tons of changes
[org.ibex.xt.git] / src / org / ibex / xt / PngEncoder.java
diff --git a/src/org/ibex/xt/PngEncoder.java b/src/org/ibex/xt/PngEncoder.java
new file mode 100644 (file)
index 0000000..644fc17
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,600 @@
+package org.ibex.xt;
+
+import java.awt.Image;
+import java.awt.image.ImageObserver;
+import java.awt.image.PixelGrabber;
+import java.io.ByteArrayOutputStream;
+import java.io.IOException;
+import java.util.zip.CRC32;
+import java.util.zip.Deflater;
+import java.util.zip.DeflaterOutputStream;
+
+/**
+ * PngEncoder takes a Java Image object and creates a byte string which can be saved as a PNG file.
+ * The Image is presumed to use the DirectColorModel.
+ *
+ * <p>Thanks to Jay Denny at KeyPoint Software
+ *    http://www.keypoint.com/
+ * who let me develop this code on company time.</p>
+ *
+ * <p>You may contact me with (probably very-much-needed) improvements,
+ * comments, and bug fixes at:</p>
+ *
+ *   <p><code>david@catcode.com</code></p>
+ *
+ * <p>This library is free software; you can redistribute it and/or
+ * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
+ * License as published by the Free Software Foundation; either
+ * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.</p>
+ *
+ * <p>This library is distributed in the hope that it will be useful,
+ * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+ * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
+ * Lesser General Public License for more details.</p>
+ *
+ * <p>You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
+ * License along with this library; if not, write to the Free Software
+ * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
+ * A copy of the GNU LGPL may be found at
+ * <code>http://www.gnu.org/copyleft/lesser.html</code></p>
+ *
+ * @author J. David Eisenberg
+ * @version 1.5, 19 Oct 2003
+ *
+ * CHANGES:
+ * --------
+ * 19-Nov-2002 : CODING STYLE CHANGES ONLY (by David Gilbert for Object Refinery Limited);
+ * 19-Sep-2003 : Fix for platforms using EBCDIC (contributed by Paulo Soares);
+ * 19-Oct-2003 : Change private fields to protected fields so that
+ *               PngEncoderB can inherit them (JDE)
+ *                              Fixed bug with calculation of nRows
+ */
+
+public class PngEncoder extends Object {
+
+    /** Constant specifying that alpha channel should be encoded. */
+    public static final boolean ENCODE_ALPHA = true;
+
+    /** Constant specifying that alpha channel should not be encoded. */
+    public static final boolean NO_ALPHA = false;
+
+    /** Constants for filter (NONE) */
+    public static final int FILTER_NONE = 0;
+
+    /** Constants for filter (SUB) */
+    public static final int FILTER_SUB = 1;
+
+    /** Constants for filter (UP) */
+    public static final int FILTER_UP = 2;
+
+    /** Constants for filter (LAST) */
+    public static final int FILTER_LAST = 2;
+    
+    /** IHDR tag. */
+    protected static final byte IHDR[] = {73, 72, 68, 82};
+    
+    /** IDAT tag. */
+    protected static final byte IDAT[] = {73, 68, 65, 84};
+    
+    /** IEND tag. */
+    protected static final byte IEND[] = {73, 69, 78, 68};
+
+    /** The png bytes. */
+    protected byte[] pngBytes;
+
+    /** The prior row. */
+    protected byte[] priorRow;
+
+    /** The left bytes. */
+    protected byte[] leftBytes;
+
+    /** The image. */
+    protected Image image;
+
+    /** The width. */
+    protected int width, height;
+
+    /** The byte position. */
+    protected int bytePos, maxPos;
+
+    /** CRC. */
+    protected CRC32 crc = new CRC32();
+
+    /** The CRC value. */
+    protected long crcValue;
+
+    /** Encode alpha? */
+    protected boolean encodeAlpha;
+
+    /** The filter type. */
+    protected int filter;
+
+    /** The bytes-per-pixel. */
+    protected int bytesPerPixel;
+
+    /** The compression level. */
+    protected int compressionLevel;
+
+    /**
+     * Class constructor
+     */
+    public PngEncoder() {
+        this(null, false, FILTER_NONE, 0);
+    }
+
+    /**
+     * Class constructor specifying Image to encode, with no alpha channel encoding.
