]> granicus.if.org Git - imagemagick/blob - www/architecture.html
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[imagemagick] / www / architecture.html
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18   <meta name="Description" content="ImageMagick® is a software suite to create, edit, and compose bitmap images. It can read, convert and write images in a variety of formats (about 100) including GIF, JPEG, JPEG-2000, PNG, PDF, PhotoCD, TIFF, and DPX. Use ImageMagick to translate, flip, mirror, rotate, scale, shear and transform images, adjust image colors, apply various special effects, or draw text, lines, polygons, ellipses and Bézier curves.  ImageMagick is free software delivered as a ready-to-run binary distribution or as source code that you can freely use, copy, modify, and distribute. Its license is compatible with the GPL. It runs on all major operating systems.  The functionality of ImageMagick is typically utilized from the command line or you can use the features from programs written in your favorite programming language. Choose from these interfaces: MagickCore (C), MagickWand (C), ChMagick (Ch), Magick++ (C++), JMagick (Java), L-Magick (Lisp), PascalMagick (Pascal), PerlMagick (Perl), MagickWand for PHP (PHP), PythonMagick (Python), RMagick (Ruby), or TclMagick (Tcl/TK). With a language interface, use ImageMagick to modify or create images automagically and dynamically."/>
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47 <div class="menu">
48   <a title="About ImageMagick" href="../index.html">About ImageMagick</a>
49 </div>
50 <div class="sep"></div>\r
51 <div class="menu">
52   <a title="Binary Releases" href="../www/binary-releases.html">Binary Releases</a>
53 </div>
54 <div class="sub">
55     <a title="Binary Release: Unix" href="../www/binary-releases.html#unix">Unix</a>
56 </div>
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58     <a title="Binary Release: MacOS X" href="../www/binary-releases.html#macosx">Mac OS X</a>
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61     <a title="Binary Release: Windows" href="../www/binary-releases.html#windows">Windows</a>
62 </div>
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64 <div class="menu">
65   <a title="Command-line Tools" href="../www/command-line-tools.html">Command-line Tools</a>
66 </div>
67 <div class="sub">
68     <a title="Command-line Tools: Processing" href="../www/command-line-processing.html">Processing</a>
69 </div>
70 <div class="sub">
71     <a title="Command-line Tools: Options" href="../www/command-line-options.html">Options</a>
72 </div>
73 <div class="sub">
74     <a title="Command-line Tools: Usage" href="http://www.imagemagick.org/Usage/">Usage</a>
75 </div>
76 <div class="menu">
77   <a title="Program Interfaces" href="../www/api.html">Program Interfaces</a>
78 </div>
79 <div class="sub">
80     <a title="Program Interface: MagickWand" href="../www/magick-wand.html">MagickWand</a>
81 </div>
82 <div class="sub">
83     <a title="Program Interface: MagickCore" href="../www/magick-core.html">MagickCore</a>
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86     <a title="Program Interface: PerlMagick" href="../www/perl-magick.html">PerlMagick</a>
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89     <a title="Program Interface: Magick++" href="../Magick++/">Magick++</a>
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92 <div  class="menu">
93    <a title="Install from Source" href="../www/install-source.html">Install from Source</a>
94 </div>
95 <div class="sub">
96     <a title="Install from Source: Unix" href="../www/install-source.html#unix">Unix</a>
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100  </div>
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102   <a title="Resources" href="../www/resources.html">Resources</a>
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116   <a title="Site Map"href="../www/sitemap.html">Site Map</a>
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119     <a title="Site Map: Links"href="../www/links.html">Links</a>
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123   <a title="Sponsors" href="../www/sponsors.html">Sponsors:</a>
124
125 <div class="sponsbox">
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127   <a title="Sponsor: Webdesign Agentur" href="http://www.ventzke-partner.de">Webdesign Agentur</a><!-- 201101010480 invendio.de-->
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136   <a title="Sponsor: Kredit" href="http://www.online-kredit-index.de">Kredit</a><!-- 201007010120 Buchhorn -->
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139   <a title="Sponsor: Druckerei" href="http://www.print24.de/">Druckerei</a><!-- 201009010720 -->
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146 </div>
147 </div>
148 </div>
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150 \r
151 </div>\r
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153 <div class="main">\r
154 \r
155 \r
156 \r
157 <p class="navigation-index">[<a href="#overview">Architecture Overview</a> &bull; <a href="#cache">The Pixel Cache</a> &bull; <a href="#stream">Streaming Pixels</a> &bull; <a href="#properties">Image Properties and Profiles</a> &bull; <a href="#tera-pixel">Large Image Support</a> &bull; <a href="#threads">Threads of Execution</a> &bull; <a href="#distributed">Heterogeneous Distributed Processing</a> &bull; <a href="#coders">Custom Image Coders</a> &bull; <a href="#filters">Custom Image Filters</a>]</p>
158
159 <div class="doc-section">
160 <p>The citizens of Oz were quite content with their benefactor, the all-powerful Wizard.  They accepted his wisdom and benevolence without ever questioning the who, why, and where of his power.  Like the citizens of Oz, if you feel comfortable that ImageMagick can help you convert, edit, or compose your images without knowing what goes on behind the curtain, feel free to skip this section.  However, if you want to know more about the software and algorithms behind ImageMagick, read on.  To fully benefit from this discussion, you should be comfortable with image nomenclature and be familiar with computer programming.</p>
161 </div>
162
163 <h2><a name="overview"></a>Architecture Overview</h2>
164 <div class="doc-section">
165
166 <p>An image typically consists of a rectangular region of pixels and metadata.  To convert, edit, or compose an image in an efficient manner we need convenient access to any pixel anywhere within the region (and sometimes outside the region).  And in the case of an image sequence, we need access to any pixel of any region of any image in the sequence.  However, there are hundreds of image formats such JPEG, TIFF, PNG, GIF, etc., that makes it difficult to access pixels on demand.  Within these formats we find differences in:</p>
167
168 <ul>
169   <li>colorspace (e.g RGB, CMYK, YUV, Lab, etc.)</li>
170   <li>bit depth (.e.g 1, 4, 8, 12, 16, etc.)</li>
171   <li>storage format (e.g. unsigned, signed, float, double, etc.)</li>
172   <li>compression (e.g. uncompressed, RLE, Zip, BZip, etc.)</li>
173   <li>orientation (i.e. top-to-bottom, right-to-left, etc.),</li>
174   <li>layout (.e.g. raw, interspersed with opcodes, etc.)</li>
175 </ul>
176
177 <p>In addition, some image pixels may require attenuation, some formats permit more than one frame, and some formats contain vector graphics that must first be rasterized (converted from vector to pixels).</p>
178
179 <p>An efficient implementation of an image processing algorithm may require we get or set:</p>
180
181 <ul>
182   <li>one pixel a time (e.g. pixel at location 10,3)</li>
183   <li>a single scanline (e.g. all pixels from row 4)</li>
184   <li>a few scanlines at once (e.g. pixel rows 4-7)</li>
185   <li>a single column or columns of pixels (e.g. all pixels from column 11)</li>
186   <li>an arbitrary region of pixels from the image (e.g. pixels defined at 10,7 to 10,19)</li>
187   <li>a pixel in random order (e.g. pixel at 14,15 and 640,480)</li>
188   <li>pixels from two different images (e.g. pixel at 5,1 from image 1 and pixel at 5,1 from image 2)</li>
189   <li>pixels outside the boundaries of the image (e.g. pixel at -1,-3)</li>
190   <li>a pixel component that is unsigned or in a floating-point representation (e.g. 0.17836)</li>
191   <li>a high-dynamic range pixel that can include negative values as well as values that exceed the quantum depth (e.g. -0.00716)</li>
192   <li>one or more pixels simultaneously in different threads of execution</li>
193   <li>all the pixels in memory to take advantage of speed-ups offered by executing in concert across heterogeneous platforms consisting of CPUs, GPUs, and other processors</li>
194 </ul>
195
196 <p>In addition, some images include a clip mask that define which pixels are eligible to be updated.  Pixels outside the area defined by the clip mask remain untouched.</p>
197
198 <p>Given the varied image formats and image processing requirements, we implemented the ImageMagick <a href="#cache">pixel cache</a> to provide convenient sequential or parallel access to any pixel on demand anywhere inside the image region (we call these <a href="#authentic-pixels">authentic pixels</a>)  and from any image in a sequence.  In addition, the pixel cache permits access to pixels outside the boundaries defined by the image (we call these <a href="#virtual-pixels">virtual pixels</a>).</p>
199
200 <p>In addition to pixels, images have a plethora of <a href="#properties">image properties and profiles</a>.  Properties include the well known attributes such as width, height, depth, and colorspace.  An image may have optional properties which might include the image author, a comment, a create date, and others.  Some images also include profiles for color management, or EXIF, IPTC, 8BIM, or XMP informational profiles.  ImageMagick provides command line options and programming methods to get, set, or view image properties or profiles or apply profiles.</p>
