COSMETICS: tabs --> spaces, some prettyprinting
[ffmpeg.git] / libavcodec / jfdctfst.c
1 /*
2  * jfdctfst.c
3  *
4  * Copyright (C) 1994-1996, Thomas G. Lane.
5  * This file is part of the Independent JPEG Group's software.
6  * For conditions of distribution and use, see the accompanying README file.
7  *
8  * This file contains a fast, not so accurate integer implementation of the
9  * forward DCT (Discrete Cosine Transform).
10  *
11  * A 2-D DCT can be done by 1-D DCT on each row followed by 1-D DCT
12  * on each column.  Direct algorithms are also available, but they are
13  * much more complex and seem not to be any faster when reduced to code.
14  *
15  * This implementation is based on Arai, Agui, and Nakajima's algorithm for
16  * scaled DCT.  Their original paper (Trans. IEICE E-71(11):1095) is in
17  * Japanese, but the algorithm is described in the Pennebaker & Mitchell
18  * JPEG textbook (see REFERENCES section in file README).  The following code
19  * is based directly on figure 4-8 in P&M.
20  * While an 8-point DCT cannot be done in less than 11 multiplies, it is
21  * possible to arrange the computation so that many of the multiplies are
22  * simple scalings of the final outputs.  These multiplies can then be
23  * folded into the multiplications or divisions by the JPEG quantization
24  * table entries.  The AA&N method leaves only 5 multiplies and 29 adds
25  * to be done in the DCT itself.
26  * The primary disadvantage of this method is that with fixed-point math,
27  * accuracy is lost due to imprecise representation of the scaled
28  * quantization values.  The smaller the quantization table entry, the less
29  * precise the scaled value, so this implementation does worse with high-
30  * quality-setting files than with low-quality ones.
31  */
32
33 /**
34  * @file jfdctfst.c
35  * Independent JPEG Group's fast AAN dct.
36  */
37
38 #include <stdlib.h>
39 #include <stdio.h>
40 #include "common.h"
41 #include "dsputil.h"
42
43 #define DCTSIZE 8
44 #define GLOBAL(x) x
45 #define RIGHT_SHIFT(x, n) ((x) >> (n))
46 #define SHIFT_TEMPS
47
48 /*
49  * This module is specialized to the case DCTSIZE = 8.
50  */
51
52 #if DCTSIZE != 8
53   Sorry, this code only copes with 8x8 DCTs. /* deliberate syntax err */
54 #endif
55
56
57 /* Scaling decisions are generally the same as in the LL&M algorithm;
58  * see jfdctint.c for more details.  However, we choose to descale
59  * (right shift) multiplication products as soon as they are formed,
60  * rather than carrying additional fractional bits into subsequent additions.
61  * This compromises accuracy slightly, but it lets us save a few shifts.
62  * More importantly, 16-bit arithmetic is then adequate (for 8-bit samples)
63  * everywhere except in the multiplications proper; this saves a good deal
64  * of work on 16-bit-int machines.
65  *
66  * Again to save a few shifts, the intermediate results between pass 1 and
67  * pass 2 are not upscaled, but are represented only to integral precision.
68  *
69  * A final compromise is to represent the multiplicative constants to only
70  * 8 fractional bits, rather than 13.  This saves some shifting work on some
71  * machines, and may also reduce the cost of multiplication (since there
72  * are fewer one-bits in the constants).
73  */
74
75 #define CONST_BITS  8
76
77
78 /* Some C compilers fail to reduce "FIX(constant)" at compile time, thus
79  * causing a lot of useless floating-point operations at run time.
80  * To get around this we use the following pre-calculated constants.
81  * If you change CONST_BITS you may want to add appropriate values.
82  * (With a reasonable C compiler, you can just rely on the FIX() macro...)
83  */
84
85 #if CONST_BITS == 8
86 #define FIX_0_382683433  ((int32_t)   98)       /* FIX(0.382683433) */
87 #define FIX_0_541196100  ((int32_t)  139)       /* FIX(0.541196100) */
88 #define FIX_0_707106781  ((int32_t)  181)       /* FIX(0.707106781) */
89 #define FIX_1_306562965  ((int32_t)  334)       /* FIX(1.306562965) */
90 #else
91 #define FIX_0_382683433  FIX(0.382683433)
92 #define FIX_0_541196100  FIX(0.541196100)
93 #define FIX_0_707106781  FIX(0.707106781)
94 #define FIX_1_306562965  FIX(1.306562965)
95 #endif
96
97
98 /* We can gain a little more speed, with a further compromise in accuracy,
99  * by omitting the addition in a descaling shift.  This yields an incorrectly
100  * rounded result half the time...
