switched to command based rendering
[fishladder.git] / phoboslab / qoi_old.h
diff --git a/phoboslab/qoi_old.h b/phoboslab/qoi_old.h
new file mode 100644 (file)
index 0000000..d70e2e8
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,632 @@
+/*
+
+QOI - The "Quite OK Image" format for fast, lossless image compression
+
+Dominic Szablewski - https://phoboslab.org
+
+
+-- LICENSE: The MIT License(MIT)
+
+Copyright(c) 2021 Dominic Szablewski
+
+Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy of
+this software and associated documentation files(the "Software"), to deal in
+the Software without restriction, including without limitation the rights to
+use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and / or sell copies
+of the Software, and to permit persons to whom the Software is furnished to do
+so, subject to the following conditions :
+The above copyright notice and this permission notice shall be included in all
+copies or substantial portions of the Software.
+THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
+IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
+FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT.IN NO EVENT SHALL THE
+AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
+LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM,
+OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE
+SOFTWARE.
+
+
+-- About
+
+QOI encodes and decodes images in a lossless format. An encoded QOI image is
+usually around 10--30% larger than a decently optimized PNG image.
+
+QOI outperforms simpler PNG encoders in compression ratio and performance. QOI
+images are typically 20% smaller than PNGs written with stbi_image. Encoding is 
+25-50x faster and decoding is 3-4x faster than stbi_image or libpng.
+
+
+-- Synopsis
+
+// Define `QOI_IMPLEMENTATION` in *one* C/C++ file before including this
+// library to create the implementation.
+
+#define QOI_IMPLEMENTATION
+#include "qoi.h"
+
+// Encode and store an RGBA buffer to the file system. The qoi_desc describes
+// the input pixel data.
+qoi_write("image_new.qoi", rgba_pixels, &(qoi_desc){
+       .width = 1920,
+       .height = 1080, 
+       .channels = 4,
+       .colorspace = QOI_SRGB
+});
+
+// Load and decode a QOI image from the file system into a 32bbp RGBA buffer.
+// The qoi_desc struct will be filled with the width, height, number of channels
+// and colorspace read from the file header.
+qoi_desc desc;
+void *rgba_pixels = qoi_read("image.qoi", &desc, 4);
+
+
+
+-- Documentation
+
+This library provides the following functions;
+- qoi_read    -- read and decode a QOI file
+- qoi_decode  -- decode the raw bytes of a QOI image from memory
+- qoi_write   -- encode and write a QOI file
+- qoi_encode  -- encode an rgba buffer into a QOI image in memory
+
+See the function declaration below for the signature and more information.
+
+If you don't want/need the qoi_read and qoi_write functions, you can define
+QOI_NO_STDIO before including this library.
+
+This library uses malloc() and free(). To supply your own malloc implementation
+you can define QOI_MALLOC and QOI_FREE before including this library.
+
+
+-- Data Format
+
+A QOI file has a 14 byte header, followed by any number of data "chunks".
+
+struct qoi_header_t {
+       char     magic[4];   // magic bytes "qoif"
+       uint32_t width;      // image width in pixels (BE)
+       uint32_t height;     // image height in pixels (BE)
+       uint8_t  channels;   // must be 3 (RGB) or 4 (RGBA)
+       uint8_t  colorspace; // a bitmap 0000rgba where
+                            //   - a zero bit indicates sRGBA, 
+                            //   - a one bit indicates linear (user interpreted)
+                            //   colorspace for each channel
+};
+
+The decoder and encoder start with {r: 0, g: 0, b: 0, a: 255} as the previous
+pixel value. Pixels are either encoded as
+ - a run of the previous pixel
+ - an index into a previously seen pixel
+ - a difference to the previous pixel value in r,g,b,a
+ - full r,g,b,a values
+
+A running array[64] of previously seen pixel values is maintained by the encoder
+and decoder. Each pixel that is seen by the encoder and decoder is put into this
+array at the position (r^g^b^a) % 64. In the encoder, if the pixel value at this
+index matches the current pixel, this index position is written to the stream.
