home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Amiga Plus 2004 #9 / Amiga Plus CD - 2004 - No. 09.iso / amigaplus / tools / amigaos4_only / mpega_libmad / mad / fixed.h < prev    next >
C/C++ Source or Header  |  2004-08-03  |  14KB  |  499 lines
  1. /*
  2.  * libmad - MPEG audio decoder library
  3.  * Copyright (C) 2000-2004 Underbit Technologies, Inc.
  4.  *
  5.  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  6.  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
  7.  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  8.  * (at your option) any later version.
  9.  *
  10.  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  11.  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12.  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  13.  * GNU General Public License for more details.
  14.  *
  15.  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  16.  * along with this program; if not, write to the Free Software
  17.  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
  18.  *
  19.  * $Id: fixed.h,v 1.38 2004/02/17 02:02:03 rob Exp $
  20.  */
  21.  
  22. # ifndef LIBMAD_FIXED_H
  23. # define LIBMAD_FIXED_H
  24.  
  25. # if SIZEOF_INT >= 4
  26. typedef   signed int mad_fixed_t;
  27.  
  28. typedef   signed int mad_fixed64hi_t;
  29. typedef unsigned int mad_fixed64lo_t;
  30. # else
  31. typedef   signed long mad_fixed_t;
  32.  
  33. typedef   signed long mad_fixed64hi_t;
  34. typedef unsigned long mad_fixed64lo_t;
  35. # endif
  36.  
  37. # if defined(_MSC_VER)
  38. #  define mad_fixed64_t  signed __int64
  39. # elif 1 || defined(__GNUC__)
  40. #  define mad_fixed64_t  signed long long
  41. # endif
  42.  
  43. # if defined(FPM_FLOAT)
  44. typedef double mad_sample_t;
  45. # else
  46. typedef mad_fixed_t mad_sample_t;
  47. # endif
  48.  
  49. /*
  50.  * Fixed-point format: 0xABBBBBBB
  51.  * A == whole part      (sign + 3 bits)
  52.  * B == fractional part (28 bits)
  53.  *
  54.  * Values are signed two's complement, so the effective range is:
  55.  * 0x80000000 to 0x7fffffff
  56.  *       -8.0 to +7.9999999962747097015380859375
  57.  *
  58.  * The smallest representable value is:
  59.  * 0x00000001 == 0.0000000037252902984619140625 (i.e. about 3.725e-9)
  60.  *
  61.  * 28 bits of fractional accuracy represent about
  62.  * 8.6 digits of decimal accuracy.
  63.  *
  64.  * Fixed-point numbers can be added or subtracted as normal
  65.  * integers, but multiplication requires shifting the 64-bit result
  66.  * from 56 fractional bits back to 28 (and rounding.)
  67.  *
  68.  * Changing the definition of MAD_F_FRACBITS is only partially
  69.  * supported, and must be done with care.
  70.  */
  71.  
  72. # define MAD_F_FRACBITS        28
  73.  
  74. # if MAD_F_FRACBITS == 28
  75. #  define MAD_F(x)        ((mad_fixed_t) (x##L))
  76. # else
  77. #  if MAD_F_FRACBITS < 28
  78. #   warning "MAD_F_FRACBITS < 28"
  79. #   define MAD_F(x)        ((mad_fixed_t)  \
  80.                  (((x##L) +  \
  81.                    (1L << (28 - MAD_F_FRACBITS - 1))) >>  \
  82.                   (28 - MAD_F_FRACBITS)))
  83. #  elif MAD_F_FRACBITS > 28
  84. #   error "MAD_F_FRACBITS > 28 not currently supported"
  85. #   define MAD_F(x)        ((mad_fixed_t)  \
  86.                  ((x##L) << (MAD_F_FRACBITS - 28)))
  87. #  endif
  88. # endif
  89.  
  90. # define MAD_F_MIN        ((mad_fixed_t) -0x80000000L)
  91. # define MAD_F_MAX        ((mad_fixed_t) +0x7fffffffL)
  92.  
  93. # define MAD_F_ONE        MAD_F(0x10000000)
  94.  
  95. # define mad_f_tofixed(x)    ((mad_fixed_t)  \
  96.                  ((x) * (double) (1L << MAD_F_FRACBITS) + 0.5))
  97. # define mad_f_todouble(x)    ((double)  \
  98.                  ((x) / (double) (1L << MAD_F_FRACBITS)))
  99.  
  100. # define mad_f_intpart(x)    ((x) >> MAD_F_FRACBITS)
  101. # define mad_f_fracpart(x)    ((x) & ((1L << MAD_F_FRACBITS) - 1))
  102.                 /* (x should be positive) */
  103.  
