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

   1 /*
   2  * jfdctfst.c
   3  *
   4  * Copyright (C) 1994-1996, Thomas G. Lane.
   5  * This file is part of the Independent JPEG Group's software.
   6  * For conditions of distribution and use, see the accompanying README file.
   7  *
   8  * This file contains a fast, not so accurate integer implementation of the
   9  * forward DCT (Discrete Cosine Transform).
  10  *
  11  * A 2-D DCT can be done by 1-D DCT on each row followed by 1-D DCT
  12  * on each column.  Direct algorithms are also available, but they are
  13  * much more complex and seem not to be any faster when reduced to code.
  14  *
  15  * This implementation is based on Arai, Agui, and Nakajima's algorithm for
  16  * scaled DCT.  Their original paper (Trans. IEICE E-71(11):1095) is in
  17  * Japanese, but the algorithm is described in the Pennebaker & Mitchell
  18  * JPEG textbook (see REFERENCES section in file README).  The following code
  19  * is based directly on figure 4-8 in P&M.
  20  * While an 8-point DCT cannot be done in less than 11 multiplies, it is
  21  * possible to arrange the computation so that many of the multiplies are
  22  * simple scalings of the final outputs.  These multiplies can then be
  23  * folded into the multiplications or divisions by the JPEG quantization
  24  * table entries.  The AA&N method leaves only 5 multiplies and 29 adds
  25  * to be done in the DCT itself.
  26  * The primary disadvantage of this method is that with fixed-point math,
  27  * accuracy is lost due to imprecise representation of the scaled
  28  * quantization values.  The smaller the quantization table entry, the less
  29  * precise the scaled value, so this implementation does worse with high-
  30  * quality-setting files than with low-quality ones.
  31  */
  32
  33 #include <stdlib.h>
  34 #include <stdio.h>
  35 #include "common.h"
  36 #include "dsputil.h"
  37
  38 #define DCTSIZE 8
  39 #define GLOBAL(x) x
  40 #define RIGHT_SHIFT(x, n) ((x) >> (n))
  41 #define SHIFT_TEMPS
  42
  43 /*
  44  * This module is specialized to the case DCTSIZE = 8.
  45  */
  46
  47 #if DCTSIZE != 8
  48   Sorry, this code only copes with 8x8 DCTs. /* deliberate syntax err */
  49 #endif
  50
  51
  52 /* Scaling decisions are generally the same as in the LL&M algorithm;
  53  * see jfdctint.c for more details.  However, we choose to descale
  54  * (right shift) multiplication products as soon as they are formed,
  55  * rather than carrying additional fractional bits into subsequent additions.
  56  * This compromises accuracy slightly, but it lets us save a few shifts.
  57  * More importantly, 16-bit arithmetic is then adequate (for 8-bit samples)
  58  * everywhere except in the multiplications proper; this saves a good deal
  59  * of work on 16-bit-int machines.
  60  *
  61  * Again to save a few shifts, the intermediate results between pass 1 and
  62  * pass 2 are not upscaled, but are represented only to integral precision.
  63  *
  64  * A final compromise is to represent the multiplicative constants to only
  65  * 8 fractional bits, rather than 13.  This saves some shifting work on some
  66  * machines, and may also reduce the cost of multiplication (since there
  67  * are fewer one-bits in the constants).
  68  */
  69
  70 #define CONST_BITS  8
  71
  72
  73 /* Some C compilers fail to reduce "FIX(constant)" at compile time, thus
  74  * causing a lot of useless floating-point operations at run time.
  75  * To get around this we use the following pre-calculated constants.
  76  * If you change CONST_BITS you may want to add appropriate values.
  77  * (With a reasonable C compiler, you can just rely on the FIX() macro...)
  78  */
  79
  80 #if CONST_BITS == 8
  81 #define FIX_0_382683433  ((INT32)   98)         /* FIX(0.382683433) */
  82 #define FIX_0_541196100  ((INT32)  139)         /* FIX(0.541196100) */
  83 #define FIX_0_707106781  ((INT32)  181)         /* FIX(0.707106781) */
  84 #define FIX_1_306562965  ((INT32)  334)         /* FIX(1.306562965) */
  85 #else
  86 #define FIX_0_382683433  FIX(0.382683433)
  87 #define FIX_0_541196100  FIX(0.541196100)
  88 #define FIX_0_707106781  FIX(0.707106781)
  89 #define FIX_1_306562965  FIX(1.306562965)
  90 #endif
  91
  92
  93 /* We can gain a little more speed, with a further compromise in accuracy,
  94  * by omitting the addition in a descaling shift.  This yields an incorrectly
  95  * rounded result half the time...
  96  */
  97
  98 #ifndef USE_ACCURATE_ROUNDING
  99 #undef DESCALE
 100 #define DESCALE(x,n)  RIGHT_SHIFT(x, n)
 101 #endif
 102
 103
 104 /* Multiply a DCTELEM variable by an INT32 constant, and immediately
 105  * descale to yield a DCTELEM result.
 106  */
 107
 108 #define MULTIPLY(var,const)  ((DCTELEM) DESCALE((var) * (const), CONST_BITS))
 109
 110
 111 /*
 112  * Perform the forward DCT on one block of samples.
