Merge remote-tracking branch 'qatar/master'
[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
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 "dct.h"
33 #include "dct32.h"
34
35 /* sin((M_PI * x / (2*n)) */
36 #define SIN(s,n,x) (s->costab[(n) - (x)])
37
38 /* cos((M_PI * x / (2*n)) */
39 #define COS(s,n,x) (s->costab[x])
40
41 static void ff_dst_calc_I_c(DCTContext *ctx, FFTSample *data)
42 {
43     int n = 1 << ctx->nbits;
44     int i;
45
46     data[0] = 0;
47     for(i = 1; i < n/2; i++) {
48         float tmp1 = data[i    ];
49         float tmp2 = data[n - i];
50         float s = SIN(ctx, n, 2*i);
51
52         s *= tmp1 + tmp2;
53         tmp1 = (tmp1 - tmp2) * 0.5f;
54         data[i    ] = s + tmp1;
55         data[n - i] = s - tmp1;
56     }
57
58     data[n/2] *= 2;
59     ctx->rdft.rdft_calc(&ctx->rdft, data);
60
61     data[0] *= 0.5f;
62
63     for(i = 1; i < n-2; i += 2) {
64         data[i + 1] += data[i - 1];
65         data[i    ] = -data[i + 2];
66     }
67
68     data[n-1] = 0;
69 }
70
71 static void ff_dct_calc_I_c(DCTContext *ctx, FFTSample *data)
72 {
73     int n = 1 << ctx->nbits;
74     int i;
75     float next = -0.5f * (data[0] - data[n]);
76
77     for(i = 0; i < n/2; i++) {
78         float tmp1 = data[i    ];
79         float tmp2 = data[n - i];
80         float s = SIN(ctx, n, 2*i);
81         float c = COS(ctx, n, 2*i);
82
83         c *= tmp1 - tmp2;
84         s *= tmp1 - tmp2;
85
86         next += c;
87
88         tmp1 = (tmp1 + tmp2) * 0.5f;
89         data[i    ] = tmp1 - s;
90         data[n - i] = tmp1 + s;
91     }
92
93     ctx->rdft.rdft_calc(&ctx->rdft, data);
94     data[n] = data[1];
95     data[1] = next;
96
97     for(i = 3; i <= n; i += 2)
98         data[i] = data[i - 2] - data[i];
99 }
100
101 static void ff_dct_calc_III_c(DCTContext *ctx, FFTSample *data)
102 {
103     int n = 1 << ctx->nbits;
104     int i;
105
106     float next = data[n - 1];
107     float inv_n = 1.0f / n;
108
109     for (i = n - 2; i >= 2; i -= 2) {
110         float val1 = data[i    ];
111         float val2 = data[i - 1] - data[i + 1];
112         float c = COS(ctx, n, i);
113         float s = SIN(ctx, n, i);
114
115         data[i    ] = c * val1 + s * val2;
116         data[i + 1] = s * val1 - c * val2;
117     }
118
119     data[1] = 2 * next;
120
121     ctx->rdft.rdft_calc(&ctx->rdft, data);
122
123     for (i = 0; i < n / 2; i++) {
124         float tmp1 = data[i        ] * inv_n;
125         float tmp2 = data[n - i - 1] * inv_n;
126         float csc = ctx->csc2[i] * (tmp1 - tmp2);
127
128         tmp1 += tmp2;
129         data[i        ] = tmp1 + csc;
130         data[n - i - 1] = tmp1 - csc;
131     }
132 }
133
134 static void ff_dct_calc_II_c(DCTContext *ctx, FFTSample *data)
135 {
136     int n = 1 << ctx->nbits;
137     int i;
138     float next;
139
140     for (i=0; i < n/2; i++) {
141         float tmp1 = data[i        ];
142         float tmp2 = data[n - i - 1];
143         float s = SIN(ctx, n, 2*i + 1);
144
145         s *= tmp1 - tmp2;
146         tmp1 = (tmp1 + tmp2) * 0.5f;
147
148         data[i    ] = tmp1 + s;
149         data[n-i-1] = tmp1 - s;
150     }
151
152     ctx->rdft.rdft_calc(&ctx->rdft, data);
153
154     next = data[1] * 0.5;
155     data[1] *= -1;
156
157     for (i = n - 2; i >= 0; i -= 2) {
158         float inr = data[i    ];
159         float ini = data[i + 1];
160         float c = COS(ctx, n, i);
161         float s = SIN(ctx, n, i);
162
163         data[i  ] = c * inr + s * ini;
164
165         data[i+1] = next;
166
167         next +=     s * inr - c * ini;
168     }
169 }
170
171 static void dct32_func(DCTContext *ctx, FFTSample *data)
172 {
173     ctx->dct32(data, data);
174 }
175
176 av_cold int ff_dct_init(DCTContext *s, int nbits, enum DCTTransformType inverse)
177 {
178     int n = 1 << nbits;
179     int i;
180
181     memset(s, 0, sizeof(*s));
182
183     s->nbits    = nbits;
184     s->inverse  = inverse;
185
186     if (inverse == DCT_II && nbits == 5) {
187         s->dct_calc = dct32_func;
188     } else {
189         ff_init_ff_cos_tabs(nbits+2);
190
191         s->costab = ff_cos_tabs[nbits+2];
192
193         s->csc2 = av_malloc(n/2 * sizeof(FFTSample));
194
195         if (ff_rdft_init(&s->rdft, nbits, inverse == DCT_III) < 0) {
196             av_free(s->csc2);
197             return -1;
198         }
199
200         for (i = 0; i < n/2; i++)
201             s->csc2[i] = 0.5 / sin((M_PI / (2*n) * (2*i + 1)));
202
203         switch(inverse) {
204         case DCT_I  : s->dct_calc = ff_dct_calc_I_c; break;
205         case DCT_II : s->dct_calc = ff_dct_calc_II_c ; break;
206         case DCT_III: s->dct_calc = ff_dct_calc_III_c; break;
207         case DST_I  : s->dct_calc = ff_dst_calc_I_c; break;
208         }
209     }
210
211     s->dct32 = ff_dct32_float;
212     if (HAVE_MMX)     ff_dct_init_mmx(s);
213
214     return 0;
215 }
216
217 av_cold void ff_dct_end(DCTContext *s)
218 {
219     ff_rdft_end(&s->rdft);
220     av_free(s->csc2);
221 }