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 -126
  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};
  40 static const SoftFloat FLOAT_05         = { 0x20000000,   0};
  41 static const SoftFloat FLOAT_1          = { 0x20000000,   1};
  42 static const SoftFloat FLOAT_EPSILON    = { 0x29F16B12, -16};
  43 static const SoftFloat FLOAT_1584893192 = { 0x32B771ED,   1};
  44 static const SoftFloat FLOAT_100000     = { 0x30D40000,  17};
  45 static const SoftFloat FLOAT_0999999    = { 0x3FFFFBCE,   0};
  46
  47 static inline av_const double av_sf2double(SoftFloat v) {
  48     v.exp -= ONE_BITS +1;
  49     if(v.exp > 0) return (double)v.mant * (double)(1 << v.exp);
  50     else          return (double)v.mant / (double)(1 << (-v.exp));
  51 }
  52
  53 static av_const SoftFloat av_normalize_sf(SoftFloat a){
  54     if(a.mant){
  55 #if 1
  56         while((a.mant + 0x1FFFFFFFU)<0x3FFFFFFFU){
  57             a.mant += a.mant;
  58             a.exp  -= 1;
  59         }
  60 #else
  61         int s=ONE_BITS - av_log2(FFABS(a.mant));
  62         a.exp   -= s;
  63         a.mant <<= s;
  64 #endif
  65         if(a.exp < MIN_EXP){
  66             a.exp = MIN_EXP;
  67             a.mant= 0;
  68         }
  69     }else{
  70         a.exp= MIN_EXP;
  71     }
  72     return a;
  73 }
  74
  75 static inline av_const SoftFloat av_normalize1_sf(SoftFloat a){
  76 #if 1
  77     if((int32_t)(a.mant + 0x40000000U) <= 0){
  78         a.exp++;
  79         a.mant>>=1;
  80     }
  81     av_assert2(a.mant < 0x40000000 && a.mant > -0x40000000);
  82     av_assert2(a.exp <= MAX_EXP);
  83     return a;
  84 #elif 1
  85     int t= a.mant + 0x40000000 < 0;
  86     return (SoftFloat){ a.mant>>t, a.exp+t};
  87 #else
  88     int t= (a.mant + 0x3FFFFFFFU)>>31;
  89     return (SoftFloat){a.mant>>t, a.exp+t};
  90 #endif
  91 }
  92
  93 /**
  94  * @return Will not be more denormalized than a*b. So if either input is
  95  *         normalized, then the output will not be worse then the other input.
  96  *         If both are normalized, then the output will be normalized.
  97  */
  98 static inline av_const SoftFloat av_mul_sf(SoftFloat a, SoftFloat b){
  99     a.exp += b.exp;
 100     av_assert2((int32_t)((a.mant * (int64_t)b.mant) >> ONE_BITS) == (a.mant * (int64_t)b.mant) >> ONE_BITS);
 101     a.mant = (a.mant * (int64_t)b.mant) >> ONE_BITS;
 102     a = av_normalize1_sf((SoftFloat){a.mant, a.exp - 1});
 103     if (!a.mant || a.exp < MIN_EXP)
 104         return FLOAT_0;
 105     return a;
 106 }
 107
 108 /**
 109  * b has to be normalized and not zero.
 110  * @return Will not be more denormalized than a.
 111  */
 112 static inline av_const SoftFloat av_div_sf(SoftFloat a, SoftFloat b){
 113     a.exp -= b.exp;
 114     a.mant = ((int64_t)a.mant<<(ONE_BITS+1)) / b.mant;
 115     a = av_normalize1_sf(a);
 116     if (!a.mant || a.exp < MIN_EXP)
 117         return FLOAT_0;
 118     return a;
 119 }
 120
 121 static inline av_const int av_cmp_sf(SoftFloat a, SoftFloat b){
 122     int t= a.exp - b.exp;
 123     if      (t <-31) return                  -  b.mant      ;
 124     else if (t <  0) return (a.mant >> (-t)) -  b.mant      ;
 125     else if (t < 32) return  a.mant          - (b.mant >> t);
 126     else             return  a.mant                         ;
 127 }
 128
 129 static inline av_const int av_gt_sf(SoftFloat a, SoftFloat b)
 130 {
 131     int t= a.exp - b.exp;
 132     if      (t <-31) return 0                >  b.mant      ;
 133     else if (t <  0) return (a.mant >> (-t)) >  b.mant      ;
 134     else if (t < 32) return  a.mant          > (b.mant >> t);
 135     else             return  a.mant          >  0           ;
 136 }
 137
 138 static inline av_const SoftFloat av_add_sf(SoftFloat a, SoftFloat b){
 139     int t= a.exp - b.exp;
 140     if      (t <-31) return b;
 141     else if (t <  0) return av_normalize_sf(av_normalize1_sf((SoftFloat){ b.mant + (a.mant >> (-t)), b.exp}));
 142     else if (t < 32) return av_normalize_sf(av_normalize1_sf((SoftFloat){ a.mant + (b.mant >>   t ), a.exp}));
 143     else             return a;
 144 }
 145
 146 static inline av_const SoftFloat av_sub_sf(SoftFloat a, SoftFloat b){
 147     return av_add_sf(a, (SoftFloat){ -b.mant, b.exp});
 148 }
 149
 150 //FIXME log, exp, pow
 151
 152 /**
 153  * Converts a mantisse and exponent to a SoftFloat
 154  * @returns a SoftFloat with value v * 2^frac_bits
 155  */
 156 static inline av_const SoftFloat av_int2sf(int v, int frac_bits){
 157     int exp_offset = 0;
 158     if(v == INT_MIN){
 159         exp_offset = 1;
 160         v>>=1;
 161     }
 162     return av_normalize_sf(av_normalize1_sf((SoftFloat){v, ONE_BITS + 1 - frac_bits + exp_offset}));
 163 }
 164
 165 /**
 166  * Rounding is to -inf.
