Bumping manifests a=b2g-bump
[gecko.git] / media / libjpeg / README-turbo.txt
blobb81299f1a0ee22ec908f4aafc0c1a5a821f70ff5
1 *******************************************************************************
2 **     Background
3 *******************************************************************************
5 libjpeg-turbo is a JPEG image codec that uses SIMD instructions (MMX, SSE2,
6 NEON) to accelerate baseline JPEG compression and decompression on x86, x86-64,
7 and ARM systems.  On such systems, libjpeg-turbo is generally 2-4x as fast as
8 libjpeg, all else being equal.  On other types of systems, libjpeg-turbo can
9 still outperform libjpeg by a significant amount, by virtue of its
10 highly-optimized Huffman coding routines.  In many cases, the performance of
11 libjpeg-turbo rivals that of proprietary high-speed JPEG codecs.
13 libjpeg-turbo implements both the traditional libjpeg API as well as the less
14 powerful but more straightforward TurboJPEG API.  libjpeg-turbo also features
15 colorspace extensions that allow it to compress from/decompress to 32-bit and
16 big-endian pixel buffers (RGBX, XBGR, etc.), as well as a full-featured Java
17 interface.
19 libjpeg-turbo was originally based on libjpeg/SIMD, an MMX-accelerated
20 derivative of libjpeg v6b developed by Miyasaka Masaru.  The TigerVNC and
21 VirtualGL projects made numerous enhancements to the codec in 2009, and in
22 early 2010, libjpeg-turbo spun off into an independent project, with the goal
23 of making high-speed JPEG compression/decompression technology available to a
24 broader range of users and developers.
27 *******************************************************************************
28 **     License
29 *******************************************************************************
31 Most of libjpeg-turbo inherits the non-restrictive, BSD-style license used by
32 libjpeg (see README.)  The TurboJPEG wrapper (both C and Java versions) and
33 associated test programs bear a similar license, which is reproduced below:
35 Redistribution and use in source and binary forms, with or without
36 modification, are permitted provided that the following conditions are met:
38 - Redistributions of source code must retain the above copyright notice,
39   this list of conditions and the following disclaimer.
40 - Redistributions in binary form must reproduce the above copyright notice,
41   this list of conditions and the following disclaimer in the documentation
42   and/or other materials provided with the distribution.
43 - Neither the name of the libjpeg-turbo Project nor the names of its
44   contributors may be used to endorse or promote products derived from this
45   software without specific prior written permission.
47 THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS "AS IS",
48 AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
49 IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
50 ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT HOLDERS OR CONTRIBUTORS BE
51 LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR
52 CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF
53 SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS
54 INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN
55 CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)
56 ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE
57 POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
60 *******************************************************************************
61 **     Using libjpeg-turbo
62 *******************************************************************************
64 libjpeg-turbo includes two APIs that can be used to compress and decompress
65 JPEG images:
67   TurboJPEG API:  This API provides an easy-to-use interface for compressing
68   and decompressing JPEG images in memory.  It also provides some functionality
69   that would not be straightforward to achieve using the underlying libjpeg
70   API, such as generating planar YUV images and performing multiple
71   simultaneous lossless transforms on an image.  The Java interface for
72   libjpeg-turbo is written on top of the TurboJPEG API.
74   libjpeg API:  This is the de facto industry-standard API for compressing and
75   decompressing JPEG images.  It is more difficult to use than the TurboJPEG
76   API but also more powerful.  The libjpeg API implementation in libjpeg-turbo
77   is both API/ABI-compatible and mathematically compatible with libjpeg v6b.
78   It can also optionally be configured to be API/ABI-compatible with libjpeg v7
79   and v8 (see below.)
81 There is no significant performance advantage to either API when both are used
82 to perform similar operations.
84 ======================
85 Installation Directory
86 ======================
88 This document assumes that libjpeg-turbo will be installed in the default
89 directory (/opt/libjpeg-turbo on Un*x and Mac systems and
90 c:\libjpeg-turbo[-gcc][64] on Windows systems.  If your installation of
91 libjpeg-turbo resides in a different directory, then adjust the instructions
92 accordingly.
94 =============================
95 Replacing libjpeg at Run Time
96 =============================
98 Un*x
99 ----
101 If a Un*x application is dynamically linked with libjpeg, then you can replace
102 libjpeg with libjpeg-turbo at run time by manipulating LD_LIBRARY_PATH.
