libopenjpeg/dwt.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2002-2007, Communications and Remote Sensing Laboratory, Universite catholique de Louvain (UCL), Belgium
   3  * Copyright (c) 2002-2007, Professor Benoit Macq
   4  * Copyright (c) 2001-2003, David Janssens
   5  * Copyright (c) 2002-2003, Yannick Verschueren
   6  * Copyright (c) 2003-2007, Francois-Olivier Devaux and Antonin Descampe
   7  * Copyright (c) 2005, Herve Drolon, FreeImage Team
   8  * Copyright (c) 2007, Jonathan Ballard <dzonatas@dzonux.net>
   9  * Copyright (c) 2007, Callum Lerwick <seg@haxxed.com>
  10  * All rights reserved.
  11  *
  12  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  13  * modification, are permitted provided that the following conditions
  14  * are met:
  15  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  17  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  18  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  19  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  20  *
  21  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS `AS IS'
  22  * AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  23  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  24  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT OWNER OR CONTRIBUTORS BE
  25  * LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR
  26  * CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF
  27  * SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS
  28  * INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN
  29  * CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)
  30  * ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE
  31  * POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  32  */
  33
  34 #ifdef __SSE__
  35 #include <xmmintrin.h>
  36 #endif
  37
  38 #include "opj_includes.h"
  39
  40 /** @defgroup DWT DWT - Implementation of a discrete wavelet transform */
  41 /*@{*/
  42
  43 #define WS(i) v->mem[(i)*2]
  44 #define WD(i) v->mem[(1+(i)*2)]
  45
  46 /** @name Local data structures */
  47 /*@{*/
  48
  49 typedef struct dwt_local {
  50         int* mem;
  51         int dn;
  52         int sn;
  53         int cas;
  54 } dwt_t;
  55
  56 typedef union {
  57         float   f[4];
  58 } v4;
  59
  60 typedef struct v4dwt_local {
  61         v4*     wavelet ;
  62         int             dn ;
  63         int             sn ;
  64         int             cas ;
  65 } v4dwt_t ;
  66
  67 static const float dwt_alpha =  1.586134342f; /*  12994 */
  68 static const float dwt_beta  =  0.052980118f; /*    434 */
  69 static const float dwt_gamma = -0.882911075f; /*  -7233 */
  70 static const float dwt_delta = -0.443506852f; /*  -3633 */
  71
  72 static const float K      = 1.230174105f; /*  10078 */
  73 /* FIXME: What is this constant? */
  74 static const float c13318 = 1.625732422f;
  75
  76 /*@}*/
  77
  78 /**
  79 Virtual function type for wavelet transform in 1-D
  80 */
  81 typedef void (*DWT1DFN)(dwt_t* v);
  82
  83 /** @name Local static functions */
  84 /*@{*/
  85
  86 /**
  87 Forward lazy transform (horizontal)
  88 */
  89 static void dwt_deinterleave_h(int *a, int *b, int dn, int sn, int cas);
  90 /**
  91 Forward lazy transform (vertical)
  92 */
  93 static void dwt_deinterleave_v(int *a, int *b, int dn, int sn, int x, int cas);
  94 /**
  95 Inverse lazy transform (horizontal)
  96 */
  97 static void dwt_interleave_h(dwt_t* h, int *a);
  98 /**
  99 Inverse lazy transform (vertical)
 100 */
 101 static void dwt_interleave_v(dwt_t* v, int *a, int x);
 102 /**
 103 Forward 5-3 wavelet transform in 1-D
 104 */
 105 static void dwt_encode_1(int *a, int dn, int sn, int cas);
 106 /**
 107 Inverse 5-3 wavelet transform in 1-D
 108 */
 109 static void dwt_decode_1(dwt_t *v);
 110 /**
 111 Forward 9-7 wavelet transform in 1-D
 112 */
 113 static void dwt_encode_1_real(int *a, int dn, int sn, int cas);
 114 /**
 115 Explicit calculation of the Quantization Stepsizes
 116 */
 117 static void dwt_encode_stepsize(int stepsize, int numbps, opj_stepsize_t *bandno_stepsize);
