git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavutil/tx_template.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2019 Lynne <dev@lynne.ee>
   3  * Power of two FFT:
   4  * Copyright (c) 2008 Loren Merritt
   5  * Copyright (c) 2002 Fabrice Bellard
   6  * Partly based on libdjbfft by D. J. Bernstein
   7  *
   8  * This file is part of FFmpeg.
   9  *
  10  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
  11  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  12  * License as published by the Free Software Foundation; either
  13  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  14  *
  15  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  16  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  17  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  18  * Lesser General Public License for more details.
  19  *
  20  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  21  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  22  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  23  */
  24
  25 /* All costabs for a type are defined here */
  26 COSTABLE(16);
  27 COSTABLE(32);
  28 COSTABLE(64);
  29 COSTABLE(128);
  30 COSTABLE(256);
  31 COSTABLE(512);
  32 COSTABLE(1024);
  33 COSTABLE(2048);
  34 COSTABLE(4096);
  35 COSTABLE(8192);
  36 COSTABLE(16384);
  37 COSTABLE(32768);
  38 COSTABLE(65536);
  39 COSTABLE(131072);
  40 DECLARE_ALIGNED(32, FFTComplex, TX_NAME(ff_cos_53))[4];
  41
  42 static FFTSample * const cos_tabs[18] = {
  43     NULL,
  44     NULL,
  45     NULL,
  46     NULL,
  47     TX_NAME(ff_cos_16),
  48     TX_NAME(ff_cos_32),
  49     TX_NAME(ff_cos_64),
  50     TX_NAME(ff_cos_128),
  51     TX_NAME(ff_cos_256),
  52     TX_NAME(ff_cos_512),
  53     TX_NAME(ff_cos_1024),
  54     TX_NAME(ff_cos_2048),
  55     TX_NAME(ff_cos_4096),
  56     TX_NAME(ff_cos_8192),
  57     TX_NAME(ff_cos_16384),
  58     TX_NAME(ff_cos_32768),
  59     TX_NAME(ff_cos_65536),
  60     TX_NAME(ff_cos_131072),
  61 };
  62
  63 static av_always_inline void init_cos_tabs_idx(int index)
  64 {
  65     int m = 1 << index;
  66     double freq = 2*M_PI/m;
  67     FFTSample *tab = cos_tabs[index];
  68     for(int i = 0; i <= m/4; i++)
  69         tab[i] = RESCALE(cos(i*freq));
  70     for(int i = 1; i < m/4; i++)
  71         tab[m/2 - i] = tab[i];
  72 }
  73
  74 #define INIT_FF_COS_TABS_FUNC(index, size)                                     \
  75 static av_cold void init_cos_tabs_ ## size (void)                              \
  76 {                                                                              \
  77     init_cos_tabs_idx(index);                                                  \
  78 }
  79
  80 INIT_FF_COS_TABS_FUNC(4, 16)
  81 INIT_FF_COS_TABS_FUNC(5, 32)
  82 INIT_FF_COS_TABS_FUNC(6, 64)
  83 INIT_FF_COS_TABS_FUNC(7, 128)
  84 INIT_FF_COS_TABS_FUNC(8, 256)
  85 INIT_FF_COS_TABS_FUNC(9, 512)
  86 INIT_FF_COS_TABS_FUNC(10, 1024)
  87 INIT_FF_COS_TABS_FUNC(11, 2048)
  88 INIT_FF_COS_TABS_FUNC(12, 4096)
  89 INIT_FF_COS_TABS_FUNC(13, 8192)
  90 INIT_FF_COS_TABS_FUNC(14, 16384)
  91 INIT_FF_COS_TABS_FUNC(15, 32768)
  92 INIT_FF_COS_TABS_FUNC(16, 65536)
  93 INIT_FF_COS_TABS_FUNC(17, 131072)
  94
  95 static av_cold void ff_init_53_tabs(void)
  96 {
  97     TX_NAME(ff_cos_53)[0] = (FFTComplex){ RESCALE(cos(2 * M_PI / 12)), RESCALE(cos(2 * M_PI / 12)) };
  98     TX_NAME(ff_cos_53)[1] = (FFTComplex){ RESCALE(cos(2 * M_PI /  6)), RESCALE(cos(2 * M_PI /  6)) };
  99     TX_NAME(ff_cos_53)[2] = (FFTComplex){ RESCALE(cos(2 * M_PI /  5)), RESCALE(sin(2 * M_PI /  5)) };