103 For instance:
105   [Using libjpeg]
106   > time cjpeg <vgl_5674_0098.ppm >vgl_5674_0098.jpg
107   real  0m0.392s
108   user  0m0.074s
109   sys   0m0.020s
111   [Using libjpeg-turbo]
112   > export LD_LIBRARY_PATH=/opt/libjpeg-turbo/{lib}:$LD_LIBRARY_PATH
113   > time cjpeg <vgl_5674_0098.ppm >vgl_5674_0098.jpg
114   real  0m0.109s
115   user  0m0.029s
116   sys   0m0.010s
118 ({lib} = lib32 or lib64, depending on whether you wish to use the 32-bit or the
119 64-bit version of libjpeg-turbo.)
121 System administrators can also replace the libjpeg symlinks in /usr/lib* with
122 links to the libjpeg-turbo dynamic library located in /opt/libjpeg-turbo/{lib}.
123 This will effectively accelerate every application that uses the libjpeg
124 dynamic library on the system.
126 Windows
127 -------
129 If a Windows application is dynamically linked with libjpeg, then you can
130 replace libjpeg with libjpeg-turbo at run time by backing up the application's
131 copy of jpeg62.dll, jpeg7.dll, or jpeg8.dll (assuming the application has its
132 own local copy of this library) and copying the corresponding DLL from
133 libjpeg-turbo into the application's install directory.  The official
134 libjpeg-turbo binary packages only provide jpeg62.dll.  If the application uses
135 jpeg7.dll or jpeg8.dll instead, then it will be necessary to build
136 libjpeg-turbo from source (see "libjpeg v7 and v8 API/ABI Emulation" below.)
138 The following information is specific to the official libjpeg-turbo binary
139 packages for Visual C++:
141 -- jpeg62.dll requires the Visual C++ 2008 C run-time DLL (msvcr90.dll).
142 msvcr90.dll ships with more recent versions of Windows, but users of older
143 Windows releases can obtain it from the Visual C++ 2008 Redistributable
144 Package, which is available as a free download from Microsoft's web site.
146 -- Features of the libjpeg API that require passing a C run-time structure,
147 such as a file handle, from an application to the library will probably not
148 work with jpeg62.dll, unless the application is also built to use the Visual
149 C++ 2008 C run-time DLL.  In particular, this affects jpeg_stdio_dest() and
150 jpeg_stdio_src().
155 Mac applications typically embed their own copies of the libjpeg dylib inside
156 the (hidden) application bundle, so it is not possible to globally replace
157 libjpeg on OS X systems.  Replacing the application's version of the libjpeg
158 dylib would generally involve copying libjpeg.*.dylib from libjpeg-turbo into
159 the appropriate place in the application bundle and using install_name_tool to
160 repoint the libjpeg-turbo dylib to its new directory.  This requires an
161 advanced knowledge of OS X and would not survive an upgrade or a re-install of
162 the application.  Thus, it is not recommended for most users.
164 ========================================
165 Using libjpeg-turbo in Your Own Programs
166 ========================================
168 For the most part, libjpeg-turbo should work identically to libjpeg, so in
169 most cases, an application can be built against libjpeg and then run against
170 libjpeg-turbo.  On Un*x systems and Cygwin, you can build against libjpeg-turbo
171 instead of libjpeg by setting
173   CPATH=/opt/libjpeg-turbo/include
174   and
175   LIBRARY_PATH=/opt/libjpeg-turbo/{lib}
177 ({lib} = lib32 or lib64, depending on whether you are building a 32-bit or a
178 64-bit application.)
180 If using MinGW, then set
182   CPATH=/c/libjpeg-turbo-gcc[64]/include
183   and
184   LIBRARY_PATH=/c/libjpeg-turbo-gcc[64]/lib
186 Building against libjpeg-turbo is useful, for instance, if you want to build an
187 application that leverages the libjpeg-turbo colorspace extensions (see below.)
188 On Un*x systems, you would still need to manipulate LD_LIBRARY_PATH or create
189 appropriate symlinks to use libjpeg-turbo at run time.  On such systems, you
190 can pass -R /opt/libjpeg-turbo/{lib} to the linker to force the use of
191 libjpeg-turbo at run time rather than libjpeg (also useful if you want to
192 leverage the colorspace extensions), or you can link against the libjpeg-turbo
193 static library.
195 To force a Un*x or MinGW application to link against the static version of
196 libjpeg-turbo, you can use the following linker options:
198   -Wl,-Bstatic -ljpeg -Wl,-Bdynamic
200 On OS X, simply add /opt/libjpeg-turbo/lib/libjpeg.a to the linker command
201 line.
