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 #include "libavutil/mathematics.h"
  32 #include "fft.h"
  33
  34 #define DCT32_FLOAT
  35 #include "dct32.c"
  36
  37 /* sin((M_PI * x / (2*n)) */
  38 #define SIN(s,n,x) (s->costab[(n) - (x)])
  39
  40 /* cos((M_PI * x / (2*n)) */
  41 #define COS(s,n,x) (s->costab[x])
  42
  43 static void ff_dst_calc_I_c(DCTContext *ctx, FFTSample *data)
  44 {
  45     int n = 1 << ctx->nbits;
  46     int i;
  47
  48     data[0] = 0;
  49     for(i = 1; i < n/2; i++) {
  50         float tmp1 = data[i    ];
  51         float tmp2 = data[n - i];
  52         float s = SIN(ctx, n, 2*i);
  53
  54         s *= tmp1 + tmp2;
  55         tmp1 = (tmp1 - tmp2) * 0.5f;
  56         data[i    ] = s + tmp1;
  57         data[n - i] = s - tmp1;
  58     }
  59
  60     data[n/2] *= 2;
  61     ff_rdft_calc(&ctx->rdft, data);
  62
  63     data[0] *= 0.5f;
  64
  65     for(i = 1; i < n-2; i += 2) {
  66         data[i + 1] += data[i - 1];
  67         data[i    ] = -data[i + 2];
  68     }
  69
  70     data[n-1] = 0;
  71 }
  72
  73 static void ff_dct_calc_I_c(DCTContext *ctx, FFTSample *data)
  74 {
  75     int n = 1 << ctx->nbits;
  76     int i;
  77     float next = -0.5f * (data[0] - data[n]);
  78
  79     for(i = 0; i < n/2; i++) {
  80         float tmp1 = data[i    ];
  81         float tmp2 = data[n - i];
  82         float s = SIN(ctx, n, 2*i);
  83         float c = COS(ctx, n, 2*i);
  84
  85         c *= tmp1 - tmp2;
  86         s *= tmp1 - tmp2;
  87
  88         next += c;
  89
  90         tmp1 = (tmp1 + tmp2) * 0.5f;
  91         data[i    ] = tmp1 - s;
  92         data[n - i] = tmp1 + s;
  93     }
  94
  95     ff_rdft_calc(&ctx->rdft, data);
  96     data[n] = data[1];
  97     data[1] = next;
  98
  99     for(i = 3; i <= n; i += 2)
 100         data[i] = data[i - 2] - data[i];
 101 }
 102
 103 static void ff_dct_calc_III_c(DCTContext *ctx, FFTSample *data)
 104 {
 105     int n = 1 << ctx->nbits;
 106     int i;
 107
 108     float next = data[n - 1];
 109     float inv_n = 1.0f / n;
 110
 111     for (i = n - 2; i >= 2; i -= 2) {
 112         float val1 = data[i    ];
 113         float val2 = data[i - 1] - data[i + 1];
 114         float c = COS(ctx, n, i);
 115         float s = SIN(ctx, n, i);
 116
 117         data[i    ] = c * val1 + s * val2;
 118         data[i + 1] = s * val1 - c * val2;
 119     }
 120
 121     data[1] = 2 * next;
 122
 123     ff_rdft_calc(&ctx->rdft, data);
 124
 125     for (i = 0; i < n / 2; i++) {
 126         float tmp1 = data[i        ] * inv_n;
 127         float tmp2 = data[n - i - 1] * inv_n;
 128         float csc = ctx->csc2[i] * (tmp1 - tmp2);
 129
 130         tmp1 += tmp2;
 131         data[i        ] = tmp1 + csc;
 132         data[n - i - 1] = tmp1 - csc;
 133     }
 134 }
 135
 136 static void ff_dct_calc_II_c(DCTContext *ctx, FFTSample *data)
 137 {
 138     int n = 1 << ctx->nbits;
 139     int i;
 140     float next;
 141
 142     for (i=0; i < n/2; i++) {
 143         float tmp1 = data[i        ];
 144         float tmp2 = data[n - i - 1];
 145         float s = SIN(ctx, n, 2*i + 1);
 146
 147         s *= tmp1 - tmp2;
 148         tmp1 = (tmp1 + tmp2) * 0.5f;
 149
 150         data[i    ] = tmp1 + s;
 151         data[n-i-1] = tmp1 - s;
 152     }
 153
 154     ff_rdft_calc(&ctx->rdft, data);
 155
 156     next = data[1] * 0.5;
 157     data[1] *= -1;
 158
 159     for (i = n - 2; i >= 0; i -= 2) {
 160         float inr = data[i    ];
 161         float ini = data[i + 1];
 162         float c = COS(ctx, n, i);
 163         float s = SIN(ctx, n, i);
 164
 165         data[i  ] = c * inr + s * ini;
 166
 167         data[i+1] = next;
 168
 169         next +=     s * inr - c * ini;
 170     }
 171 }
 172
 173 static void dct32_func(DCTContext *ctx, FFTSample *data)
 174 {
 175     ctx->dct32(data, data);
 176 }
 177
 178 void ff_dct_calc(DCTContext *s, FFTSample *data)
 179 {
 180     s->dct_calc(s, data);
 181 }
 182
 183 av_cold int ff_dct_init(DCTContext *s, int nbits, enum DCTTransformType inverse)
 184 {
 185     int n = 1 << nbits;
 186     int i;
 187
 188     s->nbits    = nbits;
 189     s->inverse  = inverse;
 190
 191     ff_init_ff_cos_tabs(nbits+2);
 192
 193     s->costab = ff_cos_tabs[nbits+2];
 194
 195     s->csc2 = av_malloc(n/2 * sizeof(FFTSample));
 196
 197     if (ff_rdft_init(&s->rdft, nbits, inverse == DCT_III) < 0) {
 198         av_free(s->csc2);
 199         return -1;
 200     }
 201
 202     for (i = 0; i < n/2; i++)
 203         s->csc2[i] = 0.5 / sin((M_PI / (2*n) * (2*i + 1)));
 204
 205     switch(inverse) {
 206     case DCT_I  : s->dct_calc = ff_dct_calc_I_c; break;
 207     case DCT_II : s->dct_calc = ff_dct_calc_II_c ; break;
 208     case DCT_III: s->dct_calc = ff_dct_calc_III_c; break;
 209     case DST_I  : s->dct_calc = ff_dst_calc_I_c; break;
 210     }
 211
 212     if (inverse == DCT_II && nbits == 5)
 213         s->dct_calc = dct32_func;
 214
 215     s->dct32 = dct32;
 216
 217     return 0;
 218 }
 219
 220 av_cold void ff_dct_end(DCTContext *s)
 221 {
 222     ff_rdft_end(&s->rdft);
 223     av_free(s->csc2);
 224 }