Merge pull request #648 from stweil/alloc
[openjpeg.git] / src / lib / openjp2 / dwt.c
1 /*
2  * The copyright in this software is being made available under the 2-clauses 
3  * BSD License, included below. This software may be subject to other third 
4  * party and contributor rights, including patent rights, and no such rights
5  * are granted under this license.
6  *
7  * Copyright (c) 2002-2014, Universite catholique de Louvain (UCL), Belgium
8  * Copyright (c) 2002-2014, Professor Benoit Macq
9  * Copyright (c) 2001-2003, David Janssens
10  * Copyright (c) 2002-2003, Yannick Verschueren
11  * Copyright (c) 2003-2007, Francois-Olivier Devaux 
12  * Copyright (c) 2003-2014, Antonin Descampe
13  * Copyright (c) 2005, Herve Drolon, FreeImage Team
14  * Copyright (c) 2007, Jonathan Ballard <dzonatas@dzonux.net>
15  * Copyright (c) 2007, Callum Lerwick <seg@haxxed.com>
16  * All rights reserved.
17  *
18  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
19  * modification, are permitted provided that the following conditions
20  * are met:
21  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
22  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
23  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
24  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
25  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
26  *
27  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS `AS IS'
28  * AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
29  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
30  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT OWNER OR CONTRIBUTORS BE
31  * LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR
32  * CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF
33  * SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS
34  * INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN
35  * CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)
36  * ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE
37  * POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
38  */
39
40 #ifdef __SSE__
41 #include <xmmintrin.h>
42 #endif
43
44 #include "opj_includes.h"
45
46 /** @defgroup DWT DWT - Implementation of a discrete wavelet transform */
47 /*@{*/
48
49 #define OPJ_WS(i) v->mem[(i)*2]
50 #define OPJ_WD(i) v->mem[(1+(i)*2)]
51
52 /** @name Local data structures */
53 /*@{*/
54
55 typedef struct dwt_local {
56         OPJ_INT32* mem;
57         OPJ_INT32 dn;
58         OPJ_INT32 sn;
59         OPJ_INT32 cas;
60 } opj_dwt_t;
61
62 typedef union {
63         OPJ_FLOAT32     f[4];
64 } opj_v4_t;
65
66 typedef struct v4dwt_local {
67         opj_v4_t*       wavelet ;
68         OPJ_INT32               dn ;
69         OPJ_INT32               sn ;
70         OPJ_INT32               cas ;
71 } opj_v4dwt_t ;
72
73 static const OPJ_FLOAT32 opj_dwt_alpha =  1.586134342f; /*  12994 */
74 static const OPJ_FLOAT32 opj_dwt_beta  =  0.052980118f; /*    434 */
75 static const OPJ_FLOAT32 opj_dwt_gamma = -0.882911075f; /*  -7233 */
76 static const OPJ_FLOAT32 opj_dwt_delta = -0.443506852f; /*  -3633 */
77
78 static const OPJ_FLOAT32 opj_K      = 1.230174105f; /*  10078 */
79 static const OPJ_FLOAT32 opj_c13318 = 1.625732422f;
80
81 /*@}*/
82
83 /**
84 Virtual function type for wavelet transform in 1-D 
85 */
86 typedef void (*DWT1DFN)(opj_dwt_t* v);
87
88 /** @name Local static functions */
89 /*@{*/
90
91 /**
92 Forward lazy transform (horizontal)
93 */
94 static void opj_dwt_deinterleave_h(OPJ_INT32 *a, OPJ_INT32 *b, OPJ_INT32 dn, OPJ_INT32 sn, OPJ_INT32 cas);
95 /**
96 Forward lazy transform (vertical)
97 */
98 static void opj_dwt_deinterleave_v(OPJ_INT32 *a, OPJ_INT32 *b, OPJ_INT32 dn, OPJ_INT32 sn, OPJ_INT32 x, OPJ_INT32 cas);
99 /**
100 Inverse lazy transform (horizontal)
101 */
102 static void opj_dwt_interleave_h(opj_dwt_t* h, OPJ_INT32 *a);
103 /**
104 Inverse lazy transform (vertical)
105 */
106 static void opj_dwt_interleave_v(opj_dwt_t* v, OPJ_INT32 *a, OPJ_INT32 x);
107 /**
108 Forward 5-3 wavelet transform in 1-D
109 */
110 static void opj_dwt_encode_1(OPJ_INT32 *a, OPJ_INT32 dn, OPJ_INT32 sn, OPJ_INT32 cas);
111 /**
112 Inverse 5-3 wavelet transform in 1-D
113 */
114 static void opj_dwt_decode_1(opj_dwt_t *v);
115 static void opj_dwt_decode_1_(OPJ_INT32 *a, OPJ_INT32 dn, OPJ_INT32 sn, OPJ_INT32 cas);
116 /**
117 Forward 9-7 wavelet transform in 1-D
118 */
119 static void opj_dwt_encode_1_real(OPJ_INT32 *a, OPJ_INT32 dn, OPJ_INT32 sn, OPJ_INT32 cas);
120 /**
121 Explicit calculation of the Quantization Stepsizes 
122 */
123 static void opj_dwt_encode_stepsize(OPJ_INT32 stepsize, OPJ_INT32 numbps, opj_stepsize_t *bandno_stepsize);
