home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Black Box 4 / BlackBox.cdr / progc / jpeg3.arj / JFWDDCT.C < prev    next >
C/C++ Source or Header  |  1992-02-07  |  7KB  |  209 lines
  1. /*
  2.  * jfwddct.c
  3.  *
  4.  * Copyright (C) 1991, 1992, Thomas G. Lane.
  5.  * This file is part of the Independent JPEG Group's software.
  6.  * For conditions of distribution and use, see the accompanying README file.
  7.  *
  8.  * This file contains the basic DCT (Discrete Cosine Transform)
  9.  * transformation subroutine.
  10.  *
  11.  * This implementation is based on Appendix A.2 of the book
  12.  * "Discrete Cosine Transform---Algorithms, Advantages, Applications"
  13.  * by K.R. Rao and P. Yip  (Academic Press, Inc, London, 1990).
  14.  * It uses scaled fixed-point arithmetic instead of floating point.
  15.  */
  16.  
  17. #include "jinclude.h"
  18.  
  19. /*
  20.  * This routine is specialized to the case DCTSIZE = 8.
  21.  */
  22.  
  23. #if DCTSIZE != 8
  24.   Sorry, this code only copes with 8x8 DCTs. /* deliberate syntax err */
  25. #endif
  26.  
  27.  
  28. /* The poop on this scaling stuff is as follows:
  29.  *
  30.  * We have to do addition and subtraction of the integer inputs, which
  31.  * is no problem, and multiplication by fractional constants, which is
  32.  * a problem to do in integer arithmetic.  We multiply all the constants
  33.  * by DCT_SCALE and convert them to integer constants (thus retaining
  34.  * LG2_DCT_SCALE bits of precision in the constants).  After doing a
  35.  * multiplication we have to divide the product by DCT_SCALE, with proper
  36.  * rounding, to produce the correct output.  The division can be implemented
  37.  * cheaply as a right shift of LG2_DCT_SCALE bits.  The DCT equations also
  38.  * specify an additional division by 2 on the final outputs; this can be
  39.  * folded into the right-shift by shifting one more bit (see UNFIXH).
  40.  *
  41.  * If you are planning to recode this in assembler, you might want to set
  42.  * LG2_DCT_SCALE to 15.  This loses a bit of precision, but then all the
  43.  * multiplications are between 16-bit quantities (given 8-bit JSAMPLEs!)
  44.  * so you could use a signed 16x16=>32 bit multiply instruction instead of
  45.  * full 32x32 multiply.  Unfortunately there's no way to describe such a
  46.  * multiply portably in C, so we've gone for the extra bit of accuracy here.
  47.  */
  48.  
  49. #ifdef EIGHT_BIT_SAMPLES
  50. #define LG2_DCT_SCALE 16
  51. #else
  52. #define LG2_DCT_SCALE 15    /* lose a little precision to avoid overflow */
  53. #endif
  54.  
  55. #define ONE    ((INT32) 1)
  56.  
  57. #define DCT_SCALE (ONE << LG2_DCT_SCALE)
  58.  
  59. /* In some places we shift the inputs left by a couple more bits, */
  60. /* so that they can be added to fractional results without too much */
  61. /* loss of precision. */
  62. #define LG2_OVERSCALE 2
  63. #define OVERSCALE  (ONE << LG2_OVERSCALE)
  64. #define OVERSHIFT(x)  ((x) <<= LG2_OVERSCALE)
  65.  
  66. /* Scale a fractional constant by DCT_SCALE */
  67. #define FIX(x)    ((INT32) ((x) * DCT_SCALE + 0.5))
  68.  
  69. /* Scale a fractional constant by DCT_SCALE/OVERSCALE */
  70. /* Such a constant can be multiplied with an overscaled input */
  71. /* to produce something that's scaled by DCT_SCALE */
  72. #define FIXO(x)  ((INT32) ((x) * DCT_SCALE / OVERSCALE + 0.5))
  73.  
