home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Windows Graphics Programming / Feng_Yuan_Win32_GDI_DirectX.iso / Samples / include / jlib / jfdctint.cpp < prev    next >
Encoding:
C/C++ Source or Header  |  2000-05-16  |  11.6 KB  |  289 lines
  1. //-------------------------------------------------------------------------//
  2. //          Windows Graphics Programming: Win32 GDI and DirectDraw         //
  3. //                        ISBN  0-13-086985-6                              //
  4. //                                                                         //
  5. //  Modified by: Yuan, Feng                             www.fengyuan.com   //
  6. //  Changes    : C++, exception, in-memory source, BGR byte order          //
  7. //  Version    : 1.00.000, May 31, 2000                                    //
  8. //-------------------------------------------------------------------------//
  9.  
  10. /*
  11.  * jfdctint.c
  12.  *
  13.  * Copyright (C) 1991-1996, Thomas G. Lane.
  14.  * This file is part of the Independent JPEG Group's software.
  15.  * For conditions of distribution and use, see the accompanying README file.
  16.  *
  17.  * This file contains a slow-but-accurate integer implementation of the
  18.  * forward DCT (Discrete Cosine Transform).
  19.  *
  20.  * A 2-D DCT can be done by 1-D DCT on each row followed by 1-D DCT
  21.  * on each column.  Direct algorithms are also available, but they are
  22.  * much more complex and seem not to be any faster when reduced to code.
  23.  *
  24.  * This implementation is based on an algorithm described in
  25.  *   C. Loeffler, A. Ligtenberg and G. Moschytz, "Practical Fast 1-D DCT
  26.  *   Algorithms with 11 Multiplications", Proc. Int'l. Conf. on Acoustics,
  27.  *   Speech, and Signal Processing 1989 (ICASSP '89), pp. 988-991.
  28.  * The primary algorithm described there uses 11 multiplies and 29 adds.
  29.  * We use their alternate method with 12 multiplies and 32 adds.
  30.  * The advantage of this method is that no data path contains more than one
  31.  * multiplication; this allows a very simple and accurate implementation in
  32.  * scaled fixed-point arithmetic, with a minimal number of shifts.
  33.  */
  34.  
  35. #define JPEG_INTERNALS
  36. #include "jinclude.h"
  37. #include "jpeglib.h"
  38. #include "jdct.h"        /* Private declarations for DCT subsystem */
  39.  
  40. #ifdef DCT_ISLOW_SUPPORTED
  41.  
  42.  
  43. /*
  44.  * This module is specialized to the case DCTSIZE = 8.
  45.  */
  46.  
  47. #if DCTSIZE != 8
  48.   Sorry, this code only copes with 8x8 DCTs. /* deliberate syntax err */
  49. #endif
  50.  
  51.  
  52. /*
  53.  * The poop on this scaling stuff is as follows:
  54.  *
  55.  * Each 1-D DCT step produces outputs which are a factor of sqrt(N)
  56.  * larger than the true DCT outputs.  The final outputs are therefore
  57.  * a factor of N larger than desired; since N=8 this can be cured by
  58.  * a simple right shift at the end of the algorithm.  The advantage of
  59.  * this arrangement is that we save two multiplications per 1-D DCT,
  60.  * because the y0 and y4 outputs need not be divided by sqrt(N).
  61.  * In the IJG code, this factor of 8 is removed by the quantization step
  62.  * (in jcdctmgr.c), NOT in this module.
  63.  *
  64.  * We have to do addition and subtraction of the integer inputs, which
  65.  * is no problem, and multiplication by fractional constants, which is
  66.  * a problem to do in integer arithmetic.  We multiply all the constants
  67.  * by CONST_SCALE and convert them to integer constants (thus retaining
  68.  * CONST_BITS bits of precision in the constants).  After doing a
  69.  * multiplication we have to divide the product by CONST_SCALE, with proper
  70.  * rounding, to produce the correct output.  This division can be done
  71.  * cheaply as a right shift of CONST_BITS bits.  We postpone shifting
  72.  * as long as possible so that partial sums can be added together with
  73.  * full fractional precision.
  74.  *
  75.  * The outputs of the first pass are scaled up by PASS1_BITS bits so that
  76.  * they are represented to better-than-integral precision.  These outputs
  77.  * require BITS_IN_JSAMPLE + PASS1_BITS + 3 bits; this fits in a 16-bit word
  78.  * with the recommended scaling.  (For 12-bit sample data, the intermediate
  79.  * array is long anyway.)