124 /**
125 Inverse wavelet transform in 2-D.
126 */
127 static OPJ_BOOL opj_dwt_decode_tile(opj_tcd_tilecomp_t* tilec, OPJ_UINT32 i, DWT1DFN fn);
128
129 static OPJ_BOOL opj_dwt_encode_procedure(       opj_tcd_tilecomp_t * tilec,
130                                                                                     void (*p_function)(OPJ_INT32 *, OPJ_INT32,OPJ_INT32,OPJ_INT32) );
131
132 static OPJ_UINT32 opj_dwt_max_resolution(opj_tcd_resolution_t* restrict r, OPJ_UINT32 i);
133
134 /* <summary>                             */
135 /* Inverse 9-7 wavelet transform in 1-D. */
136 /* </summary>                            */
137 static void opj_v4dwt_decode(opj_v4dwt_t* restrict dwt);
138
139 static void opj_v4dwt_interleave_h(opj_v4dwt_t* restrict w, OPJ_FLOAT32* restrict a, OPJ_INT32 x, OPJ_INT32 size);
140
141 static void opj_v4dwt_interleave_v(opj_v4dwt_t* restrict v , OPJ_FLOAT32* restrict a , OPJ_INT32 x, OPJ_INT32 nb_elts_read);
142
143 #ifdef __SSE__
144 static void opj_v4dwt_decode_step1_sse(opj_v4_t* w, OPJ_INT32 count, const __m128 c);
145
146 static void opj_v4dwt_decode_step2_sse(opj_v4_t* l, opj_v4_t* w, OPJ_INT32 k, OPJ_INT32 m, __m128 c);
147
148 #else
149 static void opj_v4dwt_decode_step1(opj_v4_t* w, OPJ_INT32 count, const OPJ_FLOAT32 c);
150
151 static void opj_v4dwt_decode_step2(opj_v4_t* l, opj_v4_t* w, OPJ_INT32 k, OPJ_INT32 m, OPJ_FLOAT32 c);
152
153 #endif
154
155 /*@}*/
156
157 /*@}*/
158
159 #define OPJ_S(i) a[(i)*2]
160 #define OPJ_D(i) a[(1+(i)*2)]
161 #define OPJ_S_(i) ((i)<0?OPJ_S(0):((i)>=sn?OPJ_S(sn-1):OPJ_S(i)))
162 #define OPJ_D_(i) ((i)<0?OPJ_D(0):((i)>=dn?OPJ_D(dn-1):OPJ_D(i)))
163 /* new */
164 #define OPJ_SS_(i) ((i)<0?OPJ_S(0):((i)>=dn?OPJ_S(dn-1):OPJ_S(i)))
165 #define OPJ_DD_(i) ((i)<0?OPJ_D(0):((i)>=sn?OPJ_D(sn-1):OPJ_D(i)))
166
167 /* <summary>                                                              */
168 /* This table contains the norms of the 5-3 wavelets for different bands. */
169 /* </summary>                                                             */
170 static const OPJ_FLOAT64 opj_dwt_norms[4][10] = {
171         {1.000, 1.500, 2.750, 5.375, 10.68, 21.34, 42.67, 85.33, 170.7, 341.3},
172         {1.038, 1.592, 2.919, 5.703, 11.33, 22.64, 45.25, 90.48, 180.9},
173         {1.038, 1.592, 2.919, 5.703, 11.33, 22.64, 45.25, 90.48, 180.9},
174         {.7186, .9218, 1.586, 3.043, 6.019, 12.01, 24.00, 47.97, 95.93}
175 };
176
177 /* <summary>                                                              */
178 /* This table contains the norms of the 9-7 wavelets for different bands. */
179 /* </summary>                                                             */
180 static const OPJ_FLOAT64 opj_dwt_norms_real[4][10] = {
181         {1.000, 1.965, 4.177, 8.403, 16.90, 33.84, 67.69, 135.3, 270.6, 540.9},
182         {2.022, 3.989, 8.355, 17.04, 34.27, 68.63, 137.3, 274.6, 549.0},
183         {2.022, 3.989, 8.355, 17.04, 34.27, 68.63, 137.3, 274.6, 549.0},
184         {2.080, 3.865, 8.307, 17.18, 34.71, 69.59, 139.3, 278.6, 557.2}
185 };
186
187 /* 
188 ==========================================================
189    local functions
190 ==========================================================
191 */
192
193 /* <summary>                                     */
194 /* Forward lazy transform (horizontal).  */
195 /* </summary>                            */ 
196 static void opj_dwt_deinterleave_h(OPJ_INT32 *a, OPJ_INT32 *b, OPJ_INT32 dn, OPJ_INT32 sn, OPJ_INT32 cas) {
197         OPJ_INT32 i;
198         OPJ_INT32 * l_dest = b;
199         OPJ_INT32 * l_src = a+cas;
200
201     for (i=0; i<sn; ++i) {
202                 *l_dest++ = *l_src;
203                 l_src += 2;
204         }
205         
206     l_dest = b + sn;
207         l_src = a + 1 - cas;
208
209     for (i=0; i<dn; ++i)  {
210                 *l_dest++=*l_src;
211                 l_src += 2;
212         }
213 }
214
215 /* <summary>                             */  
216 /* Forward lazy transform (vertical).    */
217 /* </summary>                            */ 
218 static void opj_dwt_deinterleave_v(OPJ_INT32 *a, OPJ_INT32 *b, OPJ_INT32 dn, OPJ_INT32 sn, OPJ_INT32 x, OPJ_INT32 cas) {
219     OPJ_INT32 i = sn;
220         OPJ_INT32 * l_dest = b;
221         OPJ_INT32 * l_src = a+cas;
222
223     while (i--) {
224                 *l_dest = *l_src;
225                 l_dest += x;
226                 l_src += 2;
227                 } /* b[i*x]=a[2*i+cas]; */
228
229         l_dest = b + sn * x;
230         l_src = a + 1 - cas;
231         
232         i = dn;
233     while (i--) {
234                 *l_dest = *l_src;
235                 l_dest += x;
236                 l_src += 2;
237         } /*b[(sn+i)*x]=a[(2*i+1-cas)];*/
238 }
239
240 /* <summary>                             */
241 /* Inverse lazy transform (horizontal).  */
