]> gitweb.factorcode.org Git - factor.git/commitdiff
images.jpeg: resurrecting from factor-unmaintained.
authorJohn Benediktsson <mrjbq7@gmail.com>
Mon, 7 Dec 2020 22:49:21 +0000 (14:49 -0800)
committerJohn Benediktsson <mrjbq7@gmail.com>
Mon, 7 Dec 2020 22:49:21 +0000 (14:49 -0800)
extra/images/jpeg/jpeg.factor [new file with mode: 0644]

diff --git a/extra/images/jpeg/jpeg.factor b/extra/images/jpeg/jpeg.factor
new file mode 100644 (file)
index 0000000..7050e52
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,372 @@
+! Copyright (C) 2009 Marc Fauconneau.
+! See http://factorcode.org/license.txt for BSD license.
+USING: accessors arrays byte-arrays combinators
+compression.huffman fry grouping images images.loader
+images.processing io io.binary io.encodings.binary
+io.streams.byte-array io.streams.limited io.streams.throwing
+kernel locals math math.bitwise math.blas.matrices
+math.blas.vectors math.constants math.functions math.matrices
+math.order math.vectors memoize namespaces sequences
+sequences.deep ;
+QUALIFIED-WITH: bitstreams bs
+IN: images.jpeg
+
+SINGLETON: jpeg-image
+
+TUPLE: loading-jpeg < image
+    { headers }
+    { bitstream }
+    { color-info initial: { f f f f } }
+    { quant-tables initial: { f f } }
+    { huff-tables initial: { f f f f } }
+    { components } ;
+
+{ "jpg" "jpeg" } [ jpeg-image ?register-image-class ] each
+
+<PRIVATE
+
+: <loading-jpeg> ( headers bitstream -- image )
+    loading-jpeg new swap >>bitstream swap >>headers ;
+
+SINGLETONS: SOF DHT DAC RST SOI EOI SOS DQT DNL DRI DHP EXP
+APP JPG COM TEM RES ;
+
+! ISO/IEC 10918-1 Table B.1
+:: >marker ( byte -- marker )
+    byte
+    {
+      { [ dup 0xCC = ] [ { DAC } ] }
+      { [ dup 0xC4 = ] [ { DHT } ] }
+      { [ dup 0xC9 = ] [ { JPG } ] }
+      { [ dup -4 shift 0xC = ] [ SOF byte 4 bits 2array ] }
+
+      { [ dup 0xD8 = ] [ { SOI } ] }
+      { [ dup 0xD9 = ] [ { EOI } ] }
+      { [ dup 0xDA = ] [ { SOS } ] }
+      { [ dup 0xDB = ] [ { DQT } ] }
+      { [ dup 0xDC = ] [ { DNL } ] }
+      { [ dup 0xDD = ] [ { DRI } ] }
+      { [ dup 0xDE = ] [ { DHP } ] }
+      { [ dup 0xDF = ] [ { EXP } ] }
+      { [ dup -4 shift 0xD = ] [ RST byte 4 bits 2array ] }
+
+      { [ dup -4 shift 0xE = ] [ APP byte 4 bits 2array ] }
+      { [ dup 0xFE = ] [ { COM } ] }
+      { [ dup -4 shift 0xF = ] [ JPG byte 4 bits 2array ] }
+
+      { [ dup 0x01 = ] [ { TEM } ] }
+      [ { RES } ]
+    }
+    cond nip ;
+
+TUPLE: jpeg-chunk length type data ;
+
+: <jpeg-chunk> ( type length data -- jpeg-chunk )
+    jpeg-chunk new
+        swap >>data
+        swap >>length
