cde/lib/DtHelp/jpeg/jidctfst.c

   1 /*
   2  * CDE - Common Desktop Environment
   3  *
   4  * Copyright (c) 1993-2012, The Open Group. All rights reserved.
   5  *
   6  * These libraries and programs are free software; you can
   7  * redistribute them and/or modify them under the terms of the GNU
   8  * Lesser General Public License as published by the Free Software
   9  * Foundation; either version 2 of the License, or (at your option)
  10  * any later version.
  11  *
  12  * These libraries and programs are distributed in the hope that
  13  * they will be useful, but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the
  14  * implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR
  15  * PURPOSE. See the GNU Lesser General Public License for more
  16  * details.
  17  *
  18  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  19  * License along with these libraries and programs; if not, write
  20  * to the Free Software Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth
  21  * Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  22  */
  23 /* $XConsortium: jidctfst.c /main/2 1996/05/09 03:51:13 drk $ */
  24 /*
  25  * jidctfst.c
  26  *
  27  * Copyright (C) 1994-1996, Thomas G. Lane.
  28  * This file is part of the Independent JPEG Group's software.
  29  * For conditions of distribution and use, see the accompanying README file.
  30  *
  31  * This file contains a fast, not so accurate integer implementation of the
  32  * inverse DCT (Discrete Cosine Transform).  In the IJG code, this routine
  33  * must also perform dequantization of the input coefficients.
  34  *
  35  * A 2-D IDCT can be done by 1-D IDCT on each column followed by 1-D IDCT
  36  * on each row (or vice versa, but it's more convenient to emit a row at
  37  * a time).  Direct algorithms are also available, but they are much more
  38  * complex and seem not to be any faster when reduced to code.
  39  *
  40  * This implementation is based on Arai, Agui, and Nakajima's algorithm for
  41  * scaled DCT.  Their original paper (Trans. IEICE E-71(11):1095) is in
  42  * Japanese, but the algorithm is described in the Pennebaker & Mitchell
  43  * JPEG textbook (see REFERENCES section in file README).  The following code
  44  * is based directly on figure 4-8 in P&M.
  45  * While an 8-point DCT cannot be done in less than 11 multiplies, it is
  46  * possible to arrange the computation so that many of the multiplies are
  47  * simple scalings of the final outputs.  These multiplies can then be
  48  * folded into the multiplications or divisions by the JPEG quantization
  49  * table entries.  The AA&N method leaves only 5 multiplies and 29 adds
  50  * to be done in the DCT itself.
  51  * The primary disadvantage of this method is that with fixed-point math,
  52  * accuracy is lost due to imprecise representation of the scaled
  53  * quantization values.  The smaller the quantization table entry, the less
  54  * precise the scaled value, so this implementation does worse with high-
  55  * quality-setting files than with low-quality ones.
  56  */
  57
  58 #define JPEG_INTERNALS
  59 #include "jinclude.h"
  60 #include "jpeglib.h"
  61 #include "jdct.h"               /* Private declarations for DCT subsystem */
  62
  63 #ifdef DCT_IFAST_SUPPORTED
  64
  65
  66 /*
  67  * This module is specialized to the case DCTSIZE = 8.
  68  */
  69
  70 #if DCTSIZE != 8
  71   Sorry, this code only copes with 8x8 DCTs. /* deliberate syntax err */
  72 #endif
  73
  74
  75 /* Scaling decisions are generally the same as in the LL&M algorithm;
  76  * see jidctint.c for more details.  However, we choose to descale
  77  * (right shift) multiplication products as soon as they are formed,
  78  * rather than carrying additional fractional bits into subsequent additions.
  79  * This compromises accuracy slightly, but it lets us save a few shifts.
  80  * More importantly, 16-bit arithmetic is then adequate (for 8-bit samples)
  81  * everywhere except in the multiplications proper; this saves a good deal
  82  * of work on 16-bit-int machines.
  83  *
  84  * The dequantized coefficients are not integers because the AA&N scaling
  85  * factors have been incorporated.  We represent them scaled up by PASS1_BITS,
  86  * so that the first and second IDCT rounds have the same input scaling.