 118 /**
 119 Inverse wavelet transform in 2-D.
 120 */
 121 static void dwt_decode_tile(opj_tcd_tilecomp_t* tilec, int i, DWT1DFN fn);
 122
 123 /*@}*/
 124
 125 /*@}*/
 126
 127 #define S(i) a[(i)*2]
 128 #define D(i) a[(1+(i)*2)]
 129 #define S_(i) ((i)<0?S(0):((i)>=sn?S(sn-1):S(i)))
 130 #define D_(i) ((i)<0?D(0):((i)>=dn?D(dn-1):D(i)))
 131 /* new */
 132 #define SS_(i) ((i)<0?S(0):((i)>=dn?S(dn-1):S(i)))
 133 #define DD_(i) ((i)<0?D(0):((i)>=sn?D(sn-1):D(i)))
 134
 135 /* <summary>                                                              */
 136 /* This table contains the norms of the 5-3 wavelets for different bands. */
 137 /* </summary>                                                             */
 138 static const double dwt_norms[4][10] = {
 139         {1.000, 1.500, 2.750, 5.375, 10.68, 21.34, 42.67, 85.33, 170.7, 341.3},
 140         {1.038, 1.592, 2.919, 5.703, 11.33, 22.64, 45.25, 90.48, 180.9},
 141         {1.038, 1.592, 2.919, 5.703, 11.33, 22.64, 45.25, 90.48, 180.9},
 142         {.7186, .9218, 1.586, 3.043, 6.019, 12.01, 24.00, 47.97, 95.93}
 143 };
 144
 145 /* <summary>                                                              */
 146 /* This table contains the norms of the 9-7 wavelets for different bands. */
 147 /* </summary>                                                             */
 148 static const double dwt_norms_real[4][10] = {
 149         {1.000, 1.965, 4.177, 8.403, 16.90, 33.84, 67.69, 135.3, 270.6, 540.9},
 150         {2.022, 3.989, 8.355, 17.04, 34.27, 68.63, 137.3, 274.6, 549.0},
 151         {2.022, 3.989, 8.355, 17.04, 34.27, 68.63, 137.3, 274.6, 549.0},
 152         {2.080, 3.865, 8.307, 17.18, 34.71, 69.59, 139.3, 278.6, 557.2}
 153 };
 154
 155 /*
 156 ==========================================================
 157    local functions
 158 ==========================================================
 159 */
 160
 161 /* <summary>                                     */
 162 /* Forward lazy transform (horizontal).  */
 163 /* </summary>                            */
 164 static void dwt_deinterleave_h(int *a, int *b, int dn, int sn, int cas) {
 165         int i;
 166     for (i=0; i<sn; i++) b[i]=a[2*i+cas];
 167     for (i=0; i<dn; i++) b[sn+i]=a[(2*i+1-cas)];
 168 }
 169
 170 /* <summary>                             */
 171 /* Forward lazy transform (vertical).    */
 172 /* </summary>                            */
 173 static void dwt_deinterleave_v(int *a, int *b, int dn, int sn, int x, int cas) {
 174     int i;
 175     for (i=0; i<sn; i++) b[i*x]=a[2*i+cas];
 176     for (i=0; i<dn; i++) b[(sn+i)*x]=a[(2*i+1-cas)];
 177 }
 178
 179 /* <summary>                             */
 180 /* Inverse lazy transform (horizontal).  */
 181 /* </summary>                            */
 182 static void dwt_interleave_h(dwt_t* h, int *a) {
 183     int *ai = a;
 184     int *bi = h->mem + h->cas;
 185     int  i      = h->sn;
 186     while( i-- ) {
 187       *bi = *(ai++);
 188           bi += 2;
 189     }
 190     ai  = a + h->sn;
 191     bi  = h->mem + 1 - h->cas;
 192     i   = h->dn ;
 193     while( i-- ) {
 194       *bi = *(ai++);
 195           bi += 2;
 196     }
 197 }
 198
 199 /* <summary>                             */
 200 /* Inverse lazy transform (vertical).    */
 201 /* </summary>                            */
 202 static void dwt_interleave_v(dwt_t* v, int *a, int x) {
 203     int *ai = a;
 204     int *bi = v->mem + v->cas;
 205     int  i = v->sn;
 206     while( i-- ) {
 207       *bi = *ai;
 208           bi += 2;
 209           ai += x;
 210     }
 211     ai = a + (v->sn * x);
 212     bi = v->mem + 1 - v->cas;
 213     i = v->dn ;
 214     while( i-- ) {
 215       *bi = *ai;
 216           bi += 2;
 217           ai += x;
 218     }
 219 }
 220
 221
 222 /* <summary>                            */
 223 /* Forward 5-3 wavelet transform in 1-D. */
 224 /* </summary>                           */
 225 static void dwt_encode_1(int *a, int dn, int sn, int cas) {
 226         int i;
 227
 228         if (!cas) {
 229                 if ((dn > 0) || (sn > 1)) {     /* NEW :  CASE ONE ELEMENT */
 230                         for (i = 0; i < dn; i++) D(i) -= (S_(i) + S_(i + 1)) >> 1;
 231                         for (i = 0; i < sn; i++) S(i) += (D_(i - 1) + D_(i) + 2) >> 2;
 232                 }
 233         } else {
 234                 if (!sn && dn == 1)                 /* NEW :  CASE ONE ELEMENT */
 235                         S(0) *= 2;
 236                 else {