+        swap >>type ;
+
+TUPLE: jpeg-color-info
+    h v quant-table dc-huff-table ac-huff-table { diff initial: 0 } id ;
+
+: <jpeg-color-info> ( h v quant-table -- jpeg-color-info )
+    jpeg-color-info new
+        swap >>quant-table
+        swap >>v
+        swap >>h ;
+
+: jpeg> ( -- jpeg-image ) jpeg-image get ;
+
+: apply-diff ( dc color -- dc' )
+    [ diff>> + dup ] [ diff<< ] bi ;
+
+: fetch-tables ( component -- )
+    [ [ jpeg> quant-tables>> nth ] change-quant-table drop ]
+    [ [ jpeg> huff-tables>> nth ] change-dc-huff-table drop ]
+    [ [ 2 + jpeg> huff-tables>> nth ] change-ac-huff-table drop ] tri ;
+
+: read4/4 ( -- a b ) read1 16 /mod ;
+
+! headers
+
+: decode-frame ( header -- )
+    data>>
+    binary
+    [
+        read1 8 assert=
+        2 read be>
+        2 read be>
+        swap 2array jpeg> dim<<
+        read1
+        [
+            read1 read4/4 read1 <jpeg-color-info>
+            swap [ >>id ] keep jpeg> color-info>> set-nth
+        ] times
+    ] with-byte-reader ;
+
+: decode-quant-table ( chunk -- )
+    dup data>>
+    binary
+    [
+        length>>
+        2 - 65 /
+        [
+            read4/4 [ 0 assert= ] dip
+            64 read
+            swap jpeg> quant-tables>> set-nth
+        ] times
+    ] with-byte-reader ;
+
+: decode-huff-table ( chunk -- )
+    data>> [ binary <byte-reader> ] [ length ] bi limit-stream [
+        [ input-stream get stream>> [ count>> ] [ limit>> ] bi < ]
+        [
+            read4/4 swap 2 * +
+            16 read
+            dup [ ] [ + ] map-reduce read
+            binary [ [ read [ B{ } ] unless* ] { } map-as ] with-byte-reader
+            swap jpeg> huff-tables>> set-nth
+        ] while
+    ] stream-throw-on-eof ;
+
+: decode-scan ( chunk -- )
+    data>>
+    binary
+    [
+        read1 <iota>
+        [   drop
+            read1 jpeg> color-info>> nth clone
+            read1 16 /mod [ >>dc-huff-table ] [ >>ac-huff-table ] bi*
+        ] map jpeg> components<<
+        read1 0 assert=
+        read1 63 assert=
+        read1 16 /mod [ 0 assert= ] bi@
+    ] with-byte-reader ;
+
+: singleton-first ( seq -- elt )
+    [ length 1 assert= ] [ first ] bi ;
+
+ERROR: not-a-baseline-jpeg-image ;
+
+: baseline-parse ( -- )
+    jpeg> headers>> [ type>> { SOF 0 } = ] any? [ not-a-baseline-jpeg-image ] unless
+    jpeg> headers>>
+    {
+        [ [ type>> { SOF 0 } = ] filter singleton-first decode-frame ]
+        [ [ type>> { DQT } = ] filter [ decode-quant-table ] each ]
+        [ [ type>> { DHT } = ] filter [ decode-huff-table ] each ]