  104. # define mad_f_fromint(x)    ((x) << MAD_F_FRACBITS)
  105.  
  106. # define mad_f_add(x, y)    ((x) + (y))
  107. # define mad_f_sub(x, y)    ((x) - (y))
  108.  
  109. # if defined(FPM_FLOAT)
  110. #  error "FPM_FLOAT not yet supported"
  111.  
  112. #  undef MAD_F
  113. #  define MAD_F(x)        mad_f_todouble(x)
  114.  
  115. #  define mad_f_mul(x, y)    ((x) * (y))
  116. #  define mad_f_scale64
  117.  
  118. #  undef ASO_ZEROCHECK
  119.  
  120. # elif defined(FPM_64BIT)
  121.  
  122. /*
  123.  * This version should be the most accurate if 64-bit types are supported by
  124.  * the compiler, although it may not be the most efficient.
  125.  */
  126. #  if defined(OPT_ACCURACY)
  127. #   define mad_f_mul(x, y)  \
  128.     ((mad_fixed_t)  \
  129.      ((((mad_fixed64_t) (x) * (y)) +  \
  130.        (1L << (MAD_F_SCALEBITS - 1))) >> MAD_F_SCALEBITS))
  131. #  else
  132. #   define mad_f_mul(x, y)  \
  133.     ((mad_fixed_t) (((mad_fixed64_t) (x) * (y)) >> MAD_F_SCALEBITS))
  134. #  endif
  135.  
  136. #  define MAD_F_SCALEBITS  MAD_F_FRACBITS
  137.  
  138. /* --- Intel --------------------------------------------------------------- */
  139.  
  140. # elif defined(FPM_INTEL)
  141.  
  142. #  if defined(_MSC_VER)
  143. #   pragma warning(push)
  144. #   pragma warning(disable: 4035)  /* no return value */
  145. static __forceinline
  146. mad_fixed_t mad_f_mul_inline(mad_fixed_t x, mad_fixed_t y)
  147. {
  148.   enum {
  149.     fracbits = MAD_F_FRACBITS
  150.   };
  151.  
  152.   __asm {
  153.     mov eax, x
  154.     imul y
  155.     shrd eax, edx, fracbits
  156.   }
  157.  
  158.   /* implicit return of eax */
  159. }
  160. #   pragma warning(pop)
  161.  
  162. #   define mad_f_mul        mad_f_mul_inline
  163. #   define mad_f_scale64
  164. #  else
  165. /*
  166.  * This Intel version is fast and accurate; the disposition of the least
  167.  * significant bit depends on OPT_ACCURACY via mad_f_scale64().
  168.  */
  169. #   define MAD_F_MLX(hi, lo, x, y)  \
  170.     asm ("imull %3"  \
  171.      : "=a" (lo), "=d" (hi)  \
  172.      : "%a" (x), "rm" (y)  \
  173.      : "cc")
  174.  
  175. #   if defined(OPT_ACCURACY)
  176. /*
  177.  * This gives best accuracy but is not very fast.
  178.  */
  179. #    define MAD_F_MLA(hi, lo, x, y)  \
  180.     ({ mad_fixed64hi_t __hi;  \
  181.        mad_fixed64lo_t __lo;  \
  182.        MAD_F_MLX(__hi, __lo, (x), (y));  \
  183.        asm ("addl %2,%0\n\t"  \
  184.         "adcl %3,%1"  \
  185.         : "=rm" (lo), "=rm" (hi)  \
  186.         : "r" (__lo), "r" (__hi), "0" (lo), "1" (hi)  \
  187.         : "cc");  \
  188.     })
  189. #   endif  /* OPT_ACCURACY */
  190.  
  191. #   if defined(OPT_ACCURACY)
  192. /*
  193.  * Surprisingly, this is faster than SHRD followed by ADC.
  194.  */
  195. #    define mad_f_scale64(hi, lo)  \
  196.     ({ mad_fixed64hi_t __hi_;  \
  197.        mad_fixed64lo_t __lo_;  \
  198.        mad_fixed_t __result;  \
  199.        asm ("addl %4,%2\n\t"  \
  200.         "adcl %5,%3"  \
  201.         : "=rm" (__lo_), "=rm" (__hi_)  \
  202.         : "0" (lo), "1" (hi),  \
  203.           "ir" (1L << (MAD_F_SCALEBITS - 1)), "ir" (0)  \
  204.         : "cc");  \
  205.        asm ("shrdl %3,%2,%1"  \
  206.         : "=rm" (__result)  \
  207.         : "0" (__lo_), "r" (__hi_), "I" (MAD_F_SCALEBITS)  \
  208.         : "cc");  \
  209.        __result;  \
  210.     })
  211. #   elif defined(OPT_INTEL)
  212. /*
  213.  * Alternate Intel scaling that may or may not perform better.
