Fix compilation when using the --disable-opts parameter. This to help those
[ffmpeg.git] / libavcodec / jfdctint.c
1 /*
2  * jfdctint.c
3  *
4  * This file is part of the Independent JPEG Group's software.
5  *
6  * The authors make NO WARRANTY or representation, either express or implied,
7  * with respect to this software, its quality, accuracy, merchantability, or
8  * fitness for a particular purpose.  This software is provided "AS IS", and
9  * you, its user, assume the entire risk as to its quality and accuracy.
10  *
11  * This software is copyright (C) 1991-1996, Thomas G. Lane.
12  * All Rights Reserved except as specified below.
13  *
14  * Permission is hereby granted to use, copy, modify, and distribute this
15  * software (or portions thereof) for any purpose, without fee, subject to
16  * these conditions:
17  * (1) If any part of the source code for this software is distributed, then
18  * this README file must be included, with this copyright and no-warranty
19  * notice unaltered; and any additions, deletions, or changes to the original
20  * files must be clearly indicated in accompanying documentation.
21  * (2) If only executable code is distributed, then the accompanying
22  * documentation must state that "this software is based in part on the work
23  * of the Independent JPEG Group".
24  * (3) Permission for use of this software is granted only if the user accepts
25  * full responsibility for any undesirable consequences; the authors accept
26  * NO LIABILITY for damages of any kind.
27  *
28  * These conditions apply to any software derived from or based on the IJG
29  * code, not just to the unmodified library.  If you use our work, you ought
30  * to acknowledge us.
31  *
32  * Permission is NOT granted for the use of any IJG author's name or company
33  * name in advertising or publicity relating to this software or products
34  * derived from it.  This software may be referred to only as "the Independent
35  * JPEG Group's software".
36  *
37  * We specifically permit and encourage the use of this software as the basis
38  * of commercial products, provided that all warranty or liability claims are
39  * assumed by the product vendor.
40  *
41  * This file contains a slow-but-accurate integer implementation of the
42  * forward DCT (Discrete Cosine Transform).
43  *
44  * A 2-D DCT can be done by 1-D DCT on each row followed by 1-D DCT
45  * on each column.  Direct algorithms are also available, but they are
46  * much more complex and seem not to be any faster when reduced to code.
47  *
48  * This implementation is based on an algorithm described in
49  *   C. Loeffler, A. Ligtenberg and G. Moschytz, "Practical Fast 1-D DCT
50  *   Algorithms with 11 Multiplications", Proc. Int'l. Conf. on Acoustics,
51  *   Speech, and Signal Processing 1989 (ICASSP '89), pp. 988-991.
52  * The primary algorithm described there uses 11 multiplies and 29 adds.
53  * We use their alternate method with 12 multiplies and 32 adds.
54  * The advantage of this method is that no data path contains more than one
55  * multiplication; this allows a very simple and accurate implementation in
56  * scaled fixed-point arithmetic, with a minimal number of shifts.
57  */
58
59 /**
60  * @file jfdctint.c
61  * Independent JPEG Group's slow & accurate dct.
62  */
63
64 #include <stdlib.h>
65 #include <stdio.h>
66 #include "common.h"
67 #include "dsputil.h"
68
69 #define SHIFT_TEMPS
70 #define DCTSIZE 8
71 #define BITS_IN_JSAMPLE 8
72 #define GLOBAL(x) x
73 #define RIGHT_SHIFT(x, n) ((x) >> (n))
74 #define MULTIPLY16C16(var,const) ((var)*(const))
75
76 #if 1 //def USE_ACCURATE_ROUNDING
77 #define DESCALE(x,n)  RIGHT_SHIFT((x) + (1 << ((n) - 1)), n)
78 #else
79 #define DESCALE(x,n)  RIGHT_SHIFT(x, n)
80 #endif
81
82
83 /*
84  * This module is specialized to the case DCTSIZE = 8.
85  */
86
87 #if DCTSIZE != 8
88   Sorry, this code only copes with 8x8 DCTs. /* deliberate syntax err */
89 #endif
90
91
92 /*
93  * The poop on this scaling stuff is as follows:
94  *
95  * Each 1-D DCT step produces outputs which are a factor of sqrt(N)
96  * larger than the true DCT outputs.  The final outputs are therefore
97  * a factor of N larger than desired; since N=8 this can be cured by
98  * a simple right shift at the end of the algorithm.  The advantage of
99  * this arrangement is that we save two multiplications per 1-D DCT,
100  * because the y0 and y4 outputs need not be divided by sqrt(N).
