]> git.mxchange.org Git - simgear.git/commitdiff
Add fast functions for exp2, pow, log2, root, sin/cos/tan, asin/acos/atan along with...
authorehofman <ehofman>
Sat, 8 May 2004 12:58:29 +0000 (12:58 +0000)
committerehofman <ehofman>
Sat, 8 May 2004 12:58:29 +0000 (12:58 +0000)
simgear/math/fastmath.cxx
simgear/math/fastmath.hxx

index 51973cae96c287a776744a6486c267f91c82164a..8f0eed298de216356c9c5125a8dec7f88de41143 100644 (file)
@@ -9,9 +9,17 @@
  * IDSIA, Lugano, Switzerland
  * http://www.inf.ethz.ch/~schraudo/pubs/exp.pdf
  *
+ * Base-2 exp, Laurent de Soras
+ * http://www.musicdsp.org/archive.php?classid=5#106
+ *
  * Fast log() Function, by Laurent de Soras:
  * http://www.flipcode.com/cgi-bin/msg.cgi?showThread=Tip-Fastlogfunction&forum=totd&id=-1
  *
+ * Sin, Cos, Tan approximation
+ * http://www.musicdsp.org/showArchiveComment.php?ArchiveID=115
+ *
+ * fast floating point power computation:
+ * http://playstation2-linux.com/download/adam/power.c
  */
 
 /*
@@ -21,6 +29,7 @@
 
 
 #include "fastmath.hxx"
+#define  SGD_PI_2  1.57079632679489661923
 
 /**
  * This function is on avarage 9 times faster than the system exp() function
@@ -46,6 +55,71 @@ double fast_exp(double val) {
     return _eco.d;
 }
 
+/*
+ * Linear approx. between 2 integer values of val. Uses 32-bit integers.
+ * Not very efficient but faster than exp()
+ */
+double fast_exp2( const double val )
+{
+    int e;
+    double ret;
+
+    if (val >= 0) {
+        e = int (val);
+        ret = val - (e - 1);
+
+#if BYTE_ORDER == BIG_ENDIAN
+        ((*((int *) &ret)) &= ~(2047 << 20)) += (e + 1023) << 20;
+#else
+        ((*(1 + (int *) &ret)) &= ~(2047 << 20)) += (e + 1023) << 20;
+#endif
+    } else {
+        e = int (val + 1023);
+        ret = val - (e - 1024);
+
+#if BYTE_ORDER == BIG_ENDIAN
+        ((*((int *) &ret)) &= ~(2047 << 20)) += e << 20;
+#else
+        ((*(1 + (int *) &ret)) &= ~(2047 << 20)) += e << 20;
+#endif
+    }
+
+    return ret;
+}
+
+
+/*
+ *
+ */
+float _fast_log2(const float val)
+{
+    float result, tmp;
+    float mp = 0.346607f;
+
+    result = *(int*)&val;
+    result *= 1.0/(1<<23);
+    result = result - 127;
+    tmp = result - floor(result);
+    tmp = (tmp - tmp*tmp) * mp;
+    return tmp + result;
+}
+
+float _fast_pow2(const float val)
+{
+    float result;
+
+    float mp = 0.33971f;
+    float tmp = val - floor(val);
+    tmp = (tmp - tmp*tmp) * mp;
+
+    result = val + 127 - tmp; 
+    result *= (1<<23);
+    *(int*)&result = (int)result;
+    return result;
+}
+
+
 
 /**
  * While we're on the subject, someone might have use for these as well?
@@ -63,3 +137,155 @@ void fast_BSR(float &x, register unsigned long shiftAmount) {
 
