jidctred.c

   1 /*
   2  * jidctred.c
   3  *
   4  * This file was part of the Independent JPEG Group's software.
   5  * Copyright (C) 1994-1998, 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 inverse-DCT routines that produce reduced-size output:
  12  * either 4x4, 2x2, or 1x1 pixels from an 8x8 DCT block.
  13  *
  14  * The implementation is based on the Loeffler, Ligtenberg and Moschytz (LL&M)
  15  * algorithm used in jidctint.c.  We simply replace each 8-to-8 1-D IDCT step
  16  * with an 8-to-4 step that produces the four averages of two adjacent outputs
  17  * (or an 8-to-2 step producing two averages of four outputs, for 2x2 output).
  18  * These steps were derived by computing the corresponding values at the end
  19  * of the normal LL&M code, then simplifying as much as possible.
  20  *
  21  * 1x1 is trivial: just take the DC coefficient divided by 8.
  22  *
  23  * See jidctint.c for additional comments.
  24  */
  25
  26 #define JPEG_INTERNALS
  27 #include "jinclude.h"
  28 #include "jpeglib.h"
  29 #include "jdct.h"               /* Private declarations for DCT subsystem */
  30
  31 #ifdef IDCT_SCALING_SUPPORTED
  32
  33
  34 /*
  35  * This module is specialized to the case DCTSIZE = 8.
  36  */
  37
  38 #if DCTSIZE != 8
  39   Sorry, this code only copes with 8x8 DCTs. /* deliberate syntax err */
  40 #endif
  41
  42
  43 /* Scaling is the same as in jidctint.c. */
  44
  45 #if BITS_IN_JSAMPLE == 8
  46 #define CONST_BITS  13
  47 #define PASS1_BITS  2
  48 #else
  49 #define CONST_BITS  13
  50 #define PASS1_BITS  1           /* lose a little precision to avoid overflow */
  51 #endif
  52
  53 /* Some C compilers fail to reduce "FIX(constant)" at compile time, thus
  54  * causing a lot of useless floating-point operations at run time.
  55  * To get around this we use the following pre-calculated constants.
  56  * If you change CONST_BITS you may want to add appropriate values.
  57  * (With a reasonable C compiler, you can just rely on the FIX() macro...)
  58  */
  59
  60 #if CONST_BITS == 13
  61 #define FIX_0_211164243  ((JLONG)  1730)        /* FIX(0.211164243) */
  62 #define FIX_0_509795579  ((JLONG)  4176)        /* FIX(0.509795579) */
  63 #define FIX_0_601344887  ((JLONG)  4926)        /* FIX(0.601344887) */
  64 #define FIX_0_720959822  ((JLONG)  5906)        /* FIX(0.720959822) */
  65 #define FIX_0_765366865  ((JLONG)  6270)        /* FIX(0.765366865) */
  66 #define FIX_0_850430095  ((JLONG)  6967)        /* FIX(0.850430095) */
  67 #define FIX_0_899976223  ((JLONG)  7373)        /* FIX(0.899976223) */
  68 #define FIX_1_061594337  ((JLONG)  8697)        /* FIX(1.061594337) */
  69 #define FIX_1_272758580  ((JLONG)  10426)       /* FIX(1.272758580) */
  70 #define FIX_1_451774981  ((JLONG)  11893)       /* FIX(1.451774981) */
  71 #define FIX_1_847759065  ((JLONG)  15137)       /* FIX(1.847759065) */
  72 #define FIX_2_172734803  ((JLONG)  17799)       /* FIX(2.172734803) */
  73 #define FIX_2_562915447  ((JLONG)  20995)       /* FIX(2.562915447) */
  74 #define FIX_3_624509785  ((JLONG)  29692)       /* FIX(3.624509785) */
  75 #else
  76 #define FIX_0_211164243  FIX(0.211164243)
  77 #define FIX_0_509795579  FIX(0.509795579)
  78 #define FIX_0_601344887  FIX(0.601344887)
  79 #define FIX_0_720959822  FIX(0.720959822)
  80 #define FIX_0_765366865  FIX(0.765366865)
  81 #define FIX_0_850430095  FIX(0.850430095)
  82 #define FIX_0_899976223  FIX(0.899976223)
  83 #define FIX_1_061594337  FIX(1.061594337)
  84 #define FIX_1_272758580  FIX(1.272758580)
  85 #define FIX_1_451774981  FIX(1.451774981)
  86 #define FIX_1_847759065  FIX(1.847759065)
  87 #define FIX_2_172734803  FIX(2.172734803)
  88 #define FIX_2_562915447  FIX(2.562915447)
  89 #define FIX_3_624509785  FIX(3.624509785)
  90 #endif
  91
  92
  93 /* Multiply a JLONG variable by a JLONG constant to yield a JLONG result.