+
+Each chunk starts with a 2, 3 or 4 bit tag, followed by a number of data bits. 
+The bit length of chunks is divisible by 8 - i.e. all chunks are byte aligned.
+All values encoded in these data bits have the most significant bit (MSB) on the
+left.
+
+The possible chunks are:
+
+ - QOI_INDEX -------------
+|         Byte[0]         |
+|  7  6  5  4  3  2  1  0 |
+|-------+-----------------|
+|  0  0 |     index       |
+
+2-bit tag b00
+6-bit index into the color index array: 0..63
+
+
+ - QOI_RUN_8 -------------
+|         Byte[0]         |
+|  7  6  5  4  3  2  1  0 |
+|----------+--------------|
+|  0  1  0 |     run      |
+
+3-bit tag b010
+5-bit run-length repeating the previous pixel: 1..32
+
+
+ - QOI_RUN_16 --------------------------------------
+|         Byte[0]         |         Byte[1]         |
+|  7  6  5  4  3  2  1  0 |  7  6  5  4  3  2  1  0 |
+|----------+----------------------------------------|
+|  0  1  1 |                 run                    |
+
+3-bit tag b011
+13-bit run-length repeating the previous pixel: 33..8224
+
+
+ - QOI_DIFF_8 ------------
+|         Byte[0]         |
+|  7  6  5  4  3  2  1  0 |
+|-------+-----+-----+-----|
+|  1  0 |  dr |  db |  bg |
+
+2-bit tag b10
+2-bit   red channel difference from the previous pixel between -2..1
+2-bit green channel difference from the previous pixel between -2..1
+2-bit  blue channel difference from the previous pixel between -2..1
+
+The difference to the current channel values are using a wraparound operation, 
+so "1 - 2" will result in 255, while "255 + 1" will result in 0.
+
+
+ - QOI_DIFF_16 -------------------------------------
+|         Byte[0]         |         Byte[1]         |
+|  7  6  5  4  3  2  1  0 |  7  6  5  4  3  2  1  0 |
+|----------+--------------|------------ +-----------|
+|  1  1  0 |   red diff   |  green diff | blue diff |
+
+3-bit tag b110
+5-bit   red channel difference from the previous pixel between -16..15
+4-bit green channel difference from the previous pixel between -8..7
+4-bit  blue channel difference from the previous pixel between -8..7
+
+The difference to the current channel values are using a wraparound operation, 
+so "10 - 13" will result in 253, while "250 + 7" will result in 1.
+
+
+ - QOI_DIFF_24 ---------------------------------------------------------------
+|         Byte[0]         |         Byte[1]         |         Byte[2]         |
+|  7  6  5  4  3  2  1  0 |  7  6  5  4  3  2  1  0 |  7  6  5  4  3  2  1  0 |
+|-------------+----------------+--------------+----------------+--------------|
+|  1  1  1  0 |   red diff     |   green diff |    blue diff   |  alpha diff  |
+
+4-bit tag b1110
+5-bit   red channel difference from the previous pixel between -16..15
+5-bit green channel difference from the previous pixel between -16..15
+5-bit  blue channel difference from the previous pixel between -16..15
+5-bit alpha channel difference from the previous pixel between -16..15
+
+The difference to the current channel values are using a wraparound operation, 
+so "10 - 13" will result in 253, while "250 + 7" will result in 1.
+
+
+ - QOI_COLOR -------------
+|         Byte[0]         |
+|  7  6  5  4  3  2  1  0 |
+|-------------+--+--+--+--|
+|  1  1  1  1 |hr|hg|hb|ha|
+
+4-bit tag b1111
+1-bit   red byte follows
+1-bit green byte follows
+1-bit  blue byte follows
+1-bit alpha byte follows
+
+For each set bit hr, hg, hb and ha another byte follows in this order. If such a
+byte follows, it will replace the current color channel value with the value of
+this byte.
+
+
+The byte stream is padded at the end with 4 zero bytes. Size the longest chunk
+we can encounter is 5 bytes (QOI_COLOR with RGBA set), with this padding we just
+have to check for an overrun once per decode loop iteration.