 167  */
 168 static inline av_const int av_sf2int(SoftFloat v, int frac_bits){
 169     v.exp += frac_bits - (ONE_BITS + 1);
 170     if(v.exp >= 0) return v.mant <<  v.exp ;
 171     else           return v.mant >>(-v.exp);
 172 }
 173
 174 /**
 175  * Rounding-to-nearest used.
 176  */
 177 static av_always_inline SoftFloat av_sqrt_sf(SoftFloat val)
 178 {
 179     int tabIndex, rem;
 180
 181     if (val.mant == 0)
 182         val.exp = MIN_EXP;
 183     else if (val.mant < 0)
 184         abort();
 185     else
 186     {
 187         tabIndex = (val.mant - 0x20000000) >> 20;
 188
 189         rem = val.mant & 0xFFFFF;
 190         val.mant  = (int)(((int64_t)av_sqrttbl_sf[tabIndex] * (0x100000 - rem) +
 191                            (int64_t)av_sqrttbl_sf[tabIndex + 1] * rem +
 192                            0x80000) >> 20);
 193         val.mant = (int)(((int64_t)av_sqr_exp_multbl_sf[val.exp & 1] * val.mant +
 194                           0x10000000) >> 29);
 195
 196         if (val.mant < 0x40000000)
 197             val.exp -= 2;
 198         else
 199             val.mant >>= 1;
 200
 201         val.exp = (val.exp >> 1) + 1;
 202     }
 203
 204     return val;
 205 }
 206
 207 /**
 208  * Rounding-to-nearest used.
 209  */
 210 static av_unused void av_sincos_sf(int a, int *s, int *c)
 211 {
 212     int idx, sign;
 213     int sv, cv;
 214     int st, ct;
 215
 216     idx = a >> 26;
 217     sign = (idx << 27) >> 31;
 218     cv = av_costbl_1_sf[idx & 0xf];
 219     cv = (cv ^ sign) - sign;
 220
 221     idx -= 8;
 222     sign = (idx << 27) >> 31;
 223     sv = av_costbl_1_sf[idx & 0xf];
 224     sv = (sv ^ sign) - sign;
 225
 226     idx = a >> 21;
 227     ct = av_costbl_2_sf[idx & 0x1f];
 228     st = av_sintbl_2_sf[idx & 0x1f];
 229
 230     idx = (int)(((int64_t)cv * ct - (int64_t)sv * st + 0x20000000) >> 30);
 231
 232     sv = (int)(((int64_t)cv * st + (int64_t)sv * ct + 0x20000000) >> 30);
 233
 234     cv = idx;
 235
 236     idx = a >> 16;
 237     ct = av_costbl_3_sf[idx & 0x1f];
 238     st = av_sintbl_3_sf[idx & 0x1f];
 239
 240     idx = (int)(((int64_t)cv * ct - (int64_t)sv * st + 0x20000000) >> 30);
 241
 242     sv = (int)(((int64_t)cv * st + (int64_t)sv * ct + 0x20000000) >> 30);
 243     cv = idx;
 244
 245     idx = a >> 11;
 246
 247     ct = (int)(((int64_t)av_costbl_4_sf[idx & 0x1f] * (0x800 - (a & 0x7ff)) +
 248                 (int64_t)av_costbl_4_sf[(idx & 0x1f)+1]*(a & 0x7ff) +
 249                 0x400) >> 11);
 250     st = (int)(((int64_t)av_sintbl_4_sf[idx & 0x1f] * (0x800 - (a & 0x7ff)) +
 251                 (int64_t)av_sintbl_4_sf[(idx & 0x1f) + 1] * (a & 0x7ff) +
 252                 0x400) >> 11);
 253
 254     *c = (int)(((int64_t)cv * ct + (int64_t)sv * st + 0x20000000) >> 30);
 255
 256     *s = (int)(((int64_t)cv * st + (int64_t)sv * ct + 0x20000000) >> 30);
 257 }
 258
 259 #endif /* AVUTIL_SOFTFLOAT_H */