  214.  */
  215. #    define mad_f_scale64(hi, lo)  \
  216.     ({ mad_fixed_t __result;  \
  217.        asm ("shrl %3,%1\n\t"  \
  218.         "shll %4,%2\n\t"  \
  219.         "orl %2,%1"  \
  220.         : "=rm" (__result)  \
  221.         : "0" (lo), "r" (hi),  \
  222.           "I" (MAD_F_SCALEBITS), "I" (32 - MAD_F_SCALEBITS)  \
  223.         : "cc");  \
  224.        __result;  \
  225.     })
  226. #    else
  227. #    define mad_f_scale64(hi, lo)  \
  228.     ({ mad_fixed_t __result;  \
  229.        asm ("shrdl %3,%2,%1"  \
  230.         : "=rm" (__result)  \
  231.         : "0" (lo), "r" (hi), "I" (MAD_F_SCALEBITS)  \
  232.         : "cc");  \
  233.        __result;  \
  234.     })
  235. #   endif  /* OPT_ACCURACY */
  236.  
  237. #   define MAD_F_SCALEBITS  MAD_F_FRACBITS
  238. #  endif
  239.  
  240. /* --- ARM ----------------------------------------------------------------- */
  241.  
  242. # elif defined(FPM_ARM)
  243.  
  244. /* 
  245.  * This ARM V4 version is as accurate as FPM_64BIT but much faster. The
  246.  * least significant bit is properly rounded at no CPU cycle cost!
  247.  */
  248. # if 1
  249. /*
  250.  * This is faster than the default implementation via MAD_F_MLX() and
  251.  * mad_f_scale64().
  252.  */
  253. #  define mad_f_mul(x, y)  \
  254.     ({ mad_fixed64hi_t __hi;  \
  255.        mad_fixed64lo_t __lo;  \
  256.        mad_fixed_t __result;  \
  257.        asm ("smull    %0, %1, %3, %4\n\t"  \
  258.         "movs    %0, %0, lsr %5\n\t"  \
  259.         "adc    %2, %0, %1, lsl %6"  \
  260.         : "=&r" (__lo), "=&r" (__hi), "=r" (__result)  \
  261.         : "%r" (x), "r" (y),  \
  262.           "M" (MAD_F_SCALEBITS), "M" (32 - MAD_F_SCALEBITS)  \
  263.         : "cc");  \
  264.        __result;  \
  265.     })
  266. # endif
  267.  
  268. #  define MAD_F_MLX(hi, lo, x, y)  \
  269.     asm ("smull    %0, %1, %2, %3"  \
  270.      : "=&r" (lo), "=&r" (hi)  \
  271.      : "%r" (x), "r" (y))
  272.  
  273. #  define MAD_F_MLA(hi, lo, x, y)  \
  274.     asm ("smlal    %0, %1, %2, %3"  \
  275.      : "+r" (lo), "+r" (hi)  \
  276.      : "%r" (x), "r" (y))
  277.  
  278. #  define MAD_F_MLN(hi, lo)  \
  279.     asm ("rsbs    %0, %2, #0\n\t"  \
  280.      "rsc    %1, %3, #0"  \
  281.      : "=r" (lo), "=r" (hi)  \
  282.      : "0" (lo), "1" (hi)  \
  283.      : "cc")
  284.  
  285. #  define mad_f_scale64(hi, lo)  \
  286.     ({ mad_fixed_t __result;  \
  287.        asm ("movs    %0, %1, lsr %3\n\t"  \
  288.         "adc    %0, %0, %2, lsl %4"  \
  289.         : "=&r" (__result)  \
  290.         : "r" (lo), "r" (hi),  \
  291.           "M" (MAD_F_SCALEBITS), "M" (32 - MAD_F_SCALEBITS)  \
  292.         : "cc");  \
  293.        __result;  \
  294.     })
  295.  
  296. #  define MAD_F_SCALEBITS  MAD_F_FRACBITS
  297.  
  298. /* --- MIPS ---------------------------------------------------------------- */
  299.  
  300. # elif defined(FPM_MIPS)
  301.  
  302. /*
  303.  * This MIPS version is fast and accurate; the disposition of the least
  304.  * significant bit depends on OPT_ACCURACY via mad_f_scale64().
