home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Windows Graphics Programming / Feng_Yuan_Win32_GDI_DirectX.iso / Samples / include / jlib / jidctfst.cpp < prev    next >
Encoding:
C/C++ Source or Header  |  2000-05-16  |  13.8 KB  |  378 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.  * jidctfst.c
  12.  *
  13.  * Copyright (C) 1994-1998, 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 fast, not so accurate integer implementation of the
  18.  * inverse DCT (Discrete Cosine Transform).  In the IJG code, this routine
  19.  * must also perform dequantization of the input coefficients.
  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).  The following code
  30.  * 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 fixed-point math,
  38.  * accuracy is lost due to imprecise representation of the scaled
  39.  * quantization values.  The smaller the quantization table entry, the less
  40.  * precise the scaled value, so this implementation does worse with high-
  41.  * quality-setting files than with low-quality ones.
  42.  */
  43.  
  44. #define JPEG_INTERNALS
  45. #include "jinclude.h"
  46. #include "jpeglib.h"
  47. #include "jdct.h"        /* Private declarations for DCT subsystem */
  48.  
  49. #ifdef DCT_IFAST_SUPPORTED
  50.  
  51.  
  52. /*
  53.  * This module is specialized to the case DCTSIZE = 8.
  54.  */
  55.  
  56. #if DCTSIZE != 8
  57.   Sorry, this code only copes with 8x8 DCTs. /* deliberate syntax err */
  58. #endif
  59.  
  60.  
  61. /* Scaling decisions are generally the same as in the LL&M algorithm;
  62.  * see jidctint.c for more details.  However, we choose to descale
  63.  * (right shift) multiplication products as soon as they are formed,
  64.  * rather than carrying additional fractional bits into subsequent additions.
  65.  * This compromises accuracy slightly, but it lets us save a few shifts.
  66.  * More importantly, 16-bit arithmetic is then adequate (for 8-bit samples)
  67.  * everywhere except in the multiplications proper; this saves a good deal
  68.  * of work on 16-bit-int machines.
  69.  *
  70.  * The dequantized coefficients are not integers because the AA&N scaling
  71.  * factors have been incorporated.  We represent them scaled up by PASS1_BITS,
  72.  * so that the first and second IDCT rounds have the same input scaling.
  73.  * For 8-bit JSAMPLEs, we choose IFAST_SCALE_BITS = PASS1_BITS so as to
  74.  * avoid a descaling shift; this compromises accuracy rather drastically
  75.  * for small quantization table entries, but it saves a lot of shifts.
  76.  * For 12-bit JSAMPLEs, there's no hope of using 16x16 multiplies anyway,
  77.  * so we use a much larger scaling factor to preserve accuracy.
  78.  *
  79.  * A final compromise is to represent the multiplicative constants to only
  80.  * 8 fractional bits, rather than 13.  This saves some shifting work on some
  81.  * machines, and may also reduce the cost of multiplication (since there
  82.  * are fewer one-bits in the constants).
  83.  */
  84.  
  85. #if BITS_IN_JSAMPLE == 8
  86. #define CONST_BITS  8
  87. #define PASS1_BITS  2
  88. #else
  89. #define CONST_BITS  8
  90. #define PASS1_BITS  1        /* lose a little precision to avoid overflow */
  91. #endif
  92.  
  93. /* Some C compilers fail to reduce "FIX(constant)" at compile time, thus
  94.  * causing a lot of useless floating-point operations at run time.
  95.  * To get around this we use the following pre-calculated constants.
  96.  * If you change CONST_BITS you may want to add appropriate values.
  97.  * (With a reasonable C compiler, you can just rely on the FIX() macro...)
  98.  */
  99.  