242 /* </summary>                            */
243 static void opj_dwt_interleave_h(opj_dwt_t* h, OPJ_INT32 *a) {
244     OPJ_INT32 *ai = a;
245     OPJ_INT32 *bi = h->mem + h->cas;
246     OPJ_INT32  i        = h->sn;
247     while( i-- ) {
248       *bi = *(ai++);
249           bi += 2;
250     }
251     ai  = a + h->sn;
252     bi  = h->mem + 1 - h->cas;
253     i   = h->dn ;
254     while( i-- ) {
255       *bi = *(ai++);
256           bi += 2;
257     }
258 }
259
260 /* <summary>                             */  
261 /* Inverse lazy transform (vertical).    */
262 /* </summary>                            */ 
263 static void opj_dwt_interleave_v(opj_dwt_t* v, OPJ_INT32 *a, OPJ_INT32 x) {
264     OPJ_INT32 *ai = a;
265     OPJ_INT32 *bi = v->mem + v->cas;
266     OPJ_INT32  i = v->sn;
267     while( i-- ) {
268       *bi = *ai;
269           bi += 2;
270           ai += x;
271     }
272     ai = a + (v->sn * x);
273     bi = v->mem + 1 - v->cas;
274     i = v->dn ;
275     while( i-- ) {
276       *bi = *ai;
277           bi += 2;  
278           ai += x;
279     }
280 }
281
282
283 /* <summary>                            */
284 /* Forward 5-3 wavelet transform in 1-D. */
285 /* </summary>                           */
286 static void opj_dwt_encode_1(OPJ_INT32 *a, OPJ_INT32 dn, OPJ_INT32 sn, OPJ_INT32 cas) {
287         OPJ_INT32 i;
288         
289         if (!cas) {
290                 if ((dn > 0) || (sn > 1)) {     /* NEW :  CASE ONE ELEMENT */
291                         for (i = 0; i < dn; i++) OPJ_D(i) -= (OPJ_S_(i) + OPJ_S_(i + 1)) >> 1;
292                         for (i = 0; i < sn; i++) OPJ_S(i) += (OPJ_D_(i - 1) + OPJ_D_(i) + 2) >> 2;
293                 }
294         } else {
295                 if (!sn && dn == 1)                 /* NEW :  CASE ONE ELEMENT */
296                         OPJ_S(0) *= 2;
297                 else {
298                         for (i = 0; i < dn; i++) OPJ_S(i) -= (OPJ_DD_(i) + OPJ_DD_(i - 1)) >> 1;
299                         for (i = 0; i < sn; i++) OPJ_D(i) += (OPJ_SS_(i) + OPJ_SS_(i + 1) + 2) >> 2;
300                 }
301         }
302 }
303
304 /* <summary>                            */
305 /* Inverse 5-3 wavelet transform in 1-D. */
306 /* </summary>                           */ 
307 static void opj_dwt_decode_1_(OPJ_INT32 *a, OPJ_INT32 dn, OPJ_INT32 sn, OPJ_INT32 cas) {
308         OPJ_INT32 i;
309         
310         if (!cas) {
311                 if ((dn > 0) || (sn > 1)) { /* NEW :  CASE ONE ELEMENT */
312                         for (i = 0; i < sn; i++) OPJ_S(i) -= (OPJ_D_(i - 1) + OPJ_D_(i) + 2) >> 2;
313                         for (i = 0; i < dn; i++) OPJ_D(i) += (OPJ_S_(i) + OPJ_S_(i + 1)) >> 1;
314                 }
315         } else {
316                 if (!sn  && dn == 1)          /* NEW :  CASE ONE ELEMENT */
317                         OPJ_S(0) /= 2;
318                 else {
319                         for (i = 0; i < sn; i++) OPJ_D(i) -= (OPJ_SS_(i) + OPJ_SS_(i + 1) + 2) >> 2;
320                         for (i = 0; i < dn; i++) OPJ_S(i) += (OPJ_DD_(i) + OPJ_DD_(i - 1)) >> 1;
321                 }
322         }
323 }
324
325 /* <summary>                            */
326 /* Inverse 5-3 wavelet transform in 1-D. */
327 /* </summary>                           */ 
328 static void opj_dwt_decode_1(opj_dwt_t *v) {
329         opj_dwt_decode_1_(v->mem, v->dn, v->sn, v->cas);
330 }
331
332 /* <summary>                             */
333 /* Forward 9-7 wavelet transform in 1-D. */
334 /* </summary>                            */
335 static void opj_dwt_encode_1_real(OPJ_INT32 *a, OPJ_INT32 dn, OPJ_INT32 sn, OPJ_INT32 cas) {
336         OPJ_INT32 i;
337         if (!cas) {
338                 if ((dn > 0) || (sn > 1)) {     /* NEW :  CASE ONE ELEMENT */
339                         for (i = 0; i < dn; i++)
340                                 OPJ_D(i) -= opj_int_fix_mul(OPJ_S_(i) + OPJ_S_(i + 1), 12993);
341                         for (i = 0; i < sn; i++)
342                                 OPJ_S(i) -= opj_int_fix_mul(OPJ_D_(i - 1) + OPJ_D_(i), 434);
343                         for (i = 0; i < dn; i++)
344                                 OPJ_D(i) += opj_int_fix_mul(OPJ_S_(i) + OPJ_S_(i + 1), 7233);
345                         for (i = 0; i < sn; i++)
346                                 OPJ_S(i) += opj_int_fix_mul(OPJ_D_(i - 1) + OPJ_D_(i), 3633);
347                         for (i = 0; i < dn; i++)
348                                 OPJ_D(i) = opj_int_fix_mul(OPJ_D(i), 5038);     /*5038 */
349                         for (i = 0; i < sn; i++)
350                                 OPJ_S(i) = opj_int_fix_mul(OPJ_S(i), 6659);     /*6660 */
351                 }
352         } else {
353                 if ((sn > 0) || (dn > 1)) {     /* NEW :  CASE ONE ELEMENT */
354                         for (i = 0; i < dn; i++)