 100     TX_NAME(ff_cos_53)[3] = (FFTComplex){ RESCALE(cos(2 * M_PI / 10)), RESCALE(sin(2 * M_PI / 10)) };
 101 }
 102
 103 static CosTabsInitOnce cos_tabs_init_once[] = {
 104     { ff_init_53_tabs, AV_ONCE_INIT },
 105     { NULL },
 106     { NULL },
 107     { NULL },
 108     { init_cos_tabs_16, AV_ONCE_INIT },
 109     { init_cos_tabs_32, AV_ONCE_INIT },
 110     { init_cos_tabs_64, AV_ONCE_INIT },
 111     { init_cos_tabs_128, AV_ONCE_INIT },
 112     { init_cos_tabs_256, AV_ONCE_INIT },
 113     { init_cos_tabs_512, AV_ONCE_INIT },
 114     { init_cos_tabs_1024, AV_ONCE_INIT },
 115     { init_cos_tabs_2048, AV_ONCE_INIT },
 116     { init_cos_tabs_4096, AV_ONCE_INIT },
 117     { init_cos_tabs_8192, AV_ONCE_INIT },
 118     { init_cos_tabs_16384, AV_ONCE_INIT },
 119     { init_cos_tabs_32768, AV_ONCE_INIT },
 120     { init_cos_tabs_65536, AV_ONCE_INIT },
 121     { init_cos_tabs_131072, AV_ONCE_INIT },
 122 };
 123
 124 static av_cold void init_cos_tabs(int index)
 125 {
 126     ff_thread_once(&cos_tabs_init_once[index].control,
 127                     cos_tabs_init_once[index].func);
 128 }
 129
 130 static av_always_inline void fft3(FFTComplex *out, FFTComplex *in,
 131                                   ptrdiff_t stride)
 132 {
 133     FFTComplex tmp[2];
 134 #ifdef TX_INT32
 135     int64_t mtmp[4];
 136 #endif
 137
 138     BF(tmp[0].re, tmp[1].im, in[1].im, in[2].im);
 139     BF(tmp[0].im, tmp[1].re, in[1].re, in[2].re);
 140
 141     out[0*stride].re = in[0].re + tmp[1].re;
 142     out[0*stride].im = in[0].im + tmp[1].im;
 143
 144 #ifdef TX_INT32
 145     mtmp[0] = (int64_t)TX_NAME(ff_cos_53)[0].re * tmp[0].re;
 146     mtmp[1] = (int64_t)TX_NAME(ff_cos_53)[0].im * tmp[0].im;
 147     mtmp[2] = (int64_t)TX_NAME(ff_cos_53)[1].re * tmp[1].re;
 148     mtmp[3] = (int64_t)TX_NAME(ff_cos_53)[1].re * tmp[1].im;
 149     out[1*stride].re = in[0].re - (mtmp[2] + mtmp[0] + 0x40000000 >> 31);
 150     out[1*stride].im = in[0].im - (mtmp[3] - mtmp[1] + 0x40000000 >> 31);
 151     out[2*stride].re = in[0].re - (mtmp[2] - mtmp[0] + 0x40000000 >> 31);
 152     out[2*stride].im = in[0].im - (mtmp[3] + mtmp[1] + 0x40000000 >> 31);
 153 #else
 154     tmp[0].re = TX_NAME(ff_cos_53)[0].re * tmp[0].re;
 155     tmp[0].im = TX_NAME(ff_cos_53)[0].im * tmp[0].im;
 156     tmp[1].re = TX_NAME(ff_cos_53)[1].re * tmp[1].re;
 157     tmp[1].im = TX_NAME(ff_cos_53)[1].re * tmp[1].im;
 158     out[1*stride].re = in[0].re - tmp[1].re + tmp[0].re;
 159     out[1*stride].im = in[0].im - tmp[1].im - tmp[0].im;
 160     out[2*stride].re = in[0].re - tmp[1].re - tmp[0].re;
 161     out[2*stride].im = in[0].im - tmp[1].im + tmp[0].im;
 162 #endif
 163 }
 164
 165 #define DECL_FFT5(NAME, D0, D1, D2, D3, D4)                                                       \
 166 static av_always_inline void NAME(FFTComplex *out, FFTComplex *in,                                \
 167                                   ptrdiff_t stride)                                               \
 168 {                                                                                                 \
 169     FFTComplex z0[4], t[6];                                                                       \
 170                                                                                                   \
 171     BF(t[1].im, t[0].re, in[1].re, in[4].re);                                                     \
 172     BF(t[1].re, t[0].im, in[1].im, in[4].im);                                                     \
