#include <u.h>
#include <libc.h>
#include <draw.h>
#include <memdraw.h>

#define K2 7    /* from -.7 to +.7 inclusive, meaning .2 into each adjacent pixel */
#define NK (2*K2+1)
double K[NK];

double
fac(int L)
{
       int i, f;

       f = 1;
       for(i=L; i>1; --i)
               f *= i;
       return f;
}

/*
* i0(x) is the modified Bessel function, Σ (x/2)^2L / (L!)²
* There are faster ways to calculate this, but we precompute
* into a table so let's keep it simple.
*/
double
i0(double x)
{
       double v;
       int L;

       v = 1.0;
       for(L=1; L<10; L++)
               v += pow(x/2., 2*L)/pow(fac(L), 2);
       return v;
}

double
kaiser(double x, double τ, double α)
{
       if(fabs(x) > τ)
               return 0.;
       return i0(α*sqrt(1-(x*x/(τ*τ))))/i0(α);
}

void
usage(void)
{
       fprint(2, "usage: resample [-x xsize] [-y ysize] [imagefile]\n");
       fprint(2, "\twhere size is an integer or a percentage in the form 25%%\n");
       exits("usage");
}

int
getint(char *s, int *percent)
{
       int n;

       if(s == nil)
               usage();
       n = strtol(s, &s, 0);
       *percent = *s == '%';
       return n;
}

void
resamplex(uchar *in, int off, int d, int inx, uchar *out, int outx)
{
       int i, x, k;
       double X, xx, v, rat;


       rat = (double)inx/(double)outx;
       for(x=0; x<outx; x++){
               if(inx == outx){
                       /* don't resample if size unchanged */
                       out[off+x*d] = in[off+x*d];
                       continue;
               }
               v = 0.0;
               X = x*rat;
               for(k=-K2; k<=K2; k++){
                       xx = X + rat*k/10.;
                       i = xx;
                       if(i < 0)
                               i = 0;
                       if(i >= inx)
                               i = inx-1;
                       v += in[off+i*d] * K[K2+k];
               }
               out[off+x*d] = v;
       }
}

void
resampley(uchar **in, int off, int iny, uchar **out, int outy)
{
       int y, i, k;
       double Y, yy, v, rat;

       rat = (double)iny/(double)outy;
       for(y=0; y<outy; y++){
               if(iny == outy){
                       /* don't resample if size unchanged */
                       out[y][off] = in[y][off];
                       continue;
               }
               v = 0.0;
               Y = y*rat;
               for(k=-K2; k<=K2; k++){
                       yy = Y + rat*k/10.;
                       i = yy;
                       if(i < 0)
                               i = 0;
                       if(i >= iny)
                               i = iny-1;
                       v += in[i][off] * K[K2+k];
               }
               out[y][off] = v;
       }

}

int
max(int a, int b)
{
       if(a > b)
               return a;
       return b;
}

Memimage*
resample(int xsize, int ysize, Memimage *m)
{
       int i, j, d, bpl, nchan;
       Memimage *new;
       uchar **oscan, **nscan;

       new = allocmemimage(Rect(0, 0, xsize, ysize), m->chan);
       if(new == nil)
               sysfatal("can't allocate new image: %r");

       oscan = malloc(Dy(m->r)*sizeof(uchar*));
       nscan = malloc(max(ysize, Dy(m->r))*sizeof(uchar*));
       if(oscan == nil || nscan == nil)
               sysfatal("can't allocate: %r");

       /* unload original image into scan lines */
       bpl = bytesperline(m->r, m->depth);
       for(i=0; i<Dy(m->r); i++){
               oscan[i] = malloc(bpl);
               if(oscan[i] == nil)
                       sysfatal("can't allocate: %r");
               j = unloadmemimage(m, Rect(m->r.min.x, m->r.min.y+i, m->r.max.x, m->r.min.y+i+1), oscan[i], bpl);
               if(j != bpl)
                       sysfatal("unloadmemimage");
       }

       /* allocate scan lines for destination. we do y first, so need at least Dy(m->r) lines */
       bpl = bytesperline(Rect(0, 0, xsize, Dy(m->r)), m->depth);
       for(i=0; i<max(ysize, Dy(m->r)); i++){
               nscan[i] = malloc(bpl);
               if(nscan[i] == nil)
                       sysfatal("can't allocate: %r");
       }

