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     else {
 156       for (ch = 0; ch < channels-1; ++ch)
 157         out.channel[ch] = 0;
 158     }
 159
 160     out.channel[channels-1] = total_cover;
 161   }
 162
 163   return out;
 164 }
 165
 166 /* hopefully this will be inlined  (it is with -O3 with gcc 2.95.4) */
 167 /* linear interpolation */
 168 static i_fcolor interp_i_fcolor(i_fcolor before, i_fcolor after, double pos,
 169                                 int channels) {
 170   i_fcolor out;
 171   int ch;
 172
 173   pos -= floor(pos);
 174   if (channels == 1 || channels == 3) {
 175     for (ch = 0; ch < channels; ++ch)
 176       out.channel[ch] = (1-pos) * before.channel[ch] + pos * after.channel[ch];
 177   }
 178   else {
 179     double total_cover = (1-pos) * before.channel[channels-1]
 180       + pos * after.channel[channels-1];
 181
 182     total_cover = I_LIMIT_DOUBLE(total_cover);
 183     if (total_cover) {
 184       double before_alpha = before.channel[channels-1];
 185       double after_alpha = after.channel[channels-1];
 186       double total_alpha = before_alpha * (1-pos) + after_alpha * pos;
 187
 188       for (ch = 0; ch < channels-1; ++ch) {
 189         double out_level = ((1-pos) * before.channel[ch] * before_alpha +
 190                          pos * after.channel[ch] * after_alpha) / total_alpha;
 191
 192         out.channel[ch] = I_LIMIT_DOUBLE(out_level);
 193       }
 194     }
 195     else {
 196       for (ch = 0; ch < channels-1; ++ch)
 197         out.channel[ch] = 0;
 198     }
 199
 200     out.channel[channels-1] = total_cover;
 201   }
 202
 203   return out;
 204 }
 205
 206 i_img *i_matrix_transform_bg(i_img *src, i_img_dim xsize, i_img_dim ysize, const double *matrix,
 207                              const i_color *backp, const i_fcolor *fbackp) {
 208   i_img *result = i_sametype(src, xsize, ysize);
 209   i_img_dim x, y;
 210   int ch;
 211   i_img_dim i, j;
 212   double sx, sy, sz;
 213
 214   if (src->type == i_direct_type) {
 215 #code src->bits <= 8
 216     IM_COLOR *vals = mymalloc(xsize * sizeof(IM_COLOR));
 217     IM_COLOR back;
 218
 219 #ifdef IM_EIGHT_BIT
 220     if (backp) {
 221       back = *backp;
 222     }
 223     else if (fbackp) {
 224       for (ch = 0; ch < src->channels; ++ch) {
 225         i_fsample_t fsamp;
 226         fsamp = fbackp->channel[ch];
 227         back.channel[ch] = fsamp < 0 ? 0 : fsamp > 1 ? 255 : fsamp * 255;
 228       }
 229     }
 230 #else
 231 #define interp_i_color interp_i_fcolor
 232     if (fbackp) {
 233       back = *fbackp;
 234     }
 235     else if (backp) {
 236       for (ch = 0; ch < src->channels; ++ch)
 237         back.channel[ch] = backp->channel[ch] / 255.0;
 238     }
 239 #endif
 240     else {
 241       for (ch = 0; ch < src->channels; ++ch)
 242         back.channel[ch] = 0;
 243     }
 244
 245     for (y = 0; y < ysize; ++y) {
 246       for (x = 0; x < xsize; ++x) {
 247         /* dividing by sz gives us the ability to do perspective
 248            transforms */
 249         sz = x * matrix[6] + y * matrix[7] + matrix[8];
 250         if (fabs(sz) > 0.0000001) {
 251           sx = (x * matrix[0] + y * matrix[1] + matrix[2]) / sz;
 252           sy = (x * matrix[3] + y * matrix[4] + matrix[5]) / sz;
 253         }
 254         else {
 255           sx = sy = 0;
 256         }
 257
 258         /* anything outside these ranges is either a broken co-ordinate
 259            or outside the source */
 260         if (fabs(sz) > 0.0000001
 261             && sx >= -1 && sx < src->xsize
 262             && sy >= -1 && sy < src->ysize) {
 263           i_img_dim bx = floor(sx);
 264           i_img_dim by = floor(sy);
 265
 266           ROT_DEBUG(fprintf(stderr, "map " i_DFp " to %g,%g\n", i_DFcp(x, y), sx, sy));