355                                 OPJ_S(i) -= opj_int_fix_mul(OPJ_DD_(i) + OPJ_DD_(i - 1), 12993);
356                         for (i = 0; i < sn; i++)
357                                 OPJ_D(i) -= opj_int_fix_mul(OPJ_SS_(i) + OPJ_SS_(i + 1), 434);
358                         for (i = 0; i < dn; i++)
359                                 OPJ_S(i) += opj_int_fix_mul(OPJ_DD_(i) + OPJ_DD_(i - 1), 7233);
360                         for (i = 0; i < sn; i++)
361                                 OPJ_D(i) += opj_int_fix_mul(OPJ_SS_(i) + OPJ_SS_(i + 1), 3633);
362                         for (i = 0; i < dn; i++)
363                                 OPJ_S(i) = opj_int_fix_mul(OPJ_S(i), 5038);     /*5038 */
364                         for (i = 0; i < sn; i++)
365                                 OPJ_D(i) = opj_int_fix_mul(OPJ_D(i), 6659);     /*6660 */
366                 }
367         }
368 }
369
370 static void opj_dwt_encode_stepsize(OPJ_INT32 stepsize, OPJ_INT32 numbps, opj_stepsize_t *bandno_stepsize) {
371         OPJ_INT32 p, n;
372         p = opj_int_floorlog2(stepsize) - 13;
373         n = 11 - opj_int_floorlog2(stepsize);
374         bandno_stepsize->mant = (n < 0 ? stepsize >> -n : stepsize << n) & 0x7ff;
375         bandno_stepsize->expn = numbps - p;
376 }
377
378 /* 
379 ==========================================================
380    DWT interface
381 ==========================================================
382 */
383
384
385 /* <summary>                            */
386 /* Forward 5-3 wavelet transform in 2-D. */
387 /* </summary>                           */
388 static INLINE OPJ_BOOL opj_dwt_encode_procedure(opj_tcd_tilecomp_t * tilec,void (*p_function)(OPJ_INT32 *, OPJ_INT32,OPJ_INT32,OPJ_INT32) )
389 {
390         OPJ_INT32 i, j, k;
391         OPJ_INT32 *a = 00;
392         OPJ_INT32 *aj = 00;
393         OPJ_INT32 *bj = 00;
394         OPJ_INT32 w, l;
395
396         OPJ_INT32 rw;                   /* width of the resolution level computed   */
397         OPJ_INT32 rh;                   /* height of the resolution level computed  */
398         OPJ_UINT32 l_data_size;
399
400         opj_tcd_resolution_t * l_cur_res = 0;
401         opj_tcd_resolution_t * l_last_res = 0;
402
403         w = tilec->x1-tilec->x0;
404         l = (OPJ_INT32)tilec->numresolutions-1;
405         a = tilec->data;
406
407         l_cur_res = tilec->resolutions + l;
408         l_last_res = l_cur_res - 1;
409
410         l_data_size = opj_dwt_max_resolution( tilec->resolutions,tilec->numresolutions) * (OPJ_UINT32)sizeof(OPJ_INT32);
411         bj = (OPJ_INT32*)opj_malloc((size_t)l_data_size);
412         /* l_data_size is equal to 0 when numresolutions == 1 but bj is not used */
413         /* in that case, so do not error out */
414         if (l_data_size != 0 && ! bj) {
415                 return OPJ_FALSE;
416         }
417         i = l;
418
419         while (i--) {
420                 OPJ_INT32 rw1;          /* width of the resolution level once lower than computed one                                       */
421                 OPJ_INT32 rh1;          /* height of the resolution level once lower than computed one                                      */
422                 OPJ_INT32 cas_col;      /* 0 = non inversion on horizontal filtering 1 = inversion between low-pass and high-pass filtering */
423                 OPJ_INT32 cas_row;      /* 0 = non inversion on vertical filtering 1 = inversion between low-pass and high-pass filtering   */
424                 OPJ_INT32 dn, sn;
425
426                 rw  = l_cur_res->x1 - l_cur_res->x0;
427                 rh  = l_cur_res->y1 - l_cur_res->y0;
428                 rw1 = l_last_res->x1 - l_last_res->x0;
429                 rh1 = l_last_res->y1 - l_last_res->y0;
430
431                 cas_row = l_cur_res->x0 & 1;
432                 cas_col = l_cur_res->y0 & 1;
433
434                 sn = rh1;
435                 dn = rh - rh1;
436                 for (j = 0; j < rw; ++j) {
437                         aj = a + j;
438                         for (k = 0; k < rh; ++k) {
439                                 bj[k] = aj[k*w];
440                         }
441
442                         (*p_function) (bj, dn, sn, cas_col);
443
444                         opj_dwt_deinterleave_v(bj, aj, dn, sn, w, cas_col);
445                 }
446
447                 sn = rw1;
448                 dn = rw - rw1;
449
450                 for (j = 0; j < rh; j++) {
451                         aj = a + j * w;
452                         for (k = 0; k < rw; k++)  bj[k] = aj[k];
453                         (*p_function) (bj, dn, sn, cas_row);
454                         opj_dwt_deinterleave_h(bj, aj, dn, sn, cas_row);
455                 }
456
457                 l_cur_res = l_last_res;
458
459                 --l_last_res;
460         }
461
462         opj_free(bj);