201
202 <p>ImageMagick consists of more than 400,000 lines of C code and optionally depends on several million lines of code in dependent libraries (e.g. JPEG, PNG, TIFF libraries).  Given that, one might expect a huge architecture document.  However, a great majority of image processing is simply accessing pixels and its metadata and our simple and elegant implementation makes this easy for the ImageMagick developer.  We discuss the implementation of the pixel cache and getting and setting image properties and profiles in the next few sections. Next, we discuss using ImageMagick within a <a href="#threads">thread</a> of execution.  In the final sections, we discuss <a href="#coders">image coders</a> to read or write a particular image format followed by a few words on creating a <a href="#filters">filter</a> to access or update pixels based on your custom requirements.</p>
203
204 </div>
205
206 <h2><a name="cache"></a>The Pixel Cache</h2>
207 <div class="doc-section">
208
209 <p>The ImageMagick pixel cache is a repository for image pixels with up to 5 channels.  The first 4 channels are stored contiguously and an optional second area follows with 1 channel.  The channels are at the depth specified when ImageMagick was built.  The channel depths are 8 bits-per-pixel component for the Q8 version of ImageMagick, 16 bits-per-pixel component for the Q16 version, and 32 bits-per-pixel component for the Q32 version.  By default pixel components are unsigned quantities, however, if you use the <a href="../www/high-dynamic-range.html">high dynamic-range</a> version of ImageMagick, the components are 32-bit floating point. The primary 4 channels can hold any value but typically contain red, green, blue, and alpha intensities or cyan, magenta, yellow, and alpha intensities.  The optional fifth channel contains the colormap indexes for colormapped images or the black channel for CMYK images.  The pixel cache storage may be heap memory, anonymous memory mapped memory, disk-backed memory mapped, or on disk.  The pixel cache is reference-counted.  Only the cache properties are copied when the cache is cloned.  The cache pixels are subsequently copied when you signal your intention to update any of the pixels.</p>
210
211 <h3>Create the Pixel Cache</h3>
212 <div class="doc-section">
213
214 <p>The pixel cache is associated with an image when it is created and it is initialized when you try to get or put pixels.  Here are three common methods to associate a pixel cache with an image:</p>
215
216 <h4>Create an image canvas initialized to the background color:</h4>
217 <p class="code">
218   image=AllocateImage(image_info);
219   if (SetImageExtent(image,640,480) == MagickFalse)
220     { /* an exception was thrown */ }
221   (void) QueryMagickColor("red",&amp;image-&gt;background_color,&amp;image-&gt;exception);
222   SetImageBackgroundColor(image);
223 </p>
224
225 <h4>Create an image from a JPEG image on disk:</h4>
226 <p class="code">  (void) strcpy(image_info-&gt;filename,"image.jpg"):
227   image=ReadImage(image_info,exception);
228   if (image == (Image *) NULL)
229     { /* an exception was thrown */ }
230 </p>
231 <h4>Create an image from a memory based image:</h4>
232 <p class="code">
233   image=BlobToImage(blob_info,blob,extent,exception);
234   if (image == (Image *) NULL)
235     { /* an exception was thrown */ }
236 </p>
237
238 <p>In our discussion of the pixel cache, we use the <a href="../www/magick-core.html">MagickCore API</a> to illustrate our points, however, the principles are the same for other program interfaces to ImageMagick.</p>
239
240 <p>When the pixel cache is initialized, pixels are scaled from whatever bit depth they originated from to that required by the pixel cache.  For example, a 1-channel 1-bit monochrome PBM image is scaled to a 4 channel 8-bit RGBA image, if you are using the Q8 version of ImageMagick, and 16-bit RGBA for the Q16 version.  You can determine which version you have with the <a href="../www/command-line-options.html#version">&#x2011;version</a> option: </p>
241
242 <p class='crt'><span class="crtprompt"> $magick&gt; </span><span class='crtin'>identify -version</span><span class='crtout'>Version: ImageMagick 6.6.2-10 2010-104-105 Q16 http://www.imagemagick.org</span></p>
243 <p>As you can see, the convenience of the pixel cache sometimes comes with a trade-off in storage (e.g. storing a 1-bit monochrome image as 16-bit RGBA is wasteful) and speed (i.e. storing the entire image in memory is generally slower than accessing one scanline of pixels at a time).  In most cases, the benefits of the pixel cache typically outweigh any disadvantages.</p>
244 </div>
245
246 <h3><a name="authentic-pixels"></a>Access the Pixel Cache</h3>
247 <div class="doc-section">
248
249 <p>Once the pixel cache is associated with an image, you typically want to get, update, or put pixels into it.  We refer to pixels inside the image region as <em>authentic pixels</em> and outside the region as <em>virtual pixels</em>.  Use these methods to access the pixels in the cache:</p>
250 <ul>
251   <li><a href="../www/api/cache.html#GetVirtualPixels">GetVirtualPixels()</a> gets pixels that you do not intend to modify</li>
252   <li><a href="../www/api/cache.html#GetAuthenticPixels">GetAuthenticPixels()</a> gets pixels that you intend to modify</li>
253   <li><a href="../www/api/cache.html#QueueAuthenticPixels">QueueAuthenticPixels()</a> queue pixels that you intend to modify</li>
254   <li><a href="../www/api/cache.html#SyncAuthenticPixels">SyncAuthenticPixels()</a> update the pixel cache with any modified pixels</li>
255 </ul>
256
257 <p>Here is a typical <a href="../www/magick-core.html">MagickCore</a> code snippet for manipulating pixels in the pixel cache.  In our example, we copy pixels from the input image to the output image and decrease the intensity by 10%:</p>
258
259 <div class="viewport">
260 <pre class="code">
261   long
262     x,
263     y;
264
265   const PixelPacket
266     *p;
267
268   PixelPacket
269     *q;
270
271   destination=CloneImage(source,source->columns,source->rows,MagickTrue,exception);
272   if (destination  == (Image *) NULL)
273     { /* an exception was thrown */ }
274   for (y=0; y &lt; (long) source-&gt;rows; y++)
275   {
276     p=GetVirtualPixels(source,0,y,source-&gt;columns,1,exception);
277     q=GetAuthenticPixels(destination,0,y,destination-&gt;columns,1,exception);
278     if ((p == (const PixelPacket *) NULL) || (q == (PixelPacket *) NULL)
279       break;
280     for (x=0; x &lt; (long) source-&gt;columns; x++)
281     {
282       q-&gt;red=90*p-&gt;red/100;
283       q-&gt;green=90*p-&gt;green/100;
284       q-&gt;blue=90*p-&gt;blue/100;
285       q-&gt;opacity=90*p-&gt;opacity/100;
286       p++;
287       q++;
288     }
289     if (SyncAuthenticPixels(destination,exception) == MagickFalse)
290       break;
291   }
292   if (y &lt; (long) source-&gt;rows)
293     { /* an exception was thrown */ }
294 </pre>
295 </div>
296
297 <p>When we first create the destination image by cloning the source image, the pixel cache pixels are not copied.  They are only copied when you signal your intentions to modify the pixel cache by calling <a href="../www/api/cache.html#GetAuthenticPixels">GetAuthenticPixels()</a> or <a href="../www/api/cache.html#QueueAuthenticPixels">QueueAuthenticPixels()</a>. Use <a href="../www/api/cache.html#QueueAuthenticPixels">QueueAuthenticPixels()</a> if you want to set new pixel values rather than update existing ones.  Finally, use <a href="../www/api/cache.html#SyncAuthenticPixels">SyncAuthenticPixels()</a> to ensure any updated pixels are pushed to the pixel cache.</p>
298
299 <p>Recall how we mentioned that the indexes of a colormapped image or the black channel of a CMYK image are stored separately.  Use  <a href="../www/api/cache.html#GetVirtualIndexes">GetVirtualIndexes()</a> (to read the indexes) or <a href="../www/api/cache.html#GetAuthenticIndexes">GetAuthenticIndexes()</a> (to update the indexes) to gain access to this channel.  For example, to print the colormap indexes, use:</p>
300
301 <pre class="code">
302   const IndexPacket
303     *indexes;
304
305   for (y=0; y &lt; (long) source-&gt;rows; y++)
306   {
307     p=GetVirtualPixels(source,0,y,source-&gt;columns,1);
308     if (p == (const PixelPacket *) NULL)
309       break;
310     indexes=GetVirtualIndexes(source);
311     for (x=0; x &lt; (long) source-&gt;columns; x++)
312       (void) printf("%d\n",indexes[x];
313   }
314   if (y &lt; (long) source-&gt;rows)
315     /* an exception was thrown */
316 </pre>
317
318 <p>The pixel cache manager decides whether to give you direct or indirect access to the image pixels.  In some cases the pixels are staged to an intermediate buffer-- and that is why you must call SyncAuthenticPixels() to ensure this buffer is <em>pushed</em> out to the pixel cache to guarantee the corresponding pixels in the cache are updated.  For this reason we recommend that you only read or update a scanline or a few scanlines of pixels at a time.  However, you can get any rectangular region of pixels you want.  GetAuthenticPixels() requires that the region you request is within the bounds of the image area.  For a 640 by 480 image, you can get a scanline of 640 pixels at row 479 but if you ask for a scanline at row 480, an exception is returned (rows are numbered starting at 0).  GetVirtualPixels() does not have this constraint.  For example,</p>
319
320 <pre class="code">
321   p=GetVirtualPixels(source,-3,3,source-&gt;columns+7,7,exception);
