rotate.im

   1 /*
   2 =head1 NAME
   3
   4   rotate.im - implements image rotations
   5
   6 =head1 SYNOPSIS
   7
   8   i_img *i_rotate90(i_img *src, int degrees)
   9
  10 =head1 DESCRIPTION
  11
  12 Implements basic 90 degree rotations of an image.
  13
  14 Other rotations will be added as tuits become available.
  15
  16 =cut
  17 */
  18
  19 #include "imager.h"
  20 #include "imageri.h"
  21 #include <math.h> /* for floor() */
  22
  23 #define ROT_DEBUG(x)
  24
  25 i_img *i_rotate90(i_img *src, int degrees) {
  26   i_img *targ;
  27   i_img_dim x, y;
  28
  29   i_clear_error();
  30
  31   if (degrees == 180) {
  32     /* essentially the same as flipxy(..., 2) except that it's not
  33        done in place */
  34     targ = i_sametype(src, src->xsize, src->ysize);
  35     if (src->type == i_direct_type) {
  36 #code src->bits <= 8
  37       IM_COLOR *vals = mymalloc(src->xsize * sizeof(IM_COLOR));
  38       for (y = 0; y < src->ysize; ++y) {
  39         IM_COLOR tmp;
  40         IM_GLIN(src, 0, src->xsize, y, vals);
  41         for (x = 0; x < src->xsize/2; ++x) {
  42           tmp = vals[x];
  43           vals[x] = vals[src->xsize - x - 1];
  44           vals[src->xsize - x - 1] = tmp;
  45         }
  46         IM_PLIN(targ, 0, src->xsize, src->ysize - y - 1, vals);
  47       }
  48       myfree(vals);
  49 #/code
  50     }
  51     else {
  52       i_palidx *vals = mymalloc(src->xsize * sizeof(i_palidx));
  53
  54       for (y = 0; y < src->ysize; ++y) {
  55         i_palidx tmp;
  56         i_gpal(src, 0, src->xsize, y, vals);
  57         for (x = 0; x < src->xsize/2; ++x) {
  58           tmp = vals[x];
  59           vals[x] = vals[src->xsize - x - 1];
  60           vals[src->xsize - x - 1] = tmp;
  61         }
  62         i_ppal(targ, 0, src->xsize, src->ysize - y - 1, vals);
  63       }
  64
  65       myfree(vals);
  66     }
  67
  68     return targ;
  69   }
  70   else if (degrees == 270 || degrees == 90) {
  71     i_img_dim tx, txstart, txinc;
  72     i_img_dim ty, tystart, tyinc;
  73
  74     if (degrees == 270) {
  75       txstart = 0;
  76       txinc = 1;
  77       tystart = src->xsize-1;
  78       tyinc = -1;
  79     }
  80     else {
  81       txstart = src->ysize-1;
  82       txinc = -1;
  83       tystart = 0;
  84       tyinc = 1;
  85     }
  86     targ = i_sametype(src, src->ysize, src->xsize);
  87     if (src->type == i_direct_type) {
  88 #code src->bits <= 8
  89       IM_COLOR *vals = mymalloc(src->xsize * sizeof(IM_COLOR));
  90
  91       tx = txstart;
  92       for (y = 0; y < src->ysize; ++y) {
  93         IM_GLIN(src, 0, src->xsize, y, vals);
  94         ty = tystart;
  95         for (x = 0; x < src->xsize; ++x) {
  96           IM_PPIX(targ, tx, ty, vals+x);
  97           ty += tyinc;
  98         }
  99         tx += txinc;
 100       }
 101       myfree(vals);
 102 #/code
 103     }
 104     else {
 105       i_palidx *vals = mymalloc(src->xsize * sizeof(i_palidx));
 106
 107       tx = txstart;
 108       for (y = 0; y < src->ysize; ++y) {
 109         i_gpal(src, 0, src->xsize, y, vals);
 110         ty = tystart;
 111         for (x = 0; x < src->xsize; ++x) {
 112           i_ppal(targ, tx, tx+1, ty, vals+x);
 113           ty += tyinc;
 114         }
 115         tx += txinc;
 116       }
 117       myfree(vals);
 118     }
 119     return targ;
 120   }
 121   else {
 122     i_push_error(0, "i_rotate90() only rotates at 90, 180, or 270 degrees");
 123     return NULL;
 124   }
 125 }
 126
 127 /* linear interpolation */
 128 static i_color interp_i_color(i_color before, i_color after, double pos,
 129                               int channels) {
 130   i_color out;
 131   int ch;
 132
 133   pos -= floor(pos);
 134   if (channels == 1 || channels == 3) {
 135     for (ch = 0; ch < channels; ++ch)
 136       out.channel[ch] = ((1-pos) * before.channel[ch] + pos * after.channel[ch]) + 0.5;