 }
 
+
+/*
+ * fastpow(f,n) gives a rather *rough* estimate of a float number f to the
+ * power of an integer number n (y=f^n). It is fast but result can be quite a
+ * bit off, since we directly mess with the floating point exponent.
+ * 
+ * Use it only for getting rough estimates of the values and where precision 
+ * is not that important.
+ */
+float fast_pow(const float f, const int n)
+{
+    long *lp,l;
+    lp=(long*)(&f);
+    l=*lp;l-=0x3F800000l;l<<=(n-1);l+=0x3F800000l;
+    *lp=l;
+    return f;
+}
+
+float fast_root(const float f, const int n)
+{
+    long *lp,l;
+    lp=(long*)(&f);
+    l=*lp;l-=0x3F800000l;l>>=(n-1);l+=0x3F800000l;
+    *lp=l;
+    return f;
+}
+
+
+/*
+ * Code for approximation of cos, sin, tan and inv sin, etc.
+ * Surprisingly accurate and very usable.
+ *
+ * Domain:
+ * Sin/Cos    [0, pi/2]
+ * Tan        [0,pi/4]
+ * InvSin/Cos [0, 1]
+ * InvTan     [-1, 1]
+ */
+
+float fast_sin(const float val)
+{
+    float fASqr = val*val;
+    float fResult = -2.39e-08f;
+    fResult *= fASqr;
+    fResult += 2.7526e-06f;
+    fResult *= fASqr;
+    fResult -= 1.98409e-04f;
+    fResult *= fASqr;
+    fResult += 8.3333315e-03f;
+    fResult *= fASqr;
+    fResult -= 1.666666664e-01f;
+    fResult *= fASqr;
+    fResult += 1.0f;
+    fResult *= val;
+
+    return fResult;
+}
+
+float fast_cos(const float val)
+{
+    float fASqr = val*val;
+    float fResult = -2.605e-07f;
+    fResult *= fASqr;
+    fResult += 2.47609e-05f;
+    fResult *= fASqr;
+    fResult -= 1.3888397e-03f;
+    fResult *= fASqr;
+    fResult += 4.16666418e-02f;
+    fResult *= fASqr;
+    fResult -= 4.999999963e-01f;
+    fResult *= fASqr;
+    fResult += 1.0f;
+
+    return fResult;  
+}
+
+float fast_tan(const float val)
+{
+    float fASqr = val*val;
+    float fResult = 9.5168091e-03f;
+    fResult *= fASqr;
+    fResult += 2.900525e-03f;
+    fResult *= fASqr;
+    fResult += 2.45650893e-02f;
+    fResult *= fASqr;
+    fResult += 5.33740603e-02f;
+    fResult *= fASqr;
+    fResult += 1.333923995e-01f;
+    fResult *= fASqr;
+    fResult += 3.333314036e-01f;
+    fResult *= fASqr;
+    fResult += 1.0f;
+    fResult *= val;
+
+    return fResult;
+
+}
+
+float fast_asin(float val)
+{
+    float fRoot = sqrt(1.0f-val);
+    float fResult = -0.0187293f;
+    fResult *= val;
+    fResult += 0.0742610f;
+    fResult *= val;
+    fResult -= 0.2121144f;
+    fResult *= val;
+    fResult += 1.5707288f;
+    fResult = SGD_PI_2 - fRoot*fResult;
+
+    return fResult;
+}
+
+float fast_acos(float val)
+{
+    float fRoot = sqrt(1.0f-val);
+    float fResult = -0.0187293f;
+    fResult *= val;
+    fResult += 0.0742610f;
+    fResult *= val;
+    fResult -= 0.2121144f;
+    fResult *= val;
+    fResult += 1.5707288f;
+    fResult *= fRoot;
+
+    return fResult;
+}
+
+float fast_atan(float val)
+{
+    float fVSqr = val*val;
+    float fResult = 0.0028662257f;
+    fResult *= fVSqr;
+    fResult -= 0.0161657367f;
+    fResult *= fVSqr;
+    fResult += 0.0429096138f;
+    fResult *= fVSqr;
+    fResult -= 0.0752896400f;
+    fResult *= fVSqr;
+    fResult += 0.1065626393f;
+    fResult *= fVSqr;
+    fResult -= 0.1420889944f;
+    fResult *= fVSqr;
+    fResult += 0.1999355085f;
+    fResult *= fVSqr;
+    fResult -= 0.3333314528f;
+    fResult *= fVSqr;
+    fResult += 1.0f;
+    fResult *= val;
+
+    return fResult;
+}
index 6ebecd3f2a4f2a3537b461dee67db470c0f6e033..288d3444145a54f99c4ba860f533cc26dde5cd96 100644 (file)
 
 
 double fast_exp(double val);
+double fast_exp2(const double val);
+
+float fast_pow(const float val1, const float val2);
+float fast_log2(const float cal);
+float fast_root(const float f, const int n);
+
+float _fast_pow2(const float cal);
+float _fast_log2(const float val);
+
+float fast_sin(const float val);
+float fast_cos(const float val);
+float fast_tan(const float val);
+float fast_asin(const float val);
+float fast_acos(const float val);
+float fast_atan(const float val);
 
 void fast_BSL(float &x, register unsigned long shiftAmount);
 void fast_BSR(float &x, register unsigned long shiftAmount);
 
+
 inline float fast_log2 (float val)
 {
-   int * const    exp_ptr = reinterpret_cast <int *> (&val);
-   int            x = *exp_ptr;
-   const int      log_2 = ((x >> 23) & 255) - 128;
-   x &= ~(255 << 23);
-   x += 127 << 23;
-   *exp_ptr = x;
+    int * const  exp_ptr = reinterpret_cast <int *> (&val);
+    int          x = *exp_ptr;
+    const int    log_2 = ((x >> 23) & 255) - 128;
+    x &= ~(255 << 23);
+    x += 127 << 23;
+    *exp_ptr = x;
 
-   val = ((-1.0f/3) * val + 2) * val - 2.0f/3;   // (1)
+    val = ((-1.0f/3) * val + 2) * val - 2.0f/3;   // (1)
 
-   return (val + log_2);
+    return (val + log_2);
 }
 
+
 /**
  * This function is about 3 times faster than the system log() function
  * and has an error of about 0.01%
@@ -65,5 +82,36 @@ inline float fast_log10 (const float &val)
 }
 
 
+/**
+ * This function is about twice as fast as the system pow(x,y) function
+ */
+inline float fast_pow(const float val1, const float val2)
+{
+   return _fast_pow2(val2 * _fast_log2(val1));
+}
+
+
+/*
+ * Haven't seen this elsewhere, probably because it is too obvious?
+ * Anyway, these functions are intended for 32-bit floating point numbers
+ * only and should work a bit faster than the regular ones.
+ */
+inline float fast_abs(float f)
+{
+    int i=((*(int*)&f)&0x7fffffff);
+    return (*(float*)&i);
+}
+
+inline float fast_neg(float f)
+{
+    int i=((*(int*)&f)^0x80000000);
+    return (*(float*)&i);
+}
+
+inline int fast_sgn(float f)
+{
+    return 1+(((*(int*)&f)>>31)<<1);
+}
+
 #endif // !_SG_FMATH_HXX