322 </pre>
323
324 <p>gives you the pixels you asked for without complaint, even though some are not within the confines of the image region.</p>
325 </div>
326
327 <h3><a name="virtual-pixels"></a>Virtual Pixels</h3>
328 <div class="doc-section">
329
330 <p>There are a plethora of image processing algorithms that require a neighborhood of pixels about a pixel of interest.  The algorithm typically includes a caveat concerning how to handle pixels around the image boundaries, known as edge pixels.  With virtual pixels, you do not need to concern yourself about special edge processing other than choosing  which virtual pixel method is most appropriate for your algorithm.</p>
331  <p>Access to the virtual pixels are controlled by the <a href="../www/api/cache.html#SetImageVirtualPixelMethod">SetImageVirtualPixelMethod()</a> method from the MagickCore API or the <a href="../www/command-line-options.html#virtual-pixel">&#x2011;virtual&#x2011;pixel</a> option from the command line.  The methods include:</p>
332
333 <pre class="text">
334   background:           the area surrounding the image is the background color
335   black:                the area surrounding the image is black
336   checker-tile:         alternate squares with image and background color
337   dither:               non-random 32x32 dithered pattern
338   edge:                 extend the edge pixel toward infinity
339   gray:                 the area surrounding the image is gray
340   horizontal-tile:      horizontally tile the image, background color above/below
341   horizontal-tile-edge: horizontally tile the image and replicate the side edge pixels
342   mirror:               mirror tile the image
343   random:               choose a random pixel from the image
344   tile:                 tile the image (default)
345   transparent:          the area surrounding the image is transparent blackness
346   vertical-tile:        vertically tile the image, sides are background color
347   vertical-tile-edge:   vertically tile the image and replicate the side edge pixels
348   white:                the area surrounding the image is white
349 </pre>
350
351 </div>
352
353 <h3>Cache Storage and Resource Requirements</h3>
354 <div class="doc-section">
355
356 <p>Recall that this simple and elegant design of the ImageMagick pixel cache comes at a cost in terms of storage and processing speed.  The pixel cache storage requirements scales with the area of the image and the bit depth of the pixel components.  For example, if we have a 640 by 480 image and we are using the Q16 version of ImageMagick, the pixel cache consumes image <em>width * height * bit-depth / 8 * channels</em> bytes or approximately 2.3 mebibytes (i.e. 640 * 480 * 2 * 4).  Not too bad, but what if your image is 25000 by 25000 pixels?  The pixel cache requires approximately 4.7 gibibytes of storage.  Ouch.  ImageMagick accounts for possible huge storage requirements by caching large images to disk rather than memory.  Typically the pixel cache is stored in memory using heap memory. If heap memory is exhausted, pixels are stored in in an anonymous map; if the anonymous memory map is exhausted, we create the pixel cache on disk and attempt to memory-map it; and if memory-map memory is exhausted, we simply use standard disk I/O.  Disk storage is cheap but it is also very slow, upwards of 1000 times slower than memory.  We can get some speed improvements, up to 5 times, if we use memory mapping to the disk-based cache.  These decisions about storage are made <em>automagically</em> by the pixel cache manager negotiating with the operating system.  However, you can influence how the pixel cache manager allocates the pixel cache with <em>cache resource limits</em>.  The limits include:</p>
357
358 <dl class="doc">
359   <dt class="doc">files</dt>
360   <dd>maximum number of open pixel cache files.  When this limit is exceeded, any subsequent pixels cached to disk are closed and reopened on demand. This behavior permits a large number of images to be accessed simultaneously on disk, but with a speed penalty due to repeated open/close calls.</dd>
361   <dt class="doc">area</dt>
362   <dd>maximum area in bytes of any one image that can reside in the pixel cache memory.  If this limit is exceeded, the image is automagically cached to disk.</dd>
363   <dt class="doc">memory</dt>
364   <dd>maximum amount of memory in bytes to allocate for the pixel cache from the anonymous mapped memory or the heap.</dd>
365   <dt class="doc">map</dt>
366   <dd>maximum amount of memory map in bytes to allocate for the pixel cache.</dd>
367   <dt class="doc">disk</dt>
368   <dd>maximum amount of disk space in bytes permitted for use by the pixel cache.  If this limit is exceeded, the pixel cache is not created and a fatal exception is thrown.</dd>
369 </dl>
370
371 <p>To determine the current setting of these limits, use this command:</p>
372
373 <p class='crt'><span class="crtprompt"> $magick&gt; </span><span class='crtin'>identify -list resource</span><span class='crtout'><pre>File         Area       Memory          Map         Disk    Thread         Time
374 -------------------------------------------------------------------------------
375  768     12.443GB    8.6917GiB    23.178GiB  18.446744EB         8    unlimited</pre></span></p>
376 <p>You can set these limits either with  <a href="../www/resources.html#environment">environment variables</a>, the <a href="../www/command-line-options.html#limit">-limit</a> command line option, or the <a href="../www/api/resource.html#SetMagickResourceLimit">SetMagickResourceLimit()</a> MagickCore API method. As an example, our online web interface to ImageMagick, <a href="http://www.imagemagick.org/MagickStudio/scripts/MagickStudio.cgi">ImageMagick Studio</a>, has an area limit of 64 megabytes, a memory limit of 128 mebibytes and a map limit of 256 mebibytes and a disk limit of 1 gigabytes.  Since we process multiple simultaneous sessions, we don't want any one session consuming all the available memory.  Instead large images are cached to disk.  If the image is too large and exceeds the pixel cache disk limit, the program exits.  In addition, we place a 60 second time limit to prevent any run-away processing tasks.</p>
377
378 <p>Note, the cache limits are global, meaning if you create several images, the combined resource requirements are compared to the limit to determine the pixel cache storage disposition.</p>
379 </div>
380
381 <h3>Cache Views</h3>
382 <div class="doc-section">
383
384 <p>GetVirtualPixels(), GetAuthenticPixels(), QueueAuthenticPixels(), and SyncAuthenticPixels() from the MagickCore API can only deal with one pixel cache area per image at a time.  Suppose you want to access the first and last scanline from the same image at the same time?  The solution is to use a <em>cache view</em>.  A cache view permits you to access as many areas simultaneously in the pixel cache as you require.  The cache view <a href="../www/api/cache-view.html">methods</a> behave like the previous methods except you must first open a view and close it when you are finished with it. Here is a snippet of MagickCore code that permits us to access two areas of an image simultaneously:</p>
385
386 <pre class="code">
387   CacheView
388     *view_1,
389     *view_2;
390
391   view_1=OpenCacheView(source);
392   view_2=OpenCacheView(source);
393   for (y=0; y &lt; (long) source-&gt;rows; y++)
394   {
395     u=GetCacheViewVirtualPixels(view_1,0,y,source-&gt;columns,1,exception);
396     v=GetCacheViewVirtualPixels(view_2,0,source-&gt;rows-y-1,source-&gt;columns,1,exception);
397     if ((u == (const PixelPacket *) NULL) || (v == (const PixelPacket *) NULL))
398       break;
399     for (x=0; x &lt; (long) source-&gt;columns; x++)
400     {
401       /* do something with u &amp; v here */
402     }
403   }
404   view_1=CloseCacheView(view_1);
405   view_2=CloseCacheView(view_2);
406   if (y &lt; (long) source-&gt;rows)
407     { /* an exception was thrown */ }
408 </pre>
409 </div>
410
411 <h3>Magick Persistent Cache Format</h3>
412 <div class="doc-section">
413
414 <p>Recall that each image format is decoded by ImageMagick and the pixels are deposited in the pixel cache.  If you write an image, the pixels are read from the pixel cache and encoded as required by the format you are writing (e.g. GIF, PNG, etc.).  The Magick Persistent Cache (MPC) format is designed to eliminate the overhead of decoding and encoding pixels to and from an image format.  MPC writes two files.  One, with the extension <kbd>.mpc</kbd>, retains all the properties associated with the image or image sequence (e.g. width, height, colorspace, etc.) and the second, with the extension <kbd>.cache</kbd>, is the pixel cache in the native raw format.  When reading an MPC image file, ImageMagick reads the image properties and memory maps the pixel cache on disk eliminating the need for decoding the image pixels.  The tradeoff is in disk space.  MPC is generally larger in file size than most other image formats.</p>
415 </div>
416
417 <h3>Best Practices</h3>
418 <div class="doc-section">
419
420 <p>Although you can request any pixel from the pixel cache, any block of pixels, any scanline, multiple scanlines, any row, or multiple rows with the GetVirtualPixels(), GetAuthenticPixels(), QueueAuthenticPixels, GetCacheViewVirtualPixels(), GetCacheViewAuthenticPixels(), and QueueCacheViewAuthenticPixels() methods, ImageMagick is optimized to return a few pixels or a few pixels rows at time.  There are additional optimizations if you request a single scanline or a few scanlines at a time.  These methods also permit random access to the pixel cache, however, ImageMagick is optimized for sequential access.</p>
421
