git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavutil/softfloat.h

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2006 Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
   3  *
   4  * This file is part of FFmpeg.
   5  *
   6  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   7  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   8  * License as published by the Free Software Foundation; either
   9  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  10  *
  11  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  14  * Lesser General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  17  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  18  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  19  */
  20
  21 #ifndef AVUTIL_SOFTFLOAT_H
  22 #define AVUTIL_SOFTFLOAT_H
  23
  24 #include <stdint.h>
  25 #include "common.h"
  26
  27 #include "avassert.h"
  28 #include "softfloat_tables.h"
  29
  30 #define MIN_EXP -149
  31 #define MAX_EXP  126
  32 #define ONE_BITS 29
  33
  34 typedef struct SoftFloat{
  35     int32_t mant;
  36     int32_t  exp;
  37 }SoftFloat;
  38
  39 static const SoftFloat FLOAT_0          = {          0,   MIN_EXP};             ///< 0.0
  40 static const SoftFloat FLOAT_05         = { 0x20000000,   0};                   ///< 0.5
  41 static const SoftFloat FLOAT_1          = { 0x20000000,   1};                   ///< 1.0
  42 static const SoftFloat FLOAT_EPSILON    = { 0x29F16B12, -16};                   ///< A small value
  43 static const SoftFloat FLOAT_1584893192 = { 0x32B771ED,   1};                   ///< 1.584893192 (10^.2)
  44 static const SoftFloat FLOAT_100000     = { 0x30D40000,  17};                   ///< 100000
  45 static const SoftFloat FLOAT_0999999    = { 0x3FFFFBCE,   0};                   ///< 0.999999
  46
  47
  48 /**
  49  * Convert a SoftFloat to a double precision float.
  50  */
  51 static inline av_const double av_sf2double(SoftFloat v) {
  52     v.exp -= ONE_BITS +1;
  53     return ldexp(v.mant, v.exp);
  54 }
  55
  56 static av_const SoftFloat av_normalize_sf(SoftFloat a){
  57     if(a.mant){
  58 #if 1
  59         while((a.mant + 0x1FFFFFFFU)<0x3FFFFFFFU){
  60             a.mant += a.mant;
  61             a.exp  -= 1;
  62         }
  63 #else
  64         int s=ONE_BITS - av_log2(FFABS(a.mant));
  65         a.exp   -= s;
  66         a.mant <<= s;
  67 #endif
  68         if(a.exp < MIN_EXP){
  69             a.exp = MIN_EXP;
  70             a.mant= 0;
  71         }
  72     }else{
  73         a.exp= MIN_EXP;
  74     }
  75     return a;
  76 }
  77
  78 static inline av_const SoftFloat av_normalize1_sf(SoftFloat a){
  79 #if 1
  80     if((int32_t)(a.mant + 0x40000000U) <= 0){
  81         a.exp++;
  82         a.mant>>=1;
  83     }
  84     av_assert2(a.mant < 0x40000000 && a.mant > -0x40000000);
  85     av_assert2(a.exp <= MAX_EXP);
  86     return a;
  87 #elif 1
  88     int t= a.mant + 0x40000000 < 0;
  89     return (SoftFloat){ a.mant>>t, a.exp+t};
  90 #else
  91     int t= (a.mant + 0x3FFFFFFFU)>>31;
  92     return (SoftFloat){a.mant>>t, a.exp+t};
  93 #endif
  94 }
  95
  96 /**
  97  * @return Will not be more denormalized than a*b. So if either input is
  98  *         normalized, then the output will not be worse then the other input.
  99  *         If both are normalized, then the output will be normalized.
 100  */
 101 static inline av_const SoftFloat av_mul_sf(SoftFloat a, SoftFloat b){
 102     a.exp += b.exp;
 103     av_assert2((int32_t)((a.mant * (int64_t)b.mant) >> ONE_BITS) == (a.mant * (int64_t)b.mant) >> ONE_BITS);
 104     a.mant = (a.mant * (int64_t)b.mant) >> ONE_BITS;
 105     a = av_normalize1_sf((SoftFloat){a.mant, a.exp - 1});
 106     if (!a.mant || a.exp < MIN_EXP)
 107         return FLOAT_0;
 108     return a;
 109 }
 110
 111 /**
 112  * b has to be normalized and not zero.