 137   }
 138   else {
 139     int total_cover = (1-pos) * before.channel[channels-1]
 140       + pos * after.channel[channels-1];
 141
 142     total_cover = I_LIMIT_8(total_cover);
 143     if (total_cover) {
 144       double before_alpha = before.channel[channels-1] / 255.0;
 145       double after_alpha = after.channel[channels-1] / 255.0;
 146       double total_alpha = before_alpha * (1-pos) + after_alpha * pos;
 147
 148       for (ch = 0; ch < channels-1; ++ch) {
 149         int out_level = ((1-pos) * before.channel[ch] * before_alpha +
 150                          pos * after.channel[ch] * after_alpha) / total_alpha + 0.5;
 151
 152         out.channel[ch] = I_LIMIT_8(out_level);
 153       }
 154     }
 155
 156     out.channel[channels-1] = total_cover;
 157   }
 158
 159   return out;
 160 }
 161
 162 /* hopefully this will be inlined  (it is with -O3 with gcc 2.95.4) */
 163 /* linear interpolation */
 164 static i_fcolor interp_i_fcolor(i_fcolor before, i_fcolor after, double pos,
 165                                 int channels) {
 166   i_fcolor out;
 167   int ch;
 168
 169   pos -= floor(pos);
 170   if (channels == 1 || channels == 3) {
 171     for (ch = 0; ch < channels; ++ch)
 172       out.channel[ch] = (1-pos) * before.channel[ch] + pos * after.channel[ch];
 173   }
 174   else {
 175     double total_cover = (1-pos) * before.channel[channels-1]
 176       + pos * after.channel[channels-1];
 177
 178     total_cover = I_LIMIT_DOUBLE(total_cover);
 179     if (total_cover) {
 180       double before_alpha = before.channel[channels-1];
 181       double after_alpha = after.channel[channels-1];
 182       double total_alpha = before_alpha * (1-pos) + after_alpha * pos;
 183
 184       for (ch = 0; ch < channels-1; ++ch) {
 185         double out_level = ((1-pos) * before.channel[ch] * before_alpha +
 186                          pos * after.channel[ch] * after_alpha) / total_alpha;
 187
 188         out.channel[ch] = I_LIMIT_DOUBLE(out_level);
 189       }
 190     }
 191
 192     out.channel[channels-1] = total_cover;
 193   }
 194
 195   return out;
 196 }
 197
 198 i_img *i_matrix_transform_bg(i_img *src, i_img_dim xsize, i_img_dim ysize, const double *matrix,
 199                              const i_color *backp, const i_fcolor *fbackp) {
 200   i_img *result = i_sametype(src, xsize, ysize);
 201   i_img_dim x, y;
 202   int ch;
 203   i_img_dim i, j;
 204   double sx, sy, sz;
 205
 206   if (src->type == i_direct_type) {
 207 #code src->bits <= 8
 208     IM_COLOR *vals = mymalloc(xsize * sizeof(IM_COLOR));
 209     IM_COLOR back;
 210
 211 #ifdef IM_EIGHT_BIT
 212     if (backp) {
 213       back = *backp;
 214     }
 215     else if (fbackp) {
 216       for (ch = 0; ch < src->channels; ++ch) {
 217         i_fsample_t fsamp;
 218         fsamp = fbackp->channel[ch];
 219         back.channel[ch] = fsamp < 0 ? 0 : fsamp > 1 ? 255 : fsamp * 255;
 220       }
 221     }
 222 #else
 223 #define interp_i_color interp_i_fcolor
 224     if (fbackp) {
 225       back = *fbackp;
 226     }
 227     else if (backp) {
 228       for (ch = 0; ch < src->channels; ++ch)
 229         back.channel[ch] = backp->channel[ch] / 255.0;
 230     }
 231 #endif
 232     else {
 233       for (ch = 0; ch < src->channels; ++ch)
 234         back.channel[ch] = 0;
 235     }
 236
 237     for (y = 0; y < ysize; ++y) {
 238       for (x = 0; x < xsize; ++x) {
 239         /* dividing by sz gives us the ability to do perspective
 240            transforms */
 241         sz = x * matrix[6] + y * matrix[7] + matrix[8];
 242         if (fabs(sz) > 0.0000001) {
 243           sx = (x * matrix[0] + y * matrix[1] + matrix[2]) / sz;
 244           sy = (x * matrix[3] + y * matrix[4] + matrix[5]) / sz;
 245         }
 246         else {
 247           sx = sy = 0;
 248         }
 249
 250         /* anything outside these ranges is either a broken co-ordinate