422 <p>If you update pixels returned from GetAuthenticPixels() or GetCacheViewAuthenticPixels(), don't forget to call SyncAuthenticPixels() or SyncCacheViewAuthenticPixels() respectively to ensure your changes are synchronized with the pixel cache.</p>
423
424 <p>Use QueueAuthenticPixels() or QueueCacheViewAuthenticPixels() if you are setting an initial pixel value.  The GetAuthenticPixels() or GetCacheViewAuthenticPixels() method reads pixels from the cache and if you are setting an initial pixel value, this read is unnecessary. Don't forget to call SyncAuthenticPixels() or SyncCacheViewAuthenticPixels() respectively to push your updates to the pixel cache.</p>
425
426 <p>GetVirtualPixels(), GetAuthenticPixels(), QueueAuthenticPixels(), and SyncAuthenticPixels() are slightly more efficient than their cache view counter-parts.  However, cache views are required if you need access to more than one region of the image simultaneously or if more than one <a href="#threads">thread of execution</a> is accessing the image.</p>
427
428 <p>You can request pixels outside the bounds of the image with GetVirtualPixels() or GetCacheViewVirtualPixels(), however, it is more efficient to request pixels within the confines of the image region.</p>
429
430 <p>Although you can force the pixel cache to disk using appropriate resource limits, disk access can be upwards of 1000 times slower than memory access.  For fast, efficient, access to the pixel cache, try to keep the pixel cache in heap memory or anonymous mapped memory.</p>
431
432 <p>The ImageMagick Q16 version of ImageMagick permits you to read and write 16 bit images without scaling but the pixel cache consumes twice as much resources as the Q8 version.  If your system has constrained memory or disk resources, consider the Q8 version of ImageMagick.  In addition, the Q8 version typically executes faster than the Q16 version.</p>
433
434 <p>A great majority of image formats and algorithms restrict themselves to a fixed range of pixel values from 0 to some maximum value, for example, the Q16 version of ImageMagick permit intensities from 0 to 65535.  High dynamic-range imaging (HDRI), however, permits a far greater dynamic range of exposures (i.e. a large difference between light and dark areas) than standard digital imaging techniques. HDRI accurately represents the wide range of intensity levels found in real scenes ranging from the brightest direct sunlight to the deepest darkest shadows.  Enable <a href="../www/high-dynamic-range.html">HDRI</a> at ImageMagick build time to deal with high dynamic-range images, but be mindful that each pixel component is a 32-bit floating point value. In addition, pixel values are not clamped by default so some algorithms may perform differently than the non-HDRI version.</p>
435
436 <p>If you are dealing with large images, make sure the pixel cache is written to a disk area with plenty of free space.  Under Unix, this is typically <kbd>/tmp</kbd> and for Windows, <kbd>c:/temp</kbd>.  You can tell ImageMagick to write the pixel cache to an alternate location with the MAGICK_TEMPORARY_PATH environment variable.  For example,</p>
437
438 <p class='crt'><span class="crtprompt"> $magick&gt; </span><span class='crtin'>export MAGICK_TEMPORARY_PATH=/data/magick</span></p>
439
440 <p>If you plan on processing the same image many times, consider the MPC format.  Reading a MPC image has near-zero overhead because its in the native pixel cache format eliminating the need for decoding the image pixels.  Here is an example:</p>
441
442 <p class='crt'><span class="crtprompt"> $magick&gt; </span><span class='crtin'>convert image.tif image.mpc</span><span class='crtout'></span><span class="crtprompt"> $magick&gt; </span><span class='crtin'>convert image.mpc -crop 100x100+0+0 +repage 1.png</span><span class='crtout'></span><span class="crtprompt"> $magick&gt; </span><span class='crtin'>convert image.mpc -crop 100x100+100+0 +repage 2.png</span><span class='crtout'></span><span class="crtprompt"> $magick&gt; </span><span class='crtin'>convert image.mpc -crop 100x100+200+0 +repage 3.png</span></p>
443 <p>MPC is ideal for web sites.  It reduces the overhead of reading and writing an image.  We use it exclusively at our <a href="http://www.imagemagick.org/MagickStudio/scripts/MagickStudio.cgi">online image studio</a>.</p>
444 </div>
445
446 </div>
447
448 <h2><a name="stream"></a>Streaming Pixels</h2>
449 <div class="doc-section">
450
451 <p>ImageMagick provides for streaming pixels as they are read from or written to an image.  This has several advantages over the pixel cache.  The time and resources consumed by the pixel cache scale with the area of an image, whereas the pixel stream resources scale with the width of an image.  The disadvantage is the pixels must be consumed as they are streamed so there is no persistence.</p>
452
453 <p>Use <a href="../www/api/stream.html#ReadStream">ReadStream()</a> or <a href="../www/api/stream.html#WriteStream">WriteStream()</a> with an appropriate callback method in your MagickCore program to consume the pixels as they are streaming.  Here's an abbreviated example of using ReadStream:</p>
454
455 <pre class="code">
456 static size_t StreamHandler(const Image *image,const void *pixels,
457   const size_t columns)
458 {
459   /* process pixels here */
460   return(columns);
461 }
462
463 ...
464 /* invoke the pixel stream here */
465 image=ReadStream(image_info,&amp;StreamHandler,exception);
466 </pre>
467
468 <p>We also provide a lightweight tool, <a name="stream"></a><a href="../www/stream.html">stream</a>, to stream one or more pixel components of the image or portion of the image to your choice of storage formats.  It writes the pixel components as they are read from the input image a row at a time making <a name="stream"></a><a href="../www/stream.html">stream</a> desirable when working with large images or when you require raw pixel components.</p>
469
470 </div>
471
472 <h2><a name="properties"></a>Image Properties and Profiles</h2>
473 <div class="doc-section">
474
475 <p>Images have metadata associated with them in the form of properties (e.g. width, height, description, etc.) and profiles (e.g. EXIF, IPTC, color management).  ImageMagick provides convenient methods to get, set, or update image properties and get, set, update, or apply profiles.  Some of the more popular image properties are associated with the Image structure in the MagickCore API.  For example:</p>
476
477 <pre class="code">
478   (void) printf("image width: %lu, height: %lu\n",image-&gt;columns,image-&gt;rows);
479 </pre>
480
481 <p>For a great majority of image properties, such as an image comment or description, we use the <a href="../www/api/property.html#GetImageProperty">GetImageProperty()</a> and <a href="../www/api/property.html#SetImageProperty">SetImageProperty()</a> methods.  Here we set a property and fetch it right back:</p>
482
483 <pre class="code">
484   const char
485     *comment;
486
487   (void) SetImageProperty(image,"comment","This space for rent");
488   comment=GetImageProperty(image,"comment");
489   if (comment == (const char *) NULL)
490     (void) printf("Image comment: %s\n",comment);
491 </pre>
492
493 <p>ImageMagick supports artifacts with the GetImageArtifact() and SetImageArtifact() methods.  Artifacts are stealth properties that are not exported to image formats (e.g. PNG) and they do not display when identifying an image.</p>
494
495 <p>Image profiles are handled with <a href="../www/api/profile.html#GetImageProfile">GetImageProfile()</a>, <a href="../www/api/profile.html#SetImageProfile">SetImageProfile()</a>, and <a href="../www/api/profile.html#ProfileImage">ProfileImage()</a> methods.  Here we set a profile and fetch it right back:</p>
496
497 <pre class="code">
498   StringInfo
499     *profile;
500
501   profile=AcquireStringInfo(length);
502   SetStringInfoDatum(profile,my_exif_profile);
503   (void) SetImageProfile(image,"EXIF",profile);
504   DestroyStringInfo(profile);
505   profile=GetImageProfile(image,"EXIF");
506   if (profile != (StringInfo *) NULL)
507     (void) PrintStringInfo(stdout,"EXIF",profile);
508 </pre>
509
510 </div>
511
512 <h2><a name="tera-pixel"></a>Large Image Support</h2>
513 <div class="doc-section">
514 <p>ImageMagick can read, process, or write mega-, giga-, or tera-pixel image sizes.  An image width or height can range from 1 to 2 giga-pixels on a 32 bit OS and up to 9 exa-pixels on a 64-bit OS.  Note, that some image formats have restrictions on image size.  For example, Photoshop images are limited to 300,000 pixels for width or height.  Here we resize an image to a quarter million pixels square:</p>
515
516 <p class='crt'><span class="crtprompt"> $magick&gt; </span><span class='crtin'>convert logo: -resize 250000x250000 logo.miff</span></p>
517 <p>For large images, ImageMagick will likely create a pixel cache on disk.  Make sure you have plenty of temporary disk space.  If your default temporary disk partition is too small, tell ImageMagick to use another partition with plenty of free space.  For example:</p>
518
519 <p class='crt'><span class="crtprompt"> $magick&gt; </span><span class='crtin'>convert -define registry:temporary-path=/data/tmp logo:  \ <br/>     -resize 250000x250000 logo.miff</span></p>
520 <p>To ensure large images do not consume all the memory on your system, force the image pixels to memory-mapped disk with resource limits:</p>
521
522 <p class='crt'><span class="crtprompt"> $magick&gt; </span><span class='crtin'>convert -define registry:temporary-path=/data/tmp -limit memory 16mb  \ <br/>     logo: -resize 250000x250000 logo.miff</span></p>
523 <p>Here we force all image pixels to disk:</p>
524