  100. #if CONST_BITS == 8
  101. #define FIX_1_082392200  ((long)  277)        /* FIX(1.082392200) */
  102. #define FIX_1_414213562  ((long)  362)        /* FIX(1.414213562) */
  103. #define FIX_1_847759065  ((long)  473)        /* FIX(1.847759065) */
  104. #define FIX_2_613125930  ((long)  669)        /* FIX(2.613125930) */
  105. #else
  106. #define FIX_1_082392200  FIX(1.082392200)
  107. #define FIX_1_414213562  FIX(1.414213562)
  108. #define FIX_1_847759065  FIX(1.847759065)
  109. #define FIX_2_613125930  FIX(2.613125930)
  110. #endif
  111.  
  112.  
  113. /* We can gain a little more speed, with a further compromise in accuracy,
  114.  * by omitting the addition in a descaling shift.  This yields an incorrectly
  115.  * rounded result half the time...
  116.  */
  117.  
  118. #ifndef USE_ACCURATE_ROUNDING
  119. #undef DESCALE
  120. #define DESCALE(x,n)  RIGHT_SHIFT(x, n)
  121. #endif
  122.  
  123.  
  124. /* Multiply a DCTELEM variable by an long constant, and immediately
  125.  * descale to yield a DCTELEM result.
  126.  */
  127.  
  128. #define MULTIPLY(var,const)  ((DCTELEM) DESCALE((var) * (const), CONST_BITS))
  129.  
  130.  
  131. /* Dequantize a coefficient by multiplying it by the multiplier-table
  132.  * entry; produce a DCTELEM result.  For 8-bit data a 16x16->16
  133.  * multiplication will do.  For 12-bit data, the multiplier table is
  134.  * declared long, so a 32-bit multiply will be used.
  135.  */
  136.  
  137. #if BITS_IN_JSAMPLE == 8
  138. #define DEQUANTIZE(coef,quantval)  (((IFAST_MULT_TYPE) (coef)) * (quantval))
  139. #else
  140. #define DEQUANTIZE(coef,quantval)  \
  141.     DESCALE((coef)*(quantval), IFAST_SCALE_BITS-PASS1_BITS)
  142. #endif
  143.  
  144.  
  145. /* Like DESCALE, but applies to a DCTELEM and produces an int.
  146.  * We assume that int right shift is unsigned if long right shift is.
  147.  */
  148.  
  149. #ifdef RIGHT_SHIFT_IS_UNSIGNED
  150. #define ISHIFT_TEMPS    DCTELEM ishift_temp;
  151. #if BITS_IN_JSAMPLE == 8
  152. #define DCTELEMBITS  16        /* DCTELEM may be 16 or 32 bits */
  153. #else
  154. #define DCTELEMBITS  32        /* DCTELEM must be 32 bits */
  155. #endif
  156. #define IRIGHT_SHIFT(x,shft)  \
  157.     ((ishift_temp = (x)) < 0 ? \
  158.      (ishift_temp >> (shft)) | ((~((DCTELEM) 0)) << (DCTELEMBITS-(shft))) : \
  159.      (ishift_temp >> (shft)))
  160. #else
  161. #define ISHIFT_TEMPS
  162. #define IRIGHT_SHIFT(x,shft)    ((x) >> (shft))
  163. #endif
  164.  
  165. #ifdef USE_ACCURATE_ROUNDING
  166. #define IDESCALE(x,n)  ((int) IRIGHT_SHIFT((x) + (1 << ((n)-1)), n))
  167. #else
  168. #define IDESCALE(x,n)  ((int) IRIGHT_SHIFT(x, n))
  169. #endif
  170.  
  171.  
  172. /*
  173.  * Perform dequantization and inverse DCT on one block of coefficients.
  174.  */
  175.  