+     *
+     * @param image A Java Image object which uses the DirectColorModel
+     * @see java.awt.Image
+     */
+    public PngEncoder(Image image) {
+        this(image, false, FILTER_NONE, 0);
+    }
+
+    /**
+     * Class constructor specifying Image to encode, and whether to encode alpha.
+     *
+     * @param image A Java Image object which uses the DirectColorModel
+     * @param encodeAlpha Encode the alpha channel? false=no; true=yes
+     * @see java.awt.Image
+     */
+    public PngEncoder(Image image, boolean encodeAlpha) {
+        this(image, encodeAlpha, FILTER_NONE, 0);
+    }
+
+    /**
+     * Class constructor specifying Image to encode, whether to encode alpha, and filter to use.
+     *
+     * @param image A Java Image object which uses the DirectColorModel
+     * @param encodeAlpha Encode the alpha channel? false=no; true=yes
+     * @param whichFilter 0=none, 1=sub, 2=up
+     * @see java.awt.Image
+     */
+    public PngEncoder(Image image, boolean encodeAlpha, int whichFilter) {
+        this(image, encodeAlpha, whichFilter, 0);
+    }
+
+
+    /**
+     * Class constructor specifying Image source to encode, whether to encode alpha, filter to use,
+     * and compression level.
+     *
+     * @param image A Java Image object
+     * @param encodeAlpha Encode the alpha channel? false=no; true=yes
+     * @param whichFilter 0=none, 1=sub, 2=up
+     * @param compLevel 0..9
+     * @see java.awt.Image
+     */
+    public PngEncoder(Image image, boolean encodeAlpha, int whichFilter, int compLevel) {
+        this.image = image;
+        this.encodeAlpha = encodeAlpha;
+        setFilter(whichFilter);
+        if (compLevel >= 0 && compLevel <= 9) {
+            this.compressionLevel = compLevel;
+        }
+    }
+
+    /**
+     * Set the image to be encoded
+     *
+     * @param image A Java Image object which uses the DirectColorModel
+     * @see java.awt.Image
+     * @see java.awt.image.DirectColorModel
+     */
+    public void setImage(Image image) {
+        this.image = image;
+        pngBytes = null;
+    }
+
+    /**
+     * Creates an array of bytes that is the PNG equivalent of the current image, specifying
+     * whether to encode alpha or not.
+     *
+     * @param encodeAlpha boolean false=no alpha, true=encode alpha
+     * @return an array of bytes, or null if there was a problem
+     */
+    public byte[] pngEncode(boolean encodeAlpha) {
+        byte[]  pngIdBytes = {-119, 80, 78, 71, 13, 10, 26, 10};
+
+        if (image == null) {
+            return null;
+        }
+        width = image.getWidth(null);
+        height = image.getHeight(null);
+
+        /*
+         * start with an array that is big enough to hold all the pixels
+         * (plus filter bytes), and an extra 200 bytes for header info
+         */
+        pngBytes = new byte[((width + 1) * height * 3) + 200];
+
+        /*
+         * keep track of largest byte written to the array
+         */
+        maxPos = 0;
+
+        bytePos = writeBytes(pngIdBytes, 0);
+        //hdrPos = bytePos;
+        writeHeader();
+        //dataPos = bytePos;
+        if (writeImageData()) {
+            writeEnd();
+            pngBytes = resizeByteArray(pngBytes, maxPos);
+        }
+        else {
+            pngBytes = null;
+        }
+        return pngBytes;
+    }
+
+    /**
+     * Creates an array of bytes that is the PNG equivalent of the current image.
+     * Alpha encoding is determined by its setting in the constructor.
+     *
+     * @return an array of bytes, or null if there was a problem
+     */
+    public byte[] pngEncode() {
+        return pngEncode(encodeAlpha);
+    }
+
+    /**
+     * Set the alpha encoding on or off.
+     *
+     * @param encodeAlpha  false=no, true=yes
+     */
+    public void setEncodeAlpha(boolean encodeAlpha) {
+        this.encodeAlpha = encodeAlpha;
+    }
+
+    /**
+     * Retrieve alpha encoding status.
