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 #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 }