+
+*/
+
+
+// -----------------------------------------------------------------------------
+// Header - Public functions
+
+#ifndef QOI_H
+#define QOI_H
+
+#ifdef __cplusplus
+extern "C" {
+#endif
+
+// A pointer to qoi_desc struct has to be supplied to all of qoi's functions. It
+// describes either the input format (for qoi_write, qoi_encode), or is filled
+// with the description read from the file header (for qoi_read, qoi_decode).
+
+// The colorspace in this qoi_desc is a bitmap with 0000rgba where a 0-bit 
+// indicates sRGB and a 1-bit indicates linear colorspace for each channel. You 
+// may use one of the predefined constants: QOI_SRGB, QOI_SRGB_LINEAR_ALPHA or 
+// QOI_LINEAR. The colorspace is purely informative. It will be saved to the
+// file header, but does not affect en-/decoding in any way.
+
+#define QOI_SRGB 0x00
+#define QOI_SRGB_LINEAR_ALPHA 0x01
+#define QOI_LINEAR 0x0f
+
+typedef struct {
+       unsigned int width;
+       unsigned int height;
+       unsigned char channels;
+       unsigned char colorspace;
+} qoi_desc;
+
+#ifndef QOI_NO_STDIO
+
+// Encode raw RGB or RGBA pixels into a QOI image and write it to the file 
+// system. The qoi_desc struct must be filled with the image width, height, 
+// number of channels (3 = RGB, 4 = RGBA) and the colorspace. 
+
+// The function returns 0 on failure (invalid parameters, or fopen or malloc 
+// failed) or the number of bytes written on success.
+
+int qoi_write(const char *filename, const void *data, const qoi_desc *desc);
+
+
+// Read and decode a QOI image from the file system. If channels is 0, the
+// number of channels from the file header is used. If channels is 3 or 4 the
+// output format will be forced into this number of channels.
+
+// The function either returns NULL on failure (invalid data, or malloc or fopen
+// failed) or a pointer to the decoded pixels. On success, the qoi_desc struct 
+// will be filled with the description from the file header.
+
+// The returned pixel data should be free()d after use.
+
+void *qoi_read(const char *filename, qoi_desc *desc, int channels);
+
+#endif // QOI_NO_STDIO
+
+
+// Encode raw RGB or RGBA pixels into a QOI image in memory.
+
+// The function either returns NULL on failure (invalid parameters or malloc 
+// failed) or a pointer to the encoded data on success. On success the out_len 
+// is set to the size in bytes of the encoded data.
+
+// The returned qoi data should be free()d after use.
+
+void *qoi_encode(const void *data, const qoi_desc *desc, int *out_len);
+
+
+// Decode a QOI image from memory.
+
+// The function either returns NULL on failure (invalid parameters or malloc 
+// failed) or a pointer to the decoded pixels. On success, the qoi_desc struct 
+// is filled with the description from the file header.
+
+// The returned pixel data should be free()d after use.
