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 FFmpeg.
   8  *
   9  * FFmpeg 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  * FFmpeg 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 FFmpeg; 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 <string.h>
  32
  33 #include "libavutil/error.h"
  34 #include "libavutil/mathematics.h"
  35 #include "libavutil/mem.h"
  36 #include "dct.h"
  37 #include "dct32.h"
  38
  39 /* sin((M_PI * x / (2 * n)) */
  40 #define SIN(s, n, x) (s->costab[(n) - (x)])
  41
  42 /* cos((M_PI * x / (2 * n)) */
  43 #define COS(s, n, x) (s->costab[x])
  44
  45 static void dst_calc_I_c(DCTContext *ctx, FFTSample *data)
  46 {
  47     int n = 1 << ctx->nbits;
  48     int i;
  49
  50     data[0] = 0;
  51     for (i = 1; i < n / 2; i++) {
  52         float tmp1   = data[i    ];
  53         float tmp2   = data[n - i];
  54         float s      = SIN(ctx, n, 2 * i);
  55
  56         s           *= tmp1 + tmp2;
  57         tmp1         = (tmp1 - tmp2) * 0.5f;
  58         data[i]      = s + tmp1;
  59         data[n - i]  = s - tmp1;
  60     }
  61
  62     data[n / 2] *= 2;
  63     ctx->rdft.rdft_calc(&ctx->rdft, data);
  64
  65     data[0] *= 0.5f;
  66
  67     for (i = 1; i < n - 2; i += 2) {
  68         data[i + 1] +=  data[i - 1];
  69         data[i]      = -data[i + 2];
  70     }
  71
  72     data[n - 1] = 0;
  73 }
  74
  75 static void dct_calc_I_c(DCTContext *ctx, FFTSample *data)
  76 {
  77     int n = 1 << ctx->nbits;
  78     int i;
  79     float next = -0.5f * (data[0] - data[n]);
  80
  81     for (i = 0; i < n / 2; i++) {
  82         float tmp1 = data[i];
  83         float tmp2 = data[n - i];
  84         float s    = SIN(ctx, n, 2 * i);
  85         float c    = COS(ctx, n, 2 * i);
  86
  87         c *= tmp1 - tmp2;
  88         s *= tmp1 - tmp2;
  89
  90         next += c;
  91
  92         tmp1        = (tmp1 + tmp2) * 0.5f;
  93         data[i]     = tmp1 - s;
  94         data[n - i] = tmp1 + s;
  95     }
  96
  97     ctx->rdft.rdft_calc(&ctx->rdft, data);
  98     data[n] = data[1];
  99     data[1] = next;
 100
 101     for (i = 3; i <= n; i += 2)
 102         data[i] = data[i - 2] - data[i];
 103 }
 104
 105 static void dct_calc_III_c(DCTContext *ctx, FFTSample *data)
 106 {
 107     int n = 1 << ctx->nbits;
 108     int i;
 109
 110     float next  = data[n - 1];
 111     float inv_n = 1.0f / n;
 112
 113     for (i = n - 2; i >= 2; i -= 2) {
 114         float val1 = data[i];
 115         float val2 = data[i - 1] - data[i + 1];
 116         float c    = COS(ctx, n, i);
 117         float s    = SIN(ctx, n, i);
 118
 119         data[i]     = c * val1 + s * val2;
 120         data[i + 1] = s * val1 - c * val2;
 121     }
 122
 123     data[1] = 2 * next;
 124
 125     ctx->rdft.rdft_calc(&ctx->rdft, data);
 126
 127     for (i = 0; i < n / 2; i++) {
 128         float tmp1 = data[i]         * inv_n;
 129         float tmp2 = data[n - i - 1] * inv_n;
 130         float csc  = ctx->csc2[i] * (tmp1 - tmp2);
 131
 132         tmp1            += tmp2;
 133         data[i]          = tmp1 + csc;
 134         data[n - i - 1]  = tmp1 - csc;
 135     }
 136 }
 137
 138 static void dct_calc_II_c(DCTContext *ctx, FFTSample *data)
 139 {
 140     int n = 1 << ctx->nbits;
 141     int i;
 142     float next;
 143
 144     for (i = 0; i < n / 2; i++) {
 145         float tmp1 = data[i];
 146         float tmp2 = data[n - i - 1];
 147         float s    = SIN(ctx, n, 2 * i + 1);
 148
 149         s    *= tmp1 - tmp2;
 150         tmp1  = (tmp1 + tmp2) * 0.5f;
 151
 152         data[i]     = tmp1 + s;
 153         data[n-i-1] = tmp1 - s;
 154     }
 155
 156     ctx->rdft.rdft_calc(&ctx->rdft, data);
 157
 158     next     = data[1] * 0.5;
 159     data[1] *= -1;
 160
 161     for (i = n - 2; i >= 0; i -= 2) {
 162         float inr = data[i    ];
 163         float ini = data[i + 1];
 164         float c   = COS(ctx, n, i);
 165         float s   = SIN(ctx, n, i);
 166
 167         data[i]     = c * inr + s * ini;
 168         data[i + 1] = next;
 169
 170         next += s * inr - c * ini;
 171     }
 172 }
 173
 174 static void dct32_func(DCTContext *ctx, FFTSample *data)
 175 {
 176     ctx->dct32(data, data);
 177 }
 178
 179 av_cold int ff_dct_init(DCTContext *s, int nbits, enum DCTTransformType inverse)
 180 {
 181     int n = 1 << nbits;
 182     int i;
 183     int ret;
 184
 185     memset(s, 0, sizeof(*s));
 186
 187     s->nbits   = nbits;
 188     s->inverse = inverse;
 189
 190     if (inverse == DCT_II && nbits == 5) {
 191         s->dct_calc = dct32_func;
 192     } else {
 193         ff_init_ff_cos_tabs(nbits + 2);
 194
 195         s->costab = ff_cos_tabs[nbits + 2];
 196         s->csc2   = av_malloc_array(n / 2, sizeof(FFTSample));
 197         if (!s->csc2)
 198             return AVERROR(ENOMEM);
 199
 200         if ((ret = ff_rdft_init(&s->rdft, nbits, inverse == DCT_III)) < 0) {
 201             av_freep(&s->csc2);
 202             return ret;
 203         }
 204
 205         for (i = 0; i < n / 2; i++)
 206             s->csc2[i] = 0.5 / sin((M_PI / (2 * n) * (2 * i + 1)));
 207
 208         switch (inverse) {
 209         case DCT_I  : s->dct_calc = dct_calc_I_c;   break;
 210         case DCT_II : s->dct_calc = dct_calc_II_c;  break;
 211         case DCT_III: s->dct_calc = dct_calc_III_c; break;
 212         case DST_I  : s->dct_calc = dst_calc_I_c;   break;
 213         }
 214     }
 215
 216     s->dct32 = ff_dct32_float;
 217 #if ARCH_X86
 218     ff_dct_init_x86(s);
 219 #endif
 220
 221     return 0;
 222 }
 223
 224 av_cold void ff_dct_end(DCTContext *s)
 225 {
 226     ff_rdft_end(&s->rdft);
 227     av_freep(&s->csc2);
 228 }