  94  * For 8-bit samples with the recommended scaling, all the variable
  95  * and constant values involved are no more than 16 bits wide, so a
  96  * 16x16->32 bit multiply can be used instead of a full 32x32 multiply.
  97  * For 12-bit samples, a full 32-bit multiplication will be needed.
  98  */
  99
 100 #if BITS_IN_JSAMPLE == 8
 101 #define MULTIPLY(var,const)  MULTIPLY16C16(var,const)
 102 #else
 103 #define MULTIPLY(var,const)  ((var) * (const))
 104 #endif
 105
 106
 107 /* Dequantize a coefficient by multiplying it by the multiplier-table
 108  * entry; produce an int result.  In this module, both inputs and result
 109  * are 16 bits or less, so either int or short multiply will work.
 110  */
 111
 112 #define DEQUANTIZE(coef,quantval)  (((ISLOW_MULT_TYPE) (coef)) * (quantval))
 113
 114
 115 /*
 116  * Perform dequantization and inverse DCT on one block of coefficients,
 117  * producing a reduced-size 4x4 output block.
 118  */
 119
 120 GLOBAL(void)
 121 jpeg_idct_4x4 (j_decompress_ptr cinfo, jpeg_component_info *compptr,
 122                JCOEFPTR coef_block,
 123                JSAMPARRAY output_buf, JDIMENSION output_col)
 124 {
 125   JLONG tmp0, tmp2, tmp10, tmp12;
 126   JLONG z1, z2, z3, z4;
 127   JCOEFPTR inptr;
 128   ISLOW_MULT_TYPE *quantptr;
 129   int *wsptr;
 130   JSAMPROW outptr;
 131   JSAMPLE *range_limit = IDCT_range_limit(cinfo);
 132   int ctr;
 133   int workspace[DCTSIZE*4];     /* buffers data between passes */
 134   SHIFT_TEMPS
 135
 136   /* Pass 1: process columns from input, store into work array. */
 137
 138   inptr = coef_block;
 139   quantptr = (ISLOW_MULT_TYPE *) compptr->dct_table;
 140   wsptr = workspace;
 141   for (ctr = DCTSIZE; ctr > 0; inptr++, quantptr++, wsptr++, ctr--) {
 142     /* Don't bother to process column 4, because second pass won't use it */
 143     if (ctr == DCTSIZE-4)
 144       continue;
 145     if (inptr[DCTSIZE*1] == 0 && inptr[DCTSIZE*2] == 0 &&
 146         inptr[DCTSIZE*3] == 0 && inptr[DCTSIZE*5] == 0 &&
 147         inptr[DCTSIZE*6] == 0 && inptr[DCTSIZE*7] == 0) {
 148       /* AC terms all zero; we need not examine term 4 for 4x4 output */
 149       int dcval = LEFT_SHIFT(DEQUANTIZE(inptr[DCTSIZE*0], quantptr[DCTSIZE*0]),
 150                              PASS1_BITS);
 151
 152       wsptr[DCTSIZE*0] = dcval;
 153       wsptr[DCTSIZE*1] = dcval;
 154       wsptr[DCTSIZE*2] = dcval;
 155       wsptr[DCTSIZE*3] = dcval;
 156
 157       continue;
 158     }
 159
 160     /* Even part */
 161
 162     tmp0 = DEQUANTIZE(inptr[DCTSIZE*0], quantptr[DCTSIZE*0]);
 163     tmp0 = LEFT_SHIFT(tmp0, CONST_BITS+1);
 164
 165     z2 = DEQUANTIZE(inptr[DCTSIZE*2], quantptr[DCTSIZE*2]);
 166     z3 = DEQUANTIZE(inptr[DCTSIZE*6], quantptr[DCTSIZE*6]);
 167
 168     tmp2 = MULTIPLY(z2, FIX_1_847759065) + MULTIPLY(z3, - FIX_0_765366865);
 169
 170     tmp10 = tmp0 + tmp2;
 171     tmp12 = tmp0 - tmp2;
 172
 173     /* Odd part */
 174
 175     z1 = DEQUANTIZE(inptr[DCTSIZE*7], quantptr[DCTSIZE*7]);
