jfdctfst.c

   1 /*
   2  * jfdctfst.c
   3  *
   4  * This file was part of the Independent JPEG Group's software:
   5  * Copyright (C) 1994-1996, Thomas G. Lane.
   6  * libjpeg-turbo Modifications:
   7  * Copyright (C) 2015, D. R. Commander.
   8  * For conditions of distribution and use, see the accompanying README.ijg
   9  * file.
  10  *
  11  * This file contains a fast, not so accurate integer implementation of the
  12  * forward DCT (Discrete Cosine Transform).
  13  *
  14  * A 2-D DCT can be done by 1-D DCT on each row followed by 1-D DCT
  15  * on each column.  Direct algorithms are also available, but they are
  16  * much more complex and seem not to be any faster when reduced to code.
  17  *
  18  * This implementation is based on Arai, Agui, and Nakajima's algorithm for
  19  * scaled DCT.  Their original paper (Trans. IEICE E-71(11):1095) is in
  20  * Japanese, but the algorithm is described in the Pennebaker & Mitchell
  21  * JPEG textbook (see REFERENCES section in file README.ijg).  The following
  22  * code is based directly on figure 4-8 in P&M.
  23  * While an 8-point DCT cannot be done in less than 11 multiplies, it is
  24  * possible to arrange the computation so that many of the multiplies are
  25  * simple scalings of the final outputs.  These multiplies can then be
  26  * folded into the multiplications or divisions by the JPEG quantization
  27  * table entries.  The AA&N method leaves only 5 multiplies and 29 adds
  28  * to be done in the DCT itself.
  29  * The primary disadvantage of this method is that with fixed-point math,
  30  * accuracy is lost due to imprecise representation of the scaled
  31  * quantization values.  The smaller the quantization table entry, the less
  32  * precise the scaled value, so this implementation does worse with high-
  33  * quality-setting files than with low-quality ones.
  34  */
  35
  36 #define JPEG_INTERNALS
  37 #include "jinclude.h"
  38 #include "jpeglib.h"
  39 #include "jdct.h"               /* Private declarations for DCT subsystem */
  40
  41 #ifdef DCT_IFAST_SUPPORTED
  42
  43
  44 /*
  45  * This module is specialized to the case DCTSIZE = 8.
  46  */
  47
  48 #if DCTSIZE != 8
  49   Sorry, this code only copes with 8x8 DCTs. /* deliberate syntax err */
  50 #endif
  51
  52
  53 /* Scaling decisions are generally the same as in the LL&M algorithm;
  54  * see jfdctint.c for more details.  However, we choose to descale
  55  * (right shift) multiplication products as soon as they are formed,
  56  * rather than carrying additional fractional bits into subsequent additions.
  57  * This compromises accuracy slightly, but it lets us save a few shifts.
  58  * More importantly, 16-bit arithmetic is then adequate (for 8-bit samples)
  59  * everywhere except in the multiplications proper; this saves a good deal
  60  * of work on 16-bit-int machines.
  61  *
  62  * Again to save a few shifts, the intermediate results between pass 1 and
  63  * pass 2 are not upscaled, but are represented only to integral precision.
  64  *
  65  * A final compromise is to represent the multiplicative constants to only
  66  * 8 fractional bits, rather than 13.  This saves some shifting work on some
  67  * machines, and may also reduce the cost of multiplication (since there
  68  * are fewer one-bits in the constants).
  69  */
  70
  71 #define CONST_BITS  8
  72
  73
  74 /* Some C compilers fail to reduce "FIX(constant)" at compile time, thus
  75  * causing a lot of useless floating-point operations at run time.
  76  * To get around this we use the following pre-calculated constants.
  77  * If you change CONST_BITS you may want to add appropriate values.
  78  * (With a reasonable C compiler, you can just rely on the FIX() macro...)
  79  */
  80
  81 #if CONST_BITS == 8
  82 #define FIX_0_382683433  ((JLONG)98)            /* FIX(0.382683433) */
  83 #define FIX_0_541196100  ((JLONG)139)           /* FIX(0.541196100) */
  84 #define FIX_0_707106781  ((JLONG)181)           /* FIX(0.707106781) */
  85 #define FIX_1_306562965  ((JLONG)334)           /* FIX(1.306562965) */
  86 #else
  87 #define FIX_0_382683433  FIX(0.382683433)
  88 #define FIX_0_541196100  FIX(0.541196100)
  89 #define FIX_0_707106781  FIX(0.707106781)
  90 #define FIX_1_306562965  FIX(1.306562965)
  91 #endif
  92
  93
  94 /* We can gain a little more speed, with a further compromise in accuracy,
  95  * by omitting the addition in a descaling shift.  This yields an incorrectly
  96  * rounded result half the time...
  97  */
  98
  99 #ifndef USE_ACCURATE_ROUNDING
 100 #undef DESCALE
 101 #define DESCALE(x, n)  RIGHT_SHIFT(x, n)
 102 #endif
 103
 104
 105 /* Multiply a DCTELEM variable by an JLONG constant, and immediately
 106  * descale to yield a DCTELEM result.
 107  */
 108
 109 #define MULTIPLY(var, const)  ((DCTELEM)DESCALE((var) * (const), CONST_BITS))
 110
 111
 112 /*
 113  * Perform the forward DCT on one block of samples.