  87  * For 8-bit JSAMPLEs, we choose IFAST_SCALE_BITS = PASS1_BITS so as to
  88  * avoid a descaling shift; this compromises accuracy rather drastically
  89  * for small quantization table entries, but it saves a lot of shifts.
  90  * For 12-bit JSAMPLEs, there's no hope of using 16x16 multiplies anyway,
  91  * so we use a much larger scaling factor to preserve accuracy.
  92  *
  93  * A final compromise is to represent the multiplicative constants to only
  94  * 8 fractional bits, rather than 13.  This saves some shifting work on some
  95  * machines, and may also reduce the cost of multiplication (since there
  96  * are fewer one-bits in the constants).
  97  */
  98
  99 #if BITS_IN_JSAMPLE == 8
 100 #define CONST_BITS  8
 101 #define PASS1_BITS  2
 102 #else
 103 #define CONST_BITS  8
 104 #define PASS1_BITS  1           /* lose a little precision to avoid overflow */
 105 #endif
 106
 107 /* Some C compilers fail to reduce "FIX(constant)" at compile time, thus
 108  * causing a lot of useless floating-point operations at run time.
 109  * To get around this we use the following pre-calculated constants.
 110  * If you change CONST_BITS you may want to add appropriate values.
 111  * (With a reasonable C compiler, you can just rely on the FIX() macro...)
 112  */
 113
 114 #if CONST_BITS == 8
 115 #define FIX_1_082392200  ((INT32)  277)         /* FIX(1.082392200) */
 116 #define FIX_1_414213562  ((INT32)  362)         /* FIX(1.414213562) */
 117 #define FIX_1_847759065  ((INT32)  473)         /* FIX(1.847759065) */
 118 #define FIX_2_613125930  ((INT32)  669)         /* FIX(2.613125930) */
 119 #else
 120 #define FIX_1_082392200  FIX(1.082392200)
 121 #define FIX_1_414213562  FIX(1.414213562)
 122 #define FIX_1_847759065  FIX(1.847759065)
 123 #define FIX_2_613125930  FIX(2.613125930)
 124 #endif
 125
 126
 127 /* We can gain a little more speed, with a further compromise in accuracy,
 128  * by omitting the addition in a descaling shift.  This yields an incorrectly
 129  * rounded result half the time...
 130  */
 131
 132 #ifndef USE_ACCURATE_ROUNDING
 133 #undef DESCALE
 134 #define DESCALE(x,n)  RIGHT_SHIFT(x, n)
 135 #endif
 136
 137
 138 /* Multiply a DCTELEM variable by an INT32 constant, and immediately
 139  * descale to yield a DCTELEM result.
 140  */
 141
 142 #define MULTIPLY(var,const)  ((DCTELEM) DESCALE((var) * (const), CONST_BITS))
 143
 144
 145 /* Dequantize a coefficient by multiplying it by the multiplier-table
 146  * entry; produce a DCTELEM result.  For 8-bit data a 16x16->16
 147  * multiplication will do.  For 12-bit data, the multiplier table is
 148  * declared INT32, so a 32-bit multiply will be used.
 149  */
 150
 151 #if BITS_IN_JSAMPLE == 8
 152 #define DEQUANTIZE(coef,quantval)  (((IFAST_MULT_TYPE) (coef)) * (quantval))
 153 #else
 154 #define DEQUANTIZE(coef,quantval)  \
 155         DESCALE((coef)*(quantval), IFAST_SCALE_BITS-PASS1_BITS)
 156 #endif
 157
 158
 159 /* Like DESCALE, but applies to a DCTELEM and produces an int.
 160  * We assume that int right shift is unsigned if INT32 right shift is.
