git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/dct.c

   1 /*
   2  * (I)DCT Transforms
   3  * Copyright (c) 2009 Peter Ross <pross@xvid.org>
   4  * Copyright (c) 2010 Alex Converse <alex.converse@gmail.com>
   5  * Copyright (c) 2010 Vitor Sessak
   6  *
   7  * This file is part of FFmpeg.
   8  *
   9  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
  10  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  11  * License as published by the Free Software Foundation; either
  12  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  13  *
  14  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  15  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  17  * Lesser General Public License for more details.
  18  *
  19  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  20  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  21  * Foundation, Inc., 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA
  22  */
  23
  24 /**
  25  * @file
  26  * (Inverse) Discrete Cosine Transforms. These are also known as the
  27  * type II and type III DCTs respectively.
  28  */
  29
  30 #include <math.h>
  31
  32 #include "libavutil/mathematics.h"
  33 #include "dct.h"
  34 #include "dct32.h"
  35
  36 /* sin((M_PI * x / (2 * n)) */
  37 #define SIN(s, n, x) (s->costab[(n) - (x)])
  38
  39 /* cos((M_PI * x / (2 * n)) */
  40 #define COS(s, n, x) (s->costab[x])
  41
  42 static void ff_dst_calc_I_c(DCTContext *ctx, FFTSample *data)
  43 {
  44     int n = 1 << ctx->nbits;
  45     int i;
  46
  47     data[0] = 0;
  48     for (i = 1; i < n / 2; i++) {
  49         float tmp1   = data[i    ];
  50         float tmp2   = data[n - i];
  51         float s      = SIN(ctx, n, 2 * i);
  52
  53         s           *= tmp1 + tmp2;
  54         tmp1         = (tmp1 - tmp2) * 0.5f;
  55         data[i]      = s + tmp1;
  56         data[n - i]  = s - tmp1;
  57     }
  58
  59     data[n / 2] *= 2;
  60     ctx->rdft.rdft_calc(&ctx->rdft, data);
  61
  62     data[0] *= 0.5f;
  63
  64     for (i = 1; i < n - 2; i += 2) {
  65         data[i + 1] +=  data[i - 1];
  66         data[i]      = -data[i + 2];
  67     }
  68
  69     data[n - 1] = 0;
  70 }
  71
  72 static void ff_dct_calc_I_c(DCTContext *ctx, FFTSample *data)
  73 {
  74     int n = 1 << ctx->nbits;
  75     int i;
  76     float next = -0.5f * (data[0] - data[n]);
  77
  78     for (i = 0; i < n / 2; i++) {
  79         float tmp1 = data[i];
  80         float tmp2 = data[n - i];
  81         float s    = SIN(ctx, n, 2 * i);
  82         float c    = COS(ctx, n, 2 * i);
  83
  84         c *= tmp1 - tmp2;
  85         s *= tmp1 - tmp2;
  86
  87         next += c;
  88
  89         tmp1        = (tmp1 + tmp2) * 0.5f;
  90         data[i]     = tmp1 - s;
  91         data[n - i] = tmp1 + s;
  92     }
  93
  94     ctx->rdft.rdft_calc(&ctx->rdft, data);
  95     data[n] = data[1];
  96     data[1] = next;
  97
  98     for (i = 3; i <= n; i += 2)
  99         data[i] = data[i - 2] - data[i];
 100 }
 101
 102 static void ff_dct_calc_III_c(DCTContext *ctx, FFTSample *data)
 103 {
 104     int n = 1 << ctx->nbits;
 105     int i;
 106
 107     float next  = data[n - 1];
 108     float inv_n = 1.0f / n;