463         return OPJ_TRUE;
464 }
465
466 /* Forward 5-3 wavelet transform in 2-D. */
467 /* </summary>                           */
468 OPJ_BOOL opj_dwt_encode(opj_tcd_tilecomp_t * tilec)
469 {
470         return opj_dwt_encode_procedure(tilec,opj_dwt_encode_1);
471 }
472
473 /* <summary>                            */
474 /* Inverse 5-3 wavelet transform in 2-D. */
475 /* </summary>                           */
476 OPJ_BOOL opj_dwt_decode(opj_tcd_tilecomp_t* tilec, OPJ_UINT32 numres) {
477         return opj_dwt_decode_tile(tilec, numres, &opj_dwt_decode_1);
478 }
479
480
481 /* <summary>                          */
482 /* Get gain of 5-3 wavelet transform. */
483 /* </summary>                         */
484 OPJ_UINT32 opj_dwt_getgain(OPJ_UINT32 orient) {
485         if (orient == 0)
486                 return 0;
487         if (orient == 1 || orient == 2)
488                 return 1;
489         return 2;
490 }
491
492 /* <summary>                */
493 /* Get norm of 5-3 wavelet. */
494 /* </summary>               */
495 OPJ_FLOAT64 opj_dwt_getnorm(OPJ_UINT32 level, OPJ_UINT32 orient) {
496         return opj_dwt_norms[orient][level];
497 }
498
499 /* <summary>                             */
500 /* Forward 9-7 wavelet transform in 2-D. */
501 /* </summary>                            */
502 OPJ_BOOL opj_dwt_encode_real(opj_tcd_tilecomp_t * tilec)
503 {
504         return opj_dwt_encode_procedure(tilec,opj_dwt_encode_1_real);
505 }
506
507 /* <summary>                          */
508 /* Get gain of 9-7 wavelet transform. */
509 /* </summary>                         */
510 OPJ_UINT32 opj_dwt_getgain_real(OPJ_UINT32 orient) {
511         (void)orient;
512         return 0;
513 }
514
515 /* <summary>                */
516 /* Get norm of 9-7 wavelet. */
517 /* </summary>               */
518 OPJ_FLOAT64 opj_dwt_getnorm_real(OPJ_UINT32 level, OPJ_UINT32 orient) {
519         return opj_dwt_norms_real[orient][level];
520 }
521
522 void opj_dwt_calc_explicit_stepsizes(opj_tccp_t * tccp, OPJ_UINT32 prec) {
523         OPJ_UINT32 numbands, bandno;
524         numbands = 3 * tccp->numresolutions - 2;
525         for (bandno = 0; bandno < numbands; bandno++) {
526                 OPJ_FLOAT64 stepsize;
527                 OPJ_UINT32 resno, level, orient, gain;
528
529                 resno = (bandno == 0) ? 0 : ((bandno - 1) / 3 + 1);
530                 orient = (bandno == 0) ? 0 : ((bandno - 1) % 3 + 1);
531                 level = tccp->numresolutions - 1 - resno;
532                 gain = (tccp->qmfbid == 0) ? 0 : ((orient == 0) ? 0 : (((orient == 1) || (orient == 2)) ? 1 : 2));
533                 if (tccp->qntsty == J2K_CCP_QNTSTY_NOQNT) {
534                         stepsize = 1.0;
535                 } else {
536                         OPJ_FLOAT64 norm = opj_dwt_norms_real[orient][level];
537                         stepsize = (1 << (gain)) / norm;
538                 }
539                 opj_dwt_encode_stepsize((OPJ_INT32) floor(stepsize * 8192.0), (OPJ_INT32)(prec + gain), &tccp->stepsizes[bandno]);
540         }
541 }
542
543 /* <summary>                             */
544 /* Determine maximum computed resolution level for inverse wavelet transform */
545 /* </summary>                            */
546 static OPJ_UINT32 opj_dwt_max_resolution(opj_tcd_resolution_t* restrict r, OPJ_UINT32 i) {
547         OPJ_UINT32 mr   = 0;
548         OPJ_UINT32 w;
549         while( --i ) {
550                 ++r;
551                 if( mr < ( w = (OPJ_UINT32)(r->x1 - r->x0) ) )
552                         mr = w ;
553                 if( mr < ( w = (OPJ_UINT32)(r->y1 - r->y0) ) )
554                         mr = w ;
555         }
556         return mr ;
557 }
558
559 /* <summary>                            */
560 /* Inverse wavelet transform in 2-D.     */
561 /* </summary>                           */
562 static OPJ_BOOL opj_dwt_decode_tile(opj_tcd_tilecomp_t* tilec, OPJ_UINT32 numres, DWT1DFN dwt_1D) {
563         opj_dwt_t h;
564         opj_dwt_t v;
565
566         opj_tcd_resolution_t* tr = tilec->resolutions;
567
568         OPJ_UINT32 rw = (OPJ_UINT32)(tr->x1 - tr->x0);  /* width of the resolution level computed */
569         OPJ_UINT32 rh = (OPJ_UINT32)(tr->y1 - tr->y0);  /* height of the resolution level computed */
570
571         OPJ_UINT32 w = (OPJ_UINT32)(tilec->x1 - tilec->x0);
572         
573         if (numres == 1U) {
574                 return OPJ_TRUE;
575         }
576         h.mem = (OPJ_INT32*)opj_aligned_malloc(opj_dwt_max_resolution(tr, numres) * sizeof(OPJ_INT32));
577         if (! h.mem){
578                 /* FIXME event manager error callback */
579                 return OPJ_FALSE;
580         }
581
582         v.mem = h.mem;
583
584         while( --numres) {
585                 OPJ_INT32 * restrict tiledp = tilec->data;