101  * In the IJG code, this factor of 8 is removed by the quantization step
102  * (in jcdctmgr.c), NOT in this module.
103  *
104  * We have to do addition and subtraction of the integer inputs, which
105  * is no problem, and multiplication by fractional constants, which is
106  * a problem to do in integer arithmetic.  We multiply all the constants
107  * by CONST_SCALE and convert them to integer constants (thus retaining
108  * CONST_BITS bits of precision in the constants).  After doing a
109  * multiplication we have to divide the product by CONST_SCALE, with proper
110  * rounding, to produce the correct output.  This division can be done
111  * cheaply as a right shift of CONST_BITS bits.  We postpone shifting
112  * as long as possible so that partial sums can be added together with
113  * full fractional precision.
114  *
115  * The outputs of the first pass are scaled up by PASS1_BITS bits so that
116  * they are represented to better-than-integral precision.  These outputs
117  * require BITS_IN_JSAMPLE + PASS1_BITS + 3 bits; this fits in a 16-bit word
118  * with the recommended scaling.  (For 12-bit sample data, the intermediate
119  * array is int32_t anyway.)
120  *
121  * To avoid overflow of the 32-bit intermediate results in pass 2, we must
122  * have BITS_IN_JSAMPLE + CONST_BITS + PASS1_BITS <= 26.  Error analysis
123  * shows that the values given below are the most effective.
124  */
125
126 #if BITS_IN_JSAMPLE == 8
127 #define CONST_BITS  13
128 #define PASS1_BITS  4   /* set this to 2 if 16x16 multiplies are faster */
129 #else
130 #define CONST_BITS  13
131 #define PASS1_BITS  1   /* lose a little precision to avoid overflow */
132 #endif
133
134 /* Some C compilers fail to reduce "FIX(constant)" at compile time, thus
135  * causing a lot of useless floating-point operations at run time.
136  * To get around this we use the following pre-calculated constants.
137  * If you change CONST_BITS you may want to add appropriate values.
138  * (With a reasonable C compiler, you can just rely on the FIX() macro...)
139  */
140
141 #if CONST_BITS == 13
142 #define FIX_0_298631336  ((int32_t)  2446)      /* FIX(0.298631336) */
143 #define FIX_0_390180644  ((int32_t)  3196)      /* FIX(0.390180644) */
144 #define FIX_0_541196100  ((int32_t)  4433)      /* FIX(0.541196100) */
145 #define FIX_0_765366865  ((int32_t)  6270)      /* FIX(0.765366865) */
146 #define FIX_0_899976223  ((int32_t)  7373)      /* FIX(0.899976223) */
147 #define FIX_1_175875602  ((int32_t)  9633)      /* FIX(1.175875602) */
148 #define FIX_1_501321110  ((int32_t)  12299)     /* FIX(1.501321110) */
149 #define FIX_1_847759065  ((int32_t)  15137)     /* FIX(1.847759065) */
150 #define FIX_1_961570560  ((int32_t)  16069)     /* FIX(1.961570560) */
151 #define FIX_2_053119869  ((int32_t)  16819)     /* FIX(2.053119869) */
152 #define FIX_2_562915447  ((int32_t)  20995)     /* FIX(2.562915447) */
153 #define FIX_3_072711026  ((int32_t)  25172)     /* FIX(3.072711026) */
154 #else
155 #define FIX_0_298631336  FIX(0.298631336)
156 #define FIX_0_390180644  FIX(0.390180644)
157 #define FIX_0_541196100  FIX(0.541196100)
158 #define FIX_0_765366865  FIX(0.765366865)
159 #define FIX_0_899976223  FIX(0.899976223)
160 #define FIX_1_175875602  FIX(1.175875602)
161 #define FIX_1_501321110  FIX(1.501321110)
162 #define FIX_1_847759065  FIX(1.847759065)
163 #define FIX_1_961570560  FIX(1.961570560)
164 #define FIX_2_053119869  FIX(2.053119869)
165 #define FIX_2_562915447  FIX(2.562915447)
166 #define FIX_3_072711026  FIX(3.072711026)
167 #endif
168
169
170 /* Multiply an int32_t variable by an int32_t constant to yield an int32_t result.
171  * For 8-bit samples with the recommended scaling, all the variable
172  * and constant values involved are no more than 16 bits wide, so a
173  * 16x16->32 bit multiply can be used instead of a full 32x32 multiply.
174  * For 12-bit samples, a full 32-bit multiplication will be needed.