  305.  */
  306. #  define MAD_F_MLX(hi, lo, x, y)  \
  307.     asm ("mult    %2,%3"  \
  308.      : "=l" (lo), "=h" (hi)  \
  309.      : "%r" (x), "r" (y))
  310.  
  311. # if defined(HAVE_MADD_ASM)
  312. #  define MAD_F_MLA(hi, lo, x, y)  \
  313.     asm ("madd    %2,%3"  \
  314.      : "+l" (lo), "+h" (hi)  \
  315.      : "%r" (x), "r" (y))
  316. # elif defined(HAVE_MADD16_ASM)
  317. /*
  318.  * This loses significant accuracy due to the 16-bit integer limit in the
  319.  * multiply/accumulate instruction.
  320.  */
  321. #  define MAD_F_ML0(hi, lo, x, y)  \
  322.     asm ("mult    %2,%3"  \
  323.      : "=l" (lo), "=h" (hi)  \
  324.      : "%r" ((x) >> 12), "r" ((y) >> 16))
  325. #  define MAD_F_MLA(hi, lo, x, y)  \
  326.     asm ("madd16    %2,%3"  \
  327.      : "+l" (lo), "+h" (hi)  \
  328.      : "%r" ((x) >> 12), "r" ((y) >> 16))
  329. #  define MAD_F_MLZ(hi, lo)  ((mad_fixed_t) (lo))
  330. # endif
  331.  
  332. # if defined(OPT_SPEED)
  333. #  define mad_f_scale64(hi, lo)  \
  334.     ((mad_fixed_t) ((hi) << (32 - MAD_F_SCALEBITS)))
  335. #  define MAD_F_SCALEBITS  MAD_F_FRACBITS
  336. # endif
  337.  
  338. /* --- SPARC --------------------------------------------------------------- */
  339.  
  340. # elif defined(FPM_SPARC)
  341.  
  342. /*
  343.  * This SPARC V8 version is fast and accurate; the disposition of the least
  344.  * significant bit depends on OPT_ACCURACY via mad_f_scale64().
  345.  */
  346. #  define MAD_F_MLX(hi, lo, x, y)  \
  347.     asm ("smul %2, %3, %0\n\t"  \
  348.      "rd %%y, %1"  \
  349.      : "=r" (lo), "=r" (hi)  \
  350.      : "%r" (x), "rI" (y))
  351.  
  352. /* --- PowerPC ------------------------------------------------------------- */
  353.  
  354. # elif defined(FPM_PPC)
  355.  
  356. /*
  357.  * This PowerPC version is fast and accurate; the disposition of the least
  358.  * significant bit depends on OPT_ACCURACY via mad_f_scale64().
  359.  */
  360. #  define MAD_F_MLX(hi, lo, x, y)  \
  361.     do {  \
  362.       asm ("mullw %0,%1,%2"  \
  363.        : "=r" (lo)  \
  364.        : "%r" (x), "r" (y));  \
  365.       asm ("mulhw %0,%1,%2"  \
  366.        : "=r" (hi)  \
  367.        : "%r" (x), "r" (y));  \
  368.     }  \
  369.     while (0)
  370.  
  371. #  if defined(OPT_ACCURACY)
  372. /*
  373.  * This gives best accuracy but is not very fast.
  374.  */
  375. #   define MAD_F_MLA(hi, lo, x, y)  \
  376.     ({ mad_fixed64hi_t __hi;  \
  377.        mad_fixed64lo_t __lo;  \
  378.        MAD_F_MLX(__hi, __lo, (x), (y));  \
  379.        asm ("addc %0,%2,%3\n\t"  \
  380.         "adde %1,%4,%5"  \
  381.         : "=r" (lo), "=r" (hi)  \
  382.         : "%r" (lo), "r" (__lo),  \
  383.           "%r" (hi), "r" (__hi));  \
  384.     })
  385. #  endif
  386.  
  387. #  if defined(OPT_ACCURACY)
  388. /*
  389.  * This is slower than the truncating version below it.