 173     BF(t[3].im, t[2].re, in[2].re, in[3].re);                                                     \
 174     BF(t[3].re, t[2].im, in[2].im, in[3].im);                                                     \
 175                                                                                                   \
 176     out[D0*stride].re = in[0].re + t[0].re + t[2].re;                                             \
 177     out[D0*stride].im = in[0].im + t[0].im + t[2].im;                                             \
 178                                                                                                   \
 179     SMUL(t[4].re, t[0].re, TX_NAME(ff_cos_53)[2].re, TX_NAME(ff_cos_53)[3].re, t[2].re, t[0].re); \
 180     SMUL(t[4].im, t[0].im, TX_NAME(ff_cos_53)[2].re, TX_NAME(ff_cos_53)[3].re, t[2].im, t[0].im); \
 181     CMUL(t[5].re, t[1].re, TX_NAME(ff_cos_53)[2].im, TX_NAME(ff_cos_53)[3].im, t[3].re, t[1].re); \
 182     CMUL(t[5].im, t[1].im, TX_NAME(ff_cos_53)[2].im, TX_NAME(ff_cos_53)[3].im, t[3].im, t[1].im); \
 183                                                                                                   \
 184     BF(z0[0].re, z0[3].re, t[0].re, t[1].re);                                                     \
 185     BF(z0[0].im, z0[3].im, t[0].im, t[1].im);                                                     \
 186     BF(z0[2].re, z0[1].re, t[4].re, t[5].re);                                                     \
 187     BF(z0[2].im, z0[1].im, t[4].im, t[5].im);                                                     \
 188                                                                                                   \
 189     out[D1*stride].re = in[0].re + z0[3].re;                                                      \
 190     out[D1*stride].im = in[0].im + z0[0].im;                                                      \
 191     out[D2*stride].re = in[0].re + z0[2].re;                                                      \
 192     out[D2*stride].im = in[0].im + z0[1].im;                                                      \
 193     out[D3*stride].re = in[0].re + z0[1].re;                                                      \
 194     out[D3*stride].im = in[0].im + z0[2].im;                                                      \
 195     out[D4*stride].re = in[0].re + z0[0].re;                                                      \
 196     out[D4*stride].im = in[0].im + z0[3].im;                                                      \
 197 }
 198
 199 DECL_FFT5(fft5,     0,  1,  2,  3,  4)
 200 DECL_FFT5(fft5_m1,  0,  6, 12,  3,  9)
 201 DECL_FFT5(fft5_m2, 10,  1,  7, 13,  4)
 202 DECL_FFT5(fft5_m3,  5, 11,  2,  8, 14)
 203
 204 static av_always_inline void fft15(FFTComplex *out, FFTComplex *in,
 205                                    ptrdiff_t stride)
 206 {
 207     FFTComplex tmp[15];
 208
 209     for (int i = 0; i < 5; i++)
 210         fft3(tmp + i, in + i*3, 5);
 211
 212     fft5_m1(out, tmp +  0, stride);
 213     fft5_m2(out, tmp +  5, stride);
 214     fft5_m3(out, tmp + 10, stride);
 215 }
 216
 217 #define BUTTERFLIES(a0,a1,a2,a3) {\
 218     BF(t3, t5, t5, t1);\
 219     BF(a2.re, a0.re, a0.re, t5);\
 220     BF(a3.im, a1.im, a1.im, t3);\
 221     BF(t4, t6, t2, t6);\
 222     BF(a3.re, a1.re, a1.re, t4);\
 223     BF(a2.im, a0.im, a0.im, t6);\
 224 }
 225
 226 // force loading all the inputs before storing any.
 227 // this is slightly slower for small data, but avoids store->load aliasing
 228 // for addresses separated by large powers of 2.