 176     z2 = DEQUANTIZE(inptr[DCTSIZE*5], quantptr[DCTSIZE*5]);
 177     z3 = DEQUANTIZE(inptr[DCTSIZE*3], quantptr[DCTSIZE*3]);
 178     z4 = DEQUANTIZE(inptr[DCTSIZE*1], quantptr[DCTSIZE*1]);
 179
 180     tmp0 = MULTIPLY(z1, - FIX_0_211164243) /* sqrt(2) * (c3-c1) */
 181          + MULTIPLY(z2, FIX_1_451774981) /* sqrt(2) * (c3+c7) */
 182          + MULTIPLY(z3, - FIX_2_172734803) /* sqrt(2) * (-c1-c5) */
 183          + MULTIPLY(z4, FIX_1_061594337); /* sqrt(2) * (c5+c7) */
 184
 185     tmp2 = MULTIPLY(z1, - FIX_0_509795579) /* sqrt(2) * (c7-c5) */
 186          + MULTIPLY(z2, - FIX_0_601344887) /* sqrt(2) * (c5-c1) */
 187          + MULTIPLY(z3, FIX_0_899976223) /* sqrt(2) * (c3-c7) */
 188          + MULTIPLY(z4, FIX_2_562915447); /* sqrt(2) * (c1+c3) */
 189
 190     /* Final output stage */
 191
 192     wsptr[DCTSIZE*0] = (int) DESCALE(tmp10 + tmp2, CONST_BITS-PASS1_BITS+1);
 193     wsptr[DCTSIZE*3] = (int) DESCALE(tmp10 - tmp2, CONST_BITS-PASS1_BITS+1);
 194     wsptr[DCTSIZE*1] = (int) DESCALE(tmp12 + tmp0, CONST_BITS-PASS1_BITS+1);
 195     wsptr[DCTSIZE*2] = (int) DESCALE(tmp12 - tmp0, CONST_BITS-PASS1_BITS+1);
 196   }
 197
 198   /* Pass 2: process 4 rows from work array, store into output array. */
 199
 200   wsptr = workspace;
 201   for (ctr = 0; ctr < 4; ctr++) {
 202     outptr = output_buf[ctr] + output_col;
 203     /* It's not clear whether a zero row test is worthwhile here ... */
 204
 205 #ifndef NO_ZERO_ROW_TEST
 206     if (wsptr[1] == 0 && wsptr[2] == 0 && wsptr[3] == 0 &&
 207         wsptr[5] == 0 && wsptr[6] == 0 && wsptr[7] == 0) {
 208       /* AC terms all zero */
 209       JSAMPLE dcval = range_limit[(int) DESCALE((JLONG) wsptr[0], PASS1_BITS+3)
 210                                   & RANGE_MASK];
 211
 212       outptr[0] = dcval;
 213       outptr[1] = dcval;
 214       outptr[2] = dcval;
 215       outptr[3] = dcval;
 216
 217       wsptr += DCTSIZE;         /* advance pointer to next row */
 218       continue;
 219     }
 220 #endif
 221
 222     /* Even part */
 223
 224     tmp0 = LEFT_SHIFT((JLONG) wsptr[0], CONST_BITS+1);
 225
 226     tmp2 = MULTIPLY((JLONG) wsptr[2], FIX_1_847759065)
 227          + MULTIPLY((JLONG) wsptr[6], - FIX_0_765366865);
 228
 229     tmp10 = tmp0 + tmp2;
 230     tmp12 = tmp0 - tmp2;
 231
 232     /* Odd part */
 233
 234     z1 = (JLONG) wsptr[7];
 235     z2 = (JLONG) wsptr[5];
 236     z3 = (JLONG) wsptr[3];
 237     z4 = (JLONG) wsptr[1];
 238
 239     tmp0 = MULTIPLY(z1, - FIX_0_211164243) /* sqrt(2) * (c3-c1) */
 240          + MULTIPLY(z2, FIX_1_451774981) /* sqrt(2) * (c3+c7) */
 241          + MULTIPLY(z3, - FIX_2_172734803) /* sqrt(2) * (-c1-c5) */
 242          + MULTIPLY(z4, FIX_1_061594337); /* sqrt(2) * (c5+c7) */
 243
 244     tmp2 = MULTIPLY(z1, - FIX_0_509795579) /* sqrt(2) * (c7-c5) */
 245          + MULTIPLY(z2, - FIX_0_601344887) /* sqrt(2) * (c5-c1) */
 246          + MULTIPLY(z3, FIX_0_899976223) /* sqrt(2) * (c3-c7) */
 247          + MULTIPLY(z4, FIX_2_562915447); /* sqrt(2) * (c1+c3) */