 267           if (sx != bx) {
 268             if (sy != by) {
 269               IM_COLOR c[2][2];
 270               IM_COLOR ci2[2];
 271               ROT_DEBUG(fprintf(stderr, " both non-int\n"));
 272               for (i = 0; i < 2; ++i)
 273                 for (j = 0; j < 2; ++j)
 274                   if (IM_GPIX(src, bx+i, by+j, &c[j][i]))
 275                     c[j][i] = back;
 276               for (j = 0; j < 2; ++j)
 277                 ci2[j] = interp_i_color(c[j][0], c[j][1], sx, src->channels);
 278               vals[x] = interp_i_color(ci2[0], ci2[1], sy, src->channels);
 279             }
 280             else {
 281               IM_COLOR ci2[2];
 282               ROT_DEBUG(fprintf(stderr, " y int, x non-int\n"));
 283               for (i = 0; i < 2; ++i)
 284                 if (IM_GPIX(src, bx+i, sy, ci2+i))
 285                   ci2[i] = back;
 286               vals[x] = interp_i_color(ci2[0], ci2[1], sx, src->channels);
 287             }
 288           }
 289           else {
 290             if (sy != (i_img_dim)sy) {
 291               IM_COLOR ci2[2];
 292               ROT_DEBUG(fprintf(stderr, " x int, y non-int\n"));
 293               for (i = 0; i < 2; ++i)
 294                 if (IM_GPIX(src, bx, by+i, ci2+i))
 295                   ci2[i] = back;
 296               vals[x] = interp_i_color(ci2[0], ci2[1], sy, src->channels);
 297             }
 298             else {
 299               ROT_DEBUG(fprintf(stderr, " both int\n"));
 300               /* all the world's an integer */
 301               if (IM_GPIX(src, sx, sy, vals+x))
 302                 vals[x] = back;
 303             }
 304           }
 305         }
 306         else {
 307           vals[x] = back;
 308         }
 309       }
 310       IM_PLIN(result, 0, xsize, y, vals);
 311     }
 312     myfree(vals);
 313 #undef interp_i_color
 314 #/code
 315   }
 316   else {
 317     /* don't interpolate for a palette based image */
 318     i_palidx *vals = mymalloc(xsize * sizeof(i_palidx));
 319     i_palidx back = 0;
 320     int minval = 256 * 4;
 321     i_img_dim ix, iy;
 322     i_color want_back;
 323     i_fsample_t fsamp;
 324
 325     if (backp) {
 326       want_back = *backp;
 327     }
 328     else if (fbackp) {
 329       for (ch = 0; ch < src->channels; ++ch) {
 330         fsamp = fbackp->channel[ch];
 331         want_back.channel[ch] = fsamp < 0 ? 0 : fsamp > 1 ? 255 : fsamp * 255;
 332       }
 333     }
 334     else {
 335       for (ch = 0; ch < src->channels; ++ch)
 336         want_back.channel[ch] = 0;
 337     }
 338
 339     /* find the closest color */
 340     for (i = 0; i < i_colorcount(src); ++i) {
 341       i_color temp;
 342       int tempval;
 343       i_getcolors(src, i, &temp, 1);
 344       tempval = 0;
 345       for (ch = 0; ch < src->channels; ++ch) {
 346         tempval += abs(want_back.channel[ch] - temp.channel[ch]);
 347       }
 348       if (tempval < minval) {
 349         back = i;
 350         minval = tempval;
 351       }
 352     }
 353
 354     for (y = 0; y < ysize; ++y) {
 355       for (x = 0; x < xsize; ++x) {
 356         /* dividing by sz gives us the ability to do perspective
 357            transforms */
 358         sz = x * matrix[6] + y * matrix[7] + matrix[8];
 359         if (abs(sz) > 0.0000001) {
 360           sx = (x * matrix[0] + y * matrix[1] + matrix[2]) / sz;
 361           sy = (x * matrix[3] + y * matrix[4] + matrix[5]) / sz;
 362         }
 363         else {
 364           sx = sy = 0;
 365         }
 366
 367         /* anything outside these ranges is either a broken co-ordinate
 368            or outside the source */
 369         if (abs(sz) > 0.0000001
 370             && sx >= -0.5 && sx < src->xsize-0.5