175  */
176
177 #if BITS_IN_JSAMPLE == 8 && CONST_BITS<=13 && PASS1_BITS<=2
178 #define MULTIPLY(var,const)  MULTIPLY16C16(var,const)
179 #else
180 #define MULTIPLY(var,const)  ((var) * (const))
181 #endif
182
183
184 static av_always_inline void row_fdct(DCTELEM * data){
185   int_fast32_t tmp0, tmp1, tmp2, tmp3, tmp4, tmp5, tmp6, tmp7;
186   int_fast32_t tmp10, tmp11, tmp12, tmp13;
187   int_fast32_t z1, z2, z3, z4, z5;
188   DCTELEM *dataptr;
189   int ctr;
190   SHIFT_TEMPS
191
192   /* Pass 1: process rows. */
193   /* Note results are scaled up by sqrt(8) compared to a true DCT; */
194   /* furthermore, we scale the results by 2**PASS1_BITS. */
195
196   dataptr = data;
197   for (ctr = DCTSIZE-1; ctr >= 0; ctr--) {
198     tmp0 = dataptr[0] + dataptr[7];
199     tmp7 = dataptr[0] - dataptr[7];
200     tmp1 = dataptr[1] + dataptr[6];
201     tmp6 = dataptr[1] - dataptr[6];
202     tmp2 = dataptr[2] + dataptr[5];
203     tmp5 = dataptr[2] - dataptr[5];
204     tmp3 = dataptr[3] + dataptr[4];
205     tmp4 = dataptr[3] - dataptr[4];
206
207     /* Even part per LL&M figure 1 --- note that published figure is faulty;
208      * rotator "sqrt(2)*c1" should be "sqrt(2)*c6".
209      */
210
211     tmp10 = tmp0 + tmp3;
212     tmp13 = tmp0 - tmp3;
213     tmp11 = tmp1 + tmp2;
214     tmp12 = tmp1 - tmp2;
215
216     dataptr[0] = (DCTELEM) ((tmp10 + tmp11) << PASS1_BITS);
217     dataptr[4] = (DCTELEM) ((tmp10 - tmp11) << PASS1_BITS);
218
219     z1 = MULTIPLY(tmp12 + tmp13, FIX_0_541196100);
220     dataptr[2] = (DCTELEM) DESCALE(z1 + MULTIPLY(tmp13, FIX_0_765366865),
221                                    CONST_BITS-PASS1_BITS);
222     dataptr[6] = (DCTELEM) DESCALE(z1 + MULTIPLY(tmp12, - FIX_1_847759065),
223                                    CONST_BITS-PASS1_BITS);
224
225     /* Odd part per figure 8 --- note paper omits factor of sqrt(2).
226      * cK represents cos(K*pi/16).
227      * i0..i3 in the paper are tmp4..tmp7 here.
228      */
229
230     z1 = tmp4 + tmp7;
231     z2 = tmp5 + tmp6;
232     z3 = tmp4 + tmp6;
233     z4 = tmp5 + tmp7;
234     z5 = MULTIPLY(z3 + z4, FIX_1_175875602); /* sqrt(2) * c3 */
235
236     tmp4 = MULTIPLY(tmp4, FIX_0_298631336); /* sqrt(2) * (-c1+c3+c5-c7) */
237     tmp5 = MULTIPLY(tmp5, FIX_2_053119869); /* sqrt(2) * ( c1+c3-c5+c7) */
238     tmp6 = MULTIPLY(tmp6, FIX_3_072711026); /* sqrt(2) * ( c1+c3+c5-c7) */
239     tmp7 = MULTIPLY(tmp7, FIX_1_501321110); /* sqrt(2) * ( c1+c3-c5-c7) */
240     z1 = MULTIPLY(z1, - FIX_0_899976223); /* sqrt(2) * (c7-c3) */
241     z2 = MULTIPLY(z2, - FIX_2_562915447); /* sqrt(2) * (-c1-c3) */
242     z3 = MULTIPLY(z3, - FIX_1_961570560); /* sqrt(2) * (-c3-c5) */
243     z4 = MULTIPLY(z4, - FIX_0_390180644); /* sqrt(2) * (c5-c3) */
244
245     z3 += z5;
246     z4 += z5;
247
248     dataptr[7] = (DCTELEM) DESCALE(tmp4 + z1 + z3, CONST_BITS-PASS1_BITS);
249     dataptr[5] = (DCTELEM) DESCALE(tmp5 + z2 + z4, CONST_BITS-PASS1_BITS);
250     dataptr[3] = (DCTELEM) DESCALE(tmp6 + z2 + z3, CONST_BITS-PASS1_BITS);
251     dataptr[1] = (DCTELEM) DESCALE(tmp7 + z1 + z4, CONST_BITS-PASS1_BITS);
252
253     dataptr += DCTSIZE;         /* advance pointer to next row */
254   }
255 }
256
257 /*
258  * Perform the forward DCT on one block of samples.