 237                         for (i = 0; i < dn; i++) S(i) -= (DD_(i) + DD_(i - 1)) >> 1;
 238                         for (i = 0; i < sn; i++) D(i) += (SS_(i) + SS_(i + 1) + 2) >> 2;
 239                 }
 240         }
 241 }
 242
 243 /* <summary>                            */
 244 /* Inverse 5-3 wavelet transform in 1-D. */
 245 /* </summary>                           */
 246 static void dwt_decode_1_(int *a, int dn, int sn, int cas) {
 247         int i;
 248
 249         if (!cas) {
 250                 if ((dn > 0) || (sn > 1)) { /* NEW :  CASE ONE ELEMENT */
 251                         for (i = 0; i < sn; i++) S(i) -= (D_(i - 1) + D_(i) + 2) >> 2;
 252                         for (i = 0; i < dn; i++) D(i) += (S_(i) + S_(i + 1)) >> 1;
 253                 }
 254         } else {
 255                 if (!sn  && dn == 1)          /* NEW :  CASE ONE ELEMENT */
 256                         S(0) /= 2;
 257                 else {
 258                         for (i = 0; i < sn; i++) D(i) -= (SS_(i) + SS_(i + 1) + 2) >> 2;
 259                         for (i = 0; i < dn; i++) S(i) += (DD_(i) + DD_(i - 1)) >> 1;
 260                 }
 261         }
 262 }
 263
 264 /* <summary>                            */
 265 /* Inverse 5-3 wavelet transform in 1-D. */
 266 /* </summary>                           */
 267 static void dwt_decode_1(dwt_t *v) {
 268         dwt_decode_1_(v->mem, v->dn, v->sn, v->cas);
 269 }
 270
 271 /* <summary>                             */
 272 /* Forward 9-7 wavelet transform in 1-D. */
 273 /* </summary>                            */
 274 static void dwt_encode_1_real(int *a, int dn, int sn, int cas) {
 275         int i;
 276         if (!cas) {
 277                 if ((dn > 0) || (sn > 1)) {     /* NEW :  CASE ONE ELEMENT */
 278                         for (i = 0; i < dn; i++)
 279                                 D(i) -= fix_mul(S_(i) + S_(i + 1), 12993);
 280                         for (i = 0; i < sn; i++)
 281                                 S(i) -= fix_mul(D_(i - 1) + D_(i), 434);
 282                         for (i = 0; i < dn; i++)
 283                                 D(i) += fix_mul(S_(i) + S_(i + 1), 7233);
 284                         for (i = 0; i < sn; i++)
 285                                 S(i) += fix_mul(D_(i - 1) + D_(i), 3633);
 286                         for (i = 0; i < dn; i++)
 287                                 D(i) = fix_mul(D(i), 5038);     /*5038 */
 288                         for (i = 0; i < sn; i++)
 289                                 S(i) = fix_mul(S(i), 6659);     /*6660 */
 290                 }
 291         } else {
 292                 if ((sn > 0) || (dn > 1)) {     /* NEW :  CASE ONE ELEMENT */
 293                         for (i = 0; i < dn; i++)
 294                                 S(i) -= fix_mul(DD_(i) + DD_(i - 1), 12993);
 295                         for (i = 0; i < sn; i++)
 296                                 D(i) -= fix_mul(SS_(i) + SS_(i + 1), 434);
 297                         for (i = 0; i < dn; i++)
 298                                 S(i) += fix_mul(DD_(i) + DD_(i - 1), 7233);
 299                         for (i = 0; i < sn; i++)
 300                                 D(i) += fix_mul(SS_(i) + SS_(i + 1), 3633);
 301                         for (i = 0; i < dn; i++)
 302                                 S(i) = fix_mul(S(i), 5038);     /*5038 */
 303                         for (i = 0; i < sn; i++)
 304                                 D(i) = fix_mul(D(i), 6659);     /*6660 */
 305                 }
 306         }
 307 }
 308
 309 static void dwt_encode_stepsize(int stepsize, int numbps, opj_stepsize_t *bandno_stepsize) {
 310         int p, n;
 311         p = int_floorlog2(stepsize) - 13;
 312         n = 11 - int_floorlog2(stepsize);
 313         bandno_stepsize->mant = (n < 0 ? stepsize >> -n : stepsize << n) & 0x7ff;
 314         bandno_stepsize->expn = numbps - p;
 315 }
 316
 317 /*
 318 ==========================================================
 319    DWT interface
 320 ==========================================================
 321 */
 322
 323 /* <summary>                            */
 324 /* Forward 5-3 wavelet transform in 2-D. */
 325 /* </summary>                           */
 326 void dwt_encode(opj_tcd_tilecomp_t * tilec) {
 327         int i, j, k;
 328         int *a = NULL;
 329         int *aj = NULL;
 330         int *bj = NULL;
 331         int w, l;
 332
 333         w = tilec->x1-tilec->x0;
 334         l = tilec->numresolutions-1;
 335         a = tilec->data;