  80.  *
  81.  * To avoid overflow of the 32-bit intermediate results in pass 2, we must
  82.  * have BITS_IN_JSAMPLE + CONST_BITS + PASS1_BITS <= 26.  Error analysis
  83.  * shows that the values given below are the most effective.
  84.  */
  85.  
  86. #if BITS_IN_JSAMPLE == 8
  87. #define CONST_BITS  13
  88. #define PASS1_BITS  2
  89. #else
  90. #define CONST_BITS  13
  91. #define PASS1_BITS  1        /* lose a little precision to avoid overflow */
  92. #endif
  93.  
  94. /* Some C compilers fail to reduce "FIX(constant)" at compile time, thus
  95.  * causing a lot of useless floating-point operations at run time.
  96.  * To get around this we use the following pre-calculated constants.
  97.  * If you change CONST_BITS you may want to add appropriate values.
  98.  * (With a reasonable C compiler, you can just rely on the FIX() macro...)
  99.  */
  100.  
  101. #if CONST_BITS == 13
  102. #define FIX_0_298631336  ((long)  2446)    /* FIX(0.298631336) */
  103. #define FIX_0_390180644  ((long)  3196)    /* FIX(0.390180644) */
  104. #define FIX_0_541196100  ((long)  4433)    /* FIX(0.541196100) */
  105. #define FIX_0_765366865  ((long)  6270)    /* FIX(0.765366865) */
  106. #define FIX_0_899976223  ((long)  7373)    /* FIX(0.899976223) */
  107. #define FIX_1_175875602  ((long)  9633)    /* FIX(1.175875602) */
  108. #define FIX_1_501321110  ((long)  12299)    /* FIX(1.501321110) */
  109. #define FIX_1_847759065  ((long)  15137)    /* FIX(1.847759065) */
  110. #define FIX_1_961570560  ((long)  16069)    /* FIX(1.961570560) */
  111. #define FIX_2_053119869  ((long)  16819)    /* FIX(2.053119869) */
  112. #define FIX_2_562915447  ((long)  20995)    /* FIX(2.562915447) */
  113. #define FIX_3_072711026  ((long)  25172)    /* FIX(3.072711026) */
  114. #else
  115. #define FIX_0_298631336  FIX(0.298631336)
  116. #define FIX_0_390180644  FIX(0.390180644)
  117. #define FIX_0_541196100  FIX(0.541196100)
  118. #define FIX_0_765366865  FIX(0.765366865)
  119. #define FIX_0_899976223  FIX(0.899976223)
  120. #define FIX_1_175875602  FIX(1.175875602)
  121. #define FIX_1_501321110  FIX(1.501321110)
  122. #define FIX_1_847759065  FIX(1.847759065)
  123. #define FIX_1_961570560  FIX(1.961570560)
  124. #define FIX_2_053119869  FIX(2.053119869)
  125. #define FIX_2_562915447  FIX(2.562915447)
  126. #define FIX_3_072711026  FIX(3.072711026)
  127. #endif
  128.  
  129.  
  130. /* Multiply an long variable by an long constant to yield an long result.
  131.  * For 8-bit samples with the recommended scaling, all the variable
  132.  * and constant values involved are no more than 16 bits wide, so a
  133.  * 16x16->32 bit multiply can be used instead of a full 32x32 multiply.
  134.  * For 12-bit samples, a full 32-bit multiplication will be needed.
  135.  */
  136.  
  137. #define MULTIPLY(var,const)  ((var) * (const))
  138.  
  139.  
  140. /*
  141.  * Perform the forward DCT on one block of samples.
  142.  */
  143.  
  144. GLOBAL(void)
  145. jpeg_fdct_islow (DCTELEM * data)
  146. {
  147.   long tmp0, tmp1, tmp2, tmp3, tmp4, tmp5, tmp6, tmp7;
  148.   long tmp10, tmp11, tmp12, tmp13;
  149.   long z1, z2, z3, z4, z5;
  150.   DCTELEM *dataptr;
  151.   int ctr;
  152.   SHIFT_TEMPS
  153.  
  154.   /* Pass 1: process rows. */
  155.   /* Note results are scaled up by sqrt(8) compared to a true DCT; */
  156.   /* furthermore, we scale the results by 2**PASS1_BITS. */
  157.  