259  */
260
261 GLOBAL(void)
262 ff_jpeg_fdct_islow (DCTELEM * data)
263 {
264   int_fast32_t tmp0, tmp1, tmp2, tmp3, tmp4, tmp5, tmp6, tmp7;
265   int_fast32_t tmp10, tmp11, tmp12, tmp13;
266   int_fast32_t z1, z2, z3, z4, z5;
267   DCTELEM *dataptr;
268   int ctr;
269   SHIFT_TEMPS
270
271   row_fdct(data);
272
273   /* Pass 2: process columns.
274    * We remove the PASS1_BITS scaling, but leave the results scaled up
275    * by an overall factor of 8.
276    */
277
278   dataptr = data;
279   for (ctr = DCTSIZE-1; ctr >= 0; ctr--) {
280     tmp0 = dataptr[DCTSIZE*0] + dataptr[DCTSIZE*7];
281     tmp7 = dataptr[DCTSIZE*0] - dataptr[DCTSIZE*7];
282     tmp1 = dataptr[DCTSIZE*1] + dataptr[DCTSIZE*6];
283     tmp6 = dataptr[DCTSIZE*1] - dataptr[DCTSIZE*6];
284     tmp2 = dataptr[DCTSIZE*2] + dataptr[DCTSIZE*5];
285     tmp5 = dataptr[DCTSIZE*2] - dataptr[DCTSIZE*5];
286     tmp3 = dataptr[DCTSIZE*3] + dataptr[DCTSIZE*4];
287     tmp4 = dataptr[DCTSIZE*3] - dataptr[DCTSIZE*4];
288
289     /* Even part per LL&M figure 1 --- note that published figure is faulty;
290      * rotator "sqrt(2)*c1" should be "sqrt(2)*c6".
291      */
292
293     tmp10 = tmp0 + tmp3;
294     tmp13 = tmp0 - tmp3;
295     tmp11 = tmp1 + tmp2;
296     tmp12 = tmp1 - tmp2;
297
298     dataptr[DCTSIZE*0] = (DCTELEM) DESCALE(tmp10 + tmp11, PASS1_BITS);
299     dataptr[DCTSIZE*4] = (DCTELEM) DESCALE(tmp10 - tmp11, PASS1_BITS);
300
301     z1 = MULTIPLY(tmp12 + tmp13, FIX_0_541196100);
302     dataptr[DCTSIZE*2] = (DCTELEM) DESCALE(z1 + MULTIPLY(tmp13, FIX_0_765366865),
303                                            CONST_BITS+PASS1_BITS);
304     dataptr[DCTSIZE*6] = (DCTELEM) DESCALE(z1 + MULTIPLY(tmp12, - FIX_1_847759065),
305                                            CONST_BITS+PASS1_BITS);
306
307     /* Odd part per figure 8 --- note paper omits factor of sqrt(2).
308      * cK represents cos(K*pi/16).
309      * i0..i3 in the paper are tmp4..tmp7 here.
310      */
311
312     z1 = tmp4 + tmp7;
313     z2 = tmp5 + tmp6;
314     z3 = tmp4 + tmp6;
315     z4 = tmp5 + tmp7;
316     z5 = MULTIPLY(z3 + z4, FIX_1_175875602); /* sqrt(2) * c3 */
317
318     tmp4 = MULTIPLY(tmp4, FIX_0_298631336); /* sqrt(2) * (-c1+c3+c5-c7) */
319     tmp5 = MULTIPLY(tmp5, FIX_2_053119869); /* sqrt(2) * ( c1+c3-c5+c7) */
320     tmp6 = MULTIPLY(tmp6, FIX_3_072711026); /* sqrt(2) * ( c1+c3+c5-c7) */
321     tmp7 = MULTIPLY(tmp7, FIX_1_501321110); /* sqrt(2) * ( c1+c3-c5-c7) */
322     z1 = MULTIPLY(z1, - FIX_0_899976223); /* sqrt(2) * (c7-c3) */
323     z2 = MULTIPLY(z2, - FIX_2_562915447); /* sqrt(2) * (-c1-c3) */
324     z3 = MULTIPLY(z3, - FIX_1_961570560); /* sqrt(2) * (-c3-c5) */
325     z4 = MULTIPLY(z4, - FIX_0_390180644); /* sqrt(2) * (c5-c3) */
326
327     z3 += z5;
328     z4 += z5;
329
330     dataptr[DCTSIZE*7] = (DCTELEM) DESCALE(tmp4 + z1 + z3,
331                                            CONST_BITS+PASS1_BITS);
332     dataptr[DCTSIZE*5] = (DCTELEM) DESCALE(tmp5 + z2 + z4,
333                                            CONST_BITS+PASS1_BITS);
334     dataptr[DCTSIZE*3] = (DCTELEM) DESCALE(tmp6 + z2 + z3,
335                                            CONST_BITS+PASS1_BITS);
336     dataptr[DCTSIZE*1] = (DCTELEM) DESCALE(tmp7 + z1 + z4,
337                                            CONST_BITS+PASS1_BITS);
338
339     dataptr++;                  /* advance pointer to next column */
340   }
341 }
342
343 /*
344  * The secret of DCT2-4-8 is really simple -- you do the usual 1-DCT
345  * on the rows and then, instead of doing even and odd, part on the colums
346  * you do even part two times.