525 <p class='crt'><span class="crtprompt"> $magick&gt; </span><span class='crtin'>convert -define registry:temporary-path=/data/tmp -limit area 0  \ <br/>     logo: -resize 250000x250000 logo.miff</span></p>
526 <p>Caching pixels to disk is about 1000 times slower than memory.  Expect long run times when processing large images on disk with ImageMagick.  You can monitor progress with this command:</p>
527
528 <p class='crt'><span class="crtprompt"> $magick&gt; </span><span class='crtin'>convert -monitor -define registry:temporary-path=/data/tmp -limit area 0  \ <br/>     logo: -resize 250000x250000 logo.miff</span></p></div>
529
530 <h2><a name="threads"></a>Threads of Execution</h2>
531 <div class="doc-section">
532
533 <p>Many of ImageMagick's internal algorithms are threaded to take advantage of speed-ups offered by the multicore processor chips. However, you are welcome to use ImageMagick algorithms in your threads of execution with the exception of the MagickCore's GetVirtualPixels(), GetAuthenticPixels(), QueueAuthenticPixels(), or SyncAuthenticPixels() pixel cache methods.  These methods are intended for one thread of execution only. To access the pixel cache with more than one thread of execution, use a cache view.  We do this for the <a href="../www/api/composite.html#CompositeImage">CompositeImage()</a> method, for example.  Suppose we want to composite a single image over a different image in each thread of execution.  If we use GetVirtualPixels(), the results are unpredictable because multiple threads would likely be asking for different areas of the pixel cache simultaneously.  Instead we use GetCacheViewVirtualPixels() which creates a unique view for each thread of execution ensuring our program behaves properly regardless of how many threads are invoked.  The other program interfaces, such as the <a href="../www/magick-wand.html">MagickWand API</a>, are completely thread safe so there are no special precautions for threads of execution.</p>
534
535 <p>Here is an example of how ImageMagick can take advantage of threads of execution with the <a href="http://en.wikipedia.org/wiki/OpenMP">OpenMP</a> programming paradigm:</p>
536
537 <div class="viewport">
538 <pre class="code">
539 {
540   CacheView
541     *image_view;
542
543   long
544     y;
545
546   MagickBooleanType
547     status;
548
549   status=MagickTrue;
550   image_view=AcquireCacheView(image);
551   #pragma omp parallel for schedule(dynamic,4) shared(status)
552   for (y=0; y &lt; (long) image-&gt;rows; y++)
553   {
554     register IndexPacket
555       *indexes;
556
557     register long
558       x;
559
560     register PixelPacket
561       *q;
562
563     if (status == MagickFalse)
564       continue;
565     q=GetCacheViewAuthenticPixels(image_view,0,y,image-&gt;columns,1,exception);
566     if (q == (PixelPacket *) NULL)
567       {
568         status=MagickFalse;
569         continue;
570       }
571     indexes=GetCacheViewAuthenticIndexQueue(image_view);
572     for (x=0; x &lt; (long) image-&gt;columns; x++)
573     {
574       q-&gt;red= ...
575       q-&gt;green= ...
576       q-&gt;blue= ...
577       q-&gt;opacity= ...
578       if (indexes != (IndexPacket *) NULL)
579         indexes[x]= ...
580       q++;
581     }
582     if (SyncCacheViewAuthenticPixels(image_view,exception) == MagickFalse)
583       status=MagickFalse;
584   }
585   image_view=DestroyCacheView(image_view);
586   if (status == MagickFalse)
587     perror("something went wrong");
588 }
589 </pre>
590 </div>
591
592
593 <p>If you call the ImageMagick API from your OpenMP-enabled application and you intend to dynamically increase the number of threads available in subsequent parallel regions, be sure to perform the increase <em>before</em> you call the API otherwise ImageMagick may fault.</p>
594
595 <p><a href="../www/api/wand-view.html">MagickWand</a> support wand views.  A view iterates over the entire, or portion, of the image in parallel and for each row of pixels, it invokes a callback method you provide.  This limits most of your parallel programming activity to just that one module.  There are similar methods in <a href="../www/api/image-view.html">MagickCore</a>.  For an example, see the same sigmoidal contrast algorithm implemented in both <a href="../www/magick-wand.html#wand-view">MagickWand</a> and <a href="../www/magick-core.html#image-view">MagickCore</a>.</p>
596
597 <p>The OpenMP committee has not defined the behavior of mixing OpenMP with other threading models such as Posix threads.  However, using modern releases of Linux, OpenMP and Posix threads appear to interoperate without complaint.  If you want to use Posix threads from a program module that calls one of the ImageMagick application programming interfaces (e.g. MagickCore, MagickWand, Magick++, etc.) from Mac OS X or an older Linux release, you may need to disable OpenMP support within ImageMagick.  Add the <kbd>--disable-openmp</kbd> option to the configure script command line and rebuild and reinstall ImageMagick.</p>
598 </div>
599
600 <h2><a name="distributed"></a>Heterogeneous Distributed Processing</h2>
601 <div class="doc-section">
602 <p>ImageMagick includes support for heterogeneous distributed processing with the <a href="http://en.wikipedia.org/wiki/OpenCL">OpenCL</a> framework.  OpenCL kernels within ImageMagick permit image processing algorithms to execute across heterogeneous platforms consisting of CPUs, GPUs, and other processors.  Depending on your platform, speed-ups can be an order of magnitude faster than the traditional single CPU.</p>
603
604 <p>First verify that your version of ImageMagick includes support for the OpenCL feature:</p>
605
606 <p class='crt'><span class="crtprompt"> $magick&gt; </span><span class='crtin'>identify -version</span><span class='crtout'>Features: OpenMP OpenCL</span></p>
607 <p>If so, run this command to realize a significant speed-up for image convolution:</p>
608
609 <p class='crt'><span class="crtprompt"> $magick&gt; </span><span class='crtin'>convert image.png convolve '-1, -1, -1, -1, 9, -1, -1, -1, -1'  \ <br/> convolve.png</span></p>
610 <p>If an accelerator is not available or if the accelerator fails to respond, ImageMagick reverts to the non-accelerated convolution algorithm.</p>
611
612 <p>Here is an example OpenCL kernel that convolves an image:</p>
613
614 <div class="viewport">
615 <pre class="code">
616 static inline long ClampToCanvas(const long offset,const ulong range)
617 {
618   if (offset &lt; 0L)
619     return(0L);
620   if (offset >= range)
621     return((long) (range-1L));
622   return(offset);
623 }
624
625 static inline CLQuantum ClampToQuantum(const double value)
626 {
627   if (value &lt; 0.0)
628     return((CLQuantum) 0);
629   if (value >= (double) QuantumRange)
630     return((CLQuantum) QuantumRange);
631   return((CLQuantum) (value+0.5));
632 }
633
634 __kernel void Convolve(const __global CLPixelType *source,__constant double *filter,
635   const ulong width,const ulong height,__global CLPixelType *destination)
636 {
637   const ulong columns = get_global_size(0);
638   const ulong rows = get_global_size(1);
639
640   const long x = get_global_id(0);
641   const long y = get_global_id(1);
642
643   const double scale = (1.0/QuantumRange);
644   const long mid_width = (width-1)/2;
645   const long mid_height = (height-1)/2;
646   double4 sum = { 0.0, 0.0, 0.0, 0.0 };
647   double gamma = 0.0;
648   register ulong i = 0;
649
650   for (long v=(-mid_height); v &lt;= mid_height; v++)
651   {
652     for (long u=(-mid_width); u &lt;= mid_width; u++)
653     {
654       register const ulong index=ClampToCanvas(y+v,rows)*columns+ClampToCanvas(x+u,columns);
655       const double alpha=scale*(QuantumRange-source[index].w);
656       sum.x+=alpha*filter[i]*source[index].x;
657       sum.y+=alpha*filter[i]*source[index].y;
658       sum.z+=alpha*filter[i]*source[index].z;
659       sum.w+=filter[i]*source[index].w;
660       gamma+=alpha*filter[i];
661       i++;
662     }
663   }
664
665   gamma=1.0/(fabs(gamma) &lt;= MagickEpsilon ? 1.0 : gamma);
666   const ulong index=y*columns+x;
667   destination[index].x=ClampToQuantum(gamma*sum.x);
668   destination[index].y=ClampToQuantum(gamma*sum.y);
669   destination[index].z=ClampToQuantum(gamma*sum.z);
670   destination[index].w=ClampToQuantum(sum.w);
671 };
672 </pre>
673 </div>
674
675 <p>See <a href="http://trac.imagemagick.org/browser/ImageMagick/trunk/magick/accelerate.c">magick/accelerate.c</a> for a complete implementation of image convolution with an OpenCL kernel.</p>
676
677 </div>
678
679 <h2><a name="coders"></a>Custom Image Coders</h2>
680 <div class="doc-section">
681
682 <p>An image coder (i.e. encoder / decoder) is responsible for registering, optionally classifying, optionally reading, optionally writing, and unregistering one image format (e.g.  PNG, GIF, JPEG, etc.).  Registering an image coder alerts ImageMagick a particular format is available to read or write.  While unregistering tells ImageMagick the format is no longer available.  The classifying method looks at the first few bytes of an image and determines if the image is in the expected format.  The reader sets the image size, colorspace, and other properties and loads the pixel cache with the pixels.  The reader returns a single image or an image sequence (if the format supports multiple images per file), or if an error occurs, an exception and a null image.  The writer does the reverse.  It takes the image properties and unloads the pixel cache and writes them as required by the image format.</p>
683
684 <p>Here is a listing of a sample <a href="../www/source/mgk.c">custom coder</a>.  It reads and writes images in the MGK image format which is simply an ID followed by the image width and height followed by the RGB pixel values.</p>