  158.   dataptr = data;
  159.   for (ctr = DCTSIZE-1; ctr >= 0; ctr--) {
  160.     tmp0 = dataptr[0] + dataptr[7];
  161.     tmp7 = dataptr[0] - dataptr[7];
  162.     tmp1 = dataptr[1] + dataptr[6];
  163.     tmp6 = dataptr[1] - dataptr[6];
  164.     tmp2 = dataptr[2] + dataptr[5];
  165.     tmp5 = dataptr[2] - dataptr[5];
  166.     tmp3 = dataptr[3] + dataptr[4];
  167.     tmp4 = dataptr[3] - dataptr[4];
  168.     
  169.     /* Even part per LL&M figure 1 --- note that published figure is faulty;
  170.      * rotator "sqrt(2)*c1" should be "sqrt(2)*c6".
  171.      */
  172.     
  173.     tmp10 = tmp0 + tmp3;
  174.     tmp13 = tmp0 - tmp3;
  175.     tmp11 = tmp1 + tmp2;
  176.     tmp12 = tmp1 - tmp2;
  177.     
  178.     dataptr[0] = (DCTELEM) ((tmp10 + tmp11) << PASS1_BITS);
  179.     dataptr[4] = (DCTELEM) ((tmp10 - tmp11) << PASS1_BITS);
  180.     
  181.     z1 = MULTIPLY(tmp12 + tmp13, FIX_0_541196100);
  182.     dataptr[2] = (DCTELEM) DESCALE(z1 + MULTIPLY(tmp13, FIX_0_765366865),
  183.                    CONST_BITS-PASS1_BITS);
  184.     dataptr[6] = (DCTELEM) DESCALE(z1 + MULTIPLY(tmp12, - FIX_1_847759065),
  185.                    CONST_BITS-PASS1_BITS);
  186.     
  187.     /* Odd part per figure 8 --- note paper omits factor of sqrt(2).
  188.      * cK represents cos(K*pi/16).
  189.      * i0..i3 in the paper are tmp4..tmp7 here.
  190.      */
  191.     
  192.     z1 = tmp4 + tmp7;
  193.     z2 = tmp5 + tmp6;
  194.     z3 = tmp4 + tmp6;
  195.     z4 = tmp5 + tmp7;
  196.     z5 = MULTIPLY(z3 + z4, FIX_1_175875602); /* sqrt(2) * c3 */
  197.     
  198.     tmp4 = MULTIPLY(tmp4, FIX_0_298631336); /* sqrt(2) * (-c1+c3+c5-c7) */
  199.     tmp5 = MULTIPLY(tmp5, FIX_2_053119869); /* sqrt(2) * ( c1+c3-c5+c7) */
  200.     tmp6 = MULTIPLY(tmp6, FIX_3_072711026); /* sqrt(2) * ( c1+c3+c5-c7) */
  201.     tmp7 = MULTIPLY(tmp7, FIX_1_501321110); /* sqrt(2) * ( c1+c3-c5-c7) */
  202.     z1 = MULTIPLY(z1, - FIX_0_899976223); /* sqrt(2) * (c7-c3) */
  203.     z2 = MULTIPLY(z2, - FIX_2_562915447); /* sqrt(2) * (-c1-c3) */
  204.     z3 = MULTIPLY(z3, - FIX_1_961570560); /* sqrt(2) * (-c3-c5) */
  205.     z4 = MULTIPLY(z4, - FIX_0_390180644); /* sqrt(2) * (c5-c3) */
  206.     
  207.     z3 += z5;
  208.     z4 += z5;
  209.     
  210.     dataptr[7] = (DCTELEM) DESCALE(tmp4 + z1 + z3, CONST_BITS-PASS1_BITS);
  211.     dataptr[5] = (DCTELEM) DESCALE(tmp5 + z2 + z4, CONST_BITS-PASS1_BITS);
  212.     dataptr[3] = (DCTELEM) DESCALE(tmp6 + z2 + z3, CONST_BITS-PASS1_BITS);
  213.     dataptr[1] = (DCTELEM) DESCALE(tmp7 + z1 + z4, CONST_BITS-PASS1_BITS);
  214.     
  215.     dataptr += DCTSIZE;        /* advance pointer to next row */
  216.   }
  217.  
  218.   /* Pass 2: process columns.
  219.    * We remove the PASS1_BITS scaling, but leave the results scaled up
  220.    * by an overall factor of 8.
  221.    */
  222.  
