Floating point discrete cosine transform
[ffmpeg.git] / 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 "dsputil.h"
32
33 av_cold int ff_dct_init(DCTContext *s, int nbits, int inverse)
34 {
35     int n = 1 << nbits;
36     int i;
37
38     s->nbits    = nbits;
39     s->inverse  = inverse;
40
41     ff_init_ff_cos_tabs(nbits+2);
42
43     s->costab = ff_cos_tabs[nbits+2];
44
45     s->csc2 = av_malloc(n/2 * sizeof(FFTSample));
46
47     if (ff_rdft_init(&s->rdft, nbits, inverse) < 0) {
48         av_free(s->csc2);
49         return -1;
50     }
51
52     for (i = 0; i < n/2; i++)
53         s->csc2[i] = 0.5 / sin((M_PI / (2*n) * (2*i + 1)));
54
55     return 0;
56 }
57
58 /* sin((M_PI * x / (2*n)) */
59 #define SIN(s,n,x) (s->costab[(n) - (x)])
60
61 /* cos((M_PI * x / (2*n)) */
62 #define COS(s,n,x) (s->costab[x])
63
64 static void ff_dct_calc_c(DCTContext *ctx, FFTSample *data)
65 {
66     int n = 1 << ctx->nbits;
67     int i;
68
69     if (ctx->inverse) {
70         float next = data[n - 1];
71         float inv_n = 1.0f / n;
72
73         for (i = n - 2; i >= 2; i -= 2) {
74             float val1 = data[i    ];
75             float val2 = data[i - 1] - data[i + 1];
76             float c = COS(ctx, n, i);
77             float s = SIN(ctx, n, i);
78
79             data[i    ] = c * val1 + s * val2;
80             data[i + 1] = s * val1 - c * val2;
81         }
82
83         data[1] = 2 * next;
84
85         ff_rdft_calc(&ctx->rdft, data);
86
87         for (i = 0; i < n / 2; i++) {
88             float tmp1 = data[i        ] * inv_n;
89             float tmp2 = data[n - i - 1] * inv_n;
90             float csc = ctx->csc2[i] * (tmp1 - tmp2);
91
92             tmp1 += tmp2;
93             data[i        ] = tmp1 + csc;
94             data[n - i - 1] = tmp1 - csc;
95         }
96     } else {
97         float next;
98         for (i=0; i < n/2; i++) {
99             float tmp1 = data[i        ];
100             float tmp2 = data[n - i - 1];
101             float s = SIN(ctx, n, 2*i + 1);
102
103             s *= tmp1 - tmp2;
104             tmp1 = (tmp1 + tmp2) * 0.5f;
105
106             data[i    ] = tmp1 + s;
107             data[n-i-1] = tmp1 - s;
108         }
109
110         ff_rdft_calc(&ctx->rdft, data);
111
112         next = data[1] * 0.5;
113         data[1] *= -1;
114
115         for (i = n - 2; i >= 0; i -= 2) {
116             float inr = data[i    ];
117             float ini = data[i + 1];
118             float c = COS(ctx, n, i);
119             float s = SIN(ctx, n, i);
120
121             data[i  ] = c * inr + s * ini;
122
123             data[i+1] = next;
124
125             next +=     s * inr - c * ini;
126         }
127     }
128 }
129
130 void ff_dct_calc(DCTContext *s, FFTSample *data)
131 {
132     ff_dct_calc_c(s, data);
133 }
134
135 av_cold void ff_dct_end(DCTContext *s)
136 {
137     ff_rdft_end(&s->rdft);
138     av_free(s->csc2);
139 }