203 To build Visual C++ applications using libjpeg-turbo, add
204 c:\libjpeg-turbo[64]\include to the system or user INCLUDE environment
205 variable and c:\libjpeg-turbo[64]\lib to the system or user LIB environment
206 variable, and then link against either jpeg.lib (to use the DLL version of
207 libjpeg-turbo) or jpeg-static.lib (to use the static version of libjpeg-turbo.)
209 =====================
210 Colorspace Extensions
211 =====================
213 libjpeg-turbo includes extensions that allow JPEG images to be compressed
214 directly from (and decompressed directly to) buffers that use BGR, BGRX,
215 RGBX, XBGR, and XRGB pixel ordering.  This is implemented with ten new
216 colorspace constants:
218   JCS_EXT_RGB   /* red/green/blue */
219   JCS_EXT_RGBX  /* red/green/blue/x */
220   JCS_EXT_BGR   /* blue/green/red */
221   JCS_EXT_BGRX  /* blue/green/red/x */
222   JCS_EXT_XBGR  /* x/blue/green/red */
223   JCS_EXT_XRGB  /* x/red/green/blue */
224   JCS_EXT_RGBA  /* red/green/blue/alpha */
225   JCS_EXT_BGRA  /* blue/green/red/alpha */
226   JCS_EXT_ABGR  /* alpha/blue/green/red */
227   JCS_EXT_ARGB  /* alpha/red/green/blue */
229 Setting cinfo.in_color_space (compression) or cinfo.out_color_space
230 (decompression) to one of these values will cause libjpeg-turbo to read the
231 red, green, and blue values from (or write them to) the appropriate position in
232 the pixel when compressing from/decompressing to an RGB buffer.
234 Your application can check for the existence of these extensions at compile
235 time with:
237   #ifdef JCS_EXTENSIONS
239 At run time, attempting to use these extensions with a libjpeg implementation
240 that does not support them will result in a "Bogus input colorspace" error.
241 Applications can trap this error in order to test whether run-time support is
242 available for the colorspace extensions.
244 When using the RGBX, BGRX, XBGR, and XRGB colorspaces during decompression, the
245 X byte is undefined, and in order to ensure the best performance, libjpeg-turbo
246 can set that byte to whatever value it wishes.  If an application expects the X
247 byte to be used as an alpha channel, then it should specify JCS_EXT_RGBA,
248 JCS_EXT_BGRA, JCS_EXT_ABGR, or JCS_EXT_ARGB.  When these colorspace constants
249 are used, the X byte is guaranteed to be 0xFF, which is interpreted as opaque.
251 Your application can check for the existence of the alpha channel colorspace
252 extensions at compile time with:
254   #ifdef JCS_ALPHA_EXTENSIONS
256 jcstest.c, located in the libjpeg-turbo source tree, demonstrates how to check
257 for the existence of the colorspace extensions at compile time and run time.
259 ===================================
260 libjpeg v7 and v8 API/ABI Emulation
261 ===================================
263 With libjpeg v7 and v8, new features were added that necessitated extending the
264 compression and decompression structures.  Unfortunately, due to the exposed
265 nature of those structures, extending them also necessitated breaking backward
266 ABI compatibility with previous libjpeg releases.  Thus, programs that were
267 built to use libjpeg v7 or v8 did not work with libjpeg-turbo, since it is
268 based on the libjpeg v6b code base.  Although libjpeg v7 and v8 are still not
269 as widely used as v6b, enough programs (including a few Linux distros) made
270 the switch that there was a demand to emulate the libjpeg v7 and v8 ABIs
271 in libjpeg-turbo.  It should be noted, however, that this feature was added
272 primarily so that applications that had already been compiled to use libjpeg
273 v7+ could take advantage of accelerated baseline JPEG encoding/decoding
274 without recompiling.  libjpeg-turbo does not claim to support all of the
275 libjpeg v7+ features, nor to produce identical output to libjpeg v7+ in all
276 cases (see below.)
278 By passing an argument of --with-jpeg7 or --with-jpeg8 to configure, or an
279 argument of -DWITH_JPEG7=1 or -DWITH_JPEG8=1 to cmake, you can build a version
280 of libjpeg-turbo that emulates the libjpeg v7 or v8 ABI, so that programs
281 that are built against libjpeg v7 or v8 can be run with libjpeg-turbo.  The
282 following section describes which libjpeg v7+ features are supported and which
283 aren't.