  390.  */
  391. #   define mad_f_scale64(hi, lo)  \
  392.     ({ mad_fixed_t __result, __round;  \
  393.        asm ("rotrwi %0,%1,%2"  \
  394.         : "=r" (__result)  \
  395.         : "r" (lo), "i" (MAD_F_SCALEBITS));  \
  396.        asm ("extrwi %0,%1,1,0"  \
  397.         : "=r" (__round)  \
  398.         : "r" (__result));  \
  399.        asm ("insrwi %0,%1,%2,0"  \
  400.         : "+r" (__result)  \
  401.         : "r" (hi), "i" (MAD_F_SCALEBITS));  \
  402.        asm ("add %0,%1,%2"  \
  403.         : "=r" (__result)  \
  404.         : "%r" (__result), "r" (__round));  \
  405.        __result;  \
  406.     })
  407. #  else
  408. #   define mad_f_scale64(hi, lo)  \
  409.     ({ mad_fixed_t __result;  \
  410.        asm ("rotrwi %0,%1,%2"  \
  411.         : "=r" (__result)  \
  412.         : "r" (lo), "i" (MAD_F_SCALEBITS));  \
  413.        asm ("insrwi %0,%1,%2,0"  \
  414.         : "+r" (__result)  \
  415.         : "r" (hi), "i" (MAD_F_SCALEBITS));  \
  416.        __result;  \
  417.     })
  418. #  endif
  419.  
  420. #  define MAD_F_SCALEBITS  MAD_F_FRACBITS
  421.  
  422. /* --- Default ------------------------------------------------------------- */
  423.  
  424. # elif defined(FPM_DEFAULT)
  425.  
  426. /*
  427.  * This version is the most portable but it loses significant accuracy.
  428.  * Furthermore, accuracy is biased against the second argument, so care
  429.  * should be taken when ordering operands.
  430.  *
  431.  * The scale factors are constant as this is not used with SSO.
  432.  *
  433.  * Pre-rounding is required to stay within the limits of compliance.
  434.  */
  435. #  if defined(OPT_SPEED)
  436. #   define mad_f_mul(x, y)    (((x) >> 12) * ((y) >> 16))
  437. #  else
  438. #   define mad_f_mul(x, y)    ((((x) + (1L << 11)) >> 12) *  \
  439.                  (((y) + (1L << 15)) >> 16))
  440. #  endif
  441.  
  442. /* ------------------------------------------------------------------------- */
  443.  
  444. # else
  445. #  error "no FPM selected"
  446. # endif
  447.  
  448. /* default implementations */
  449.  
  450. # if !defined(mad_f_mul)
  451. #  define mad_f_mul(x, y)  \
  452.     ({ register mad_fixed64hi_t __hi;  \
  453.        register mad_fixed64lo_t __lo;  \
  454.        MAD_F_MLX(__hi, __lo, (x), (y));  \
  455.        mad_f_scale64(__hi, __lo);  \
  456.     })
  457. # endif
  458.  
  459. # if !defined(MAD_F_MLA)
  460. #  define MAD_F_ML0(hi, lo, x, y)    ((lo)  = mad_f_mul((x), (y)))
  461. #  define MAD_F_MLA(hi, lo, x, y)    ((lo) += mad_f_mul((x), (y)))
  462. #  define MAD_F_MLN(hi, lo)        ((lo)  = -(lo))
  463. #  define MAD_F_MLZ(hi, lo)        ((void) (hi), (mad_fixed_t) (lo))
  464. # endif
  465.  
  466. # if !defined(MAD_F_ML0)
  467. #  define MAD_F_ML0(hi, lo, x, y)    MAD_F_MLX((hi), (lo), (x), (y))
  468. # endif
  469.  
  470. # if !defined(MAD_F_MLN)
  471. #  define MAD_F_MLN(hi, lo)        ((hi) = ((lo) = -(lo)) ? ~(hi) : -(hi))
  472. # endif
  473.  
  474. # if !defined(MAD_F_MLZ)
  475. #  define MAD_F_MLZ(hi, lo)        mad_f_scale64((hi), (lo))
  476. # endif
  477.  
  478. # if !defined(mad_f_scale64)
  479. #  if defined(OPT_ACCURACY)
  480. #   define mad_f_scale64(hi, lo)  \
  481.     ((((mad_fixed_t)  \
  482.        (((hi) << (32 - (MAD_F_SCALEBITS - 1))) |  \
  483.     ((lo) >> (MAD_F_SCALEBITS - 1)))) + 1) >> 1)
  484. #  else
  485. #   define mad_f_scale64(hi, lo)  \
  486.     ((mad_fixed_t)  \
  487.      (((hi) << (32 - MAD_F_SCALEBITS)) |  \
  488.       ((lo) >> MAD_F_SCALEBITS)))
  489. #  endif
  490. #  define MAD_F_SCALEBITS  MAD_F_FRACBITS
  491. # endif
  492.  
  493. /* C routines */
  494.  
  495. mad_fixed_t mad_f_abs(mad_fixed_t);
  496. mad_fixed_t mad_f_div(mad_fixed_t, mad_fixed_t);
  497.  
  498. # endif
  499.