+     *
+     * @return boolean false=no, true=yes
+     */
+    public boolean getEncodeAlpha() {
+        return encodeAlpha;
+    }
+
+    /**
+     * Set the filter to use
+     *
+     * @param whichFilter from constant list
+     */
+    public void setFilter(int whichFilter) {
+        this.filter = FILTER_NONE;
+        if (whichFilter <= FILTER_LAST) {
+            this.filter = whichFilter;
+        }
+    }
+
+    /**
+     * Retrieve filtering scheme
+     *
+     * @return int (see constant list)
+     */
+    public int getFilter() {
+        return filter;
+    }
+
+    /**
+     * Set the compression level to use
+     *
+     * @param level 0 through 9
+     */
+    public void setCompressionLevel(int level) {
+        if (level >= 0 && level <= 9) {
+            this.compressionLevel = level;
+        }
+    }
+
+    /**
+     * Retrieve compression level
+     *
+     * @return int in range 0-9
+     */
+    public int getCompressionLevel() {
+        return compressionLevel;
+    }
+
+    /**
+     * Increase or decrease the length of a byte array.
+     *
+     * @param array The original array.
+     * @param newLength The length you wish the new array to have.
+     * @return Array of newly desired length. If shorter than the
+     *         original, the trailing elements are truncated.
+     */
+    protected byte[] resizeByteArray(byte[] array, int newLength) {
+        byte[]  newArray = new byte[newLength];
+        int     oldLength = array.length;
+
+        System.arraycopy(array, 0, newArray, 0, Math.min(oldLength, newLength));
+        return newArray;
+    }
+
+    /**
+     * Write an array of bytes into the pngBytes array.
+     * Note: This routine has the side effect of updating
+     * maxPos, the largest element written in the array.
+     * The array is resized by 1000 bytes or the length
+     * of the data to be written, whichever is larger.
+     *
+     * @param data The data to be written into pngBytes.
+     * @param offset The starting point to write to.
+     * @return The next place to be written to in the pngBytes array.
+     */
+    protected int writeBytes(byte[] data, int offset) {
+        maxPos = Math.max(maxPos, offset + data.length);
+        if (data.length + offset > pngBytes.length) {
+            pngBytes = resizeByteArray(pngBytes, pngBytes.length + Math.max(1000, data.length));
+        }
+        System.arraycopy(data, 0, pngBytes, offset, data.length);
+        return offset + data.length;
+    }
+
+    /**
+     * Write an array of bytes into the pngBytes array, specifying number of bytes to write.
+     * Note: This routine has the side effect of updating
+     * maxPos, the largest element written in the array.
+     * The array is resized by 1000 bytes or the length
+     * of the data to be written, whichever is larger.
+     *
+     * @param data The data to be written into pngBytes.
+     * @param nBytes The number of bytes to be written.
+     * @param offset The starting point to write to.
+     * @return The next place to be written to in the pngBytes array.
+     */
+    protected int writeBytes(byte[] data, int nBytes, int offset) {
+        maxPos = Math.max(maxPos, offset + nBytes);
+        if (nBytes + offset > pngBytes.length) {
+            pngBytes = resizeByteArray(pngBytes, pngBytes.length + Math.max(1000, nBytes));
+        }
+        System.arraycopy(data, 0, pngBytes, offset, nBytes);
+        return offset + nBytes;
+    }
+
+    /**
+     * Write a two-byte integer into the pngBytes array at a given position.
+     *
+     * @param n The integer to be written into pngBytes.
+     * @param offset The starting point to write to.
+     * @return The next place to be written to in the pngBytes array.
+     */
+    protected int writeInt2(int n, int offset) {
+        byte[] temp = {(byte) ((n >> 8) & 0xff), (byte) (n & 0xff)};
+        return writeBytes(temp, offset);
+    }
+
+    /**
+     * Write a four-byte integer into the pngBytes array at a given position.
+     *
+     * @param n The integer to be written into pngBytes.
+     * @param offset The starting point to write to.
+     * @return The next place to be written to in the pngBytes array.