  176. GLOBAL(void)
  177. jpeg_idct_ifast (j_decompress_ptr cinfo, jpeg_component_info * compptr,
  178.          JCOEFPTR coef_block,
  179.          JSAMPARRAY output_buf, JDIMENSION output_col)
  180. {
  181.   DCTELEM tmp0, tmp1, tmp2, tmp3, tmp4, tmp5, tmp6, tmp7;
  182.   DCTELEM tmp10, tmp11, tmp12, tmp13;
  183.   DCTELEM z5, z10, z11, z12, z13;
  184.   JCOEFPTR inptr;
  185.   IFAST_MULT_TYPE * quantptr;
  186.   int * wsptr;
  187.   JSAMPROW outptr;
  188.   JSAMPLE *range_limit = IDCT_range_limit(cinfo);
  189.   int ctr;
  190.   int workspace[DCTSIZE2];    /* buffers data between passes */
  191.   SHIFT_TEMPS            /* for DESCALE */
  192.   ISHIFT_TEMPS            /* for IDESCALE */
  193.  
  194.   /* Pass 1: process columns from input, store into work array. */
  195.  
  196.   inptr = coef_block;
  197.   quantptr = (IFAST_MULT_TYPE *) compptr->dct_table;
  198.   wsptr = workspace;
  199.   for (ctr = DCTSIZE; ctr > 0; ctr--) {
  200.     /* Due to quantization, we will usually find that many of the input
  201.      * coefficients are zero, especially the AC terms.  We can exploit this
  202.      * by short-circuiting the IDCT calculation for any column in which all
  203.      * the AC terms are zero.  In that case each output is equal to the
  204.      * DC coefficient (with scale factor as needed).
  205.      * With typical images and quantization tables, half or more of the
  206.      * column DCT calculations can be simplified this way.
  207.      */
  208.     
  209.     if (inptr[DCTSIZE*1] == 0 && inptr[DCTSIZE*2] == 0 &&
  210.     inptr[DCTSIZE*3] == 0 && inptr[DCTSIZE*4] == 0 &&
  211.     inptr[DCTSIZE*5] == 0 && inptr[DCTSIZE*6] == 0 &&
  212.     inptr[DCTSIZE*7] == 0) {
  213.       /* AC terms all zero */
  214.       int dcval = (int) DEQUANTIZE(inptr[DCTSIZE*0], quantptr[DCTSIZE*0]);
  215.  
  216.       wsptr[DCTSIZE*0] = dcval;
  217.       wsptr[DCTSIZE*1] = dcval;
  218.       wsptr[DCTSIZE*2] = dcval;
  219.       wsptr[DCTSIZE*3] = dcval;
  220.       wsptr[DCTSIZE*4] = dcval;
  221.       wsptr[DCTSIZE*5] = dcval;
  222.       wsptr[DCTSIZE*6] = dcval;
  223.       wsptr[DCTSIZE*7] = dcval;
  224.       
  225.       inptr++;            /* advance pointers to next column */
  226.       quantptr++;
  227.       wsptr++;
  228.       continue;
  229.     }
  230.     
  231.     /* Even part */
  232.  
  233.     tmp0 = DEQUANTIZE(inptr[DCTSIZE*0], quantptr[DCTSIZE*0]);
  234.     tmp1 = DEQUANTIZE(inptr[DCTSIZE*2], quantptr[DCTSIZE*2]);
  235.     tmp2 = DEQUANTIZE(inptr[DCTSIZE*4], quantptr[DCTSIZE*4]);
  236.     tmp3 = DEQUANTIZE(inptr[DCTSIZE*6], quantptr[DCTSIZE*6]);
  237.  
  238.     tmp10 = tmp0 + tmp2;    /* phase 3 */
  239.     tmp11 = tmp0 - tmp2;
  240.  
  241.     tmp13 = tmp1 + tmp3;    /* phases 5-3 */
  242.     tmp12 = MULTIPLY(tmp1 - tmp3, FIX_1_414213562) - tmp13; /* 2*c4 */
  243.  
  244.     tmp0 = tmp10 + tmp13;    /* phase 2 */
  245.     tmp3 = tmp10 - tmp13;
  246.     tmp1 = tmp11 + tmp12;
  247.     tmp2 = tmp11 - tmp12;
  248.     
