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