 336
 337         for (i = 0; i < l; i++) {
 338                 int rw;                 /* width of the resolution level computed                                                           */
 339                 int rh;                 /* height of the resolution level computed                                                          */
 340                 int rw1;                /* width of the resolution level once lower than computed one                                       */
 341                 int rh1;                /* height of the resolution level once lower than computed one                                      */
 342                 int cas_col;    /* 0 = non inversion on horizontal filtering 1 = inversion between low-pass and high-pass filtering */
 343                 int cas_row;    /* 0 = non inversion on vertical filtering 1 = inversion between low-pass and high-pass filtering   */
 344                 int dn, sn;
 345
 346                 rw = tilec->resolutions[l - i].x1 - tilec->resolutions[l - i].x0;
 347                 rh = tilec->resolutions[l - i].y1 - tilec->resolutions[l - i].y0;
 348                 rw1= tilec->resolutions[l - i - 1].x1 - tilec->resolutions[l - i - 1].x0;
 349                 rh1= tilec->resolutions[l - i - 1].y1 - tilec->resolutions[l - i - 1].y0;
 350
 351                 cas_row = tilec->resolutions[l - i].x0 % 2;
 352                 cas_col = tilec->resolutions[l - i].y0 % 2;
 353
 354                 sn = rh1;
 355                 dn = rh - rh1;
 356                 bj = (int*)opj_malloc(rh * sizeof(int));
 357                 for (j = 0; j < rw; j++) {
 358                         aj = a + j;
 359                         for (k = 0; k < rh; k++)  bj[k] = aj[k*w];
 360                         dwt_encode_1(bj, dn, sn, cas_col);
 361                         dwt_deinterleave_v(bj, aj, dn, sn, w, cas_col);
 362                 }
 363                 opj_free(bj);
 364
 365                 sn = rw1;
 366                 dn = rw - rw1;
 367                 bj = (int*)opj_malloc(rw * sizeof(int));
 368                 for (j = 0; j < rh; j++) {
 369                         aj = a + j * w;
 370                         for (k = 0; k < rw; k++)  bj[k] = aj[k];
 371                         dwt_encode_1(bj, dn, sn, cas_row);
 372                         dwt_deinterleave_h(bj, aj, dn, sn, cas_row);
 373                 }
 374                 opj_free(bj);
 375         }
 376 }
 377
 378
 379 /* <summary>                            */
 380 /* Inverse 5-3 wavelet transform in 2-D. */
 381 /* </summary>                           */
 382 void dwt_decode(opj_tcd_tilecomp_t* tilec, int numres) {
 383         dwt_decode_tile(tilec, numres, &dwt_decode_1);
 384 }
 385
 386
 387 /* <summary>                          */
 388 /* Get gain of 5-3 wavelet transform. */
 389 /* </summary>                         */
 390 int dwt_getgain(int orient) {
 391         if (orient == 0)
 392                 return 0;
 393         if (orient == 1 || orient == 2)
 394                 return 1;
 395         return 2;
 396 }
 397
 398 /* <summary>                */
 399 /* Get norm of 5-3 wavelet. */
 400 /* </summary>               */
 401 double dwt_getnorm(int level, int orient) {
 402         return dwt_norms[orient][level];
 403 }
 404
 405 /* <summary>                             */
 406 /* Forward 9-7 wavelet transform in 2-D. */
 407 /* </summary>                            */
 408
 409 void dwt_encode_real(opj_tcd_tilecomp_t * tilec) {
 410         int i, j, k;
 411         int *a = NULL;
 412         int *aj = NULL;
 413         int *bj = NULL;
 414         int w, l;
 415
 416         w = tilec->x1-tilec->x0;
 417         l = tilec->numresolutions-1;
 418         a = tilec->data;
 419
 420         for (i = 0; i < l; i++) {
 421                 int rw;                 /* width of the resolution level computed                                                     */
 422                 int rh;                 /* height of the resolution level computed                                                    */
 423                 int rw1;                /* width of the resolution level once lower than computed one                                 */
 424                 int rh1;                /* height of the resolution level once lower than computed one                                */
 425                 int cas_col;    /* 0 = non inversion on horizontal filtering 1 = inversion between low-pass and high-pass filtering */