  223.   dataptr = data;
  224.   for (ctr = DCTSIZE-1; ctr >= 0; ctr--) {
  225.     tmp0 = dataptr[DCTSIZE*0] + dataptr[DCTSIZE*7];
  226.     tmp7 = dataptr[DCTSIZE*0] - dataptr[DCTSIZE*7];
  227.     tmp1 = dataptr[DCTSIZE*1] + dataptr[DCTSIZE*6];
  228.     tmp6 = dataptr[DCTSIZE*1] - dataptr[DCTSIZE*6];
  229.     tmp2 = dataptr[DCTSIZE*2] + dataptr[DCTSIZE*5];
  230.     tmp5 = dataptr[DCTSIZE*2] - dataptr[DCTSIZE*5];
  231.     tmp3 = dataptr[DCTSIZE*3] + dataptr[DCTSIZE*4];
  232.     tmp4 = dataptr[DCTSIZE*3] - dataptr[DCTSIZE*4];
  233.     
  234.     /* Even part per LL&M figure 1 --- note that published figure is faulty;
  235.      * rotator "sqrt(2)*c1" should be "sqrt(2)*c6".
  236.      */
  237.     
  238.     tmp10 = tmp0 + tmp3;
  239.     tmp13 = tmp0 - tmp3;
  240.     tmp11 = tmp1 + tmp2;
  241.     tmp12 = tmp1 - tmp2;
  242.     
  243.     dataptr[DCTSIZE*0] = (DCTELEM) DESCALE(tmp10 + tmp11, PASS1_BITS);
  244.     dataptr[DCTSIZE*4] = (DCTELEM) DESCALE(tmp10 - tmp11, PASS1_BITS);
  245.     
  246.     z1 = MULTIPLY(tmp12 + tmp13, FIX_0_541196100);
  247.     dataptr[DCTSIZE*2] = (DCTELEM) DESCALE(z1 + MULTIPLY(tmp13, FIX_0_765366865),
  248.                        CONST_BITS+PASS1_BITS);
  249.     dataptr[DCTSIZE*6] = (DCTELEM) DESCALE(z1 + MULTIPLY(tmp12, - FIX_1_847759065),
  250.                        CONST_BITS+PASS1_BITS);
  251.     
  252.     /* Odd part per figure 8 --- note paper omits factor of sqrt(2).
  253.      * cK represents cos(K*pi/16).
  254.      * i0..i3 in the paper are tmp4..tmp7 here.
  255.      */
  256.     
  257.     z1 = tmp4 + tmp7;
  258.     z2 = tmp5 + tmp6;
  259.     z3 = tmp4 + tmp6;
  260.     z4 = tmp5 + tmp7;
  261.     z5 = MULTIPLY(z3 + z4, FIX_1_175875602); /* sqrt(2) * c3 */
  262.     
  263.     tmp4 = MULTIPLY(tmp4, FIX_0_298631336); /* sqrt(2) * (-c1+c3+c5-c7) */
  264.     tmp5 = MULTIPLY(tmp5, FIX_2_053119869); /* sqrt(2) * ( c1+c3-c5+c7) */
  265.     tmp6 = MULTIPLY(tmp6, FIX_3_072711026); /* sqrt(2) * ( c1+c3+c5-c7) */
  266.     tmp7 = MULTIPLY(tmp7, FIX_1_501321110); /* sqrt(2) * ( c1+c3-c5-c7) */
  267.     z1 = MULTIPLY(z1, - FIX_0_899976223); /* sqrt(2) * (c7-c3) */
  268.     z2 = MULTIPLY(z2, - FIX_2_562915447); /* sqrt(2) * (-c1-c3) */
  269.     z3 = MULTIPLY(z3, - FIX_1_961570560); /* sqrt(2) * (-c3-c5) */
  270.     z4 = MULTIPLY(z4, - FIX_0_390180644); /* sqrt(2) * (c5-c3) */
  271.     
  272.     z3 += z5;
  273.     z4 += z5;
  274.     
  275.     dataptr[DCTSIZE*7] = (DCTELEM) DESCALE(tmp4 + z1 + z3,
  276.                        CONST_BITS+PASS1_BITS);
  277.     dataptr[DCTSIZE*5] = (DCTELEM) DESCALE(tmp5 + z2 + z4,
  278.                        CONST_BITS+PASS1_BITS);
  279.     dataptr[DCTSIZE*3] = (DCTELEM) DESCALE(tmp6 + z2 + z3,
  280.                        CONST_BITS+PASS1_BITS);
  281.     dataptr[DCTSIZE*1] = (DCTELEM) DESCALE(tmp7 + z1 + z4,
  282.                        CONST_BITS+PASS1_BITS);
  283.     
  284.     dataptr++;            /* advance pointer to next column */
  285.   }
  286. }
  287.  
  288. #endif /* DCT_ISLOW_SUPPORTED */
  289.