+        [ [ type>> { SOS } = ] filter singleton-first decode-scan ]
+    } cleave ;
+
+: parse-marker ( -- marker )
+    read1 0xFF assert=
+    read1 >marker ;
+
+: parse-headers ( -- chunks )
+    [ parse-marker dup { SOS } = not ]
+    [
+        2 read be>
+        dup 2 - read <jpeg-chunk>
+    ] [ produce ] keep dip swap suffix ;
+
+MEMO: zig-zag ( -- zz )
+    {
+        {  0  1  5  6 14 15 27 28 }
+        {  2  4  7 13 16 26 29 42 }
+        {  3  8 12 17 25 30 41 43 }
+        {  9 11 18 24 31 40 44 53 }
+        { 10 19 23 32 39 45 52 54 }
+        { 20 22 33 38 46 51 55 60 }
+        { 21 34 37 47 50 56 59 61 }
+        { 35 36 48 49 57 58 62 63 }
+    } flatten ;
+
+MEMO: yuv>bgr-matrix ( -- m )
+    {
+        { 1  2.03211  0       }
+        { 1 -0.39465 -0.58060 }
+        { 1  0        1.13983 }
+    } ;
+
+: wave ( x u -- n ) swap 2 * 1 + * pi * 16 / cos ;
+
+:: dct-vect ( u v -- basis )
+    { 8 8 } coord-matrix [ { u v } [ wave ] 2map product ] map^2
+    1 u v [ 0 = [ 2 sqrt / ] when ] bi@ 4 / m*n ;
+
+MEMO: dct-matrix ( -- m ) 64 <iota> [ 8 /mod dct-vect flatten ] map ;
+
+: mb-dim ( component -- dim )  [ h>> ] [ v>> ] bi 2array ;
+
+! : blocks ( component -- seq )
+!    mb-dim ! coord-matrix flip concat [ [ { 2 2 } v* ] [ v+ ] bi* ] with map ;
+
+: all-macroblocks ( quot: ( mb -- ) -- )
+    [
+        jpeg>
+        [ dim>> 8 v/n ]
+        [ color-info>> sift { 0 0 } [ mb-dim vmax ] reduce v/ ] bi
+        [ ceiling ] map
+        coord-matrix flip concat
+    ]
+    [ each ] bi* ; inline
+
+: reverse-zigzag ( b -- b' ) zig-zag swap [ nth ] curry map ;
+
+: idct-factor ( b -- b' ) dct-matrix vdotm ;
+
+MEMO: dct-matrix-blas ( -- m ) dct-matrix >float-blas-matrix ;
+: V.M ( x A -- x.A ) Mtranspose swap M.V ;
+: idct-blas ( b -- b' ) >float-blas-vector dct-matrix-blas V.M ;
+
+: idct ( b -- b' ) idct-factor ;
+
+:: draw-block ( block x,y color-id jpeg-image -- )
+    block dup length>> sqrt >fixnum group flip
+    dup matrix-dim coord-matrix flip
+    [
+        [ '[ _ [ second ] [ first ] bi ] dip nth nth ]
+        [ x,y v+ color-id jpeg-image draw-color ] bi
+    ] with each^2 ;
+
+: sign-extend ( bits v -- v' )
+    swap [ ] [ 1 - 2^ < ] 2bi
+    [ -1 swap shift 1 + + ] [ drop ] if ;
+
+: read1-jpeg-dc ( decoder -- dc )
+    [ read1-huff dup ] [ bs>> bs:read ] bi sign-extend ;
+
+: read1-jpeg-ac ( decoder -- run/ac )
+    [ read1-huff 16 /mod dup ] [ bs>> bs:read ] bi sign-extend 2array ;
+
+:: decode-block ( color -- pixels )
+    color dc-huff-table>> read1-jpeg-dc color apply-diff
+    64 0 <array> :> coefs
+    0 coefs set-nth
+    0 :> k!
