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 libavcodec/dct.c
  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 #include "libavutil/mathematics.h"
  32 #include "fft.h"
  33
  34 /* sin((M_PI * x / (2*n)) */
  35 #define SIN(s,n,x) (s->costab[(n) - (x)])
  36
  37 /* cos((M_PI * x / (2*n)) */
  38 #define COS(s,n,x) (s->costab[x])
  39
  40 static void ff_dst_calc_I_c(DCTContext *ctx, FFTSample *data)
  41 {
  42     int n = 1 << ctx->nbits;
  43     int i;
  44
  45     data[0] = 0;
  46     for(i = 1; i < n/2; i++) {
  47         float tmp1 = data[i    ];
  48         float tmp2 = data[n - i];
  49         float s = SIN(ctx, n, 2*i);
  50
  51         s *= tmp1 + tmp2;
  52         tmp1 = (tmp1 - tmp2) * 0.5f;
  53         data[i    ] = s + tmp1;
  54         data[n - i] = s - tmp1;
  55     }
  56
  57     data[n/2] *= 2;
  58     ff_rdft_calc(&ctx->rdft, data);
  59
  60     data[0] *= 0.5f;
  61
  62     for(i = 1; i < n-2; i += 2) {
  63         data[i + 1] += data[i - 1];
  64         data[i    ] = -data[i + 2];
  65     }
  66
  67     data[n-1] = 0;
  68 }
  69
  70 static void ff_dct_calc_I_c(DCTContext *ctx, FFTSample *data)
  71 {
  72     int n = 1 << ctx->nbits;
  73     int i;
  74     float next = -0.5f * (data[0] - data[n]);
  75
  76     for(i = 0; i < n/2; i++) {
  77         float tmp1 = data[i    ];
  78         float tmp2 = data[n - i];
  79         float s = SIN(ctx, n, 2*i);
  80         float c = COS(ctx, n, 2*i);
  81
  82         c *= tmp1 - tmp2;
  83         s *= tmp1 - tmp2;
  84
  85         next += c;
  86
  87         tmp1 = (tmp1 + tmp2) * 0.5f;
  88         data[i    ] = tmp1 - s;
  89         data[n - i] = tmp1 + s;
  90     }
  91
  92     ff_rdft_calc(&ctx->rdft, data);
  93     data[n] = data[1];
  94     data[1] = next;
  95
  96     for(i = 3; i <= n; i += 2)
  97         data[i] = data[i - 2] - data[i];
  98 }
  99
 100 static void ff_dct_calc_III_c(DCTContext *ctx, FFTSample *data)
 101 {
 102     int n = 1 << ctx->nbits;
 103     int i;
 104
 105     float next = data[n - 1];
 106     float inv_n = 1.0f / n;
 107
 108     for (i = n - 2; i >= 2; i -= 2) {
 109         float val1 = data[i    ];
 110         float val2 = data[i - 1] - data[i + 1];
 111         float c = COS(ctx, n, i);
 112         float s = SIN(ctx, n, i);
 113
 114         data[i    ] = c * val1 + s * val2;
 115         data[i + 1] = s * val1 - c * val2;
 116     }
 117
 118     data[1] = 2 * next;
 119
 120     ff_rdft_calc(&ctx->rdft, data);
 121
 122     for (i = 0; i < n / 2; i++) {
 123         float tmp1 = data[i        ] * inv_n;
 124         float tmp2 = data[n - i - 1] * inv_n;
 125         float csc = ctx->csc2[i] * (tmp1 - tmp2);
 126
 127         tmp1 += tmp2;
 128         data[i        ] = tmp1 + csc;
 129         data[n - i - 1] = tmp1 - csc;
 130     }
 131 }
 132
 133 static void ff_dct_calc_II_c(DCTContext *ctx, FFTSample *data)
 134 {
 135     int n = 1 << ctx->nbits;
 136     int i;
 137     float next;
 138
 139     for (i=0; i < n/2; i++) {
 140         float tmp1 = data[i        ];
 141         float tmp2 = data[n - i - 1];
 142         float s = SIN(ctx, n, 2*i + 1);
 143
 144         s *= tmp1 - tmp2;
 145         tmp1 = (tmp1 + tmp2) * 0.5f;
 146
 147         data[i    ] = tmp1 + s;
 148         data[n-i-1] = tmp1 - s;
 149     }
 150
 151     ff_rdft_calc(&ctx->rdft, data);
 152
 153     next = data[1] * 0.5;
 154     data[1] *= -1;
 155
 156     for (i = n - 2; i >= 0; i -= 2) {
 157         float inr = data[i    ];
 158         float ini = data[i + 1];
 159         float c = COS(ctx, n, i);
 160         float s = SIN(ctx, n, i);
 161
 162         data[i  ] = c * inr + s * ini;
 163
 164         data[i+1] = next;
 165
 166         next +=     s * inr - c * ini;
 167     }
 168 }
 169
 170 void ff_dct_calc(DCTContext *s, FFTSample *data)
 171 {
 172     s->dct_calc(s, data);
 173 }
 174
 175 av_cold int ff_dct_init(DCTContext *s, int nbits, enum DCTTransformType inverse)
 176 {
 177     int n = 1 << nbits;
 178     int i;
 179
 180     s->nbits    = nbits;
 181     s->inverse  = inverse;
 182
 183     ff_init_ff_cos_tabs(nbits+2);
 184
 185     s->costab = ff_cos_tabs[nbits+2];
 186
 187     s->csc2 = av_malloc(n/2 * sizeof(FFTSample));
 188
 189     if (ff_rdft_init(&s->rdft, nbits, inverse == DCT_III) < 0) {
 190         av_free(s->csc2);
 191         return -1;
 192     }
 193
 194     for (i = 0; i < n/2; i++)
 195         s->csc2[i] = 0.5 / sin((M_PI / (2*n) * (2*i + 1)));
 196
 197     switch(inverse) {
 198     case DCT_I  : s->dct_calc = ff_dct_calc_I_c; break;
 199     case DCT_II : s->dct_calc = ff_dct_calc_II_c ; break;
 200     case DCT_III: s->dct_calc = ff_dct_calc_III_c; break;
 201     case DST_I  : s->dct_calc = ff_dst_calc_I_c; break;
 202     }
 203     return 0;
 204 }
 205
 206 av_cold void ff_dct_end(DCTContext *s)
 207 {
 208     ff_rdft_end(&s->rdft);
 209     av_free(s->csc2);
 210 }