101  */
102
103 #ifndef USE_ACCURATE_ROUNDING
104 #undef DESCALE
105 #define DESCALE(x,n)  RIGHT_SHIFT(x, n)
106 #endif
107
108
109 /* Multiply a DCTELEM variable by an int32_t constant, and immediately
110  * descale to yield a DCTELEM result.
111  */
112
113 #define MULTIPLY(var,const)  ((DCTELEM) DESCALE((var) * (const), CONST_BITS))
114
115 static always_inline void row_fdct(DCTELEM * data){
116   int_fast16_t tmp0, tmp1, tmp2, tmp3, tmp4, tmp5, tmp6, tmp7;
117   int_fast16_t tmp10, tmp11, tmp12, tmp13;
118   int_fast16_t z1, z2, z3, z4, z5, z11, z13;
119   DCTELEM *dataptr;
120   int ctr;
121   SHIFT_TEMPS
122
123   /* Pass 1: process rows. */
124
125   dataptr = data;
126   for (ctr = DCTSIZE-1; ctr >= 0; ctr--) {
127     tmp0 = dataptr[0] + dataptr[7];
128     tmp7 = dataptr[0] - dataptr[7];
129     tmp1 = dataptr[1] + dataptr[6];
130     tmp6 = dataptr[1] - dataptr[6];
131     tmp2 = dataptr[2] + dataptr[5];
132     tmp5 = dataptr[2] - dataptr[5];
133     tmp3 = dataptr[3] + dataptr[4];
134     tmp4 = dataptr[3] - dataptr[4];
135
136     /* Even part */
137
138     tmp10 = tmp0 + tmp3;        /* phase 2 */
139     tmp13 = tmp0 - tmp3;
140     tmp11 = tmp1 + tmp2;
141     tmp12 = tmp1 - tmp2;
142
143     dataptr[0] = tmp10 + tmp11; /* phase 3 */
144     dataptr[4] = tmp10 - tmp11;
145
146     z1 = MULTIPLY(tmp12 + tmp13, FIX_0_707106781); /* c4 */
147     dataptr[2] = tmp13 + z1;    /* phase 5 */
148     dataptr[6] = tmp13 - z1;
149
150     /* Odd part */
151
152     tmp10 = tmp4 + tmp5;        /* phase 2 */
153     tmp11 = tmp5 + tmp6;
154     tmp12 = tmp6 + tmp7;
155
156     /* The rotator is modified from fig 4-8 to avoid extra negations. */
157     z5 = MULTIPLY(tmp10 - tmp12, FIX_0_382683433); /* c6 */
158     z2 = MULTIPLY(tmp10, FIX_0_541196100) + z5;    /* c2-c6 */
159     z4 = MULTIPLY(tmp12, FIX_1_306562965) + z5;    /* c2+c6 */
160     z3 = MULTIPLY(tmp11, FIX_0_707106781);         /* c4 */
161
162     z11 = tmp7 + z3;            /* phase 5 */
163     z13 = tmp7 - z3;
164
165     dataptr[5] = z13 + z2;      /* phase 6 */
166     dataptr[3] = z13 - z2;
167     dataptr[1] = z11 + z4;
168     dataptr[7] = z11 - z4;
169
170     dataptr += DCTSIZE;         /* advance pointer to next row */
171   }
172 }
173
174 /*
175  * Perform the forward DCT on one block of samples.
176  */
177
178 GLOBAL(void)
179 fdct_ifast (DCTELEM * data)
180 {
181   int_fast16_t tmp0, tmp1, tmp2, tmp3, tmp4, tmp5, tmp6, tmp7;
182   int_fast16_t tmp10, tmp11, tmp12, tmp13;
183   int_fast16_t z1, z2, z3, z4, z5, z11, z13;
184   DCTELEM *dataptr;
185   int ctr;
186   SHIFT_TEMPS
187
188   row_fdct(data);
189
190   /* Pass 2: process columns. */
191
192   dataptr = data;
193   for (ctr = DCTSIZE-1; ctr >= 0; ctr--) {
194     tmp0 = dataptr[DCTSIZE*0] + dataptr[DCTSIZE*7];
195     tmp7 = dataptr[DCTSIZE*0] - dataptr[DCTSIZE*7];
196     tmp1 = dataptr[DCTSIZE*1] + dataptr[DCTSIZE*6];
197     tmp6 = dataptr[DCTSIZE*1] - dataptr[DCTSIZE*6];
198     tmp2 = dataptr[DCTSIZE*2] + dataptr[DCTSIZE*5];
199     tmp5 = dataptr[DCTSIZE*2] - dataptr[DCTSIZE*5];
200     tmp3 = dataptr[DCTSIZE*3] + dataptr[DCTSIZE*4];