 113  * @return Will not be more denormalized than a.
 114  */
 115 static inline av_const SoftFloat av_div_sf(SoftFloat a, SoftFloat b){
 116     int64_t temp = (int64_t)a.mant * (1<<(ONE_BITS+1));
 117     temp /= b.mant;
 118     a.exp -= b.exp;
 119     a.mant = temp;
 120     while (a.mant != temp) {
 121         temp /= 2;
 122         a.exp--;
 123         a.mant = temp;
 124     }
 125     a = av_normalize1_sf(a);
 126     if (!a.mant || a.exp < MIN_EXP)
 127         return FLOAT_0;
 128     return a;
 129 }
 130
 131 /**
 132  * Compares two SoftFloats.
 133  * @returns < 0 if the first is less
 134  *          > 0 if the first is greater
 135  *            0 if they are equal
 136  */
 137 static inline av_const int av_cmp_sf(SoftFloat a, SoftFloat b){
 138     int t= a.exp - b.exp;
 139     if      (t <-31) return                  -  b.mant      ;
 140     else if (t <  0) return (a.mant >> (-t)) -  b.mant      ;
 141     else if (t < 32) return  a.mant          - (b.mant >> t);
 142     else             return  a.mant                         ;
 143 }
 144
 145 /**
 146  * Compares two SoftFloats.
 147  * @returns 1 if a is greater than b, 0 otherwise
 148  */
 149 static inline av_const int av_gt_sf(SoftFloat a, SoftFloat b)
 150 {
 151     int t= a.exp - b.exp;
 152     if      (t <-31) return 0                >  b.mant      ;
 153     else if (t <  0) return (a.mant >> (-t)) >  b.mant      ;
 154     else if (t < 32) return  a.mant          > (b.mant >> t);
 155     else             return  a.mant          >  0           ;
 156 }
 157
 158 /**
 159  * @returns the sum of 2 SoftFloats.
 160  */
 161 static inline av_const SoftFloat av_add_sf(SoftFloat a, SoftFloat b){
 162     int t= a.exp - b.exp;
 163     if      (t <-31) return b;
 164     else if (t <  0) return av_normalize_sf(av_normalize1_sf((SoftFloat){ b.mant + (a.mant >> (-t)), b.exp}));
 165     else if (t < 32) return av_normalize_sf(av_normalize1_sf((SoftFloat){ a.mant + (b.mant >>   t ), a.exp}));
 166     else             return a;
 167 }
 168
 169 /**
 170  * @returns the difference of 2 SoftFloats.
 171  */
 172 static inline av_const SoftFloat av_sub_sf(SoftFloat a, SoftFloat b){
 173     return av_add_sf(a, (SoftFloat){ -b.mant, b.exp});
 174 }
 175
 176 //FIXME log, exp, pow
 177
 178 /**
 179  * Converts a mantisse and exponent to a SoftFloat.
 180  * This converts a fixed point value v with frac_bits fractional bits to a
 181  * SoftFloat.
 182  * @returns a SoftFloat with value v * 2^-frac_bits
 183  */
 184 static inline av_const SoftFloat av_int2sf(int v, int frac_bits){
 185     int exp_offset = 0;
 186     if(v <= INT_MIN + 1){
 187         exp_offset = 1;
 188         v>>=1;
 189     }
 190     return av_normalize_sf(av_normalize1_sf((SoftFloat){v, ONE_BITS + 1 - frac_bits + exp_offset}));
 191 }
 192
 193 /**
 194  * Converts a SoftFloat to an integer.
 195  * Rounding is to -inf.