+
+void *qoi_decode(const void *data, int size, qoi_desc *desc, int channels);
+
+
+#ifdef __cplusplus
+}
+#endif
+#endif // QOI_H
+
+
+// -----------------------------------------------------------------------------
+// Implementation
+
+#ifdef QOI_IMPLEMENTATION
+#include <stdlib.h>
+
+#ifndef QOI_MALLOC
+       #define QOI_MALLOC(sz) malloc(sz)
+       #define QOI_FREE(p)    free(p)
+#endif
+
+#define QOI_INDEX   0x00 // 00xxxxxx
+#define QOI_RUN_8   0x40 // 010xxxxx
+#define QOI_RUN_16  0x60 // 011xxxxx
+#define QOI_DIFF_8  0x80 // 10xxxxxx
+#define QOI_DIFF_16 0xc0 // 110xxxxx
+#define QOI_DIFF_24 0xe0 // 1110xxxx
+#define QOI_COLOR   0xf0 // 1111xxxx
+
+#define QOI_MASK_2  0xc0 // 11000000
+#define QOI_MASK_3  0xe0 // 11100000
+#define QOI_MASK_4  0xf0 // 11110000
+
+#define QOI_COLOR_HASH(C) (C.rgba.r ^ C.rgba.g ^ C.rgba.b ^ C.rgba.a)
+#define QOI_MAGIC \
+       (((unsigned int)'q') << 24 | ((unsigned int)'o') << 16 | \
+        ((unsigned int)'i') <<  8 | ((unsigned int)'f'))
+#define QOI_HEADER_SIZE 14
+#define QOI_PADDING 4
+
+typedef union {
+       struct { unsigned char r, g, b, a; } rgba;
+       unsigned int v;
+} qoi_rgba_t;
+
+void qoi_write_32(unsigned char *bytes, int *p, unsigned int v) {
+       bytes[(*p)++] = (0xff000000 & v) >> 24;
+       bytes[(*p)++] = (0x00ff0000 & v) >> 16;
+       bytes[(*p)++] = (0x0000ff00 & v) >> 8;
+       bytes[(*p)++] = (0x000000ff & v);
+}
+
+unsigned int qoi_read_32(const unsigned char *bytes, int *p) {
+       unsigned int a = bytes[(*p)++];
+       unsigned int b = bytes[(*p)++];
+       unsigned int c = bytes[(*p)++];
+       unsigned int d = bytes[(*p)++];
+       return (a << 24) | (b << 16) | (c << 8) | d;
+}
+
+void *qoi_encode(const void *data, const qoi_desc *desc, int *out_len) {
+       if (
+               data == NULL || out_len == NULL || desc == NULL ||
+               desc->width == 0 || desc->height == 0 ||
+               desc->channels < 3 || desc->channels > 4 ||
+               (desc->colorspace & 0xf0) != 0
+       ) {
+               return NULL;
+       }
+
+       int max_size = 
+               desc->width * desc->height * (desc->channels + 1) + 
+               QOI_HEADER_SIZE + QOI_PADDING;
+
+       int p = 0;
+       unsigned char *bytes = QOI_MALLOC(max_size);
+       if (!bytes) {
+               return NULL;
+       }
+
+       qoi_write_32(bytes, &p, QOI_MAGIC);
+       qoi_write_32(bytes, &p, desc->width);
+       qoi_write_32(bytes, &p, desc->height);
+       bytes[p++] = desc->channels;
+       bytes[p++] = desc->colorspace;
+
+
+       const unsigned char *pixels = (const unsigned char *)data;
+
+       qoi_rgba_t index[64] = {0};
+
+       int run = 0;
+       qoi_rgba_t px_prev = {.rgba = {.r = 0, .g = 0, .b = 0, .a = 255}};
+       qoi_rgba_t px = px_prev;
+       
+       int px_len = desc->width * desc->height * desc->channels;
+       int px_end = px_len - desc->channels;
+       int channels = desc->channels;
+
+       for (int px_pos = 0; px_pos < px_len; px_pos += channels) {
+               if (channels == 4) {
+                       px = *(qoi_rgba_t *)(pixels + px_pos);
+               }
+               else {
+                       px.rgba.r = pixels[px_pos];
+                       px.rgba.g = pixels[px_pos+1];
+                       px.rgba.b = pixels[px_pos+2];
+               }
+
+               if (px.v == px_prev.v) {
+                       run++;
+               }
+
+               if ( 
+                       run > 0 && 
+                       (run == 0x2020 || px.v != px_prev.v || px_pos == px_end)
+               ) {
+                       if (run < 33) {
+                               run -= 1;
+                               bytes[p++] = QOI_RUN_8 | run;
+                       }
+                       else {
+                               run -= 33;
+                               bytes[p++] = QOI_RUN_16 | run >> 8;
+                               bytes[p++] = run;
+                       }
+                       run = 0;
+               }
+
+               if (px.v != px_prev.v) {
+                       int index_pos = QOI_COLOR_HASH(px) % 64;