  74. /* Descale and correctly round a value that's scaled by DCT_SCALE */
  75. #define UNFIX(x)   RIGHT_SHIFT((x) + (ONE << (LG2_DCT_SCALE-1)), LG2_DCT_SCALE)
  76.  
  77. /* Same with an additional division by 2, ie, correctly rounded UNFIX(x/2) */
  78. #define UNFIXH(x)  RIGHT_SHIFT((x) + (ONE << LG2_DCT_SCALE), LG2_DCT_SCALE+1)
  79.  
  80. /* Take a value scaled by DCT_SCALE and round to integer scaled by OVERSCALE */
  81. #define UNFIXO(x)  RIGHT_SHIFT((x) + (ONE << (LG2_DCT_SCALE-1-LG2_OVERSCALE)),\
  82.                    LG2_DCT_SCALE-LG2_OVERSCALE)
  83.  
  84. /* Here are the constants we need */
  85. /* SIN_i_j is sine of i*pi/j, scaled by DCT_SCALE */
  86. /* COS_i_j is cosine of i*pi/j, scaled by DCT_SCALE */
  87.  
  88. #define SIN_1_4 FIX(0.707106781)
  89. #define COS_1_4 SIN_1_4
  90.  
  91. #define SIN_1_8 FIX(0.382683432)
  92. #define COS_1_8 FIX(0.923879533)
  93. #define SIN_3_8 COS_1_8
  94. #define COS_3_8 SIN_1_8
  95.  
  96. #define SIN_1_16 FIX(0.195090322)
  97. #define COS_1_16 FIX(0.980785280)
  98. #define SIN_7_16 COS_1_16
  99. #define COS_7_16 SIN_1_16
  100.  
  101. #define SIN_3_16 FIX(0.555570233)
  102. #define COS_3_16 FIX(0.831469612)
  103. #define SIN_5_16 COS_3_16
  104. #define COS_5_16 SIN_3_16
  105.  
  106. /* OSIN_i_j is sine of i*pi/j, scaled by DCT_SCALE/OVERSCALE */
  107. /* OCOS_i_j is cosine of i*pi/j, scaled by DCT_SCALE/OVERSCALE */
  108.  
  109. #define OSIN_1_4 FIXO(0.707106781)
  110. #define OCOS_1_4 OSIN_1_4
  111.  
  112. #define OSIN_1_8 FIXO(0.382683432)
  113. #define OCOS_1_8 FIXO(0.923879533)
  114. #define OSIN_3_8 OCOS_1_8
  115. #define OCOS_3_8 OSIN_1_8
  116.  
  117. #define OSIN_1_16 FIXO(0.195090322)
  118. #define OCOS_1_16 FIXO(0.980785280)
  119. #define OSIN_7_16 OCOS_1_16
  120. #define OCOS_7_16 OSIN_1_16
  121.  
  122. #define OSIN_3_16 FIXO(0.555570233)
  123. #define OCOS_3_16 FIXO(0.831469612)
  124. #define OSIN_5_16 OCOS_3_16
  125. #define OCOS_5_16 OSIN_3_16
  126.  
  127.  
  128. /*
  129.  * Perform the forward DCT on one block of samples.
  130.  *
  131.  * A 2-D DCT can be done by 1-D DCT on each row
  132.  * followed by 1-D DCT on each column.
  133.  */
  134.  
  135. GLOBAL void
  136. j_fwd_dct (DCTBLOCK data)
  137. {
  138.   int pass, rowctr;
  139.   register DCTELEM *inptr, *outptr;
  140.   DCTBLOCK workspace;
  141.  
  142.   /* Each iteration of the inner loop performs one 8-point 1-D DCT.
  143.    * It reads from a *row* of the input matrix and stores into a *column*
  144.    * of the output matrix.  In the first pass, we read from the data[] array
  145.    * and store into the local workspace[].  In the second pass, we read from
  146.    * the workspace[] array and store into data[], thus performing the
  147.    * equivalent of a columnar DCT pass with no variable array indexing.
