 /* use library to convert to byte-per-chan form, then convert back */
 302                 t1 = allocmemimage(m->r, tchan);
 303                 if(t1 == nil)
 304                         sysfatal("can't allocate temporary image: %r");
 305                 memimagedraw(t1, t1->r, m, m->r.min, nil, ZP, S);
 306                 t2 = resample(xsize, ysize, t1);
 307                 freememimage(t1);
 308                 new = allocmemimage(Rect(0, 0, xsize, ysize), m->chan);
 309                 if(new == nil)
 310                         sysfatal("can't allocate new image: %r");
 311                 /* should do error diffusion here */
 312                 memimagedraw(new, new->r, t2, t2->r.min, nil, ZP, S);
 313                 freememimage(t2);
 314                 break;
 315         }
 316
 317         assert(new);
 318         if(writememimage(1, new) < 0)
 319                 sysfatal("write error on output: %r");
 320
 321         exits(nil);
 322 }