jidctflt.c

   1 /*
   2  * jidctflt.c
   3  *
   4  * This file was part of the Independent JPEG Group's software:
   5  * Copyright (C) 1994-1998, Thomas G. Lane.
   6  * Modified 2010 by Guido Vollbeding.
   7  * libjpeg-turbo Modifications:
   8  * Copyright (C) 2014, D. R. Commander.
   9   * For conditions of distribution and use, see the accompanying README file.
  10  *
  11  * This file contains a floating-point implementation of the
  12  * inverse DCT (Discrete Cosine Transform).  In the IJG code, this routine
  13  * must also perform dequantization of the input coefficients.
  14  *
  15  * This implementation should be more accurate than either of the integer
  16  * IDCT implementations.  However, it may not give the same results on all
  17  * machines because of differences in roundoff behavior.  Speed will depend
  18  * on the hardware's floating point capacity.
  19  *
  20  * A 2-D IDCT can be done by 1-D IDCT on each column followed by 1-D IDCT
  21  * on each row (or vice versa, but it's more convenient to emit a row at
  22  * a time).  Direct algorithms are also available, but they are much more
  23  * complex and seem not to be any faster when reduced to code.
  24  *
  25  * This implementation is based on Arai, Agui, and Nakajima's algorithm for
  26  * scaled DCT.  Their original paper (Trans. IEICE E-71(11):1095) is in
  27  * Japanese, but the algorithm is described in the Pennebaker & Mitchell
  28  * JPEG textbook (see REFERENCES section in file README).  The following code
  29  * is based directly on figure 4-8 in P&M.
  30  * While an 8-point DCT cannot be done in less than 11 multiplies, it is
  31  * possible to arrange the computation so that many of the multiplies are
  32  * simple scalings of the final outputs.  These multiplies can then be
  33  * folded into the multiplications or divisions by the JPEG quantization
  34  * table entries.  The AA&N method leaves only 5 multiplies and 29 adds
  35  * to be done in the DCT itself.
  36  * The primary disadvantage of this method is that with a fixed-point
  37  * implementation, accuracy is lost due to imprecise representation of the
  38  * scaled quantization values.  However, that problem does not arise if
  39  * we use floating point arithmetic.
  40  */
  41
  42 #define JPEG_INTERNALS
  43 #include "jinclude.h"
  44 #include "jpeglib.h"
  45 #include "jdct.h"               /* Private declarations for DCT subsystem */
  46
  47 #ifdef DCT_FLOAT_SUPPORTED
  48
  49
  50 /*
  51  * This module is specialized to the case DCTSIZE = 8.
  52  */
  53
  54 #if DCTSIZE != 8
  55   Sorry, this code only copes with 8x8 DCTs. /* deliberate syntax err */
  56 #endif
  57
  58
  59 /* Dequantize a coefficient by multiplying it by the multiplier-table
  60  * entry; produce a float result.
  61  */
  62
  63 #define DEQUANTIZE(coef,quantval)  (((FAST_FLOAT) (coef)) * (quantval))
  64
  65
  66 /*
  67  * Perform dequantization and inverse DCT on one block of coefficients.
  68  */
  69
  70 GLOBAL(void)
  71 jpeg_idct_float (j_decompress_ptr cinfo, jpeg_component_info * compptr,
  72                  JCOEFPTR coef_block,
  73                  JSAMPARRAY output_buf, JDIMENSION output_col)
  74 {
  75   FAST_FLOAT tmp0, tmp1, tmp2, tmp3, tmp4, tmp5, tmp6, tmp7;
  76   FAST_FLOAT tmp10, tmp11, tmp12, tmp13;
  77   FAST_FLOAT z5, z10, z11, z12, z13;
  78   JCOEFPTR inptr;
  79   FLOAT_MULT_TYPE * quantptr;
  80   FAST_FLOAT * wsptr;
  81   JSAMPROW outptr;
  82   JSAMPLE *range_limit = cinfo->sample_range_limit;
  83   int ctr;
  84   FAST_FLOAT workspace[DCTSIZE2]; /* buffers data between passes */
  85   #define _0_125 ((FLOAT_MULT_TYPE)0.125)
  86
  87   /* Pass 1: process columns from input, store into work array. */
  88
  89   inptr = coef_block;
  90   quantptr = (FLOAT_MULT_TYPE *) compptr->dct_table;
  91   wsptr = workspace;
  92   for (ctr = DCTSIZE; ctr > 0; ctr--) {
  93     /* Due to quantization, we will usually find that many of the input
  94      * coefficients are zero, especially the AC terms.  We can exploit this
  95      * by short-circuiting the IDCT calculation for any column in which all
  96      * the AC terms are zero.  In that case each output is equal to the
  97      * DC coefficient (with scale factor as needed).