201     tmp4 = dataptr[DCTSIZE*3] - dataptr[DCTSIZE*4];
202
203     /* Even part */
204
205     tmp10 = tmp0 + tmp3;        /* phase 2 */
206     tmp13 = tmp0 - tmp3;
207     tmp11 = tmp1 + tmp2;
208     tmp12 = tmp1 - tmp2;
209
210     dataptr[DCTSIZE*0] = tmp10 + tmp11; /* phase 3 */
211     dataptr[DCTSIZE*4] = tmp10 - tmp11;
212
213     z1 = MULTIPLY(tmp12 + tmp13, FIX_0_707106781); /* c4 */
214     dataptr[DCTSIZE*2] = tmp13 + z1; /* phase 5 */
215     dataptr[DCTSIZE*6] = tmp13 - z1;
216
217     /* Odd part */
218
219     tmp10 = tmp4 + tmp5;        /* phase 2 */
220     tmp11 = tmp5 + tmp6;
221     tmp12 = tmp6 + tmp7;
222
223     /* The rotator is modified from fig 4-8 to avoid extra negations. */
224     z5 = MULTIPLY(tmp10 - tmp12, FIX_0_382683433); /* c6 */
225     z2 = MULTIPLY(tmp10, FIX_0_541196100) + z5; /* c2-c6 */
226     z4 = MULTIPLY(tmp12, FIX_1_306562965) + z5; /* c2+c6 */
227     z3 = MULTIPLY(tmp11, FIX_0_707106781); /* c4 */
228
229     z11 = tmp7 + z3;            /* phase 5 */
230     z13 = tmp7 - z3;
231
232     dataptr[DCTSIZE*5] = z13 + z2; /* phase 6 */
233     dataptr[DCTSIZE*3] = z13 - z2;
234     dataptr[DCTSIZE*1] = z11 + z4;
235     dataptr[DCTSIZE*7] = z11 - z4;
236
237     dataptr++;                  /* advance pointer to next column */
238   }
239 }
240
241 /*
242  * Perform the forward 2-4-8 DCT on one block of samples.
243  */
244
245 GLOBAL(void)
246 fdct_ifast248 (DCTELEM * data)
247 {
248   int_fast16_t tmp0, tmp1, tmp2, tmp3, tmp4, tmp5, tmp6, tmp7;
249   int_fast16_t tmp10, tmp11, tmp12, tmp13;
250   int_fast16_t z1;
251   DCTELEM *dataptr;
252   int ctr;
253   SHIFT_TEMPS
254
255   row_fdct(data);
256
257   /* Pass 2: process columns. */
258
259   dataptr = data;
260   for (ctr = DCTSIZE-1; ctr >= 0; ctr--) {
261     tmp0 = dataptr[DCTSIZE*0] + dataptr[DCTSIZE*1];
262     tmp1 = dataptr[DCTSIZE*2] + dataptr[DCTSIZE*3];
263     tmp2 = dataptr[DCTSIZE*4] + dataptr[DCTSIZE*5];
264     tmp3 = dataptr[DCTSIZE*6] + dataptr[DCTSIZE*7];
265     tmp4 = dataptr[DCTSIZE*0] - dataptr[DCTSIZE*1];
266     tmp5 = dataptr[DCTSIZE*2] - dataptr[DCTSIZE*3];
267     tmp6 = dataptr[DCTSIZE*4] - dataptr[DCTSIZE*5];
268     tmp7 = dataptr[DCTSIZE*6] - dataptr[DCTSIZE*7];
269
270     /* Even part */
271
272     tmp10 = tmp0 + tmp3;
273     tmp11 = tmp1 + tmp2;
274     tmp12 = tmp1 - tmp2;
275     tmp13 = tmp0 - tmp3;
276
277     dataptr[DCTSIZE*0] = tmp10 + tmp11;
278     dataptr[DCTSIZE*4] = tmp10 - tmp11;
279
280     z1 = MULTIPLY(tmp12 + tmp13, FIX_0_707106781);
281     dataptr[DCTSIZE*2] = tmp13 + z1;
282     dataptr[DCTSIZE*6] = tmp13 - z1;
283
284     tmp10 = tmp4 + tmp7;
285     tmp11 = tmp5 + tmp6;
286     tmp12 = tmp5 - tmp6;
287     tmp13 = tmp4 - tmp7;
288
289     dataptr[DCTSIZE*1] = tmp10 + tmp11;
290     dataptr[DCTSIZE*5] = tmp10 - tmp11;
291
292     z1 = MULTIPLY(tmp12 + tmp13, FIX_0_707106781);
293     dataptr[DCTSIZE*3] = tmp13 + z1;
294     dataptr[DCTSIZE*7] = tmp13 - z1;
295
296     dataptr++;                        /* advance pointer to next column */
297   }
298 }
299
300
301 #undef GLOBAL
302 #undef CONST_BITS
303 #undef DESCALE
304 #undef FIX_0_541196100
305 #undef FIX_1_306562965