+     */
+    protected int writeInt4(int n, int offset) {
+        byte[] temp = {(byte) ((n >> 24) & 0xff),
+                       (byte) ((n >> 16) & 0xff),
+                       (byte) ((n >> 8) & 0xff),
+                       (byte) (n & 0xff)};
+        return writeBytes(temp, offset);
+    }
+
+    /**
+     * Write a single byte into the pngBytes array at a given position.
+     *
+     * @param b The integer to be written into pngBytes.
+     * @param offset The starting point to write to.
+     * @return The next place to be written to in the pngBytes array.
+     */
+    protected int writeByte(int b, int offset) {
+        byte[] temp = {(byte) b};
+        return writeBytes(temp, offset);
+    }
+
+    /**
+     * Write a PNG "IHDR" chunk into the pngBytes array.
+     */
+    protected void writeHeader() {
+        int startPos;
+
+        startPos = bytePos = writeInt4(13, bytePos);
+        bytePos = writeBytes(IHDR, bytePos);
+        width = image.getWidth(null);
+        height = image.getHeight(null);
+        bytePos = writeInt4(width, bytePos);
+        bytePos = writeInt4(height, bytePos);
+        bytePos = writeByte(8, bytePos); // bit depth
+        bytePos = writeByte((encodeAlpha) ? 6 : 2, bytePos); // direct model
+        bytePos = writeByte(0, bytePos); // compression method
+        bytePos = writeByte(0, bytePos); // filter method
+        bytePos = writeByte(0, bytePos); // no interlace
+        crc.reset();
+        crc.update(pngBytes, startPos, bytePos - startPos);
+        crcValue = crc.getValue();
+        bytePos = writeInt4((int) crcValue, bytePos);
+    }
+
+    /**
+     * Perform "sub" filtering on the given row.
+     * Uses temporary array leftBytes to store the original values
+     * of the previous pixels.  The array is 16 bytes long, which
+     * will easily hold two-byte samples plus two-byte alpha.
+     *
+     * @param pixels The array holding the scan lines being built
+     * @param startPos Starting position within pixels of bytes to be filtered.
+     * @param width Width of a scanline in pixels.
+     */
+    protected void filterSub(byte[] pixels, int startPos, int width) {
+        int i;
+        int offset = bytesPerPixel;
+        int actualStart = startPos + offset;
+        int nBytes = width * bytesPerPixel;
+        int leftInsert = offset;
+        int leftExtract = 0;
+
+        for (i = actualStart; i < startPos + nBytes; i++) {
+            leftBytes[leftInsert] =  pixels[i];
+            pixels[i] = (byte) ((pixels[i] - leftBytes[leftExtract]) % 256);
+            leftInsert = (leftInsert + 1) % 0x0f;
+            leftExtract = (leftExtract + 1) % 0x0f;
+        }
+    }
+
+    /**
+     * Perform "up" filtering on the given row.
+     * Side effect: refills the prior row with current row
+     *
+     * @param pixels The array holding the scan lines being built
+     * @param startPos Starting position within pixels of bytes to be filtered.
+     * @param width Width of a scanline in pixels.
+     */
+    protected void filterUp(byte[] pixels, int startPos, int width) {
+        int     i, nBytes;
+        byte    currentByte;
+
+        nBytes = width * bytesPerPixel;
+
+        for (i = 0; i < nBytes; i++) {
+            currentByte = pixels[startPos + i];
+            pixels[startPos + i] = (byte) ((pixels[startPos  + i] - priorRow[i]) % 256);
+            priorRow[i] = currentByte;
+        }
+    }
+
+    /**
+     * Write the image data into the pngBytes array.
+     * This will write one or more PNG "IDAT" chunks. In order
+     * to conserve memory, this method grabs as many rows as will
+     * fit into 32K bytes, or the whole image; whichever is less.
+     *
+     *
+     * @return true if no errors; false if error grabbing pixels
+     */
+    protected boolean writeImageData() {
+        int rowsLeft = height;  // number of rows remaining to write
+        int startRow = 0;       // starting row to process this time through
+        int nRows;              // how many rows to grab at a time
+
+        byte[] scanLines;       // the scan lines to be compressed
+        int scanPos;            // where we are in the scan lines
+        int startPos;           // where this line's actual pixels start (used for filtering)
+
+        byte[] compressedLines; // the resultant compressed lines
+        int nCompressed;        // how big is the compressed area?