 371             && sy >= -0.5 && sy < src->ysize-0.5) {
 372
 373           /* all the world's an integer */
 374           ix = (i_img_dim)(sx+0.5);
 375           iy = (i_img_dim)(sy+0.5);
 376           if (!i_gpal(src, ix, ix+1, iy, vals+x))
 377             vals[i] = back;
 378         }
 379         else {
 380           vals[x] = back;
 381         }
 382       }
 383       i_ppal(result, 0, xsize, y, vals);
 384     }
 385     myfree(vals);
 386   }
 387
 388   return result;
 389 }
 390
 391 i_img *i_matrix_transform(i_img *src, i_img_dim xsize, i_img_dim ysize, const double *matrix) {
 392   return i_matrix_transform_bg(src, xsize, ysize, matrix, NULL, NULL);
 393 }
 394
 395 static void
 396 i_matrix_mult(double *dest, const double *left, const double *right) {
 397   int i, j, k;
 398   double accum;
 399
 400   for (i = 0; i < 3; ++i) {
 401     for (j = 0; j < 3; ++j) {
 402       accum = 0.0;
 403       for (k = 0; k < 3; ++k) {
 404         accum += left[3*i+k] * right[3*k+j];
 405       }
 406       dest[3*i+j] = accum;
 407     }
 408   }
 409 }
 410
 411 #define numfmt "%23g"
 412
 413 ROT_DEBUG(static void dump_mat(const char *name, double *f) {
 414   fprintf(stderr, "%s:\n  " numfmt " " numfmt " " numfmt "\n"
 415           "  " numfmt " " numfmt " " numfmt "\n"
 416           "  " numfmt " " numfmt " " numfmt "\n",
 417           name, f[0], f[1], f[2], f[3], f[4], f[5], f[6], f[7], f[8]);
 418   })
 419
 420 i_img *i_rotate_exact_bg(i_img *src, double amount,
 421                          const i_color *backp, const i_fcolor *fbackp) {
 422   double xlate1[9] = { 0 };
 423   double rotate[9];
 424   double xlate2[9] = { 0 };
 425   double temp[9], matrix[9];
 426   i_img_dim x1, x2, y1, y2, newxsize, newysize;
 427
 428   ROT_DEBUG(fprintf(stderr, "rotate angle %.20g\n", amount));
 429
 430   /* first translate the centre of the image to (0,0) */
 431   xlate1[0] = 1;
 432   xlate1[2] = (src->xsize-1)/2.0;
 433   xlate1[4] = 1;
 434   xlate1[5] = (src->ysize-1)/2.0;
 435   xlate1[8] = 1;
 436
 437   ROT_DEBUG(dump_mat("xlate1", xlate1));
 438
 439   /* rotate around (0.0) */
 440   rotate[0] = cos(amount);
 441   rotate[1] = sin(amount);
 442   rotate[2] = 0;
 443   rotate[3] = -rotate[1];
 444   rotate[4] = rotate[0];
 445   rotate[5] = 0;
 446   rotate[6] = 0;
 447   rotate[7] = 0;
 448   rotate[8] = 1;
 449
 450   ROT_DEBUG(dump_mat("rotate", rotate));
 451
 452   ROT_DEBUG(fprintf(stderr, "cos %g sin %g\n", rotate[0], rotate[1]));
 453
 454   x1 = ceil(fabs(src->xsize * rotate[0] + src->ysize * rotate[1]) - 0.0001);
 455   x2 = ceil(fabs(src->xsize * rotate[0] - src->ysize * rotate[1]) - 0.0001);
 456   y1 = ceil(fabs(src->xsize * rotate[3] + src->ysize * rotate[4]) - 0.0001);
 457   y2 = ceil(fabs(src->xsize * rotate[3] - src->ysize * rotate[4]) - 0.0001);
 458   ROT_DEBUG(fprintf(stderr, "x1 y1 " i_DFp " x2 y2 " i_DFp "\n", i_DFcp(x1, y1), i_DFcp(x2, y2)));
 459   newxsize = x1 > x2 ? x1 : x2;
 460   newysize = y1 > y2 ? y1 : y2;
 461   /* translate the centre back to the center of the image */
 462   xlate2[0] = 1;
 463   xlate2[2] = -(newxsize-1)/2.0;
 464   xlate2[4] = 1;
 465   xlate2[5] = -(newysize-1)/2.0;
 466   xlate2[8] = 1;
 467
 468   ROT_DEBUG(dump_mat("xlate2", xlate2));
 469
 470   i_matrix_mult(temp, xlate1, rotate);
 471   i_matrix_mult(matrix, temp, xlate2);
 472
 473   ROT_DEBUG(dump_mat("matrxi", matrix));
 474
 475   return i_matrix_transform_bg(src, newxsize, newysize, matrix, backp, fbackp);
 476 }
 477
 478 i_img *i_rotate_exact(i_img *src, double amount) {
 479   return i_rotate_exact_bg(src, amount, NULL, NULL);
 480 }
 481
 482
 483 /*
 484 =back
 485
 486 =head1 AUTHOR
 487
 488 Tony Cook <tony@develop-help.com>
 489
 490 =head1 SEE ALSO
 491
 492 Imager(3)
 493
 494 =cut
 495 */