285 Support for libjpeg v7 and v8 Features:
286 ---------------------------------------
288 Fully supported:
290 -- libjpeg: IDCT scaling extensions in decompressor
291    libjpeg-turbo supports IDCT scaling with scaling factors of 1/8, 1/4, 3/8,
292    1/2, 5/8, 3/4, 7/8, 9/8, 5/4, 11/8, 3/2, 13/8, 7/4, 15/8, and 2/1 (only 1/4
293    and 1/2 are SIMD-accelerated.)
295 -- libjpeg: arithmetic coding
297 -- libjpeg: In-memory source and destination managers
298    See notes below.
300 -- cjpeg: Separate quality settings for luminance and chrominance
301    Note that the libpjeg v7+ API was extended to accommodate this feature only
302    for convenience purposes.  It has always been possible to implement this
303    feature with libjpeg v6b (see rdswitch.c for an example.)
305 -- cjpeg: 32-bit BMP support
307 -- cjpeg: -rgb option
309 -- jpegtran: lossless cropping
311 -- jpegtran: -perfect option
313 -- jpegtran: forcing width/height when performing lossless crop
315 -- rdjpgcom: -raw option
317 -- rdjpgcom: locale awareness
320 Not supported:
322 NOTE:  As of this writing, extensive research has been conducted into the
323 usefulness of DCT scaling as a means of data reduction and SmartScale as a
324 means of quality improvement.  The reader is invited to peruse the research at
325 http://www.libjpeg-turbo.org/About/SmartScale and draw his/her own conclusions,
326 but it is the general belief of our project that these features have not
327 demonstrated sufficient usefulness to justify inclusion in libjpeg-turbo.
329 -- libjpeg: DCT scaling in compressor
330    cinfo.scale_num and cinfo.scale_denom are silently ignored.
331    There is no technical reason why DCT scaling could not be supported when
332    emulating the libjpeg v7+ API/ABI, but without the SmartScale extension (see
333    below), only scaling factors of 1/2, 8/15, 4/7, 8/13, 2/3, 8/11, 4/5, and
334    8/9 would be available, which is of limited usefulness.
336 -- libjpeg: SmartScale
337    cinfo.block_size is silently ignored.
338    SmartScale is an extension to the JPEG format that allows for DCT block
339    sizes other than 8x8.  Providing support for this new format would be
340    feasible (particularly without full acceleration.)  However, until/unless
341    the format becomes either an official industry standard or, at minimum, an
342    accepted solution in the community, we are hesitant to implement it, as
343    there is no sense of whether or how it might change in the future.  It is
344    our belief that SmartScale has not demonstrated sufficient usefulness as a
345    lossless format nor as a means of quality enhancement, and thus, our primary
346    interest in providing this feature would be as a means of supporting
347    additional DCT scaling factors.
349 -- libjpeg: Fancy downsampling in compressor
350    cinfo.do_fancy_downsampling is silently ignored.
351    This requires the DCT scaling feature, which is not supported.
353 -- jpegtran: Scaling
354    This requires both the DCT scaling and SmartScale features, which are not
355    supported.
357 -- Lossless RGB JPEG files
358    This requires the SmartScale feature, which is not supported.
360 What About libjpeg v9?
361 ----------------------
363 libjpeg v9 introduced yet another field to the JPEG compression structure
364 (color_transform), thus making the ABI backward incompatible with that of
365 libjpeg v8.  This new field was introduced solely for the purpose of supporting
366 lossless SmartScale encoding.  Further, there was actually no reason to extend
367 the API in this manner, as the color transform could have just as easily been
368 activated by way of a new JPEG colorspace constant, thus preserving backward
369 ABI compatibility.
371 Our research (see link above) has shown that lossless SmartScale does not
372 generally accomplish anything that can't already be accomplished better with
373 existing, standard lossless formats.  Thus, at this time, it is our belief that
374 there is not sufficient technical justification for software to upgrade from
375 libjpeg v8 to libjpeg v9, and therefore, not sufficient technical justification
376 for us to emulate the libjpeg v9 ABI.
378 =====================================
379 In-Memory Source/Destination Managers
380 =====================================
382 By default, libjpeg-turbo 1.3 and later includes the jpeg_mem_src() and
383 jpeg_mem_dest() functions, even when not emulating the libjpeg v8 API/ABI.
384 Previously, it was necessary to build libjpeg-turbo from source with libjpeg v8
385 API/ABI emulation in order to use the in-memory source/destination managers,
386 but several projects requested that those functions be included when emulating
387 the libjpeg v6b API/ABI as well.  This allows the use of those functions by
388 programs that need them without breaking ABI compatibility for programs that
389 don't, and it allows those functions to be provided in the "official"
390 libjpeg-turbo binaries.