       /* resample in X */
       nchan = d = m->depth/8;
       if(m->chan == XRGB32)
               nchan--;
       for(i=0; i<Dy(m->r); i++){
               for(j=0; j<nchan; j++)
                       resamplex(oscan[i], j, d, Dx(m->r), nscan[i], xsize);
               free(oscan[i]);
               oscan[i] = nscan[i];
               nscan[i] = malloc(bpl);
               if(nscan[i] == nil)
                       sysfatal("can't allocate: %r");
       }

       /* resample in Y */
       for(i=0; i<xsize; i++)
               for(j=0; j<nchan; j++)
                       resampley(oscan, d*i+j, Dy(m->r), nscan, ysize);

       /* pack data into destination */
       bpl = bytesperline(new->r, m->depth);
       for(i=0; i<ysize; i++){
               j = loadmemimage(new, Rect(0, i, xsize, i+1), nscan[i], bpl);
               if(j != bpl)
                       sysfatal("loadmemimage: %r");
       }
       return new;
}

void
main(int argc, char *argv[])
{
       int i, fd, xsize, ysize, xpercent, ypercent;
       Rectangle rparam;
       Memimage *m, *new, *t1, *t2;
       char *file;
       ulong tchan;
       double v;

       for(i=-K2; i<=K2; i++){
               K[K2+i] = kaiser(i/10., K2/10., 4.);
//              print("%g %g\n", i/10., K[K2+i]);
       }

       /* normalize */
       v = 0.0;
       for(i=0; i<NK; i++)
               v += K[i];
       for(i=0; i<NK; i++)
               K[i] /= v;

       memimageinit();
       memset(&rparam, 0, sizeof rparam);
       xsize = ysize = 0;
       xpercent = ypercent = 0;

       ARGBEGIN{
       case 'a':       /* compatibility; equivalent to just -x or -y */
               if(xsize != 0 || ysize != 0)
                       usage();
               xsize = getint(ARGF(), &xpercent);
               if(xsize <= 0)
                       usage();
               ysize = xsize;
               ypercent = xpercent;
               break;
       case 'x':
               if(xsize != 0)
                       usage();
               xsize = getint(ARGF(), &xpercent);
               if(xsize <= 0)
                       usage();
               break;
       case 'y':
               if(ysize != 0)
                       usage();
               ysize = getint(ARGF(), &ypercent);
               if(ysize <= 0)
                       usage();
               break;
       default:
               usage();
       }ARGEND

       if(xsize == 0 && ysize == 0)
               usage();

       file = "<stdin>";
       fd = 0;
       if(argc > 1)
               usage();
       else if(argc == 1){
               file = argv[0];
               fd = open(file, OREAD);
               if(fd < 0)
                       sysfatal("can't open %s: %r", file);
       }

       m = readmemimage(fd);
       if(m == nil)
               sysfatal("can't read %s: %r", file);

       if(xpercent)
               xsize = Dx(m->r)*xsize/100;
       if(ypercent)
               ysize = Dy(m->r)*ysize/100;
       if(ysize == 0)
               ysize = (xsize * Dy(m->r)) / Dx(m->r);
       if(xsize == 0)
               xsize = (ysize * Dx(m->r)) / Dy(m->r);

       switch(m->chan){
       default:
               for(tchan = m->chan; tchan; tchan >>= 8)
                       if(TYPE(tchan) == CAlpha){
                               tchan = RGBA32;
                               goto Convert;
                       }
               tchan = RGB24;
               goto Convert;

       case GREY8:
       case RGB24:
       case RGBA32:
       case ARGB32:
       case XRGB32:
               new = resample(xsize, ysize, m);
               break;

       case GREY1:
       case GREY2:
       case GREY4:
               tchan = GREY8;
       Convert:
               /* use library to convert to byte-per-chan form, then convert back */
               t1 = allocmemimage(m->r, tchan);
               if(t1 == nil)
                       sysfatal("can't allocate temporary image: %r");
               memimagedraw(t1, t1->r, m, m->r.min, nil, ZP, S);
               t2 = resample(xsize, ysize, t1);
               freememimage(t1);
               new = allocmemimage(Rect(0, 0, xsize, ysize), m->chan);
               if(new == nil)
                       sysfatal("can't allocate new image: %r");
               /* should do error diffusion here */
               memimagedraw(new, new->r, t2, t2->r.min, nil, ZP, S);
               freememimage(t2);
               break;
       }

       assert(new);
       if(writememimage(1, new) < 0)
               sysfatal("write error on output: %r");

       exits(nil);
}