  98      * With typical images and quantization tables, half or more of the
  99      * column DCT calculations can be simplified this way.
 100      */
 101
 102     if (inptr[DCTSIZE*1] == 0 && inptr[DCTSIZE*2] == 0 &&
 103         inptr[DCTSIZE*3] == 0 && inptr[DCTSIZE*4] == 0 &&
 104         inptr[DCTSIZE*5] == 0 && inptr[DCTSIZE*6] == 0 &&
 105         inptr[DCTSIZE*7] == 0) {
 106       /* AC terms all zero */
 107       FAST_FLOAT dcval = DEQUANTIZE(inptr[DCTSIZE*0],
 108                                     quantptr[DCTSIZE*0] * _0_125);
 109
 110       wsptr[DCTSIZE*0] = dcval;
 111       wsptr[DCTSIZE*1] = dcval;
 112       wsptr[DCTSIZE*2] = dcval;
 113       wsptr[DCTSIZE*3] = dcval;
 114       wsptr[DCTSIZE*4] = dcval;
 115       wsptr[DCTSIZE*5] = dcval;
 116       wsptr[DCTSIZE*6] = dcval;
 117       wsptr[DCTSIZE*7] = dcval;
 118
 119       inptr++;                  /* advance pointers to next column */
 120       quantptr++;
 121       wsptr++;
 122       continue;
 123     }
 124
 125     /* Even part */
 126
 127     tmp0 = DEQUANTIZE(inptr[DCTSIZE*0], quantptr[DCTSIZE*0] * _0_125);
 128     tmp1 = DEQUANTIZE(inptr[DCTSIZE*2], quantptr[DCTSIZE*2] * _0_125);
 129     tmp2 = DEQUANTIZE(inptr[DCTSIZE*4], quantptr[DCTSIZE*4] * _0_125);
 130     tmp3 = DEQUANTIZE(inptr[DCTSIZE*6], quantptr[DCTSIZE*6] * _0_125);
 131
 132     tmp10 = tmp0 + tmp2;        /* phase 3 */
 133     tmp11 = tmp0 - tmp2;
 134
 135     tmp13 = tmp1 + tmp3;        /* phases 5-3 */
 136     tmp12 = (tmp1 - tmp3) * ((FAST_FLOAT) 1.414213562) - tmp13; /* 2*c4 */
 137
 138     tmp0 = tmp10 + tmp13;       /* phase 2 */
 139     tmp3 = tmp10 - tmp13;
 140     tmp1 = tmp11 + tmp12;
 141     tmp2 = tmp11 - tmp12;
 142
 143     /* Odd part */
 144
 145     tmp4 = DEQUANTIZE(inptr[DCTSIZE*1], quantptr[DCTSIZE*1] * _0_125);
 146     tmp5 = DEQUANTIZE(inptr[DCTSIZE*3], quantptr[DCTSIZE*3] * _0_125);
 147     tmp6 = DEQUANTIZE(inptr[DCTSIZE*5], quantptr[DCTSIZE*5] * _0_125);
 148     tmp7 = DEQUANTIZE(inptr[DCTSIZE*7], quantptr[DCTSIZE*7] * _0_125);
 149
 150     z13 = tmp6 + tmp5;          /* phase 6 */
 151     z10 = tmp6 - tmp5;
 152     z11 = tmp4 + tmp7;
 153     z12 = tmp4 - tmp7;
 154
 155     tmp7 = z11 + z13;           /* phase 5 */
 156     tmp11 = (z11 - z13) * ((FAST_FLOAT) 1.414213562); /* 2*c4 */
 157
 158     z5 = (z10 + z12) * ((FAST_FLOAT) 1.847759065); /* 2*c2 */
 159     tmp10 = z5 - z12 * ((FAST_FLOAT) 1.082392200); /* 2*(c2-c6) */
 160     tmp12 = z5 - z10 * ((FAST_FLOAT) 2.613125930); /* 2*(c2+c6) */
 161
 162     tmp6 = tmp12 - tmp7;        /* phase 2 */
 163     tmp5 = tmp11 - tmp6;
 164     tmp4 = tmp10 - tmp5;
 165
 166     wsptr[DCTSIZE*0] = tmp0 + tmp7;
 167     wsptr[DCTSIZE*7] = tmp0 - tmp7;
 168     wsptr[DCTSIZE*1] = tmp1 + tmp6;
 169     wsptr[DCTSIZE*6] = tmp1 - tmp6;
 170     wsptr[DCTSIZE*2] = tmp2 + tmp5;
 171     wsptr[DCTSIZE*5] = tmp2 - tmp5;
 172     wsptr[DCTSIZE*3] = tmp3 + tmp4;
 173     wsptr[DCTSIZE*4] = tmp3 - tmp4;
 174
 175     inptr++;                    /* advance pointers to next column */
 176     quantptr++;
 177     wsptr++;
 178   }
 179
 180   /* Pass 2: process rows from work array, store into output array. */
 181
 182   wsptr = workspace;
 183   for (ctr = 0; ctr < DCTSIZE; ctr++) {
 184     outptr = output_buf[ctr] + output_col;
 185     /* Rows of zeroes can be exploited in the same way as we did with columns.