 426                 int cas_row;    /* 0 = non inversion on vertical filtering 1 = inversion between low-pass and high-pass filtering   */
 427                 int dn, sn;
 428
 429                 rw = tilec->resolutions[l - i].x1 - tilec->resolutions[l - i].x0;
 430                 rh = tilec->resolutions[l - i].y1 - tilec->resolutions[l - i].y0;
 431                 rw1= tilec->resolutions[l - i - 1].x1 - tilec->resolutions[l - i - 1].x0;
 432                 rh1= tilec->resolutions[l - i - 1].y1 - tilec->resolutions[l - i - 1].y0;
 433
 434                 cas_row = tilec->resolutions[l - i].x0 % 2;
 435                 cas_col = tilec->resolutions[l - i].y0 % 2;
 436
 437                 sn = rh1;
 438                 dn = rh - rh1;
 439                 bj = (int*)opj_malloc(rh * sizeof(int));
 440                 for (j = 0; j < rw; j++) {
 441                         aj = a + j;
 442                         for (k = 0; k < rh; k++)  bj[k] = aj[k*w];
 443                         dwt_encode_1_real(bj, dn, sn, cas_col);
 444                         dwt_deinterleave_v(bj, aj, dn, sn, w, cas_col);
 445                 }
 446                 opj_free(bj);
 447
 448                 sn = rw1;
 449                 dn = rw - rw1;
 450                 bj = (int*)opj_malloc(rw * sizeof(int));
 451                 for (j = 0; j < rh; j++) {
 452                         aj = a + j * w;
 453                         for (k = 0; k < rw; k++)  bj[k] = aj[k];
 454                         dwt_encode_1_real(bj, dn, sn, cas_row);
 455                         dwt_deinterleave_h(bj, aj, dn, sn, cas_row);
 456                 }
 457                 opj_free(bj);
 458         }
 459 }
 460
 461
 462 /* <summary>                          */
 463 /* Get gain of 9-7 wavelet transform. */
 464 /* </summary>                         */
 465 int dwt_getgain_real(int orient) {
 466         (void)orient;
 467         return 0;
 468 }
 469
 470 /* <summary>                */
 471 /* Get norm of 9-7 wavelet. */
 472 /* </summary>               */
 473 double dwt_getnorm_real(int level, int orient) {
 474         return dwt_norms_real[orient][level];
 475 }
 476
 477 void dwt_calc_explicit_stepsizes(opj_tccp_t * tccp, int prec) {
 478         int numbands, bandno;
 479         numbands = 3 * tccp->numresolutions - 2;
 480         for (bandno = 0; bandno < numbands; bandno++) {
 481                 double stepsize;
 482                 int resno, level, orient, gain;
 483
 484                 resno = (bandno == 0) ? 0 : ((bandno - 1) / 3 + 1);
 485                 orient = (bandno == 0) ? 0 : ((bandno - 1) % 3 + 1);
 486                 level = tccp->numresolutions - 1 - resno;
 487                 gain = (tccp->qmfbid == 0) ? 0 : ((orient == 0) ? 0 : (((orient == 1) || (orient == 2)) ? 1 : 2));
 488                 if (tccp->qntsty == J2K_CCP_QNTSTY_NOQNT) {
 489                         stepsize = 1.0;
 490                 } else {
 491                         double norm = dwt_norms_real[orient][level];
 492                         stepsize = (1 << (gain)) / norm;
 493                 }
 494                 dwt_encode_stepsize((int) floor(stepsize * 8192.0), prec + gain, &tccp->stepsizes[bandno]);
 495         }
 496 }
 497
 498
 499 /* <summary>                             */
 500 /* Determine maximum computed resolution level for inverse wavelet transform */
 501 /* </summary>                            */
 502 static int dwt_decode_max_resolution(opj_tcd_resolution_t* restrict r, int i) {
 503         int mr  = 1;
 504         int w;
 505         while( --i ) {
 506                 r++;
 507                 if( mr < ( w = r->x1 - r->x0 ) )
 508                         mr = w ;
 509                 if( mr < ( w = r->y1 - r->y0 ) )
 510                         mr = w ;
 511         }
 512         return mr ;
 513 }
 514
 515
 516 /* <summary>                            */
 517 /* Inverse wavelet transform in 2-D.     */
 518 /* </summary>                           */
 519 static void dwt_decode_tile(opj_tcd_tilecomp_t* tilec, int numres, DWT1DFN dwt_1D) {
 520         dwt_t h;
 521         dwt_t v;
 522
 523         opj_tcd_resolution_t* tr = tilec->resolutions;
 524
 525         int rw = tr->x1 - tr->x0;       /* width of the resolution level computed */
 526         int rh = tr->y1 - tr->y0;       /* height of the resolution level computed */
 527
 528         int w = tilec->x1 - tilec->x0;
 529
 530         h.mem = (int*)opj_aligned_malloc(dwt_decode_max_resolution(tr, numres) * sizeof(int));