685
686 <div class="viewport">
687 <pre class="code">
688 /*
689   Include declarations.
690 */
691 #include "magick/studio.h"
692 #include "magick/blob.h"
693 #include "magick/blob-private.h"
694 #include "magick/colorspace.h"
695 #include "magick/exception.h"
696 #include "magick/exception-private.h"
697 #include "magick/image.h"
698 #include "magick/image-private.h"
699 #include "magick/list.h"
700 #include "magick/magick.h"
701 #include "magick/memory_.h"
702 #include "magick/monitor.h"
703 #include "magick/monitor-private.h"
704 #include "magick/quantum-private.h"
705 #include "magick/static.h"
706 #include "magick/string_.h"
707 #include "magick/module.h"
708
709 /*
710   Forward declarations.
711 */
712 static MagickBooleanType
713   WriteMGKImage(const ImageInfo *,Image *);
714
715 /*
716 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
717 %                                                                             %
718 %                                                                             %
719 %                                                                             %
720 %   I s M G K                                                                 %
721 %                                                                             %
722 %                                                                             %
723 %                                                                             %
724 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
725 %
726 %  IsMGK() returns MagickTrue if the image format type, identified by the
727 %  magick string, is MGK.
728 %
729 %  The format of the IsMGK method is:
730 %
731 %      MagickBooleanType IsMGK(const unsigned char *magick,const size_t length)
732 %
733 %  A description of each parameter follows:
734 %
735 %    o magick: This string is generally the first few bytes of an image file
736 %      or blob.
737 %
738 %    o length: Specifies the length of the magick string.
739 %
740 */
741 static MagickBooleanType IsMGK(const unsigned char *magick,const size_t length)
742 {
743   if (length &lt; 7)
744     return(MagickFalse);
745   if (LocaleNCompare((char *) magick,"id=mgk",7) == 0)
746     return(MagickTrue);
747   return(MagickFalse);
748 }
749
750 /*
751 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
752 %                                                                             %
753 %                                                                             %
754 %                                                                             %
755 %   R e a d M G K I m a g e                                                   %
756 %                                                                             %
757 %                                                                             %
758 %                                                                             %
759 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
760 %
761 %  ReadMGKImage() reads a MGK image file and returns it.  It allocates
762 %  the memory necessary for the new Image structure and returns a pointer to
763 %  the new image.
764 %
765 %  The format of the ReadMGKImage method is:
766 %
767 %      Image *ReadMGKImage(const ImageInfo *image_info,ExceptionInfo *exception)
768 %
769 %  A description of each parameter follows:
770 %
771 %    o image_info: the image info.
772 %
773 %    o exception: return any errors or warnings in this structure.
774 %
775 */
776 static Image *ReadMGKImage(const ImageInfo *image_info,
777   ExceptionInfo *exception)
778 {
779   char
780     buffer[MaxTextExtent];
781
782   Image
783     *image;
784
785   long
786     y;
787
788   MagickBooleanType
789     status;
790
791   register long
792     x;
793
794   register PixelPacket
795     *q;
796
797   register unsigned char
798     *p;
799
800   ssize_t
801     count;
802
803   unsigned char
804     *pixels;
805
806   unsigned long
807     columns,
808     rows;
809
810   /*
811     Open image file.
812   */
813   assert(image_info != (const ImageInfo *) NULL);
814   assert(image_info-&gt;signature == MagickSignature);
815   if (image_info-&gt;debug != MagickFalse)
816     (void) LogMagickEvent(TraceEvent,GetMagickModule(),"%s",image_info-&gt;filename);
817   assert(exception != (ExceptionInfo *) NULL);
818   assert(exception-&gt;signature == MagickSignature);
819   image=AcquireImage(image_info);
820   status=OpenBlob(image_info,image,ReadBinaryBlobMode,exception);
821   if (status == MagickFalse)
822     {
823       image=DestroyImageList(image);
824       return((Image *) NULL);
825     }
826   /*
827     Read MGK image.
828   */
829   (void) ReadBlobString(image,buffer);  /* read magic number */
830   if (IsMGK(buffer,7) == MagickFalse)
831     ThrowReaderException(CorruptImageError,"ImproperImageHeader");
832   (void) ReadBlobString(image,buffer);
833   count=(ssize_t) sscanf(buffer,"%lu %lu\n",&amp;columns,&amp;rows);
834   if (count &lt;= 0)
835     ThrowReaderException(CorruptImageError,"ImproperImageHeader");
836   do
837   {
838     /*
839       Initialize image structure.
840     */
841     image-&gt;columns=columns;
842     image-&gt;rows=rows;
843     image-&gt;depth=8;
844     if ((image_info-&gt;ping != MagickFalse) &amp;&amp; (image_info-&gt;number_scenes != 0))
845       if (image-&gt;scene >= (image_info-&gt;scene+image_info-&gt;number_scenes-1))
846         break;
847     /*
848       Convert MGK raster image to pixel packets.
849     */
850     if (SetImageExtent(image,0,0) == MagickFalse)
851       {
852         InheritException(exception,&amp;image-&gt;exception);
853         return(DestroyImageList(image));
854       }
855     pixels=(unsigned char *) AcquireQuantumMemory((size_t) image-&gt;columns,3UL*sizeof(*pixels));
856     if (pixels == (unsigned char *) NULL)
857       ThrowReaderException(ResourceLimitError,"MemoryAllocationFailed");
858     for (y=0; y &lt; (long) image-&gt;rows; y++)
859     {
860       count=(ssize_t) ReadBlob(image,(size_t) (3*image-&gt;columns),pixels);
861       if (count != (ssize_t) (3*image-&gt;columns))
862         ThrowReaderException(CorruptImageError,"UnableToReadImageData");
863       p=pixels;
864       q=QueueAuthenticPixels(image,0,y,image-&gt;columns,1,exception);
865       if (q == (PixelPacket *) NULL)
866         break;
867       for (x=0; x &lt; (long) image-&gt;columns; x++)
868       {
869         q-&gt;red=ScaleCharToQuantum(*p++);
870         q-&gt;green=ScaleCharToQuantum(*p++);
871         q-&gt;blue=ScaleCharToQuantum(*p++);
872         q++;
873       }
874       if (SyncAuthenticPixels(image,exception) == MagickFalse)
875         break;
876       if ((image-&gt;previous == (Image *) NULL) &&
877           (SetImageProgress(image,LoadImageTag,y,image&gt;>rows) == MagickFalse))
878         break;
879     }
880     pixels=(unsigned char *) RelinquishMagickMemory(pixels);
881     if (EOFBlob(image) != MagickFalse)
882       {
883         ThrowFileException(exception,CorruptImageError,"UnexpectedEndOfFile",image-&gt;filename);
884         break;
885       }
886     /*
887       Proceed to next image.
888     */
889     if (image_info-&gt;number_scenes != 0)
890       if (image-&gt;scene >= (image_info-&gt;scene+image_info-&gt;number_scenes-1))
891         break;
892     *buffer='\0';
893     (void) ReadBlobString(image,buffer);
894     count=(ssize_t) sscanf(buffer,"%lu %lu\n",&amp;columns,&amp;rows);
895     if (count != 0)
896       {
897         /*
898           Allocate next image structure.
899         */
900         AcquireNextImage(image_info,image);
901         if (GetNextImageInList(image) == (Image *) NULL)
902           {
903             image=DestroyImageList(image);
904             return((Image *) NULL);
905           }
906         image=SyncNextImageInList(image);
907         status=SetImageProgress(image,LoadImageTag,TellBlob(image),GetBlobSize(image));
908         if (status == MagickFalse)
909           break;
910       }
911   } while (count != 0);
912   (void) CloseBlob(image);
913   return(GetFirstImageInList(image));
914 }
915
916 /*
917 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
918 %                                                                             %
919 %                                                                             %
920 %                                                                             %
921 %   R e g i s t e r M G K I m a g e                                           %
922 %                                                                             %
923 %                                                                             %
924 %                                                                             %
925 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
926 %
927 %  RegisterMGKImage() adds attributes for the MGK image format to
928 %  the list of supported formats.  The attributes include the image format
929 %  tag, a method to read and/or write the format, whether the format
930 %  supports the saving of more than one frame to the same file or blob,
931 %  whether the format supports native in-memory I/O, and a brief
932 %  description of the format.