 161  */
 162
 163 #ifdef RIGHT_SHIFT_IS_UNSIGNED
 164 #define ISHIFT_TEMPS    DCTELEM ishift_temp;
 165 #if BITS_IN_JSAMPLE == 8
 166 #define DCTELEMBITS  16         /* DCTELEM may be 16 or 32 bits */
 167 #else
 168 #define DCTELEMBITS  32         /* DCTELEM must be 32 bits */
 169 #endif
 170 #define IRIGHT_SHIFT(x,shft)  \
 171     ((ishift_temp = (x)) < 0 ? \
 172      (ishift_temp >> (shft)) | ((~((DCTELEM) 0)) << (DCTELEMBITS-(shft))) : \
 173      (ishift_temp >> (shft)))
 174 #else
 175 #define ISHIFT_TEMPS
 176 #define IRIGHT_SHIFT(x,shft)    ((x) >> (shft))
 177 #endif
 178
 179 #ifdef USE_ACCURATE_ROUNDING
 180 #define IDESCALE(x,n)  ((int) IRIGHT_SHIFT((x) + (1 << ((n)-1)), n))
 181 #else
 182 #define IDESCALE(x,n)  ((int) IRIGHT_SHIFT(x, n))
 183 #endif
 184
 185
 186 /*
 187  * Perform dequantization and inverse DCT on one block of coefficients.
 188  */
 189
 190 GLOBAL(void)
 191 jpeg_idct_ifast (j_decompress_ptr cinfo, jpeg_component_info * compptr,
 192                  JCOEFPTR coef_block,
 193                  JSAMPARRAY output_buf, JDIMENSION output_col)
 194 {
 195   DCTELEM tmp0, tmp1, tmp2, tmp3, tmp4, tmp5, tmp6, tmp7;
 196   DCTELEM tmp10, tmp11, tmp12, tmp13;
 197   DCTELEM z5, z10, z11, z12, z13;
 198   JCOEFPTR inptr;
 199   IFAST_MULT_TYPE * quantptr;
 200   int * wsptr;
 201   JSAMPROW outptr;
 202   JSAMPLE *range_limit = IDCT_range_limit(cinfo);
 203   int ctr;
 204   int workspace[DCTSIZE2];      /* buffers data between passes */
 205   SHIFT_TEMPS                   /* for DESCALE */
 206   ISHIFT_TEMPS                  /* for IDESCALE */
 207
 208   /* Pass 1: process columns from input, store into work array. */
 209
 210   inptr = coef_block;
 211   quantptr = (IFAST_MULT_TYPE *) compptr->dct_table;
 212   wsptr = workspace;
 213   for (ctr = DCTSIZE; ctr > 0; ctr--) {
 214     /* Due to quantization, we will usually find that many of the input
 215      * coefficients are zero, especially the AC terms.  We can exploit this
 216      * by short-circuiting the IDCT calculation for any column in which all
 217      * the AC terms are zero.  In that case each output is equal to the
 218      * DC coefficient (with scale factor as needed).
 219      * With typical images and quantization tables, half or more of the
 220      * column DCT calculations can be simplified this way.
 221      */
 222
 223     if ((inptr[DCTSIZE*1] | inptr[DCTSIZE*2] | inptr[DCTSIZE*3] |
 224          inptr[DCTSIZE*4] | inptr[DCTSIZE*5] | inptr[DCTSIZE*6] |
 225          inptr[DCTSIZE*7]) == 0) {
 226       /* AC terms all zero */
 227       int dcval = (int) DEQUANTIZE(inptr[DCTSIZE*0], quantptr[DCTSIZE*0]);
 228
 229       wsptr[DCTSIZE*0] = dcval;
 230       wsptr[DCTSIZE*1] = dcval;
 231       wsptr[DCTSIZE*2] = dcval;
 232       wsptr[DCTSIZE*3] = dcval;
 233       wsptr[DCTSIZE*4] = dcval;
 234       wsptr[DCTSIZE*5] = dcval;
 235       wsptr[DCTSIZE*6] = dcval;
 236       wsptr[DCTSIZE*7] = dcval;
 237