 531         v.mem = h.mem;
 532
 533         while( --numres) {
 534                 int * restrict tiledp = tilec->data;
 535                 int j;
 536
 537                 ++tr;
 538                 h.sn = rw;
 539                 v.sn = rh;
 540
 541                 rw = tr->x1 - tr->x0;
 542                 rh = tr->y1 - tr->y0;
 543
 544                 h.dn = rw - h.sn;
 545                 h.cas = tr->x0 % 2;
 546
 547                 for(j = 0; j < rh; ++j) {
 548                         dwt_interleave_h(&h, &tiledp[j*w]);
 549                         (dwt_1D)(&h);
 550                         memcpy(&tiledp[j*w], h.mem, rw * sizeof(int));
 551                 }
 552
 553                 v.dn = rh - v.sn;
 554                 v.cas = tr->y0 % 2;
 555
 556                 for(j = 0; j < rw; ++j){
 557                         int k;
 558                         dwt_interleave_v(&v, &tiledp[j], w);
 559                         (dwt_1D)(&v);
 560                         for(k = 0; k < rh; ++k) {
 561                                 tiledp[k * w + j] = v.mem[k];
 562                         }
 563                 }
 564         }
 565         opj_aligned_free(h.mem);
 566 }
 567
 568 static void v4dwt_interleave_h(v4dwt_t* restrict w, float* restrict a, int x, int size){
 569         float* restrict bi = (float*) (w->wavelet + w->cas);
 570         int count = w->sn;
 571         int i, k;
 572         for(k = 0; k < 2; ++k){
 573                 if (count + 3 * x < size && ((size_t) a & 0x0f) == 0 && ((size_t) bi & 0x0f) == 0 && (x & 0x0f) == 0) {
 574                         /* Fast code path */
 575                         for(i = 0; i < count; ++i){
 576                                 int j = i;
 577                                 bi[i*8    ] = a[j];
 578                                 j += x;
 579                                 bi[i*8 + 1] = a[j];
 580                                 j += x;
 581                                 bi[i*8 + 2] = a[j];
 582                                 j += x;
 583                                 bi[i*8 + 3] = a[j];
 584                         }
 585                 } else {
 586                         /* Slow code path */
 587                 for(i = 0; i < count; ++i){
 588                         int j = i;
 589                         bi[i*8    ] = a[j];
 590                         j += x;
 591                         if(j > size) continue;
 592                         bi[i*8 + 1] = a[j];
 593                         j += x;
 594                         if(j > size) continue;
 595                         bi[i*8 + 2] = a[j];
 596                         j += x;
 597                         if(j > size) continue;
 598                         bi[i*8 + 3] = a[j];
 599                 }
 600                 }
 601                 bi = (float*) (w->wavelet + 1 - w->cas);
 602                 a += w->sn;
 603                 size -= w->sn;
 604                 count = w->dn;
 605         }
 606 }
 607
 608 static void v4dwt_interleave_v(v4dwt_t* restrict v , float* restrict a , int x){
 609         v4* restrict bi = v->wavelet + v->cas;
 610         int i;
 611         for(i = 0; i < v->sn; ++i){
 612                 memcpy(&bi[i*2], &a[i*x], 4 * sizeof(float));
 613         }
 614         a += v->sn * x;
 615         bi = v->wavelet + 1 - v->cas;
 616         for(i = 0; i < v->dn; ++i){
 617                 memcpy(&bi[i*2], &a[i*x], 4 * sizeof(float));
 618         }
 619 }
 620
 621 #ifdef __SSE__
 622
 623 static void v4dwt_decode_step1_sse(v4* w, int count, const __m128 c){
 624         __m128* restrict vw = (__m128*) w;
 625         int i;
 626         /* 4x unrolled loop */
 627         for(i = 0; i < count >> 2; ++i){
 628                 *vw = _mm_mul_ps(*vw, c);
 629                 vw += 2;
 630                 *vw = _mm_mul_ps(*vw, c);
 631                 vw += 2;
 632                 *vw = _mm_mul_ps(*vw, c);
 633                 vw += 2;
 634                 *vw = _mm_mul_ps(*vw, c);
 635                 vw += 2;
 636         }
 637         count &= 3;
 638         for(i = 0; i < count; ++i){
 639                 *vw = _mm_mul_ps(*vw, c);
 640                 vw += 2;
 641         }
 642 }
 643
 644 static void v4dwt_decode_step2_sse(v4* l, v4* w, int k, int m, __m128 c){
 645         __m128* restrict vl = (__m128*) l;
 646         __m128* restrict vw = (__m128*) w;
 647         int i;
 648         __m128 tmp1, tmp2, tmp3;
 649         tmp1 = vl[0];