 251            or outside the source */
 252         if (fabs(sz) > 0.0000001
 253             && sx >= -1 && sx < src->xsize
 254             && sy >= -1 && sy < src->ysize) {
 255
 256           ROT_DEBUG(fprintf(stderr, "map " i_DFp " to %g,%g\n", i_DFcp(x, y), sx, sy));
 257           if (sx != (i_img_dim)sx) {
 258             if (sy != (i_img_dim)sy) {
 259               IM_COLOR c[2][2];
 260               IM_COLOR ci2[2];
 261               ROT_DEBUG(fprintf(stderr, " both non-int\n"));
 262               for (i = 0; i < 2; ++i)
 263                 for (j = 0; j < 2; ++j)
 264                   if (IM_GPIX(src, floor(sx)+i, floor(sy)+j, &c[j][i]))
 265                     c[j][i] = back;
 266               for (j = 0; j < 2; ++j)
 267                 ci2[j] = interp_i_color(c[j][0], c[j][1], sx, src->channels);
 268               vals[x] = interp_i_color(ci2[0], ci2[1], sy, src->channels);
 269             }
 270             else {
 271               IM_COLOR ci2[2];
 272               ROT_DEBUG(fprintf(stderr, " y int, x non-int\n"));
 273               for (i = 0; i < 2; ++i)
 274                 if (IM_GPIX(src, floor(sx)+i, sy, ci2+i))
 275                   ci2[i] = back;
 276               vals[x] = interp_i_color(ci2[0], ci2[1], sx, src->channels);
 277             }
 278           }
 279           else {
 280             if (sy != (i_img_dim)sy) {
 281               IM_COLOR ci2[2];
 282               ROT_DEBUG(fprintf(stderr, " x int, y non-int\n"));
 283               for (i = 0; i < 2; ++i)
 284                 if (IM_GPIX(src, sx, floor(sy)+i, ci2+i))
 285                   ci2[i] = back;
 286               vals[x] = interp_i_color(ci2[0], ci2[1], sy, src->channels);
 287             }
 288             else {
 289               ROT_DEBUG(fprintf(stderr, " both int\n"));
 290               /* all the world's an integer */
 291               if (IM_GPIX(src, sx, sy, vals+x))
 292                 vals[x] = back;
 293             }
 294           }
 295         }
 296         else {
 297           vals[x] = back;
 298         }
 299       }
 300       IM_PLIN(result, 0, xsize, y, vals);
 301     }
 302     myfree(vals);
 303 #undef interp_i_color
 304 #/code
 305   }
 306   else {
 307     /* don't interpolate for a palette based image */
 308     i_palidx *vals = mymalloc(xsize * sizeof(i_palidx));
 309     i_palidx back = 0;
 310     i_color min;
 311     int minval = 256 * 4;
 312     i_img_dim ix, iy;
 313     i_color want_back;
 314     i_fsample_t fsamp;
 315
 316     if (backp) {
 317       want_back = *backp;
 318     }
 319     else if (fbackp) {
 320       for (ch = 0; ch < src->channels; ++ch) {
 321         fsamp = fbackp->channel[ch];
 322         want_back.channel[ch] = fsamp < 0 ? 0 : fsamp > 1 ? 255 : fsamp * 255;
 323       }
 324     }
 325     else {
 326       for (ch = 0; ch < src->channels; ++ch)
 327         want_back.channel[ch] = 0;
 328     }
 329
 330     /* find the closest color */
 331     for (i = 0; i < i_colorcount(src); ++i) {
 332       i_color temp;
 333       int tempval;
 334       i_getcolors(src, i, &temp, 1);
 335       tempval = 0;
 336       for (ch = 0; ch < src->channels; ++ch) {
 337         tempval += abs(want_back.channel[ch] - temp.channel[ch]);
 338       }
 339       if (tempval < minval) {
 340         back = i;
 341         min = temp;
 342         minval = tempval;
 343       }
 344     }
 345
 346     for (y = 0; y < ysize; ++y) {
 347       for (x = 0; x < xsize; ++x) {
 348         /* dividing by sz gives us the ability to do perspective
 349            transforms */
 350         sz = x * matrix[6] + y * matrix[7] + matrix[8];
 351         if (abs(sz) > 0.0000001) {
 352           sx = (x * matrix[0] + y * matrix[1] + matrix[2]) / sz;
 353           sy = (x * matrix[3] + y * matrix[4] + matrix[5]) / sz;
 354         }
 355         else {
 356           sx = sy = 0;
 357         }
 358