+
+                       if (index[index_pos].v == px.v) {
+                               bytes[p++] = QOI_INDEX | index_pos;
+                       }
+                       else {
+                               index[index_pos] = px;
+
+                               int vr = px.rgba.r - px_prev.rgba.r;
+                               int vg = px.rgba.g - px_prev.rgba.g;
+                               int vb = px.rgba.b - px_prev.rgba.b;
+                               int va = px.rgba.a - px_prev.rgba.a;
+                               
+                               if (
+                                       vr > -17 && vr < 16 && 
+                                       vg > -17 && vg < 16 && 
+                                       vb > -17 && vb < 16 && 
+                                       va > -17 && va < 16
+                               ) {
+                                       if (
+                                               va == 0 && 
+                                               vr > -3 && vr < 2 &&
+                                               vg > -3 && vg < 2 && 
+                                               vb > -3 && vb < 2
+                                       ) {
+                                               bytes[p++] = QOI_DIFF_8 | ((vr + 2) << 4) | (vg + 2) << 2 | (vb + 2);
+                                       }
+                                       else if (
+                                               va == 0 && 
+                                               vr > -17 && vr < 16 && 
+                                               vg >  -9 && vg <  8 && 
+                                               vb >  -9 && vb <  8
+                                       ) {
+                                               bytes[p++] = QOI_DIFF_16   | (vr + 16);
+                                               bytes[p++] = (vg + 8) << 4 | (vb +  8);
+                                       }
+                                       else {
+                                               bytes[p++] = QOI_DIFF_24    | (vr + 16) >> 1;
+                                               bytes[p++] = (vr + 16) << 7 | (vg + 16) << 2 | (vb + 16) >> 3;
+                                               bytes[p++] = (vb + 16) << 5 | (va + 16);
+                                       }
+                               }
+                               else {
+                                       bytes[p++] = QOI_COLOR | (vr ? 8 : 0) | (vg ? 4 : 0) | (vb ? 2 : 0) | (va ? 1 : 0);
+                                       if (vr) { bytes[p++] = px.rgba.r; }
+                                       if (vg) { bytes[p++] = px.rgba.g; }
+                                       if (vb) { bytes[p++] = px.rgba.b; }
+                                       if (va) { bytes[p++] = px.rgba.a; }
+                               }
+                       }
+               }
+               px_prev = px;
+       }
+
+       for (int i = 0; i < QOI_PADDING; i++) {
+               bytes[p++] = 0;
+       }
+
+       *out_len = p;
+       return bytes;
+}
+
+void *qoi_decode(const void *data, int size, qoi_desc *desc, int channels) {
+       if (
+               data == NULL || desc == NULL ||
+               (channels != 0 && channels != 3 && channels != 4) ||
+               size < QOI_HEADER_SIZE + QOI_PADDING
+       ) {
+               return NULL;
+       }
+
+       const unsigned char *bytes = (const unsigned char *)data;
+       int p = 0;
+
+       unsigned int header_magic = qoi_read_32(bytes, &p);
+       desc->width = qoi_read_32(bytes, &p);
+       desc->height = qoi_read_32(bytes, &p);
+       desc->channels = bytes[p++];
+       desc->colorspace = bytes[p++];
+
+       if (
+               desc->width == 0 || desc->height == 0 || 
+               desc->channels < 3 || desc->channels > 4 ||
+               header_magic != QOI_MAGIC
+       ) {
+               return NULL;
+       }
+
+       if (channels == 0) {
+               channels = desc->channels;
+       }
+
+       int px_len = desc->width * desc->height * channels;