 248
 249     /* Final output stage */
 250
 251     outptr[0] = range_limit[(int) DESCALE(tmp10 + tmp2,
 252                                           CONST_BITS+PASS1_BITS+3+1)
 253                             & RANGE_MASK];
 254     outptr[3] = range_limit[(int) DESCALE(tmp10 - tmp2,
 255                                           CONST_BITS+PASS1_BITS+3+1)
 256                             & RANGE_MASK];
 257     outptr[1] = range_limit[(int) DESCALE(tmp12 + tmp0,
 258                                           CONST_BITS+PASS1_BITS+3+1)
 259                             & RANGE_MASK];
 260     outptr[2] = range_limit[(int) DESCALE(tmp12 - tmp0,
 261                                           CONST_BITS+PASS1_BITS+3+1)
 262                             & RANGE_MASK];
 263
 264     wsptr += DCTSIZE;           /* advance pointer to next row */
 265   }
 266 }
 267
 268
 269 /*
 270  * Perform dequantization and inverse DCT on one block of coefficients,
 271  * producing a reduced-size 2x2 output block.
 272  */
 273
 274 GLOBAL(void)
 275 jpeg_idct_2x2 (j_decompress_ptr cinfo, jpeg_component_info *compptr,
 276                JCOEFPTR coef_block,
 277                JSAMPARRAY output_buf, JDIMENSION output_col)
 278 {
 279   JLONG tmp0, tmp10, z1;
 280   JCOEFPTR inptr;
 281   ISLOW_MULT_TYPE *quantptr;
 282   int *wsptr;
 283   JSAMPROW outptr;
 284   JSAMPLE *range_limit = IDCT_range_limit(cinfo);
 285   int ctr;
 286   int workspace[DCTSIZE*2];     /* buffers data between passes */
 287   SHIFT_TEMPS
 288
 289   /* Pass 1: process columns from input, store into work array. */
 290
 291   inptr = coef_block;
 292   quantptr = (ISLOW_MULT_TYPE *) compptr->dct_table;
 293   wsptr = workspace;
 294   for (ctr = DCTSIZE; ctr > 0; inptr++, quantptr++, wsptr++, ctr--) {
 295     /* Don't bother to process columns 2,4,6 */
 296     if (ctr == DCTSIZE-2 || ctr == DCTSIZE-4 || ctr == DCTSIZE-6)
 297       continue;
 298     if (inptr[DCTSIZE*1] == 0 && inptr[DCTSIZE*3] == 0 &&
 299         inptr[DCTSIZE*5] == 0 && inptr[DCTSIZE*7] == 0) {
 300       /* AC terms all zero; we need not examine terms 2,4,6 for 2x2 output */
 301       int dcval = LEFT_SHIFT(DEQUANTIZE(inptr[DCTSIZE*0], quantptr[DCTSIZE*0]),
 302                              PASS1_BITS);
 303
 304       wsptr[DCTSIZE*0] = dcval;
 305       wsptr[DCTSIZE*1] = dcval;
 306
 307       continue;
 308     }
 309
 310     /* Even part */
 311
 312     z1 = DEQUANTIZE(inptr[DCTSIZE*0], quantptr[DCTSIZE*0]);
 313     tmp10 = LEFT_SHIFT(z1, CONST_BITS+2);
 314
 315     /* Odd part */
 316
 317     z1 = DEQUANTIZE(inptr[DCTSIZE*7], quantptr[DCTSIZE*7]);
 318     tmp0 = MULTIPLY(z1, - FIX_0_720959822); /* sqrt(2) * (c7-c5+c3-c1) */
 319     z1 = DEQUANTIZE(inptr[DCTSIZE*5], quantptr[DCTSIZE*5]);
 320     tmp0 += MULTIPLY(z1, FIX_0_850430095); /* sqrt(2) * (-c1+c3+c5+c7) */
 321     z1 = DEQUANTIZE(inptr[DCTSIZE*3], quantptr[DCTSIZE*3]);
 322     tmp0 += MULTIPLY(z1, - FIX_1_272758580); /* sqrt(2) * (-c1+c3-c5-c7) */