+
+        //int depth;              // color depth ( handle only 8 or 32 )
+
+        PixelGrabber pg;
+
+        bytesPerPixel = (encodeAlpha) ? 4 : 3;
+
+        Deflater scrunch = new Deflater(compressionLevel);
+        ByteArrayOutputStream outBytes = new ByteArrayOutputStream(1024);
+
+        DeflaterOutputStream compBytes = new DeflaterOutputStream(outBytes, scrunch);
+        try {
+            while (rowsLeft > 0) {
+                nRows = Math.min(32767 / (width * (bytesPerPixel + 1)), rowsLeft);
+                nRows = Math.max( nRows, 1 );
+
+                int[] pixels = new int[width * nRows];
+
+                pg = new PixelGrabber(image, 0, startRow,
+                    width, nRows, pixels, 0, width);
+                try {
+                    pg.grabPixels();
+                }
+                catch (Exception e) {
+                    System.err.println("interrupted waiting for pixels!");
+                    return false;
+                }
+                if ((pg.getStatus() & ImageObserver.ABORT) != 0) {
+                    System.err.println("image fetch aborted or errored");
+                    return false;
+                }
+
+                /*
+                 * Create a data chunk. scanLines adds "nRows" for
+                 * the filter bytes.
+                 */
+                scanLines = new byte[width * nRows * bytesPerPixel +  nRows];
+
+                if (filter == FILTER_SUB) {
+                    leftBytes = new byte[16];
+                }
+                if (filter == FILTER_UP) {
+                    priorRow = new byte[width * bytesPerPixel];
+                }
+
+                scanPos = 0;
+                startPos = 1;
+                for (int i = 0; i < width * nRows; i++) {
+                    if (i % width == 0) {
+                        scanLines[scanPos++] = (byte) filter;
+                        startPos = scanPos;
+                    }
+                    scanLines[scanPos++] = (byte) ((pixels[i] >> 16) & 0xff);
+                    scanLines[scanPos++] = (byte) ((pixels[i] >>  8) & 0xff);
+                    scanLines[scanPos++] = (byte) ((pixels[i]) & 0xff);
+                    if (encodeAlpha) {
+                        scanLines[scanPos++] = (byte) ((pixels[i] >> 24) & 0xff);
+                    }
+                    if ((i % width == width - 1) && (filter != FILTER_NONE)) {
+                        if (filter == FILTER_SUB) {
+                            filterSub(scanLines, startPos, width);
+                        }
+                        if (filter == FILTER_UP) {
+                            filterUp(scanLines, startPos, width);
+                        }
+                    }
+                }
+
+                /*
+                 * Write these lines to the output area
+                 */
+                compBytes.write(scanLines, 0, scanPos);
+
+                startRow += nRows;
+                rowsLeft -= nRows;
+            }
+            compBytes.close();
+
+            /*
+             * Write the compressed bytes
+             */
+            compressedLines = outBytes.toByteArray();
+            nCompressed = compressedLines.length;
+
+            crc.reset();
+            bytePos = writeInt4(nCompressed, bytePos);
+            bytePos = writeBytes(IDAT, bytePos);
+            crc.update(IDAT);
+            bytePos = writeBytes(compressedLines, nCompressed, bytePos);
+            crc.update(compressedLines, 0, nCompressed);
+
+            crcValue = crc.getValue();
+            bytePos = writeInt4((int) crcValue, bytePos);
+            scrunch.finish();
+            return true;
+        }
+        catch (IOException e) {
+            System.err.println(e.toString());
+            return false;
+        }
+    }
+
+    /**
+     * Write a PNG "IEND" chunk into the pngBytes array.
+     */
+    protected void writeEnd() {
+        bytePos = writeInt4(0, bytePos);
+        bytePos = writeBytes(IEND, bytePos);
+        crc.reset();
+        crc.update(IEND);
+        crcValue = crc.getValue();
+        bytePos = writeInt4((int) crcValue, bytePos);
+    }
+
+}