 109
 110     for (i = n - 2; i >= 2; i -= 2) {
 111         float val1 = data[i];
 112         float val2 = data[i - 1] - data[i + 1];
 113         float c    = COS(ctx, n, i);
 114         float s    = SIN(ctx, n, i);
 115
 116         data[i]     = c * val1 + s * val2;
 117         data[i + 1] = s * val1 - c * val2;
 118     }
 119
 120     data[1] = 2 * next;
 121
 122     ctx->rdft.rdft_calc(&ctx->rdft, data);
 123
 124     for (i = 0; i < n / 2; i++) {
 125         float tmp1 = data[i]         * inv_n;
 126         float tmp2 = data[n - i - 1] * inv_n;
 127         float csc  = ctx->csc2[i] * (tmp1 - tmp2);
 128
 129         tmp1            += tmp2;
 130         data[i]          = tmp1 + csc;
 131         data[n - i - 1]  = tmp1 - csc;
 132     }
 133 }
 134
 135 static void ff_dct_calc_II_c(DCTContext *ctx, FFTSample *data)
 136 {
 137     int n = 1 << ctx->nbits;
 138     int i;
 139     float next;
 140
 141     for (i = 0; i < n / 2; i++) {
 142         float tmp1 = data[i];
 143         float tmp2 = data[n - i - 1];
 144         float s    = SIN(ctx, n, 2 * i + 1);
 145
 146         s    *= tmp1 - tmp2;
 147         tmp1  = (tmp1 + tmp2) * 0.5f;
 148
 149         data[i]     = tmp1 + s;
 150         data[n-i-1] = tmp1 - s;
 151     }
 152
 153     ctx->rdft.rdft_calc(&ctx->rdft, data);
 154
 155     next     = data[1] * 0.5;
 156     data[1] *= -1;
 157
 158     for (i = n - 2; i >= 0; i -= 2) {
 159         float inr = data[i    ];
 160         float ini = data[i + 1];
 161         float c   = COS(ctx, n, i);
 162         float s   = SIN(ctx, n, i);
 163
 164         data[i]     = c * inr + s * ini;
 165         data[i + 1] = next;
 166
 167         next += s * inr - c * ini;
 168     }
 169 }
 170
 171 static void dct32_func(DCTContext *ctx, FFTSample *data)
 172 {
 173     ctx->dct32(data, data);
 174 }
 175
 176 av_cold int ff_dct_init(DCTContext *s, int nbits, enum DCTTransformType inverse)
 177 {
 178     int n = 1 << nbits;
 179     int i;
 180
 181     memset(s, 0, sizeof(*s));
 182
 183     s->nbits   = nbits;
 184     s->inverse = inverse;
 185
 186     if (inverse == DCT_II && nbits == 5) {
 187         s->dct_calc = dct32_func;
 188     } else {
 189         ff_init_ff_cos_tabs(nbits + 2);
 190
 191         s->costab = ff_cos_tabs[nbits + 2];
 192         s->csc2   = av_malloc(n / 2 * sizeof(FFTSample));
 193
 194         if (ff_rdft_init(&s->rdft, nbits, inverse == DCT_III) < 0) {
 195             av_free(s->csc2);
 196             return -1;
 197         }
 198
 199         for (i = 0; i < n / 2; i++)
 200             s->csc2[i] = 0.5 / sin((M_PI / (2 * n) * (2 * i + 1)));
 201
 202         switch (inverse) {
 203         case DCT_I  : s->dct_calc = ff_dct_calc_I_c;   break;
 204         case DCT_II : s->dct_calc = ff_dct_calc_II_c;  break;
 205         case DCT_III: s->dct_calc = ff_dct_calc_III_c; break;
 206         case DST_I  : s->dct_calc = ff_dst_calc_I_c;   break;
 207         }
 208     }
 209
 210     s->dct32 = ff_dct32_float;
 211     if (HAVE_MMX)
 212         ff_dct_init_mmx(s);
 213
 214     return 0;
 215 }
 216
 217 av_cold void ff_dct_end(DCTContext *s)
 218 {
 219     ff_rdft_end(&s->rdft);
 220     av_free(s->csc2);
 221 }