586                 OPJ_UINT32 j;
587
588                 ++tr;
589                 h.sn = (OPJ_INT32)rw;
590                 v.sn = (OPJ_INT32)rh;
591
592                 rw = (OPJ_UINT32)(tr->x1 - tr->x0);
593                 rh = (OPJ_UINT32)(tr->y1 - tr->y0);
594
595                 h.dn = (OPJ_INT32)(rw - (OPJ_UINT32)h.sn);
596                 h.cas = tr->x0 % 2;
597
598                 for(j = 0; j < rh; ++j) {
599                         opj_dwt_interleave_h(&h, &tiledp[j*w]);
600                         (dwt_1D)(&h);
601                         memcpy(&tiledp[j*w], h.mem, rw * sizeof(OPJ_INT32));
602                 }
603
604                 v.dn = (OPJ_INT32)(rh - (OPJ_UINT32)v.sn);
605                 v.cas = tr->y0 % 2;
606
607                 for(j = 0; j < rw; ++j){
608                         OPJ_UINT32 k;
609                         opj_dwt_interleave_v(&v, &tiledp[j], (OPJ_INT32)w);
610                         (dwt_1D)(&v);
611                         for(k = 0; k < rh; ++k) {
612                                 tiledp[k * w + j] = v.mem[k];
613                         }
614                 }
615         }
616         opj_aligned_free(h.mem);
617         return OPJ_TRUE;
618 }
619
620 static void opj_v4dwt_interleave_h(opj_v4dwt_t* restrict w, OPJ_FLOAT32* restrict a, OPJ_INT32 x, OPJ_INT32 size){
621         OPJ_FLOAT32* restrict bi = (OPJ_FLOAT32*) (w->wavelet + w->cas);
622         OPJ_INT32 count = w->sn;
623         OPJ_INT32 i, k;
624
625         for(k = 0; k < 2; ++k){
626                 if ( count + 3 * x < size && ((size_t) a & 0x0f) == 0 && ((size_t) bi & 0x0f) == 0 && (x & 0x0f) == 0 ) {
627                         /* Fast code path */
628                         for(i = 0; i < count; ++i){
629                                 OPJ_INT32 j = i;
630                                 bi[i*8    ] = a[j];
631                                 j += x;
632                                 bi[i*8 + 1] = a[j];
633                                 j += x;
634                                 bi[i*8 + 2] = a[j];
635                                 j += x;
636                                 bi[i*8 + 3] = a[j];
637                         }
638                 }
639                 else {
640                         /* Slow code path */
641                         for(i = 0; i < count; ++i){
642                                 OPJ_INT32 j = i;
643                                 bi[i*8    ] = a[j];
644                                 j += x;
645                                 if(j >= size) continue;
646                                 bi[i*8 + 1] = a[j];
647                                 j += x;
648                                 if(j >= size) continue;
649                                 bi[i*8 + 2] = a[j];
650                                 j += x;
651                                 if(j >= size) continue;
652                                 bi[i*8 + 3] = a[j]; /* This one*/
653                         }
654                 }
655
656                 bi = (OPJ_FLOAT32*) (w->wavelet + 1 - w->cas);
657                 a += w->sn;
658                 size -= w->sn;
659                 count = w->dn;
660         }
661 }
662
663 static void opj_v4dwt_interleave_v(opj_v4dwt_t* restrict v , OPJ_FLOAT32* restrict a , OPJ_INT32 x, OPJ_INT32 nb_elts_read){
664         opj_v4_t* restrict bi = v->wavelet + v->cas;
665         OPJ_INT32 i;
666
667         for(i = 0; i < v->sn; ++i){
668                 memcpy(&bi[i*2], &a[i*x], (size_t)nb_elts_read * sizeof(OPJ_FLOAT32));
669         }
670
671         a += v->sn * x;
672         bi = v->wavelet + 1 - v->cas;
673
674         for(i = 0; i < v->dn; ++i){
675                 memcpy(&bi[i*2], &a[i*x], (size_t)nb_elts_read * sizeof(OPJ_FLOAT32));
676         }
677 }
678
679 #ifdef __SSE__
680
681 static void opj_v4dwt_decode_step1_sse(opj_v4_t* w, OPJ_INT32 count, const __m128 c){
682         __m128* restrict vw = (__m128*) w;
683         OPJ_INT32 i;
684         /* 4x unrolled loop */
685         for(i = 0; i < count >> 2; ++i){
686                 *vw = _mm_mul_ps(*vw, c);
687                 vw += 2;
688                 *vw = _mm_mul_ps(*vw, c);
689                 vw += 2;
690                 *vw = _mm_mul_ps(*vw, c);
691                 vw += 2;
692                 *vw = _mm_mul_ps(*vw, c);
693                 vw += 2;
694         }
695         count &= 3;
696         for(i = 0; i < count; ++i){
697                 *vw = _mm_mul_ps(*vw, c);
698                 vw += 2;
699         }
700 }
701
702 void opj_v4dwt_decode_step2_sse(opj_v4_t* l, opj_v4_t* w, OPJ_INT32 k, OPJ_INT32 m, __m128 c){
703         __m128* restrict vl = (__m128*) l;
704         __m128* restrict vw = (__m128*) w;
705         OPJ_INT32 i;
706         __m128 tmp1, tmp2, tmp3;
707         tmp1 = vl[0];
708         for(i = 0; i < m; ++i){
709                 tmp2 = vw[-1];