 238       inptr++;                  /* advance pointers to next column */
 239       quantptr++;
 240       wsptr++;
 241       continue;
 242     }
 243
 244     /* Even part */
 245
 246     tmp0 = DEQUANTIZE(inptr[DCTSIZE*0], quantptr[DCTSIZE*0]);
 247     tmp1 = DEQUANTIZE(inptr[DCTSIZE*2], quantptr[DCTSIZE*2]);
 248     tmp2 = DEQUANTIZE(inptr[DCTSIZE*4], quantptr[DCTSIZE*4]);
 249     tmp3 = DEQUANTIZE(inptr[DCTSIZE*6], quantptr[DCTSIZE*6]);
 250
 251     tmp10 = tmp0 + tmp2;        /* phase 3 */
 252     tmp11 = tmp0 - tmp2;
 253
 254     tmp13 = tmp1 + tmp3;        /* phases 5-3 */
 255     tmp12 = MULTIPLY(tmp1 - tmp3, FIX_1_414213562) - tmp13; /* 2*c4 */
 256
 257     tmp0 = tmp10 + tmp13;       /* phase 2 */
 258     tmp3 = tmp10 - tmp13;
 259     tmp1 = tmp11 + tmp12;
 260     tmp2 = tmp11 - tmp12;
 261
 262     /* Odd part */
 263
 264     tmp4 = DEQUANTIZE(inptr[DCTSIZE*1], quantptr[DCTSIZE*1]);
 265     tmp5 = DEQUANTIZE(inptr[DCTSIZE*3], quantptr[DCTSIZE*3]);
 266     tmp6 = DEQUANTIZE(inptr[DCTSIZE*5], quantptr[DCTSIZE*5]);
 267     tmp7 = DEQUANTIZE(inptr[DCTSIZE*7], quantptr[DCTSIZE*7]);
 268
 269     z13 = tmp6 + tmp5;          /* phase 6 */
 270     z10 = tmp6 - tmp5;
 271     z11 = tmp4 + tmp7;
 272     z12 = tmp4 - tmp7;
 273
 274     tmp7 = z11 + z13;           /* phase 5 */
 275     tmp11 = MULTIPLY(z11 - z13, FIX_1_414213562); /* 2*c4 */
 276
 277     z5 = MULTIPLY(z10 + z12, FIX_1_847759065); /* 2*c2 */
 278     tmp10 = MULTIPLY(z12, FIX_1_082392200) - z5; /* 2*(c2-c6) */
 279     tmp12 = MULTIPLY(z10, - FIX_2_613125930) + z5; /* -2*(c2+c6) */
 280
 281     tmp6 = tmp12 - tmp7;        /* phase 2 */
 282     tmp5 = tmp11 - tmp6;
 283     tmp4 = tmp10 + tmp5;
 284
 285     wsptr[DCTSIZE*0] = (int) (tmp0 + tmp7);
 286     wsptr[DCTSIZE*7] = (int) (tmp0 - tmp7);
 287     wsptr[DCTSIZE*1] = (int) (tmp1 + tmp6);
 288     wsptr[DCTSIZE*6] = (int) (tmp1 - tmp6);
 289     wsptr[DCTSIZE*2] = (int) (tmp2 + tmp5);
 290     wsptr[DCTSIZE*5] = (int) (tmp2 - tmp5);
 291     wsptr[DCTSIZE*4] = (int) (tmp3 + tmp4);
 292     wsptr[DCTSIZE*3] = (int) (tmp3 - tmp4);
 293
 294     inptr++;                    /* advance pointers to next column */
 295     quantptr++;
 296     wsptr++;
 297   }
 298
 299   /* Pass 2: process rows from work array, store into output array. */
 300   /* Note that we must descale the results by a factor of 8 == 2**3, */
 301   /* and also undo the PASS1_BITS scaling. */
 302
 303   wsptr = workspace;
 304   for (ctr = 0; ctr < DCTSIZE; ctr++) {
 305     outptr = output_buf[ctr] + output_col;
 306     /* Rows of zeroes can be exploited in the same way as we did with columns.
 307      * However, the column calculation has created many nonzero AC terms, so
 308      * the simplification applies less often (typically 5% to 10% of the time).
 309      * On machines with very fast multiplication, it's possible that the
 310      * test takes more time than it's worth.  In that case this section
 311      * may be commented out.