933 %
934 %  The format of the RegisterMGKImage method is:
935 %
936 %      unsigned long RegisterMGKImage(void)
937 %
938 */
939 ModuleExport unsigned long RegisterMGKImage(void)
940 {
941   MagickInfo
942     *entry;
943
944   entry=SetMagickInfo("MGK");
945   entry-&gt;decoder=(DecodeImageHandler *) ReadMGKImage;
946   entry-&gt;encoder=(EncodeImageHandler *) WriteMGKImage;
947   entry-&gt;magick=(IsImageFormatHandler *) IsMGK;
948   entry-&gt;description=ConstantString("MGK");
949   entry-&gt;module=ConstantString("MGK");
950   (void) RegisterMagickInfo(entry);
951   return(MagickImageCoderSignature);
952 }
953
954 /*
955 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
956 %                                                                             %
957 %                                                                             %
958 %                                                                             %
959 %   U n r e g i s t e r M G K I m a g e                                       %
960 %                                                                             %
961 %                                                                             %
962 %                                                                             %
963 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
964 %
965 %  UnregisterMGKImage() removes format registrations made by the
966 %  MGK module from the list of supported formats.
967 %
968 %  The format of the UnregisterMGKImage method is:
969 %
970 %      UnregisterMGKImage(void)
971 %
972 */
973 ModuleExport void UnregisterMGKImage(void)
974 {
975   (void) UnregisterMagickInfo("MGK");
976 }
977
978 /*
979 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
980 %                                                                             %
981 %                                                                             %
982 %                                                                             %
983 %   W r i t e M G K I m a g e                                                 %
984 %                                                                             %
985 %                                                                             %
986 %                                                                             %
987 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
988 %
989 %  WriteMGKImage() writes an image to a file in red, green, and blue
990 %  MGK rasterfile format.
991 %
992 %  The format of the WriteMGKImage method is:
993 %
994 %      MagickBooleanType WriteMGKImage(const ImageInfo *image_info,Image *image)
995 %
996 %  A description of each parameter follows.
997 %
998 %    o image_info: the image info.
999 %
1000 %    o image:  The image.
1001 %
1002 */
1003 static MagickBooleanType WriteMGKImage(const ImageInfo *image_info,Image *image)
1004 {
1005   char
1006     buffer[MaxTextExtent];
1007
1008   long
1009     y;
1010
1011   MagickBooleanType
1012     status;
1013
1014   MagickOffsetType
1015     scene;
1016
1017   register const PixelPacket
1018     *p;
1019
1020   register long
1021     x;
1022
1023   register unsigned char
1024     *q;
1025
1026   unsigned char
1027     *pixels;
1028
1029   /*
1030     Open output image file.
1031   */
1032   assert(image_info != (const ImageInfo *) NULL);
1033   assert(image_info-&gt;signature == MagickSignature);
1034   assert(image != (Image *) NULL);
1035   assert(image-&gt;signature == MagickSignature);
1036   if (image-&gt;debug != MagickFalse)
1037     (void) LogMagickEvent(TraceEvent,GetMagickModule(),"%s",image-&gt;filename);
1038   status=OpenBlob(image_info,image,WriteBinaryBlobMode,&amp;image-&gt;exception);
1039   if (status == MagickFalse)
1040     return(status);
1041   scene=0;
1042   do
1043   {
1044     /*
1045       Allocate memory for pixels.
1046     */
1047     if (image-&gt;colorspace != RGBColorspace)
1048       (void) SetImageColorspace(image,RGBColorspace);
1049     pixels=(unsigned char *) AcquireQuantumMemory((size_t) image-&gt;columns,
1050       3UL*sizeof(*pixels));
1051     if (pixels == (unsigned char *) NULL)
1052       ThrowWriterException(ResourceLimitError,"MemoryAllocationFailed");
1053     /*
1054       Initialize raster file header.
1055     */
1056     (void) WriteBlobString(image,"id=mgk\n");
1057     (void) FormatMagickString(buffer,MaxTextExtent,"%lu %lu\n",
1058       image-&gt;columns,image-&gt;rows);
1059     (void) WriteBlobString(image,buffer);
1060     for (y=0; y &lt; (long) image-&gt;rows; y++)
1061     {
1062       p=GetVirtualPixels(image,0,y,image-&gt;columns,1,&amp;image-&gt;exception);
1063       if (p == (const PixelPacket *) NULL)
1064         break;
1065       q=pixels;
1066       for (x=0; x &lt; (long) image-&gt;columns; x++)
1067       {
1068         *q++=ScaleQuantumToChar(p-&gt;red);
1069         *q++=ScaleQuantumToChar(p-&gt;green);
1070         *q++=ScaleQuantumToChar(p-&gt;blue);
1071         p++;
1072       }
1073       (void) WriteBlob(image,(size_t) (q-pixels),pixels);
1074       if ((image-&gt;previous == (Image *) NULL) &&
1075           (SetImageProgress(image,SaveImageTag,y,image-&gt;rows) == MagickFalse))
1076         break;
1077     }
1078     pixels=(unsigned char *) RelinquishMagickMemory(pixels);
1079     if (GetNextImageInList(image) == (Image *) NULL)
1080       break;
1081     image=SyncNextImageInList(image);
1082     status=SetImageProgress(image,SaveImagesTag,scene,
1083       GetImageListLength(image));
1084     if (status == MagickFalse)
1085       break;
1086     scene++;
1087   } while (image_info-&gt;adjoin != MagickFalse);
1088   (void) CloseBlob(image);
1089   return(MagickTrue);
1090 }
1091 </pre>
1092 </div>
1093
1094 <p>To invoke the custom coder from the command line, use these commands:</p>
1095
1096 <p class='crt'><span class="crtprompt"> $magick&gt; </span><span class='crtin'>convert logo: logo.mgk</span><span class='crtout'></span><span class="crtprompt"> $magick&gt; </span><span class='crtin'>display logo.mgk</span></p>
1097 <p>We provide the <a href="ftp://ftp.imagemagick.org/pub/ImageMagick/kits/MagickCoderKit-1.0.0.tar.gz">Magick Coder Kit</a> to help you get started writing your own custom coder.</p>
1098
1099 </div>
1100
1101 <h2><a name="filters"></a>Custom Image Filters</h2>
1102 <div class="doc-section">
1103
1104 <p>ImageMagick provides a convenient mechanism for adding your own custom image processing algorithms.  We call these image filters and they are invoked from the command line with the <a href="../www/command-line-options.html#process">-process</a> option or from the MagickCore API method <a href="../www/api/module.html#ExecuteModuleProcess">ExecuteModuleProcess()</a>.</p>
1105
1106 <p>Here is a listing of a sample <a href="../www/source/analyze.c">custom image filter</a>.  It computes a few statistics such as the pixel brightness and saturation mean and standard-deviation.</p>
1107
1108 <div class="viewport">
1109 <pre class="code">
1110 #include &lt;stdio.h&gt;
1111 #include &lt;stdlib.h&gt;
1112 #include &lt;string.h&gt;
1113 #include &lt;time.h&gt;
1114 #include &lt;assert.h&gt;
1115 #include &lt;math.h&gt;
1116 #include "magick/MagickCore.h"
1117 \f
1118 /*
1119 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
1120 %                                                                             %
1121 %                                                                             %
1122 %                                                                             %
1123 %   a n a l y z e I m a g e                                                   %
1124 %                                                                             %
1125 %                                                                             %
1126 %                                                                             %
1127 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
1128 %
1129 %  analyzeImage() computes the brightness and saturation mean,  standard
1130 %  deviation, kurtosis and skewness and stores these values as attributes 
1131 %  of the image.
1132 %
1133 %  The format of the analyzeImage method is:
1134 %
1135 %      unsigned long analyzeImage(Image *images,const int argc,
1136 %        char **argv,ExceptionInfo *exception)
1137 %
1138 %  A description of each parameter follows:
1139 %
1140 %    o image: the address of a structure of type Image.
1141 %
1142 %    o argc: Specifies a pointer to an integer describing the number of
1143 %      elements in the argument vector.
1144 %
1145 %    o argv: Specifies a pointer to a text array containing the command line
1146 %      arguments.
1147 %
1148 %    o exception: return any errors or warnings in this structure.