  249.     /* Odd part */
  250.  
  251.     tmp4 = DEQUANTIZE(inptr[DCTSIZE*1], quantptr[DCTSIZE*1]);
  252.     tmp5 = DEQUANTIZE(inptr[DCTSIZE*3], quantptr[DCTSIZE*3]);
  253.     tmp6 = DEQUANTIZE(inptr[DCTSIZE*5], quantptr[DCTSIZE*5]);
  254.     tmp7 = DEQUANTIZE(inptr[DCTSIZE*7], quantptr[DCTSIZE*7]);
  255.  
  256.     z13 = tmp6 + tmp5;        /* phase 6 */
  257.     z10 = tmp6 - tmp5;
  258.     z11 = tmp4 + tmp7;
  259.     z12 = tmp4 - tmp7;
  260.  
  261.     tmp7 = z11 + z13;        /* phase 5 */
  262.     tmp11 = MULTIPLY(z11 - z13, FIX_1_414213562); /* 2*c4 */
  263.  
  264.     z5 = MULTIPLY(z10 + z12, FIX_1_847759065); /* 2*c2 */
  265.     tmp10 = MULTIPLY(z12, FIX_1_082392200) - z5; /* 2*(c2-c6) */
  266.     tmp12 = MULTIPLY(z10, - FIX_2_613125930) + z5; /* -2*(c2+c6) */
  267.  
  268.     tmp6 = tmp12 - tmp7;    /* phase 2 */
  269.     tmp5 = tmp11 - tmp6;
  270.     tmp4 = tmp10 + tmp5;
  271.  
  272.     wsptr[DCTSIZE*0] = (int) (tmp0 + tmp7);
  273.     wsptr[DCTSIZE*7] = (int) (tmp0 - tmp7);
  274.     wsptr[DCTSIZE*1] = (int) (tmp1 + tmp6);
  275.     wsptr[DCTSIZE*6] = (int) (tmp1 - tmp6);
  276.     wsptr[DCTSIZE*2] = (int) (tmp2 + tmp5);
  277.     wsptr[DCTSIZE*5] = (int) (tmp2 - tmp5);
  278.     wsptr[DCTSIZE*4] = (int) (tmp3 + tmp4);
  279.     wsptr[DCTSIZE*3] = (int) (tmp3 - tmp4);
  280.  
  281.     inptr++;            /* advance pointers to next column */
  282.     quantptr++;
  283.     wsptr++;
  284.   }
  285.   
  286.   /* Pass 2: process rows from work array, store into output array. */
  287.   /* Note that we must descale the results by a factor of 8 == 2**3, */
  288.   /* and also undo the PASS1_BITS scaling. */
  289.  
  290.   wsptr = workspace;
  291.   for (ctr = 0; ctr < DCTSIZE; ctr++) {
  292.     outptr = output_buf[ctr] + output_col;
  293.     /* Rows of zeroes can be exploited in the same way as we did with columns.
  294.      * However, the column calculation has created many nonzero AC terms, so
  295.      * the simplification applies less often (typically 5% to 10% of the time).
  296.      * On machines with very fast multiplication, it's possible that the
  297.      * test takes more time than it's worth.  In that case this section
  298.      * may be commented out.
  299.      */
  300.     
  301. #ifndef NO_ZERO_ROW_TEST
  302.     if (wsptr[1] == 0 && wsptr[2] == 0 && wsptr[3] == 0 && wsptr[4] == 0 &&
  303.     wsptr[5] == 0 && wsptr[6] == 0 && wsptr[7] == 0) {
  304.       /* AC terms all zero */
  305.       JSAMPLE dcval = range_limit[IDESCALE(wsptr[0], PASS1_BITS+3)
  306.                   & RANGE_MASK];
  307.       