 186      * However, the column calculation has created many nonzero AC terms, so
 187      * the simplification applies less often (typically 5% to 10% of the time).
 188      * And testing floats for zero is relatively expensive, so we don't bother.
 189      */
 190
 191     /* Even part */
 192
 193     /* Apply signed->unsigned and prepare float->int conversion */
 194     z5 = wsptr[0] + ((FAST_FLOAT) CENTERJSAMPLE + (FAST_FLOAT) 0.5);
 195     tmp10 = z5 + wsptr[4];
 196     tmp11 = z5 - wsptr[4];
 197
 198     tmp13 = wsptr[2] + wsptr[6];
 199     tmp12 = (wsptr[2] - wsptr[6]) * ((FAST_FLOAT) 1.414213562) - tmp13;
 200
 201     tmp0 = tmp10 + tmp13;
 202     tmp3 = tmp10 - tmp13;
 203     tmp1 = tmp11 + tmp12;
 204     tmp2 = tmp11 - tmp12;
 205
 206     /* Odd part */
 207
 208     z13 = wsptr[5] + wsptr[3];
 209     z10 = wsptr[5] - wsptr[3];
 210     z11 = wsptr[1] + wsptr[7];
 211     z12 = wsptr[1] - wsptr[7];
 212
 213     tmp7 = z11 + z13;
 214     tmp11 = (z11 - z13) * ((FAST_FLOAT) 1.414213562);
 215
 216     z5 = (z10 + z12) * ((FAST_FLOAT) 1.847759065); /* 2*c2 */
 217     tmp10 = z5 - z12 * ((FAST_FLOAT) 1.082392200); /* 2*(c2-c6) */
 218     tmp12 = z5 - z10 * ((FAST_FLOAT) 2.613125930); /* 2*(c2+c6) */
 219
 220     tmp6 = tmp12 - tmp7;
 221     tmp5 = tmp11 - tmp6;
 222     tmp4 = tmp10 - tmp5;
 223
 224     /* Final output stage: float->int conversion and range-limit */
 225
 226     outptr[0] = range_limit[((int) (tmp0 + tmp7)) & RANGE_MASK];
 227     outptr[7] = range_limit[((int) (tmp0 - tmp7)) & RANGE_MASK];
 228     outptr[1] = range_limit[((int) (tmp1 + tmp6)) & RANGE_MASK];
 229     outptr[6] = range_limit[((int) (tmp1 - tmp6)) & RANGE_MASK];
 230     outptr[2] = range_limit[((int) (tmp2 + tmp5)) & RANGE_MASK];
 231     outptr[5] = range_limit[((int) (tmp2 - tmp5)) & RANGE_MASK];
 232     outptr[3] = range_limit[((int) (tmp3 + tmp4)) & RANGE_MASK];
 233     outptr[4] = range_limit[((int) (tmp3 - tmp4)) & RANGE_MASK];
 234
 235     wsptr += DCTSIZE;           /* advance pointer to next row */
 236   }
 237 }
 238
 239 #endif /* DCT_FLOAT_SUPPORTED */