+       unsigned char *pixels = QOI_MALLOC(px_len);
+       if (!pixels) {
+               return NULL;
+       }
+
+       qoi_rgba_t px = {.rgba = {.r = 0, .g = 0, .b = 0, .a = 255}};
+       qoi_rgba_t index[64] = {0};
+
+       int run = 0;
+       int chunks_len = size - QOI_PADDING;
+       for (int px_pos = 0; px_pos < px_len; px_pos += channels) {
+               if (run > 0) {
+                       run--;
+               }
+               else if (p < chunks_len) {
+                       int b1 = bytes[p++];
+
+                       if ((b1 & QOI_MASK_2) == QOI_INDEX) {
+                               px = index[b1 ^ QOI_INDEX];
+                       }
+                       else if ((b1 & QOI_MASK_3) == QOI_RUN_8) {
+                               run = (b1 & 0x1f);
+                       }
+                       else if ((b1 & QOI_MASK_3) == QOI_RUN_16) {
+                               int b2 = bytes[p++];
+                               run = (((b1 & 0x1f) << 8) | (b2)) + 32;
+                       }
+                       else if ((b1 & QOI_MASK_2) == QOI_DIFF_8) {
+                               px.rgba.r += ((b1 >> 4) & 0x03) - 2;
+                               px.rgba.g += ((b1 >> 2) & 0x03) - 2;
+                               px.rgba.b += ( b1       & 0x03) - 2;
+                       }
+                       else if ((b1 & QOI_MASK_3) == QOI_DIFF_16) {
+                               int b2 = bytes[p++];
+                               px.rgba.r += (b1 & 0x1f) - 16;
+                               px.rgba.g += (b2 >> 4)   -  8;
+                               px.rgba.b += (b2 & 0x0f) -  8;
+                       }
+                       else if ((b1 & QOI_MASK_4) == QOI_DIFF_24) {
+                               int b2 = bytes[p++];
+                               int b3 = bytes[p++];
+                               px.rgba.r += (((b1 & 0x0f) << 1) | (b2 >> 7)) - 16;
+                               px.rgba.g +=  ((b2 & 0x7c) >> 2) - 16;
+                               px.rgba.b += (((b2 & 0x03) << 3) | ((b3 & 0xe0) >> 5)) - 16;
+                               px.rgba.a +=   (b3 & 0x1f) - 16;
+                       }
+                       else if ((b1 & QOI_MASK_4) == QOI_COLOR) {
+                               if (b1 & 8) { px.rgba.r = bytes[p++]; }
+                               if (b1 & 4) { px.rgba.g = bytes[p++]; }
+                               if (b1 & 2) { px.rgba.b = bytes[p++]; }
+                               if (b1 & 1) { px.rgba.a = bytes[p++]; }
+                       }
+
+                       index[QOI_COLOR_HASH(px) % 64] = px;
+               }
+
+               if (channels == 4) { 
+                       *(qoi_rgba_t*)(pixels + px_pos) = px;
+               }
+               else {
+                       pixels[px_pos] = px.rgba.r;
+                       pixels[px_pos+1] = px.rgba.g;
+                       pixels[px_pos+2] = px.rgba.b;
+               }
+       }
+
+       return pixels;
+}
+
+#ifndef QOI_NO_STDIO
+#include <stdio.h>
+
+int qoi_write(const char *filename, const void *data, const qoi_desc *desc) {
+       FILE *f = fopen(filename, "wb");
+       if (!f) {
+               return 0;
+       }
+
+       int size;
+       void *encoded = qoi_encode(data, desc, &size);
+       if (!encoded) {
+               fclose(f);
+               return 0;
+       }       
+       
+       fwrite(encoded, 1, size, f);
+       fclose(f);
+       
+       QOI_FREE(encoded);
+       return size;
+}
+
+void *qoi_read(const char *filename, qoi_desc *desc, int channels) {
+       FILE *f = fopen(filename, "rb");
+       if (!f) {
+               return NULL;
+       }
+
+       fseek(f, 0, SEEK_END);
+       int size = ftell(f);
+       fseek(f, 0, SEEK_SET);
+
+       void *data = QOI_MALLOC(size);
+       if (!data) {
+               fclose(f);
+               return NULL;
+       }
+
+       int bytes_read = fread(data, 1, size, f);
+       fclose(f);
+
+       void *pixels = qoi_decode(data, bytes_read, desc, channels);
+       QOI_FREE(data);
+       return pixels;
+}
+
+#endif // QOI_NO_STDIO
+#endif // QOI_IMPLEMENTATION
+