  308.       outptr[0] = dcval;
  309.       outptr[1] = dcval;
  310.       outptr[2] = dcval;
  311.       outptr[3] = dcval;
  312.       outptr[4] = dcval;
  313.       outptr[5] = dcval;
  314.       outptr[6] = dcval;
  315.       outptr[7] = dcval;
  316.  
  317.       wsptr += DCTSIZE;        /* advance pointer to next row */
  318.       continue;
  319.     }
  320. #endif
  321.     
  322.     /* Even part */
  323.  
  324.     tmp10 = ((DCTELEM) wsptr[0] + (DCTELEM) wsptr[4]);
  325.     tmp11 = ((DCTELEM) wsptr[0] - (DCTELEM) wsptr[4]);
  326.  
  327.     tmp13 = ((DCTELEM) wsptr[2] + (DCTELEM) wsptr[6]);
  328.     tmp12 = MULTIPLY((DCTELEM) wsptr[2] - (DCTELEM) wsptr[6], FIX_1_414213562)
  329.         - tmp13;
  330.  
  331.     tmp0 = tmp10 + tmp13;
  332.     tmp3 = tmp10 - tmp13;
  333.     tmp1 = tmp11 + tmp12;
  334.     tmp2 = tmp11 - tmp12;
  335.  
  336.     /* Odd part */
  337.  
  338.     z13 = (DCTELEM) wsptr[5] + (DCTELEM) wsptr[3];
  339.     z10 = (DCTELEM) wsptr[5] - (DCTELEM) wsptr[3];
  340.     z11 = (DCTELEM) wsptr[1] + (DCTELEM) wsptr[7];
  341.     z12 = (DCTELEM) wsptr[1] - (DCTELEM) wsptr[7];
  342.  
  343.     tmp7 = z11 + z13;        /* phase 5 */
  344.     tmp11 = MULTIPLY(z11 - z13, FIX_1_414213562); /* 2*c4 */
  345.  
  346.     z5 = MULTIPLY(z10 + z12, FIX_1_847759065); /* 2*c2 */
  347.     tmp10 = MULTIPLY(z12, FIX_1_082392200) - z5; /* 2*(c2-c6) */
  348.     tmp12 = MULTIPLY(z10, - FIX_2_613125930) + z5; /* -2*(c2+c6) */
  349.  
  350.     tmp6 = tmp12 - tmp7;    /* phase 2 */
  351.     tmp5 = tmp11 - tmp6;
  352.     tmp4 = tmp10 + tmp5;
  353.  
  354.     /* Final output stage: scale down by a factor of 8 and range-limit */
  355.  
  356.     outptr[0] = range_limit[IDESCALE(tmp0 + tmp7, PASS1_BITS+3)
  357.                 & RANGE_MASK];
  358.     outptr[7] = range_limit[IDESCALE(tmp0 - tmp7, PASS1_BITS+3)
  359.                 & RANGE_MASK];
  360.     outptr[1] = range_limit[IDESCALE(tmp1 + tmp6, PASS1_BITS+3)
  361.                 & RANGE_MASK];
  362.     outptr[6] = range_limit[IDESCALE(tmp1 - tmp6, PASS1_BITS+3)
  363.                 & RANGE_MASK];
  364.     outptr[2] = range_limit[IDESCALE(tmp2 + tmp5, PASS1_BITS+3)
  365.                 & RANGE_MASK];
  366.     outptr[5] = range_limit[IDESCALE(tmp2 - tmp5, PASS1_BITS+3)
  367.                 & RANGE_MASK];
  368.     outptr[4] = range_limit[IDESCALE(tmp3 + tmp4, PASS1_BITS+3)
  369.                 & RANGE_MASK];
  370.     outptr[3] = range_limit[IDESCALE(tmp3 - tmp4, PASS1_BITS+3)
  371.                 & RANGE_MASK];
  372.  
  373.     wsptr += DCTSIZE;        /* advance pointer to next row */
  374.   }
  375. }
  376.  
  377. #endif /* DCT_IFAST_SUPPORTED */
  378.