 359         /* anything outside these ranges is either a broken co-ordinate
 360            or outside the source */
 361         if (abs(sz) > 0.0000001
 362             && sx >= -0.5 && sx < src->xsize-0.5
 363             && sy >= -0.5 && sy < src->ysize-0.5) {
 364
 365           /* all the world's an integer */
 366           ix = (i_img_dim)(sx+0.5);
 367           iy = (i_img_dim)(sy+0.5);
 368           if (!i_gpal(src, ix, ix+1, iy, vals+x))
 369             vals[i] = back;
 370         }
 371         else {
 372           vals[x] = back;
 373         }
 374       }
 375       i_ppal(result, 0, xsize, y, vals);
 376     }
 377     myfree(vals);
 378   }
 379
 380   return result;
 381 }
 382
 383 i_img *i_matrix_transform(i_img *src, i_img_dim xsize, i_img_dim ysize, const double *matrix) {
 384   return i_matrix_transform_bg(src, xsize, ysize, matrix, NULL, NULL);
 385 }
 386
 387 static void
 388 i_matrix_mult(double *dest, const double *left, const double *right) {
 389   int i, j, k;
 390   double accum;
 391
 392   for (i = 0; i < 3; ++i) {
 393     for (j = 0; j < 3; ++j) {
 394       accum = 0.0;
 395       for (k = 0; k < 3; ++k) {
 396         accum += left[3*i+k] * right[3*k+j];
 397       }
 398       dest[3*i+j] = accum;
 399     }
 400   }
 401 }
 402
 403 #define numfmt "%23g"
 404
 405 ROT_DEBUG(static dump_mat(const char *name, double *f) {
 406   fprintf(stderr, "%s:\n  " numfmt " " numfmt " " numfmt "\n"
 407           "  " numfmt " " numfmt " " numfmt "\n"
 408           "  " numfmt " " numfmt " " numfmt "\n",
 409           name, f[0], f[1], f[2], f[3], f[4], f[5], f[6], f[7], f[8]);
 410   })
 411
 412 i_img *i_rotate_exact_bg(i_img *src, double amount,
 413                          const i_color *backp, const i_fcolor *fbackp) {
 414   double xlate1[9] = { 0 };
 415   double rotate[9];
 416   double xlate2[9] = { 0 };
 417   double temp[9], matrix[9];
 418   i_img_dim x1, x2, y1, y2, newxsize, newysize;
 419
 420   /* first translate the centre of the image to (0,0) */
 421   xlate1[0] = 1;
 422   xlate1[2] = (src->xsize-1)/2.0;
 423   xlate1[4] = 1;
 424   xlate1[5] = (src->ysize-1)/2.0;
 425   xlate1[8] = 1;
 426
 427   ROT_DEBUG(dump_mat("xlate1", xlate1));
 428
 429   /* rotate around (0.0) */
 430   rotate[0] = cos(amount);
 431   rotate[1] = sin(amount);
 432   rotate[2] = 0;
 433   rotate[3] = -rotate[1];
 434   rotate[4] = rotate[0];
 435   rotate[5] = 0;
 436   rotate[6] = 0;
 437   rotate[7] = 0;
 438   rotate[8] = 1;
 439
 440   ROT_DEBUG(dump_mat("rotate", rotate));
 441
 442   ROT_DEBUG(fprintf(stderr, "cos %g sin %g\n", rotate[0], rotate[1]));
 443
 444   x1 = ceil(fabs(src->xsize * rotate[0] + src->ysize * rotate[1]) - 0.0001);
 445   x2 = ceil(fabs(src->xsize * rotate[0] - src->ysize * rotate[1]) - 0.0001);
 446   y1 = ceil(fabs(src->xsize * rotate[3] + src->ysize * rotate[4]) - 0.0001);
 447   y2 = ceil(fabs(src->xsize * rotate[3] - src->ysize * rotate[4]) - 0.0001);
 448   ROT_DEBUG(fprintf(stderr, "x1 y1 " i_DFp " x2 y2 " i_DFp "\n", i_DFcp(x1, y1), i_DFcp(x2, y2)));
 449   newxsize = x1 > x2 ? x1 : x2;
 450   newysize = y1 > y2 ? y1 : y2;
 451   /* translate the centre back to the center of the image */
 452   xlate2[0] = 1;
 453   xlate2[2] = -(newxsize-1)/2.0;
 454   xlate2[4] = 1;
 455   xlate2[5] = -(newysize-1)/2.0;
 456   xlate2[8] = 1;
 457
 458   ROT_DEBUG(dump_mat("xlate2", xlate2));
 459
 460   i_matrix_mult(temp, xlate1, rotate);
 461   i_matrix_mult(matrix, temp, xlate2);
 462
 463   ROT_DEBUG(dump_mat("matrxi", matrix));
 464
 465   return i_matrix_transform_bg(src, newxsize, newysize, matrix, backp, fbackp);
 466 }
 467
 468 i_img *i_rotate_exact(i_img *src, double amount) {
 469   return i_rotate_exact_bg(src, amount, NULL, NULL);
 470 }
 471
 472
 473 /*
 474 =back
 475
 476 =head1 AUTHOR
 477
 478 Tony Cook <tony@develop-help.com>
 479
 480 =head1 SEE ALSO
 481
 482 Imager(3)
 483
 484 =cut
 485 */