 196  */
 197 static inline av_const int av_sf2int(SoftFloat v, int frac_bits){
 198     v.exp += frac_bits - (ONE_BITS + 1);
 199     if(v.exp >= 0) return v.mant <<  v.exp ;
 200     else           return v.mant >>(-v.exp);
 201 }
 202
 203 /**
 204  * Rounding-to-nearest used.
 205  */
 206 static av_always_inline SoftFloat av_sqrt_sf(SoftFloat val)
 207 {
 208     int tabIndex, rem;
 209
 210     if (val.mant == 0)
 211         val.exp = MIN_EXP;
 212     else if (val.mant < 0)
 213         abort();
 214     else
 215     {
 216         tabIndex = (val.mant - 0x20000000) >> 20;
 217
 218         rem = val.mant & 0xFFFFF;
 219         val.mant  = (int)(((int64_t)av_sqrttbl_sf[tabIndex] * (0x100000 - rem) +
 220                            (int64_t)av_sqrttbl_sf[tabIndex + 1] * rem +
 221                            0x80000) >> 20);
 222         val.mant = (int)(((int64_t)av_sqr_exp_multbl_sf[val.exp & 1] * val.mant +
 223                           0x10000000) >> 29);
 224
 225         if (val.mant < 0x40000000)
 226             val.exp -= 2;
 227         else
 228             val.mant >>= 1;
 229
 230         val.exp = (val.exp >> 1) + 1;
 231     }
 232
 233     return val;
 234 }
 235
 236 /**
 237  * Rounding-to-nearest used.
 238  */
 239 static av_unused void av_sincos_sf(int a, int *s, int *c)
 240 {
 241     int idx, sign;
 242     int sv, cv;
 243     int st, ct;
 244
 245     idx = a >> 26;
 246     sign = (int32_t)((unsigned)idx << 27) >> 31;
 247     cv = av_costbl_1_sf[idx & 0xf];
 248     cv = (cv ^ sign) - sign;
 249
 250     idx -= 8;
 251     sign = (int32_t)((unsigned)idx << 27) >> 31;
 252     sv = av_costbl_1_sf[idx & 0xf];
 253     sv = (sv ^ sign) - sign;
 254
 255     idx = a >> 21;
 256     ct = av_costbl_2_sf[idx & 0x1f];
 257     st = av_sintbl_2_sf[idx & 0x1f];
 258
 259     idx = (int)(((int64_t)cv * ct - (int64_t)sv * st + 0x20000000) >> 30);
 260
 261     sv = (int)(((int64_t)cv * st + (int64_t)sv * ct + 0x20000000) >> 30);
 262
 263     cv = idx;
 264
 265     idx = a >> 16;
 266     ct = av_costbl_3_sf[idx & 0x1f];
 267     st = av_sintbl_3_sf[idx & 0x1f];
 268
 269     idx = (int)(((int64_t)cv * ct - (int64_t)sv * st + 0x20000000) >> 30);
 270
 271     sv = (int)(((int64_t)cv * st + (int64_t)sv * ct + 0x20000000) >> 30);
 272     cv = idx;
 273
 274     idx = a >> 11;
 275
 276     ct = (int)(((int64_t)av_costbl_4_sf[idx & 0x1f] * (0x800 - (a & 0x7ff)) +
 277                 (int64_t)av_costbl_4_sf[(idx & 0x1f)+1]*(a & 0x7ff) +
 278                 0x400) >> 11);
 279     st = (int)(((int64_t)av_sintbl_4_sf[idx & 0x1f] * (0x800 - (a & 0x7ff)) +
 280                 (int64_t)av_sintbl_4_sf[(idx & 0x1f) + 1] * (a & 0x7ff) +
 281                 0x400) >> 11);
 282
 283     *c = (int)(((int64_t)cv * ct + (int64_t)sv * st + 0x20000000) >> 30);
 284
 285     *s = (int)(((int64_t)cv * st + (int64_t)sv * ct + 0x20000000) >> 30);
 286 }
 287
 288 #endif /* AVUTIL_SOFTFLOAT_H */