 114  */
 115
 116 GLOBAL(void)
 117 jpeg_fdct_ifast(DCTELEM *data)
 118 {
 119   DCTELEM tmp0, tmp1, tmp2, tmp3, tmp4, tmp5, tmp6, tmp7;
 120   DCTELEM tmp10, tmp11, tmp12, tmp13;
 121   DCTELEM z1, z2, z3, z4, z5, z11, z13;
 122   DCTELEM *dataptr;
 123   int ctr;
 124   SHIFT_TEMPS
 125
 126   /* Pass 1: process rows. */
 127
 128   dataptr = data;
 129   for (ctr = DCTSIZE - 1; ctr >= 0; ctr--) {
 130     tmp0 = dataptr[0] + dataptr[7];
 131     tmp7 = dataptr[0] - dataptr[7];
 132     tmp1 = dataptr[1] + dataptr[6];
 133     tmp6 = dataptr[1] - dataptr[6];
 134     tmp2 = dataptr[2] + dataptr[5];
 135     tmp5 = dataptr[2] - dataptr[5];
 136     tmp3 = dataptr[3] + dataptr[4];
 137     tmp4 = dataptr[3] - dataptr[4];
 138
 139     /* Even part */
 140
 141     tmp10 = tmp0 + tmp3;        /* phase 2 */
 142     tmp13 = tmp0 - tmp3;
 143     tmp11 = tmp1 + tmp2;
 144     tmp12 = tmp1 - tmp2;
 145
 146     dataptr[0] = tmp10 + tmp11; /* phase 3 */
 147     dataptr[4] = tmp10 - tmp11;
 148
 149     z1 = MULTIPLY(tmp12 + tmp13, FIX_0_707106781); /* c4 */
 150     dataptr[2] = tmp13 + z1;    /* phase 5 */
 151     dataptr[6] = tmp13 - z1;
 152
 153     /* Odd part */
 154
 155     tmp10 = tmp4 + tmp5;        /* phase 2 */
 156     tmp11 = tmp5 + tmp6;
 157     tmp12 = tmp6 + tmp7;
 158
 159     /* The rotator is modified from fig 4-8 to avoid extra negations. */
 160     z5 = MULTIPLY(tmp10 - tmp12, FIX_0_382683433); /* c6 */
 161     z2 = MULTIPLY(tmp10, FIX_0_541196100) + z5; /* c2-c6 */
 162     z4 = MULTIPLY(tmp12, FIX_1_306562965) + z5; /* c2+c6 */
 163     z3 = MULTIPLY(tmp11, FIX_0_707106781); /* c4 */
 164
 165     z11 = tmp7 + z3;            /* phase 5 */
 166     z13 = tmp7 - z3;
 167
 168     dataptr[5] = z13 + z2;      /* phase 6 */
 169     dataptr[3] = z13 - z2;
 170     dataptr[1] = z11 + z4;
 171     dataptr[7] = z11 - z4;
 172
 173     dataptr += DCTSIZE;         /* advance pointer to next row */
 174   }
 175
 176   /* Pass 2: process columns. */
 177
 178   dataptr = data;
 179   for (ctr = DCTSIZE - 1; ctr >= 0; ctr--) {
 180     tmp0 = dataptr[DCTSIZE * 0] + dataptr[DCTSIZE * 7];
 181     tmp7 = dataptr[DCTSIZE * 0] - dataptr[DCTSIZE * 7];
 182     tmp1 = dataptr[DCTSIZE * 1] + dataptr[DCTSIZE * 6];
 183     tmp6 = dataptr[DCTSIZE * 1] - dataptr[DCTSIZE * 6];
 184     tmp2 = dataptr[DCTSIZE * 2] + dataptr[DCTSIZE * 5];
 185     tmp5 = dataptr[DCTSIZE * 2] - dataptr[DCTSIZE * 5];
 186     tmp3 = dataptr[DCTSIZE * 3] + dataptr[DCTSIZE * 4];
 187     tmp4 = dataptr[DCTSIZE * 3] - dataptr[DCTSIZE * 4];
 188
 189     /* Even part */
 190
 191     tmp10 = tmp0 + tmp3;        /* phase 2 */
 192     tmp13 = tmp0 - tmp3;
 193     tmp11 = tmp1 + tmp2;
 194     tmp12 = tmp1 - tmp2;
 195
 196     dataptr[DCTSIZE * 0] = tmp10 + tmp11; /* phase 3 */
 197     dataptr[DCTSIZE * 4] = tmp10 - tmp11;
 198
 199     z1 = MULTIPLY(tmp12 + tmp13, FIX_0_707106781); /* c4 */
 200     dataptr[DCTSIZE * 2] = tmp13 + z1; /* phase 5 */
 201     dataptr[DCTSIZE * 6] = tmp13 - z1;
 202
 203     /* Odd part */
 204
 205     tmp10 = tmp4 + tmp5;        /* phase 2 */
 206     tmp11 = tmp5 + tmp6;
 207     tmp12 = tmp6 + tmp7;
 208
 209     /* The rotator is modified from fig 4-8 to avoid extra negations. */
 210     z5 = MULTIPLY(tmp10 - tmp12, FIX_0_382683433); /* c6 */
 211     z2 = MULTIPLY(tmp10, FIX_0_541196100) + z5; /* c2-c6 */
 212     z4 = MULTIPLY(tmp12, FIX_1_306562965) + z5; /* c2+c6 */
 213     z3 = MULTIPLY(tmp11, FIX_0_707106781); /* c4 */
 214
 215     z11 = tmp7 + z3;            /* phase 5 */
 216     z13 = tmp7 - z3;
 217
 218     dataptr[DCTSIZE * 5] = z13 + z2; /* phase 6 */
 219     dataptr[DCTSIZE * 3] = z13 - z2;
 220     dataptr[DCTSIZE * 1] = z11 + z4;
 221     dataptr[DCTSIZE * 7] = z11 - z4;
 222
 223     dataptr++;                  /* advance pointer to next column */
 224   }
 225 }
 226
 227 #endif /* DCT_IFAST_SUPPORTED */