  148.    */
  149.  
  150.   inptr = data;            /* initialize pointers for first pass */
  151.   outptr = workspace;
  152.   for (pass = 1; pass >= 0; pass--) {
  153.     for (rowctr = DCTSIZE-1; rowctr >= 0; rowctr--) {
  154.       /* many tmps have nonoverlapping lifetime -- flashy register colourers
  155.        * should be able to do this lot very well
  156.        */
  157.       INT32 tmp0, tmp1, tmp2, tmp3, tmp4, tmp5, tmp6, tmp7;
  158.       INT32 tmp10, tmp11, tmp12, tmp13;
  159.       INT32 tmp14, tmp15, tmp16, tmp17;
  160.       INT32 tmp25, tmp26;
  161.       SHIFT_TEMPS
  162.  
  163.       tmp0 = inptr[7] + inptr[0];
  164.       tmp1 = inptr[6] + inptr[1];
  165.       tmp2 = inptr[5] + inptr[2];
  166.       tmp3 = inptr[4] + inptr[3];
  167.       tmp4 = inptr[3] - inptr[4];
  168.       tmp5 = inptr[2] - inptr[5];
  169.       tmp6 = inptr[1] - inptr[6];
  170.       tmp7 = inptr[0] - inptr[7];
  171.       
  172.       tmp10 = tmp3 + tmp0;
  173.       tmp11 = tmp2 + tmp1;
  174.       tmp12 = tmp1 - tmp2;
  175.       tmp13 = tmp0 - tmp3;
  176.       
  177.       outptr[        0] = (DCTELEM) UNFIXH((tmp10 + tmp11) * SIN_1_4);
  178.       outptr[DCTSIZE*4] = (DCTELEM) UNFIXH((tmp10 - tmp11) * COS_1_4);
  179.       
  180.       outptr[DCTSIZE*2] = (DCTELEM) UNFIXH(tmp13*COS_1_8 + tmp12*SIN_1_8);
  181.       outptr[DCTSIZE*6] = (DCTELEM) UNFIXH(tmp13*SIN_1_8 - tmp12*COS_1_8);
  182.       
  183.       tmp16 = UNFIXO((tmp6 + tmp5) * SIN_1_4);
  184.       tmp15 = UNFIXO((tmp6 - tmp5) * COS_1_4);
  185.       
  186.       OVERSHIFT(tmp4);
  187.       OVERSHIFT(tmp7);
  188.       
  189.       /* tmp4, tmp7, tmp15, tmp16 are overscaled by OVERSCALE */
  190.       
  191.       tmp14 = tmp4 + tmp15;
  192.       tmp25 = tmp4 - tmp15;
  193.       tmp26 = tmp7 - tmp16;
  194.       tmp17 = tmp7 + tmp16;
  195.       
  196.       outptr[DCTSIZE  ] = (DCTELEM) UNFIXH(tmp17*OCOS_1_16 + tmp14*OSIN_1_16);
  197.       outptr[DCTSIZE*7] = (DCTELEM) UNFIXH(tmp17*OCOS_7_16 - tmp14*OSIN_7_16);
  198.       outptr[DCTSIZE*5] = (DCTELEM) UNFIXH(tmp26*OCOS_5_16 + tmp25*OSIN_5_16);
  199.       outptr[DCTSIZE*3] = (DCTELEM) UNFIXH(tmp26*OCOS_3_16 - tmp25*OSIN_3_16);
  200.  
  201.       inptr += DCTSIZE;        /* advance inptr to next row */
  202.       outptr++;            /* advance outptr to next column */
  203.     }
  204.     /* end of pass; in case it was pass 1, set up for pass 2 */
  205.     inptr = workspace;
  206.     outptr = data;
  207.   }
  208. }
  209.