 323     z1 = DEQUANTIZE(inptr[DCTSIZE*1], quantptr[DCTSIZE*1]);
 324     tmp0 += MULTIPLY(z1, FIX_3_624509785); /* sqrt(2) * (c1+c3+c5+c7) */
 325
 326     /* Final output stage */
 327
 328     wsptr[DCTSIZE*0] = (int) DESCALE(tmp10 + tmp0, CONST_BITS-PASS1_BITS+2);
 329     wsptr[DCTSIZE*1] = (int) DESCALE(tmp10 - tmp0, CONST_BITS-PASS1_BITS+2);
 330   }
 331
 332   /* Pass 2: process 2 rows from work array, store into output array. */
 333
 334   wsptr = workspace;
 335   for (ctr = 0; ctr < 2; ctr++) {
 336     outptr = output_buf[ctr] + output_col;
 337     /* It's not clear whether a zero row test is worthwhile here ... */
 338
 339 #ifndef NO_ZERO_ROW_TEST
 340     if (wsptr[1] == 0 && wsptr[3] == 0 && wsptr[5] == 0 && wsptr[7] == 0) {
 341       /* AC terms all zero */
 342       JSAMPLE dcval = range_limit[(int) DESCALE((JLONG) wsptr[0], PASS1_BITS+3)
 343                                   & RANGE_MASK];
 344
 345       outptr[0] = dcval;
 346       outptr[1] = dcval;
 347
 348       wsptr += DCTSIZE;         /* advance pointer to next row */
 349       continue;
 350     }
 351 #endif
 352
 353     /* Even part */
 354
 355     tmp10 = LEFT_SHIFT((JLONG) wsptr[0], CONST_BITS+2);
 356
 357     /* Odd part */
 358
 359     tmp0 = MULTIPLY((JLONG) wsptr[7], - FIX_0_720959822) /* sqrt(2) * (c7-c5+c3-c1) */
 360          + MULTIPLY((JLONG) wsptr[5], FIX_0_850430095) /* sqrt(2) * (-c1+c3+c5+c7) */
 361          + MULTIPLY((JLONG) wsptr[3], - FIX_1_272758580) /* sqrt(2) * (-c1+c3-c5-c7) */
 362          + MULTIPLY((JLONG) wsptr[1], FIX_3_624509785); /* sqrt(2) * (c1+c3+c5+c7) */
 363
 364     /* Final output stage */
 365
 366     outptr[0] = range_limit[(int) DESCALE(tmp10 + tmp0,
 367                                           CONST_BITS+PASS1_BITS+3+2)
 368                             & RANGE_MASK];
 369     outptr[1] = range_limit[(int) DESCALE(tmp10 - tmp0,
 370                                           CONST_BITS+PASS1_BITS+3+2)
 371                             & RANGE_MASK];
 372
 373     wsptr += DCTSIZE;           /* advance pointer to next row */
 374   }
 375 }
 376
 377
 378 /*
 379  * Perform dequantization and inverse DCT on one block of coefficients,
 380  * producing a reduced-size 1x1 output block.
 381  */
 382
 383 GLOBAL(void)
 384 jpeg_idct_1x1 (j_decompress_ptr cinfo, jpeg_component_info *compptr,
 385                JCOEFPTR coef_block,
 386                JSAMPARRAY output_buf, JDIMENSION output_col)
 387 {
 388   int dcval;
 389   ISLOW_MULT_TYPE *quantptr;
 390   JSAMPLE *range_limit = IDCT_range_limit(cinfo);
 391   SHIFT_TEMPS
 392
 393   /* We hardly need an inverse DCT routine for this: just take the
 394    * average pixel value, which is one-eighth of the DC coefficient.
 395    */
 396   quantptr = (ISLOW_MULT_TYPE *) compptr->dct_table;
 397   dcval = DEQUANTIZE(coef_block[0], quantptr[0]);
 398   dcval = (int) DESCALE((JLONG) dcval, 3);
 399
 400   output_buf[0][output_col] = range_limit[dcval & RANGE_MASK];
 401 }
 402
 403 #endif /* IDCT_SCALING_SUPPORTED */