caa6bdb4b4b407e3b1003519e5926b4bdd6144c8
[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 Libav.
8  *
9  * Libav 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  * Libav 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 Libav; 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
34 #define DCT32_FLOAT
35 #include "dct32.c"
36
37 /* sin((M_PI * x / (2*n)) */
38 #define SIN(s,n,x) (s->costab[(n) - (x)])
39
40 /* cos((M_PI * x / (2*n)) */
41 #define COS(s,n,x) (s->costab[x])
42
43 static void ff_dst_calc_I_c(DCTContext *ctx, FFTSample *data)
44 {
45     int n = 1 << ctx->nbits;
46     int i;
47
48     data[0] = 0;
49     for(i = 1; i < n/2; i++) {
50         float tmp1 = data[i    ];
51         float tmp2 = data[n - i];
52         float s = SIN(ctx, n, 2*i);
53
54         s *= tmp1 + tmp2;
55         tmp1 = (tmp1 - tmp2) * 0.5f;
56         data[i    ] = s + tmp1;
57         data[n - i] = s - tmp1;
58     }
59
60     data[n/2] *= 2;
61     ctx->rdft.rdft_calc(&ctx->rdft, data);
62
63     data[0] *= 0.5f;
64
65     for(i = 1; i < n-2; i += 2) {
66         data[i + 1] += data[i - 1];
67         data[i    ] = -data[i + 2];
68     }
69
70     data[n-1] = 0;
71 }
72
73 static void ff_dct_calc_I_c(DCTContext *ctx, FFTSample *data)
74 {
75     int n = 1 << ctx->nbits;
76     int i;
77     float next = -0.5f * (data[0] - data[n]);
78
79     for(i = 0; i < n/2; i++) {
80         float tmp1 = data[i    ];
81         float tmp2 = data[n - i];
82         float s = SIN(ctx, n, 2*i);
83         float c = COS(ctx, n, 2*i);
84
85         c *= tmp1 - tmp2;
86         s *= tmp1 - tmp2;
87
88         next += c;
89
90         tmp1 = (tmp1 + tmp2) * 0.5f;
91         data[i    ] = tmp1 - s;
92         data[n - i] = tmp1 + s;
93     }
94
95     ctx->rdft.rdft_calc(&ctx->rdft, data);
96     data[n] = data[1];
97     data[1] = next;
98
99     for(i = 3; i <= n; i += 2)
100         data[i] = data[i - 2] - data[i];
101 }
102
103 static void ff_dct_calc_III_c(DCTContext *ctx, FFTSample *data)
104 {
105     int n = 1 << ctx->nbits;
106     int i;
107
108     float next = data[n - 1];
109     float inv_n = 1.0f / n;
110
111     for (i = n - 2; i >= 2; i -= 2) {
112         float val1 = data[i    ];
113         float val2 = data[i - 1] - data[i + 1];
114         float c = COS(ctx, n, i);
115         float s = SIN(ctx, n, i);
116
117         data[i    ] = c * val1 + s * val2;
118         data[i + 1] = s * val1 - c * val2;
119     }
120
121     data[1] = 2 * next;
122
123     ctx->rdft.rdft_calc(&ctx->rdft, data);
124
125     for (i = 0; i < n / 2; i++) {
126         float tmp1 = data[i        ] * inv_n;
127         float tmp2 = data[n - i - 1] * inv_n;
128         float csc = ctx->csc2[i] * (tmp1 - tmp2);
129
130         tmp1 += tmp2;
131         data[i        ] = tmp1 + csc;
132         data[n - i - 1] = tmp1 - csc;
133     }
134 }
135
136 static void ff_dct_calc_II_c(DCTContext *ctx, FFTSample *data)
137 {
138     int n = 1 << ctx->nbits;
139     int i;
140     float next;
141
142     for (i=0; i < n/2; i++) {
143         float tmp1 = data[i        ];
144         float tmp2 = data[n - i - 1];
145         float s = SIN(ctx, n, 2*i + 1);
146
147         s *= tmp1 - tmp2;
148         tmp1 = (tmp1 + tmp2) * 0.5f;
149
150         data[i    ] = tmp1 + s;
151         data[n-i-1] = tmp1 - s;
152     }
153
154     ctx->rdft.rdft_calc(&ctx->rdft, data);
155
156     next = data[1] * 0.5;
157     data[1] *= -1;
158
159     for (i = n - 2; i >= 0; i -= 2) {
160         float inr = data[i    ];
161         float ini = data[i + 1];
162         float c = COS(ctx, n, i);
163         float s = SIN(ctx, n, i);
164
165         data[i  ] = c * inr + s * ini;
166
167         data[i+1] = next;
168
169         next +=     s * inr - c * ini;
170     }
171 }
172
173 static void dct32_func(DCTContext *ctx, FFTSample *data)
174 {
175     ctx->dct32(data, data);
176 }
177
178 av_cold int ff_dct_init(DCTContext *s, int nbits, enum DCTTransformType inverse)
179 {
180     int n = 1 << nbits;
181     int i;
182
183     memset(s, 0, sizeof(*s));
184
185     s->nbits    = nbits;
186     s->inverse  = inverse;
187
188     if (inverse == DCT_II && nbits == 5) {
189         s->dct_calc = dct32_func;
190     } else {
191         ff_init_ff_cos_tabs(nbits+2);
192
193         s->costab = ff_cos_tabs[nbits+2];
194
195         s->csc2 = av_malloc(n/2 * sizeof(FFTSample));
196
197         if (ff_rdft_init(&s->rdft, nbits, inverse == DCT_III) < 0) {
198             av_free(s->csc2);
199             return -1;
200         }
201
202         for (i = 0; i < n/2; i++)
203             s->csc2[i] = 0.5 / sin((M_PI / (2*n) * (2*i + 1)));
204
205         switch(inverse) {
206         case DCT_I  : s->dct_calc = ff_dct_calc_I_c; break;
207         case DCT_II : s->dct_calc = ff_dct_calc_II_c ; break;
208         case DCT_III: s->dct_calc = ff_dct_calc_III_c; break;
209         case DST_I  : s->dct_calc = ff_dst_calc_I_c; break;
210         }
211     }
212
213     s->dct32 = dct32;
214     if (HAVE_MMX)     ff_dct_init_mmx(s);
215
216     return 0;
217 }
218
219 av_cold void ff_dct_end(DCTContext *s)
220 {
221     ff_rdft_end(&s->rdft);
222     av_free(s->csc2);
223 }