710                 tmp3 = vw[ 0];
711                 vw[-1] = _mm_add_ps(tmp2, _mm_mul_ps(_mm_add_ps(tmp1, tmp3), c));
712                 tmp1 = tmp3;
713                 vw += 2;
714         }
715         vl = vw - 2;
716         if(m >= k){
717                 return;
718         }
719         c = _mm_add_ps(c, c);
720         c = _mm_mul_ps(c, vl[0]);
721         for(; m < k; ++m){
722                 __m128 tmp = vw[-1];
723                 vw[-1] = _mm_add_ps(tmp, c);
724                 vw += 2;
725         }
726 }
727
728 #else
729
730 static void opj_v4dwt_decode_step1(opj_v4_t* w, OPJ_INT32 count, const OPJ_FLOAT32 c)
731 {
732         OPJ_FLOAT32* restrict fw = (OPJ_FLOAT32*) w;
733         OPJ_INT32 i;
734         for(i = 0; i < count; ++i){
735                 OPJ_FLOAT32 tmp1 = fw[i*8    ];
736                 OPJ_FLOAT32 tmp2 = fw[i*8 + 1];
737                 OPJ_FLOAT32 tmp3 = fw[i*8 + 2];
738                 OPJ_FLOAT32 tmp4 = fw[i*8 + 3];
739                 fw[i*8    ] = tmp1 * c;
740                 fw[i*8 + 1] = tmp2 * c;
741                 fw[i*8 + 2] = tmp3 * c;
742                 fw[i*8 + 3] = tmp4 * c;
743         }
744 }
745
746 static void opj_v4dwt_decode_step2(opj_v4_t* l, opj_v4_t* w, OPJ_INT32 k, OPJ_INT32 m, OPJ_FLOAT32 c)
747 {
748         OPJ_FLOAT32* fl = (OPJ_FLOAT32*) l;
749         OPJ_FLOAT32* fw = (OPJ_FLOAT32*) w;
750         OPJ_INT32 i;
751         for(i = 0; i < m; ++i){
752                 OPJ_FLOAT32 tmp1_1 = fl[0];
753                 OPJ_FLOAT32 tmp1_2 = fl[1];
754                 OPJ_FLOAT32 tmp1_3 = fl[2];
755                 OPJ_FLOAT32 tmp1_4 = fl[3];
756                 OPJ_FLOAT32 tmp2_1 = fw[-4];
757                 OPJ_FLOAT32 tmp2_2 = fw[-3];
758                 OPJ_FLOAT32 tmp2_3 = fw[-2];
759                 OPJ_FLOAT32 tmp2_4 = fw[-1];
760                 OPJ_FLOAT32 tmp3_1 = fw[0];
761                 OPJ_FLOAT32 tmp3_2 = fw[1];
762                 OPJ_FLOAT32 tmp3_3 = fw[2];
763                 OPJ_FLOAT32 tmp3_4 = fw[3];
764                 fw[-4] = tmp2_1 + ((tmp1_1 + tmp3_1) * c);
765                 fw[-3] = tmp2_2 + ((tmp1_2 + tmp3_2) * c);
766                 fw[-2] = tmp2_3 + ((tmp1_3 + tmp3_3) * c);
767                 fw[-1] = tmp2_4 + ((tmp1_4 + tmp3_4) * c);
768                 fl = fw;
769                 fw += 8;
770         }
771         if(m < k){
772                 OPJ_FLOAT32 c1;
773                 OPJ_FLOAT32 c2;
774                 OPJ_FLOAT32 c3;
775                 OPJ_FLOAT32 c4;
776                 c += c;
777                 c1 = fl[0] * c;
778                 c2 = fl[1] * c;
779                 c3 = fl[2] * c;
780                 c4 = fl[3] * c;
781                 for(; m < k; ++m){
782                         OPJ_FLOAT32 tmp1 = fw[-4];
783                         OPJ_FLOAT32 tmp2 = fw[-3];
784                         OPJ_FLOAT32 tmp3 = fw[-2];
785                         OPJ_FLOAT32 tmp4 = fw[-1];
786                         fw[-4] = tmp1 + c1;
787                         fw[-3] = tmp2 + c2;
788                         fw[-2] = tmp3 + c3;
789                         fw[-1] = tmp4 + c4;
790                         fw += 8;
791                 }
792         }
793 }
794
795 #endif
796
797 /* <summary>                             */
798 /* Inverse 9-7 wavelet transform in 1-D. */
799 /* </summary>                            */
800 static void opj_v4dwt_decode(opj_v4dwt_t* restrict dwt)
801 {
802         OPJ_INT32 a, b;
803         if(dwt->cas == 0) {
804                 if(!((dwt->dn > 0) || (dwt->sn > 1))){
805                         return;
806                 }
807                 a = 0;
808                 b = 1;
809         }else{
810                 if(!((dwt->sn > 0) || (dwt->dn > 1))) {
811                         return;
812                 }
813                 a = 1;
814                 b = 0;
815         }
816 #ifdef __SSE__
817         opj_v4dwt_decode_step1_sse(dwt->wavelet+a, dwt->sn, _mm_set1_ps(opj_K));
818         opj_v4dwt_decode_step1_sse(dwt->wavelet+b, dwt->dn, _mm_set1_ps(opj_c13318));
819         opj_v4dwt_decode_step2_sse(dwt->wavelet+b, dwt->wavelet+a+1, dwt->sn, opj_int_min(dwt->sn, dwt->dn-a), _mm_set1_ps(opj_dwt_delta));
820         opj_v4dwt_decode_step2_sse(dwt->wavelet+a, dwt->wavelet+b+1, dwt->dn, opj_int_min(dwt->dn, dwt->sn-b), _mm_set1_ps(opj_dwt_gamma));
821         opj_v4dwt_decode_step2_sse(dwt->wavelet+b, dwt->wavelet+a+1, dwt->sn, opj_int_min(dwt->sn, dwt->dn-a), _mm_set1_ps(opj_dwt_beta));
822         opj_v4dwt_decode_step2_sse(dwt->wavelet+a, dwt->wavelet+b+1, dwt->dn, opj_int_min(dwt->dn, dwt->sn-b), _mm_set1_ps(opj_dwt_alpha));
823 #else
824         opj_v4dwt_decode_step1(dwt->wavelet+a, dwt->sn, opj_K);
825         opj_v4dwt_decode_step1(dwt->wavelet+b, dwt->dn, opj_c13318);