1149 %
1150 */
1151 ModuleExport unsigned long analyzeImage(Image **images,const int argc,
1152   const char **argv,ExceptionInfo *exception)
1153 {
1154   char
1155     text[MaxTextExtent];
1156
1157   double
1158     area,
1159     brightness,
1160     brightness_mean,
1161     brightness_standard_deviation,
1162     brightness_kurtosis,
1163     brightness_skewness,
1164     brightness_sum_x,
1165     brightness_sum_x2,
1166     brightness_sum_x3,
1167     brightness_sum_x4,
1168     hue,
1169     saturation,
1170     saturation_mean,
1171     saturation_standard_deviation,
1172     saturation_kurtosis,
1173     saturation_skewness,
1174     saturation_sum_x,
1175     saturation_sum_x2,
1176     saturation_sum_x3,
1177     saturation_sum_x4;
1178
1179   Image
1180     *image;
1181
1182   assert(images != (Image **) NULL);
1183   assert(*images != (Image *) NULL);
1184   assert((*images)-&gt;signature == MagickSignature);
1185   (void) argc;
1186   (void) argv;
1187   image=(*images);
1188   for ( ; image != (Image *) NULL; image=GetNextImageInList(image))
1189   {
1190     CacheView
1191       *image_view;
1192
1193     long
1194       y;
1195
1196     MagickBooleanType
1197       status;
1198
1199     brightness_sum_x=0.0;
1200     brightness_sum_x2=0.0;
1201     brightness_sum_x3=0.0;
1202     brightness_sum_x4=0.0;
1203     brightness_mean=0.0;
1204     brightness_standard_deviation=0.0;
1205     brightness_kurtosis=0.0;
1206     brightness_skewness=0.0;
1207     saturation_sum_x=0.0;
1208     saturation_sum_x2=0.0;
1209     saturation_sum_x3=0.0;
1210     saturation_sum_x4=0.0;
1211     saturation_mean=0.0;
1212     saturation_standard_deviation=0.0;
1213     saturation_kurtosis=0.0;
1214     saturation_skewness=0.0;
1215     area=0.0;
1216     status=MagickTrue;
1217     image_view=AcquireCacheView(image);
1218 #if defined(MAGICKCORE_OPENMP_SUPPORT)
1219     #pragma omp parallel for schedule(dynamic,4) shared(status)
1220 #endif
1221     for (y=0; y &lt; (long) image-&gt;rows; y++)
1222     {
1223       register const PixelPacket
1224         *p;
1225
1226       register long
1227         x;
1228
1229       if (status == MagickFalse)
1230         continue;
1231       p=GetCacheViewVirtualPixels(image_view,0,y,image-&gt;columns,1,exception);
1232       if (p == (const PixelPacket *) NULL)
1233         {
1234           status=MagickFalse;
1235           continue;
1236         }
1237       for (x=0; x &lt; (long) image-&gt;columns; x++)
1238       {
1239         ConvertRGBToHSB(p-&gt;red,p-&gt;green,p-&gt;blue,&amp;hue,&amp;saturation,&amp;brightness);
1240         brightness*=QuantumRange;
1241         brightness_sum_x+=brightness;
1242         brightness_sum_x2+=brightness*brightness;
1243         brightness_sum_x3+=brightness*brightness*brightness;
1244         brightness_sum_x4+=brightness*brightness*brightness*brightness;
1245         saturation*=QuantumRange;
1246         saturation_sum_x+=saturation;
1247         saturation_sum_x2+=saturation*saturation;
1248         saturation_sum_x3+=saturation*saturation*saturation;
1249         saturation_sum_x4+=saturation*saturation*saturation*saturation;
1250         area++;
1251         p++;
1252       }
1253     }
1254     image_view=DestroyCacheView(image_view);
1255     if (area &lt;= 0.0)
1256       break;
1257     brightness_mean=brightness_sum_x/area;
1258     (void) FormatMagickString(text,MaxTextExtent,"%g",brightness_mean);
1259     (void) SetImageProperty(image,"filter:brightness:mean",text);
1260     brightness_standard_deviation=sqrt(brightness_sum_x2/area-(brightness_sum_x/
1261       area*brightness_sum_x/area));
1262     (void) FormatMagickString(text,MaxTextExtent,"%g",
1263       brightness_standard_deviation);
1264     (void) SetImageProperty(image,"filter:brightness:standard-deviation",text);
1265     if (brightness_standard_deviation != 0)
1266       brightness_kurtosis=(brightness_sum_x4/area-4.0*brightness_mean*
1267         brightness_sum_x3/area+6.0*brightness_mean*brightness_mean*
1268         brightness_sum_x2/area-3.0*brightness_mean*brightness_mean*
1269         brightness_mean*brightness_mean)/(brightness_standard_deviation*
1270         brightness_standard_deviation*brightness_standard_deviation*
1271         brightness_standard_deviation)-3.0;
1272     (void) FormatMagickString(text,MaxTextExtent,"%g",brightness_kurtosis);
1273     (void) SetImageProperty(image,"filter:brightness:kurtosis",text);
1274     if (brightness_standard_deviation != 0)
1275       brightness_skewness=(brightness_sum_x3/area-3.0*brightness_mean*
1276         brightness_sum_x2/area+2.0*brightness_mean*brightness_mean*
1277         brightness_mean)/(brightness_standard_deviation*
1278         brightness_standard_deviation*brightness_standard_deviation);
1279     (void) FormatMagickString(text,MaxTextExtent,"%g",brightness_skewness);
1280     (void) SetImageProperty(image,"filter:brightness:skewness",text);
1281     saturation_mean=saturation_sum_x/area;
1282     (void) FormatMagickString(text,MaxTextExtent,"%g",saturation_mean);
1283     (void) SetImageProperty(image,"filter:saturation:mean",text);
1284     saturation_standard_deviation=sqrt(saturation_sum_x2/area-(saturation_sum_x/
1285       area*saturation_sum_x/area));
1286     (void) FormatMagickString(text,MaxTextExtent,"%g",
1287       saturation_standard_deviation);
1288     (void) SetImageProperty(image,"filter:saturation:standard-deviation",text);
1289     if (saturation_standard_deviation != 0)
1290       saturation_kurtosis=(saturation_sum_x4/area-4.0*saturation_mean*
1291         saturation_sum_x3/area+6.0*saturation_mean*saturation_mean*
1292         saturation_sum_x2/area-3.0*saturation_mean*saturation_mean*
1293         saturation_mean*saturation_mean)/(saturation_standard_deviation*
1294         saturation_standard_deviation*saturation_standard_deviation*
1295         saturation_standard_deviation)-3.0;
1296     (void) FormatMagickString(text,MaxTextExtent,"%g",saturation_kurtosis);
1297     (void) SetImageProperty(image,"filter:saturation:kurtosis",text);
1298     if (saturation_standard_deviation != 0)
1299       saturation_skewness=(saturation_sum_x3/area-3.0*saturation_mean*
1300         saturation_sum_x2/area+2.0*saturation_mean*saturation_mean*
1301         saturation_mean)/(saturation_standard_deviation*
1302         saturation_standard_deviation*saturation_standard_deviation);
1303     (void) FormatMagickString(text,MaxTextExtent,"%g",saturation_skewness);
1304     (void) SetImageProperty(image,"filter:saturation:skewness",text);
1305   }
1306   return(MagickImageFilterSignature);
1307 }
1308 </pre>
1309 </div>
1310
1311 <p>To invoke the custom filter from the command line, use this command:</p>
1312
1313 <p class='crt'><span class="crtprompt"> $magick&gt; </span><span class='crtin'>convert logo: -process analyze -verbose info:</span><span class='crtout'>Image: logo: <br/>
1314     Format: LOGO (ImageMagick Logo)  <br/>
1315     Class: PseudoClass  <br/>
1316     Geometry: 640x480  <br/>
1317     ...  <br/>
1318     filter:brightness:kurtosis: 8.98864 <br/>
1319     filter:brightness:mean: 238.096 <br/>
1320     filter:brightness:skewness: -3.04519 <br/>
1321     filter:brightness:standard-deviation: 46.3286 <br/>
1322     filter:saturation:kurtosis: 5.9137 <br/>
1323     filter:saturation:mean: 23.4635 <br/>
1324     filter:saturation:skewness: 2.71874 <br/>
1325     filter:saturation:standard-deviation: 64.7734</span></p>
1326
1327 <p>We provide the <a href="ftp://ftp.imagemagick.org/pub/ImageMagick/kits/MagickFilterKit-1.0.0.tar.gz">Magick Filter Kit</a> to help you get started writing your own custom image filter.</p>
1328
1329 </div>
1330 \r
1331 </div>\r
1332 \r
1333 <div id="linkbar">\r
1334  <!--    <span id="linkbar-west">&nbsp;</span>  -->\r
1335     <span id="linkbar-center">\r
1336       <a href="http://www.imagemagick.org/discourse-server/">Discourse Server</a> &bull;\r
1337     <a href="http://www.imagemagick.org/MagickStudio/scripts/MagickStudio.cgi">Studio</a>\r
1338     </span>\r
1339     <span id="linkbar-east">&nbsp;</span>\r
1340   </div>\r
1341   <div class="footer">\r
1342     <span id="footer-west">&copy; 1999-2010 ImageMagick Studio LLC</span>\r
1343     <span id="footer-east"> <a href="http://www.imagemagick.org/script/contact.php">Contact the Wizards</a></span>\r
1344   </div>\r
1345   <div style="clear: both; margin: 0; width: 100%; "></div>\r
1346 </body>\r
1347 </html>\r