 650         for(i = 0; i < m; ++i){
 651                 tmp2 = vw[-1];
 652                 tmp3 = vw[ 0];
 653                 vw[-1] = _mm_add_ps(tmp2, _mm_mul_ps(_mm_add_ps(tmp1, tmp3), c));
 654                 tmp1 = tmp3;
 655                 vw += 2;
 656         }
 657         vl = vw - 2;
 658         if(m >= k){
 659                 return;
 660         }
 661         c = _mm_add_ps(c, c);
 662         c = _mm_mul_ps(c, vl[0]);
 663         for(; m < k; ++m){
 664                 __m128 tmp = vw[-1];
 665                 vw[-1] = _mm_add_ps(tmp, c);
 666                 vw += 2;
 667         }
 668 }
 669
 670 #else
 671
 672 static void v4dwt_decode_step1(v4* w, int count, const float c){
 673         float* restrict fw = (float*) w;
 674         int i;
 675         for(i = 0; i < count; ++i){
 676                 float tmp1 = fw[i*8    ];
 677                 float tmp2 = fw[i*8 + 1];
 678                 float tmp3 = fw[i*8 + 2];
 679                 float tmp4 = fw[i*8 + 3];
 680                 fw[i*8    ] = tmp1 * c;
 681                 fw[i*8 + 1] = tmp2 * c;
 682                 fw[i*8 + 2] = tmp3 * c;
 683                 fw[i*8 + 3] = tmp4 * c;
 684         }
 685 }
 686
 687 static void v4dwt_decode_step2(v4* l, v4* w, int k, int m, float c){
 688         float* restrict fl = (float*) l;
 689         float* restrict fw = (float*) w;
 690         int i;
 691         for(i = 0; i < m; ++i){
 692                 float tmp1_1 = fl[0];
 693                 float tmp1_2 = fl[1];
 694                 float tmp1_3 = fl[2];
 695                 float tmp1_4 = fl[3];
 696                 float tmp2_1 = fw[-4];
 697                 float tmp2_2 = fw[-3];
 698                 float tmp2_3 = fw[-2];
 699                 float tmp2_4 = fw[-1];
 700                 float tmp3_1 = fw[0];
 701                 float tmp3_2 = fw[1];
 702                 float tmp3_3 = fw[2];
 703                 float tmp3_4 = fw[3];
 704                 fw[-4] = tmp2_1 + ((tmp1_1 + tmp3_1) * c);
 705                 fw[-3] = tmp2_2 + ((tmp1_2 + tmp3_2) * c);
 706                 fw[-2] = tmp2_3 + ((tmp1_3 + tmp3_3) * c);
 707                 fw[-1] = tmp2_4 + ((tmp1_4 + tmp3_4) * c);
 708                 fl = fw;
 709                 fw += 8;
 710         }
 711         if(m < k){
 712                 float c1;
 713                 float c2;
 714                 float c3;
 715                 float c4;
 716                 c += c;
 717                 c1 = fl[0] * c;
 718                 c2 = fl[1] * c;
 719                 c3 = fl[2] * c;
 720                 c4 = fl[3] * c;
 721                 for(; m < k; ++m){
 722                         float tmp1 = fw[-4];
 723                         float tmp2 = fw[-3];
 724                         float tmp3 = fw[-2];
 725                         float tmp4 = fw[-1];
 726                         fw[-4] = tmp1 + c1;
 727                         fw[-3] = tmp2 + c2;
 728                         fw[-2] = tmp3 + c3;
 729                         fw[-1] = tmp4 + c4;
 730                         fw += 8;
 731                 }
 732         }
 733 }
 734
 735 #endif
 736
 737 /* <summary>                             */
 738 /* Inverse 9-7 wavelet transform in 1-D. */
 739 /* </summary>                            */
 740 static void v4dwt_decode(v4dwt_t* restrict dwt){
 741         int a, b;
 742         if(dwt->cas == 0) {
 743                 if(!((dwt->dn > 0) || (dwt->sn > 1))){
 744                         return;
 745                 }
 746                 a = 0;
 747                 b = 1;
 748         }else{
 749                 if(!((dwt->sn > 0) || (dwt->dn > 1))) {
 750                         return;
 751                 }
 752                 a = 1;
 753                 b = 0;
 754         }
 755 #ifdef __SSE__
 756         v4dwt_decode_step1_sse(dwt->wavelet+a, dwt->sn, _mm_set1_ps(K));
 757         v4dwt_decode_step1_sse(dwt->wavelet+b, dwt->dn, _mm_set1_ps(c13318));
 758         v4dwt_decode_step2_sse(dwt->wavelet+b, dwt->wavelet+a+1, dwt->sn, int_min(dwt->sn, dwt->dn-a), _mm_set1_ps(dwt_delta));
 759         v4dwt_decode_step2_sse(dwt->wavelet+a, dwt->wavelet+b+1, dwt->dn, int_min(dwt->dn, dwt->sn-b), _mm_set1_ps(dwt_gamma));
 760         v4dwt_decode_step2_sse(dwt->wavelet+b, dwt->wavelet+a+1, dwt->sn, int_min(dwt->sn, dwt->dn-a), _mm_set1_ps(dwt_beta));
 761         v4dwt_decode_step2_sse(dwt->wavelet+a, dwt->wavelet+b+1, dwt->dn, int_min(dwt->dn, dwt->sn-b), _mm_set1_ps(dwt_alpha));