347  */
348 GLOBAL(void)
349 ff_fdct248_islow (DCTELEM * data)
350 {
351   int_fast32_t tmp0, tmp1, tmp2, tmp3, tmp4, tmp5, tmp6, tmp7;
352   int_fast32_t tmp10, tmp11, tmp12, tmp13;
353   int_fast32_t z1;
354   DCTELEM *dataptr;
355   int ctr;
356   SHIFT_TEMPS
357
358   row_fdct(data);
359
360   /* Pass 2: process columns.
361    * We remove the PASS1_BITS scaling, but leave the results scaled up
362    * by an overall factor of 8.
363    */
364
365   dataptr = data;
366   for (ctr = DCTSIZE-1; ctr >= 0; ctr--) {
367      tmp0 = dataptr[DCTSIZE*0] + dataptr[DCTSIZE*1];
368      tmp1 = dataptr[DCTSIZE*2] + dataptr[DCTSIZE*3];
369      tmp2 = dataptr[DCTSIZE*4] + dataptr[DCTSIZE*5];
370      tmp3 = dataptr[DCTSIZE*6] + dataptr[DCTSIZE*7];
371      tmp4 = dataptr[DCTSIZE*0] - dataptr[DCTSIZE*1];
372      tmp5 = dataptr[DCTSIZE*2] - dataptr[DCTSIZE*3];
373      tmp6 = dataptr[DCTSIZE*4] - dataptr[DCTSIZE*5];
374      tmp7 = dataptr[DCTSIZE*6] - dataptr[DCTSIZE*7];
375
376      tmp10 = tmp0 + tmp3;
377      tmp11 = tmp1 + tmp2;
378      tmp12 = tmp1 - tmp2;
379      tmp13 = tmp0 - tmp3;
380
381      dataptr[DCTSIZE*0] = (DCTELEM) DESCALE(tmp10 + tmp11, PASS1_BITS);
382      dataptr[DCTSIZE*4] = (DCTELEM) DESCALE(tmp10 - tmp11, PASS1_BITS);
383
384      z1 = MULTIPLY(tmp12 + tmp13, FIX_0_541196100);
385      dataptr[DCTSIZE*2] = (DCTELEM) DESCALE(z1 + MULTIPLY(tmp13, FIX_0_765366865),
386                                             CONST_BITS+PASS1_BITS);
387      dataptr[DCTSIZE*6] = (DCTELEM) DESCALE(z1 + MULTIPLY(tmp12, - FIX_1_847759065),
388                                             CONST_BITS+PASS1_BITS);
389
390      tmp10 = tmp4 + tmp7;
391      tmp11 = tmp5 + tmp6;
392      tmp12 = tmp5 - tmp6;
393      tmp13 = tmp4 - tmp7;
394
395      dataptr[DCTSIZE*1] = (DCTELEM) DESCALE(tmp10 + tmp11, PASS1_BITS);
396      dataptr[DCTSIZE*5] = (DCTELEM) DESCALE(tmp10 - tmp11, PASS1_BITS);
397
398      z1 = MULTIPLY(tmp12 + tmp13, FIX_0_541196100);
399      dataptr[DCTSIZE*3] = (DCTELEM) DESCALE(z1 + MULTIPLY(tmp13, FIX_0_765366865),
400                                             CONST_BITS+PASS1_BITS);
401      dataptr[DCTSIZE*7] = (DCTELEM) DESCALE(z1 + MULTIPLY(tmp12, - FIX_1_847759065),
402                                             CONST_BITS+PASS1_BITS);
403
404      dataptr++;                 /* advance pointer to next column */
405   }
406 }