826         opj_v4dwt_decode_step2(dwt->wavelet+b, dwt->wavelet+a+1, dwt->sn, opj_int_min(dwt->sn, dwt->dn-a), opj_dwt_delta);
827         opj_v4dwt_decode_step2(dwt->wavelet+a, dwt->wavelet+b+1, dwt->dn, opj_int_min(dwt->dn, dwt->sn-b), opj_dwt_gamma);
828         opj_v4dwt_decode_step2(dwt->wavelet+b, dwt->wavelet+a+1, dwt->sn, opj_int_min(dwt->sn, dwt->dn-a), opj_dwt_beta);
829         opj_v4dwt_decode_step2(dwt->wavelet+a, dwt->wavelet+b+1, dwt->dn, opj_int_min(dwt->dn, dwt->sn-b), opj_dwt_alpha);
830 #endif
831 }
832
833
834 /* <summary>                             */
835 /* Inverse 9-7 wavelet transform in 2-D. */
836 /* </summary>                            */
837 OPJ_BOOL opj_dwt_decode_real(opj_tcd_tilecomp_t* restrict tilec, OPJ_UINT32 numres)
838 {
839         opj_v4dwt_t h;
840         opj_v4dwt_t v;
841
842         opj_tcd_resolution_t* res = tilec->resolutions;
843
844         OPJ_UINT32 rw = (OPJ_UINT32)(res->x1 - res->x0);        /* width of the resolution level computed */
845         OPJ_UINT32 rh = (OPJ_UINT32)(res->y1 - res->y0);        /* height of the resolution level computed */
846
847         OPJ_UINT32 w = (OPJ_UINT32)(tilec->x1 - tilec->x0);
848
849         h.wavelet = (opj_v4_t*) opj_aligned_malloc((opj_dwt_max_resolution(res, numres)+5) * sizeof(opj_v4_t));
850         if (!h.wavelet) {
851                 /* FIXME event manager error callback */
852                 return OPJ_FALSE;
853         }
854         v.wavelet = h.wavelet;
855
856         while( --numres) {
857                 OPJ_FLOAT32 * restrict aj = (OPJ_FLOAT32*) tilec->data;
858                 OPJ_UINT32 bufsize = (OPJ_UINT32)((tilec->x1 - tilec->x0) * (tilec->y1 - tilec->y0));
859                 OPJ_INT32 j;
860
861                 h.sn = (OPJ_INT32)rw;
862                 v.sn = (OPJ_INT32)rh;
863
864                 ++res;
865
866                 rw = (OPJ_UINT32)(res->x1 - res->x0);   /* width of the resolution level computed */
867                 rh = (OPJ_UINT32)(res->y1 - res->y0);   /* height of the resolution level computed */
868
869                 h.dn = (OPJ_INT32)(rw - (OPJ_UINT32)h.sn);
870                 h.cas = res->x0 % 2;
871
872                 for(j = (OPJ_INT32)rh; j > 3; j -= 4) {
873                         OPJ_INT32 k;
874                         opj_v4dwt_interleave_h(&h, aj, (OPJ_INT32)w, (OPJ_INT32)bufsize);
875                         opj_v4dwt_decode(&h);
876
877                         for(k = (OPJ_INT32)rw; --k >= 0;){
878                                 aj[k               ] = h.wavelet[k].f[0];
879                                 aj[k+(OPJ_INT32)w  ] = h.wavelet[k].f[1];
880                                 aj[k+(OPJ_INT32)w*2] = h.wavelet[k].f[2];
881                                 aj[k+(OPJ_INT32)w*3] = h.wavelet[k].f[3];
882                         }
883
884                         aj += w*4;
885                         bufsize -= w*4;
886                 }
887
888                 if (rh & 0x03) {
889                         OPJ_INT32 k;
890                         j = rh & 0x03;
891                         opj_v4dwt_interleave_h(&h, aj, (OPJ_INT32)w, (OPJ_INT32)bufsize);
892                         opj_v4dwt_decode(&h);
893                         for(k = (OPJ_INT32)rw; --k >= 0;){
894                                 switch(j) {
895                                         case 3: aj[k+(OPJ_INT32)w*2] = h.wavelet[k].f[2];
896                                         case 2: aj[k+(OPJ_INT32)w  ] = h.wavelet[k].f[1];
897                                         case 1: aj[k               ] = h.wavelet[k].f[0];
898                                 }
899                         }
900                 }
901
902                 v.dn = (OPJ_INT32)(rh - (OPJ_UINT32)v.sn);
903                 v.cas = res->y0 % 2;
904
905                 aj = (OPJ_FLOAT32*) tilec->data;
906                 for(j = (OPJ_INT32)rw; j > 3; j -= 4){
907                         OPJ_UINT32 k;
908
909                         opj_v4dwt_interleave_v(&v, aj, (OPJ_INT32)w, 4);
910                         opj_v4dwt_decode(&v);
911
912                         for(k = 0; k < rh; ++k){
913                                 memcpy(&aj[k*w], &v.wavelet[k], 4 * sizeof(OPJ_FLOAT32));
914                         }
915                         aj += 4;
916                 }
917
918                 if (rw & 0x03){
919                         OPJ_UINT32 k;
920
921                         j = rw & 0x03;
922
923                         opj_v4dwt_interleave_v(&v, aj, (OPJ_INT32)w, j);
924                         opj_v4dwt_decode(&v);
925
926                         for(k = 0; k < rh; ++k){
927                                 memcpy(&aj[k*w], &v.wavelet[k], (size_t)j * sizeof(OPJ_FLOAT32));
928                         }
929                 }
930         }
931
932         opj_aligned_free(h.wavelet);
933         return OPJ_TRUE;
934 }