 762 #else
 763         v4dwt_decode_step1(dwt->wavelet+a, dwt->sn, K);
 764         v4dwt_decode_step1(dwt->wavelet+b, dwt->dn, c13318);
 765         v4dwt_decode_step2(dwt->wavelet+b, dwt->wavelet+a+1, dwt->sn, int_min(dwt->sn, dwt->dn-a), dwt_delta);
 766         v4dwt_decode_step2(dwt->wavelet+a, dwt->wavelet+b+1, dwt->dn, int_min(dwt->dn, dwt->sn-b), dwt_gamma);
 767         v4dwt_decode_step2(dwt->wavelet+b, dwt->wavelet+a+1, dwt->sn, int_min(dwt->sn, dwt->dn-a), dwt_beta);
 768         v4dwt_decode_step2(dwt->wavelet+a, dwt->wavelet+b+1, dwt->dn, int_min(dwt->dn, dwt->sn-b), dwt_alpha);
 769 #endif
 770 }
 771
 772 /* <summary>                             */
 773 /* Inverse 9-7 wavelet transform in 2-D. */
 774 /* </summary>                            */
 775 void dwt_decode_real(opj_tcd_tilecomp_t* restrict tilec, int numres){
 776         v4dwt_t h;
 777         v4dwt_t v;
 778
 779         opj_tcd_resolution_t* res = tilec->resolutions;
 780
 781         int rw = res->x1 - res->x0;     /* width of the resolution level computed */
 782         int rh = res->y1 - res->y0;     /* height of the resolution level computed */
 783
 784         int w = tilec->x1 - tilec->x0;
 785
 786         h.wavelet = (v4*) opj_aligned_malloc((dwt_decode_max_resolution(res, numres)+5) * sizeof(v4));
 787         v.wavelet = h.wavelet;
 788
 789         while( --numres) {
 790                 float * restrict aj = (float*) tilec->data;
 791                 int bufsize = (tilec->x1 - tilec->x0) * (tilec->y1 - tilec->y0);
 792                 int j;
 793
 794                 h.sn = rw;
 795                 v.sn = rh;
 796
 797                 ++res;
 798
 799                 rw = res->x1 - res->x0; /* width of the resolution level computed */
 800                 rh = res->y1 - res->y0; /* height of the resolution level computed */
 801
 802                 h.dn = rw - h.sn;
 803                 h.cas = res->x0 % 2;
 804
 805                 for(j = rh; j > 3; j -= 4){
 806                         int k;
 807                         v4dwt_interleave_h(&h, aj, w, bufsize);
 808                         v4dwt_decode(&h);
 809                                 for(k = rw; --k >= 0;){
 810                                         aj[k    ] = h.wavelet[k].f[0];
 811                                         aj[k+w  ] = h.wavelet[k].f[1];
 812                                         aj[k+w*2] = h.wavelet[k].f[2];
 813                                         aj[k+w*3] = h.wavelet[k].f[3];
 814                                 }
 815                         aj += w*4;
 816                         bufsize -= w*4;
 817                 }
 818                 if (rh & 0x03) {
 819                                 int k;
 820                         j = rh & 0x03;
 821                         v4dwt_interleave_h(&h, aj, w, bufsize);
 822                         v4dwt_decode(&h);
 823                                 for(k = rw; --k >= 0;){
 824                                         switch(j) {
 825                                                 case 3: aj[k+w*2] = h.wavelet[k].f[2];
 826                                                 case 2: aj[k+w  ] = h.wavelet[k].f[1];
 827                                                 case 1: aj[k    ] = h.wavelet[k].f[0];
 828                                         }
 829                                 }
 830                         }
 831
 832                 v.dn = rh - v.sn;
 833                 v.cas = res->y0 % 2;
 834
 835                 aj = (float*) tilec->data;
 836                 for(j = rw; j > 3; j -= 4){
 837                         int k;
 838                         v4dwt_interleave_v(&v, aj, w);
 839                         v4dwt_decode(&v);
 840                                 for(k = 0; k < rh; ++k){
 841                                         memcpy(&aj[k*w], &v.wavelet[k], 4 * sizeof(float));
 842                                 }
 843                         aj += 4;
 844                 }
 845                 if (rw & 0x03){
 846                                 int k;
 847                         j = rw & 0x03;
 848                         v4dwt_interleave_v(&v, aj, w);
 849                         v4dwt_decode(&v);
 850                                 for(k = 0; k < rh; ++k){
 851                                         memcpy(&aj[k*w], &v.wavelet[k], j * sizeof(float));
 852                                 }
 853                         }
 854         }
 855
 856         opj_aligned_free(h.wavelet);
 857 }
 858