 113  */
 114
 115 GLOBAL(void)
 116 fdct_ifast (DCTELEM * data)
 117 {
 118   DCTELEM tmp0, tmp1, tmp2, tmp3, tmp4, tmp5, tmp6, tmp7;
 119   DCTELEM tmp10, tmp11, tmp12, tmp13;
 120   DCTELEM z1, z2, z3, z4, z5, z11, z13;
 121   DCTELEM *dataptr;
 122   int ctr;
 123   SHIFT_TEMPS
 124
 125   /* Pass 1: process rows. */
 126
 127   dataptr = data;
 128   for (ctr = DCTSIZE-1; ctr >= 0; ctr--) {
 129     tmp0 = dataptr[0] + dataptr[7];
 130     tmp7 = dataptr[0] - dataptr[7];
 131     tmp1 = dataptr[1] + dataptr[6];
 132     tmp6 = dataptr[1] - dataptr[6];
 133     tmp2 = dataptr[2] + dataptr[5];
 134     tmp5 = dataptr[2] - dataptr[5];
 135     tmp3 = dataptr[3] + dataptr[4];
 136     tmp4 = dataptr[3] - dataptr[4];
 137
 138     /* Even part */
 139
 140     tmp10 = tmp0 + tmp3;        /* phase 2 */
 141     tmp13 = tmp0 - tmp3;
 142     tmp11 = tmp1 + tmp2;
 143     tmp12 = tmp1 - tmp2;
 144
 145     dataptr[0] = tmp10 + tmp11; /* phase 3 */
 146     dataptr[4] = tmp10 - tmp11;
 147
 148     z1 = MULTIPLY(tmp12 + tmp13, FIX_0_707106781); /* c4 */
 149     dataptr[2] = tmp13 + z1;    /* phase 5 */
 150     dataptr[6] = tmp13 - z1;
 151
 152     /* Odd part */
 153
 154     tmp10 = tmp4 + tmp5;        /* phase 2 */
 155     tmp11 = tmp5 + tmp6;
 156     tmp12 = tmp6 + tmp7;
 157
 158     /* The rotator is modified from fig 4-8 to avoid extra negations. */
 159     z5 = MULTIPLY(tmp10 - tmp12, FIX_0_382683433); /* c6 */
 160     z2 = MULTIPLY(tmp10, FIX_0_541196100) + z5; /* c2-c6 */
 161     z4 = MULTIPLY(tmp12, FIX_1_306562965) + z5; /* c2+c6 */
 162     z3 = MULTIPLY(tmp11, FIX_0_707106781); /* c4 */
 163
 164     z11 = tmp7 + z3;            /* phase 5 */
 165     z13 = tmp7 - z3;
 166
 167     dataptr[5] = z13 + z2;      /* phase 6 */
 168     dataptr[3] = z13 - z2;
 169     dataptr[1] = z11 + z4;
 170     dataptr[7] = z11 - z4;
 171
 172     dataptr += DCTSIZE;         /* advance pointer to next row */
 173   }
 174
 175   /* Pass 2: process columns. */
 176
 177   dataptr = data;
 178   for (ctr = DCTSIZE-1; ctr >= 0; ctr--) {
 179     tmp0 = dataptr[DCTSIZE*0] + dataptr[DCTSIZE*7];
 180     tmp7 = dataptr[DCTSIZE*0] - dataptr[DCTSIZE*7];
 181     tmp1 = dataptr[DCTSIZE*1] + dataptr[DCTSIZE*6];
 182     tmp6 = dataptr[DCTSIZE*1] - dataptr[DCTSIZE*6];
 183     tmp2 = dataptr[DCTSIZE*2] + dataptr[DCTSIZE*5];
 184     tmp5 = dataptr[DCTSIZE*2] - dataptr[DCTSIZE*5];
 185     tmp3 = dataptr[DCTSIZE*3] + dataptr[DCTSIZE*4];
 186     tmp4 = dataptr[DCTSIZE*3] - dataptr[DCTSIZE*4];
 187
 188     /* Even part */
 189
 190     tmp10 = tmp0 + tmp3;        /* phase 2 */
 191     tmp13 = tmp0 - tmp3;
 192     tmp11 = tmp1 + tmp2;
 193     tmp12 = tmp1 - tmp2;
 194
 195     dataptr[DCTSIZE*0] = tmp10 + tmp11; /* phase 3 */
 196     dataptr[DCTSIZE*4] = tmp10 - tmp11;
 197
 198     z1 = MULTIPLY(tmp12 + tmp13, FIX_0_707106781); /* c4 */
 199     dataptr[DCTSIZE*2] = tmp13 + z1; /* phase 5 */
 200     dataptr[DCTSIZE*6] = tmp13 - z1;
 201
 202     /* Odd part */
 203
 204     tmp10 = tmp4 + tmp5;        /* phase 2 */
 205     tmp11 = tmp5 + tmp6;
 206     tmp12 = tmp6 + tmp7;
 207
 208     /* The rotator is modified from fig 4-8 to avoid extra negations. */
 209     z5 = MULTIPLY(tmp10 - tmp12, FIX_0_382683433); /* c6 */
 210     z2 = MULTIPLY(tmp10, FIX_0_541196100) + z5; /* c2-c6 */
 211     z4 = MULTIPLY(tmp12, FIX_1_306562965) + z5; /* c2+c6 */
 212     z3 = MULTIPLY(tmp11, FIX_0_707106781); /* c4 */
 213
 214     z11 = tmp7 + z3;            /* phase 5 */
 215     z13 = tmp7 - z3;
 216
 217     dataptr[DCTSIZE*5] = z13 + z2; /* phase 6 */
 218     dataptr[DCTSIZE*3] = z13 - z2;
 219     dataptr[DCTSIZE*1] = z11 + z4;
 220     dataptr[DCTSIZE*7] = z11 - z4;
 221
 222     dataptr++;                  /* advance pointer to next column */
 223   }
 224 }
 225
 226
 227 #undef GLOBAL
 228 #undef CONST_BITS
 229 #undef DESCALE
 230 #undef FIX_0_541196100
 231 #undef FIX_1_306562965