 312      */
 313
 314 #ifndef NO_ZERO_ROW_TEST
 315     if ((wsptr[1] | wsptr[2] | wsptr[3] | wsptr[4] | wsptr[5] | wsptr[6] |
 316          wsptr[7]) == 0) {
 317       /* AC terms all zero */
 318       JSAMPLE dcval = range_limit[IDESCALE(wsptr[0], PASS1_BITS+3)
 319                                   & RANGE_MASK];
 320
 321       outptr[0] = dcval;
 322       outptr[1] = dcval;
 323       outptr[2] = dcval;
 324       outptr[3] = dcval;
 325       outptr[4] = dcval;
 326       outptr[5] = dcval;
 327       outptr[6] = dcval;
 328       outptr[7] = dcval;
 329
 330       wsptr += DCTSIZE;         /* advance pointer to next row */
 331       continue;
 332     }
 333 #endif
 334
 335     /* Even part */
 336
 337     tmp10 = ((DCTELEM) wsptr[0] + (DCTELEM) wsptr[4]);
 338     tmp11 = ((DCTELEM) wsptr[0] - (DCTELEM) wsptr[4]);
 339
 340     tmp13 = ((DCTELEM) wsptr[2] + (DCTELEM) wsptr[6]);
 341     tmp12 = MULTIPLY((DCTELEM) wsptr[2] - (DCTELEM) wsptr[6], FIX_1_414213562)
 342             - tmp13;
 343
 344     tmp0 = tmp10 + tmp13;
 345     tmp3 = tmp10 - tmp13;
 346     tmp1 = tmp11 + tmp12;
 347     tmp2 = tmp11 - tmp12;
 348
 349     /* Odd part */
 350
 351     z13 = (DCTELEM) wsptr[5] + (DCTELEM) wsptr[3];
 352     z10 = (DCTELEM) wsptr[5] - (DCTELEM) wsptr[3];
 353     z11 = (DCTELEM) wsptr[1] + (DCTELEM) wsptr[7];
 354     z12 = (DCTELEM) wsptr[1] - (DCTELEM) wsptr[7];
 355
 356     tmp7 = z11 + z13;           /* phase 5 */
 357     tmp11 = MULTIPLY(z11 - z13, FIX_1_414213562); /* 2*c4 */
 358
 359     z5 = MULTIPLY(z10 + z12, FIX_1_847759065); /* 2*c2 */
 360     tmp10 = MULTIPLY(z12, FIX_1_082392200) - z5; /* 2*(c2-c6) */
 361     tmp12 = MULTIPLY(z10, - FIX_2_613125930) + z5; /* -2*(c2+c6) */
 362
 363     tmp6 = tmp12 - tmp7;        /* phase 2 */
 364     tmp5 = tmp11 - tmp6;
 365     tmp4 = tmp10 + tmp5;
 366
 367     /* Final output stage: scale down by a factor of 8 and range-limit */
 368
 369     outptr[0] = range_limit[IDESCALE(tmp0 + tmp7, PASS1_BITS+3)
 370                             & RANGE_MASK];
 371     outptr[7] = range_limit[IDESCALE(tmp0 - tmp7, PASS1_BITS+3)
 372                             & RANGE_MASK];
 373     outptr[1] = range_limit[IDESCALE(tmp1 + tmp6, PASS1_BITS+3)
 374                             & RANGE_MASK];
 375     outptr[6] = range_limit[IDESCALE(tmp1 - tmp6, PASS1_BITS+3)
 376                             & RANGE_MASK];
 377     outptr[2] = range_limit[IDESCALE(tmp2 + tmp5, PASS1_BITS+3)
 378                             & RANGE_MASK];
 379     outptr[5] = range_limit[IDESCALE(tmp2 - tmp5, PASS1_BITS+3)
 380                             & RANGE_MASK];
 381     outptr[4] = range_limit[IDESCALE(tmp3 + tmp4, PASS1_BITS+3)
 382                             & RANGE_MASK];
 383     outptr[3] = range_limit[IDESCALE(tmp3 - tmp4, PASS1_BITS+3)
 384                             & RANGE_MASK];
 385
 386     wsptr += DCTSIZE;           /* advance pointer to next row */
 387   }
 388 }
 389
 390 #endif /* DCT_IFAST_SUPPORTED */