392 Those who are concerned about maintaining strict conformance with the libjpeg
393 v6b or v7 API can pass an argument of --without-mem-srcdst to configure or
394 an argument of -DWITH_MEM_SRCDST=0 to CMake prior to building libjpeg-turbo.
395 This will restore the pre-1.3 behavior, in which jpeg_mem_src() and
396 jpeg_mem_dest() are only included when emulating the libjpeg v8 API/ABI.
398 On Un*x systems, including the in-memory source/destination managers changes
399 the dynamic library version from 62.0.0 to 62.1.0 if using libjpeg v6b API/ABI
400 emulation and from 7.0.0 to 7.1.0 if using libjpeg v7 API/ABI emulation.
402 Note that, on most Un*x systems, the dynamic linker will not look for a
403 function in a library until that function is actually used.  Thus, if a program
404 is built against libjpeg-turbo 1.3+ and uses jpeg_mem_src() or jpeg_mem_dest(),
405 that program will not fail if run against an older version of libjpeg-turbo or
406 against libjpeg v7- until the program actually tries to call jpeg_mem_src() or
407 jpeg_mem_dest().  Such is not the case on Windows.  If a program is built
408 against the libjpeg-turbo 1.3+ DLL and uses jpeg_mem_src() or jpeg_mem_dest(),
409 then it must use the libjpeg-turbo 1.3+ DLL at run time.
411 Both cjpeg and djpeg have been extended to allow testing the in-memory
412 source/destination manager functions.  See their respective man pages for more
413 details.
416 *******************************************************************************
417 **     Mathematical Compatibility
418 *******************************************************************************
420 For the most part, libjpeg-turbo should produce identical output to libjpeg
421 v6b.  The one exception to this is when using the floating point DCT/IDCT, in
422 which case the outputs of libjpeg v6b and libjpeg-turbo are not guaranteed to
423 be identical (the accuracy of the floating point DCT/IDCT is constant when
424 using libjpeg-turbo's SIMD extensions, but otherwise, it can depend heavily on
425 the compiler and compiler settings.)
427 While libjpeg-turbo does emulate the libjpeg v8 API/ABI, under the hood, it is
428 still using the same algorithms as libjpeg v6b, so there are several specific
429 cases in which libjpeg-turbo cannot be expected to produce the same output as
430 libjpeg v8:
432 -- When decompressing using scaling factors of 1/2 and 1/4, because libjpeg v8
433    implements those scaling algorithms a bit differently than libjpeg v6b does,
434    and libjpeg-turbo's SIMD extensions are based on the libjpeg v6b behavior.
436 -- When using chrominance subsampling, because libjpeg v8 implements this
437    with its DCT/IDCT scaling algorithms rather than with a separate
438    downsampling/upsampling algorithm.
440 -- When using the floating point IDCT, for the reasons stated above and also
441    because the floating point IDCT algorithm was modified in libjpeg v8a to
442    improve accuracy.
444 -- When decompressing using a scaling factor > 1 and merged (AKA "non-fancy" or
445    "non-smooth") chrominance upsampling, because libjpeg v8 does not support
446    merged upsampling with scaling factors > 1.
449 *******************************************************************************
450 **     Performance Pitfalls
451 *******************************************************************************
453 ===============
454 Restart Markers
455 ===============
457 The optimized Huffman decoder in libjpeg-turbo does not handle restart markers
458 in a way that makes the rest of the libjpeg infrastructure happy, so it is
459 necessary to use the slow Huffman decoder when decompressing a JPEG image that
460 has restart markers.  This can cause the decompression performance to drop by
461 as much as 20%, but the performance will still be much greater than that of
462 libjpeg.  Many consumer packages, such as PhotoShop, use restart markers when
463 generating JPEG images, so images generated by those programs will experience
464 this issue.
466 ===============================================
467 Fast Integer Forward DCT at High Quality Levels
468 ===============================================
470 The algorithm used by the SIMD-accelerated quantization function cannot produce
471 correct results whenever the fast integer forward DCT is used along with a JPEG
472 quality of 98-100.  Thus, libjpeg-turbo must use the non-SIMD quantization
473 function in those cases.  This causes performance to drop by as much as 40%.
474 It is therefore strongly advised that you use the slow integer forward DCT
475 whenever encoding images with a JPEG quality of 98 or higher.