+    [
+        color ac-huff-table>> read1-jpeg-ac
+        [ first 1 + k + k! ] [ second k coefs set-nth ] [ ] tri
+        { 0 0 } = not
+        k 63 < and
+    ] loop
+    coefs color quant-table>> v*
+    reverse-zigzag idct ;
+    
+:: draw-macroblock-yuv420 ( mb blocks -- )
+    mb { 16 16 } v* :> pos
+    0 blocks nth pos { 0 0 } v+ 0 jpeg> draw-block
+    1 blocks nth pos { 8 0 } v+ 0 jpeg> draw-block
+    2 blocks nth pos { 0 8 } v+ 0 jpeg> draw-block
+    3 blocks nth pos { 8 8 } v+ 0 jpeg> draw-block
+    4 blocks nth 8 group 2 matrix-zoom concat pos 1 jpeg> draw-block
+    5 blocks nth 8 group 2 matrix-zoom concat pos 2 jpeg> draw-block ;
+    
+:: draw-macroblock-yuv444 ( mb blocks -- )
+    mb { 8 8 } v* :> pos
+    3 <iota> [ [ blocks nth pos ] [ jpeg> draw-block ] bi ] each ;
+
+:: draw-macroblock-y ( mb blocks -- )
+    mb { 8 8 } v* :> pos
+    0 blocks nth pos 0 jpeg> draw-block
+    64 0 <array> pos 1 jpeg> draw-block
+    64 0 <array> pos 2 jpeg> draw-block ;
+    ! %fixme: color hack
+ !   color h>> 2 =
+ !   [ 8 group 2 matrix-zoom concat ] unless
+ !   pos { 8 8 } v* color jpeg> draw-block ;
+
+: decode-macroblock ( -- blocks )
+    jpeg> components>>
+    [
+        [ mb-dim first2 * ]
+        [ [ decode-block ] curry replicate ] bi
+    ] map concat ;
+
+: cleanup-bitstream ( bytes -- bytes' )
+    binary [
+        [
+            { 0xFF } read-until
+            read1 [ 0x00 = and ] keep swap
+        ]
+        [ drop ] produce
+        swap >marker {  EOI } assert=
+        swap suffix
+        { 0xFF } join
+    ] with-byte-reader ;
+
+: setup-bitmap ( image -- )
+    dup dim>> 16 v/n [ ceiling ] map 16 v*n >>dim
+    BGR >>component-order
+    ubyte-components >>component-type
+    f >>upside-down?
+    dup dim>> first2 * 3 * 0 <array> >>bitmap
+    drop ;
+
+ERROR: unsupported-colorspace ;
+SINGLETONS: YUV420 YUV444 Y MAGIC! ;
+
+:: detect-colorspace ( jpeg-image -- csp )
+    jpeg-image color-info>> sift :> colors
+    MAGIC!
+    colors length 1 = [ drop Y ] when
+    colors length 3 =
+    [
+        colors [ mb-dim { 1 1 } = ] all?
+        [ drop YUV444 ] when
+
+        colors unclip
+        [ [ mb-dim { 1 1 } = ] all? ]
+        [ mb-dim { 2 2 } =  ] bi* and
+        [ drop YUV420 ] when
+    ] when ;
+
+! this eats ~50% cpu time
+: draw-macroblocks ( mbs -- )
+    jpeg> detect-colorspace
+    {
+        { YUV420 [ [ first2 draw-macroblock-yuv420 ] each ] }
+        { YUV444 [ [ first2 draw-macroblock-yuv444 ] each ] }
+        { Y      [ [ first2 draw-macroblock-y ] each ] }
+        [ unsupported-colorspace ]
+    } case ;
+
+! this eats ~25% cpu time
+: color-transform ( yuv -- rgb )
+    { 128 0 0 } v+ yuv>bgr-matrix swap mdotv
+    [ 0 max 255 min >fixnum ] map ;
+
+: baseline-decompress ( -- )
+    jpeg> bitstream>> cleanup-bitstream { 255 255 255 255 } append
+    >byte-array bs:<msb0-bit-reader> jpeg> bitstream<<
+    jpeg> 
+    [ bitstream>> ] 
+    [ [ [ <huffman-decoder> ] with map ] change-huff-tables drop ] bi
+    jpeg> components>> [ fetch-tables ] each
+    [ decode-macroblock 2array ] collector 
+    [ all-macroblocks ] dip
+    jpeg> setup-bitmap draw-macroblocks 
+    jpeg> bitmap>> 3 <groups> [ color-transform ] map! drop
+    jpeg> [ >byte-array ] change-bitmap drop ;
+
+ERROR: not-a-jpeg-image ;
+
+: loading-jpeg>image ( loading-jpeg -- image )
+    dup jpeg-image [
+        baseline-parse
+        baseline-decompress
+    ] with-variable ;
+
+: load-jpeg ( stream -- loading-jpeg )
+    [
+        parse-marker { SOI } = [ not-a-jpeg-image ] unless
+        parse-headers
+        contents <loading-jpeg>
+    ] with-input-stream ;
+
+PRIVATE>
+
+M: jpeg-image stream>image*
+    drop load-jpeg loading-jpeg>image ;