 229 #define BUTTERFLIES_BIG(a0,a1,a2,a3) {\
 230     FFTSample r0=a0.re, i0=a0.im, r1=a1.re, i1=a1.im;\
 231     BF(t3, t5, t5, t1);\
 232     BF(a2.re, a0.re, r0, t5);\
 233     BF(a3.im, a1.im, i1, t3);\
 234     BF(t4, t6, t2, t6);\
 235     BF(a3.re, a1.re, r1, t4);\
 236     BF(a2.im, a0.im, i0, t6);\
 237 }
 238
 239 #define TRANSFORM(a0,a1,a2,a3,wre,wim) {\
 240     CMUL(t1, t2, a2.re, a2.im, wre, -wim);\
 241     CMUL(t5, t6, a3.re, a3.im, wre,  wim);\
 242     BUTTERFLIES(a0,a1,a2,a3)\
 243 }
 244
 245 #define TRANSFORM_ZERO(a0,a1,a2,a3) {\
 246     t1 = a2.re;\
 247     t2 = a2.im;\
 248     t5 = a3.re;\
 249     t6 = a3.im;\
 250     BUTTERFLIES(a0,a1,a2,a3)\
 251 }
 252
 253 /* z[0...8n-1], w[1...2n-1] */
 254 #define PASS(name)\
 255 static void name(FFTComplex *z, const FFTSample *wre, unsigned int n)\
 256 {\
 257     FFTSample t1, t2, t3, t4, t5, t6;\
 258     int o1 = 2*n;\
 259     int o2 = 4*n;\
 260     int o3 = 6*n;\
 261     const FFTSample *wim = wre+o1;\
 262     n--;\
 263 \
 264     TRANSFORM_ZERO(z[0],z[o1],z[o2],z[o3]);\
 265     TRANSFORM(z[1],z[o1+1],z[o2+1],z[o3+1],wre[1],wim[-1]);\
 266     do {\
 267         z += 2;\
 268         wre += 2;\
 269         wim -= 2;\
 270         TRANSFORM(z[0],z[o1],z[o2],z[o3],wre[0],wim[0]);\
 271         TRANSFORM(z[1],z[o1+1],z[o2+1],z[o3+1],wre[1],wim[-1]);\
 272     } while(--n);\
 273 }
 274
 275 PASS(pass)
 276 #undef BUTTERFLIES
 277 #define BUTTERFLIES BUTTERFLIES_BIG
 278 PASS(pass_big)
 279
 280 #define DECL_FFT(n,n2,n4)\
 281 static void fft##n(FFTComplex *z)\
 282 {\
 283     fft##n2(z);\
 284     fft##n4(z+n4*2);\
 285     fft##n4(z+n4*3);\
 286     pass(z,TX_NAME(ff_cos_##n),n4/2);\
 287 }
 288
 289 static void fft2(FFTComplex *z)
 290 {
 291     FFTComplex tmp;
 292     BF(tmp.re, z[0].re, z[0].re, z[1].re);
 293     BF(tmp.im, z[0].im, z[0].im, z[1].im);
 294     z[1] = tmp;
 295 }
 296
 297 static void fft4(FFTComplex *z)
 298 {
 299     FFTSample t1, t2, t3, t4, t5, t6, t7, t8;
 300
 301     BF(t3, t1, z[0].re, z[1].re);
 302     BF(t8, t6, z[3].re, z[2].re);
 303     BF(z[2].re, z[0].re, t1, t6);
 304     BF(t4, t2, z[0].im, z[1].im);
 305     BF(t7, t5, z[2].im, z[3].im);
 306     BF(z[3].im, z[1].im, t4, t8);
 307     BF(z[3].re, z[1].re, t3, t7);
 308     BF(z[2].im, z[0].im, t2, t5);
 309 }
 310
 311 static void fft8(FFTComplex *z)
 312 {
 313     FFTSample t1, t2, t3, t4, t5, t6;
 314
 315     fft4(z);
 316
 317     BF(t1, z[5].re, z[4].re, -z[5].re);
 318     BF(t2, z[5].im, z[4].im, -z[5].im);
 319     BF(t5, z[7].re, z[6].re, -z[7].re);
 320     BF(t6, z[7].im, z[6].im, -z[7].im);
 321
 322     BUTTERFLIES(z[0],z[2],z[4],z[6]);
 323     TRANSFORM(z[1],z[3],z[5],z[7],RESCALE(M_SQRT1_2),RESCALE(M_SQRT1_2));
 324 }
 325
 326 static void fft16(FFTComplex *z)
 327 {
 328     FFTSample t1, t2, t3, t4, t5, t6;
 329     FFTSample cos_16_1 = TX_NAME(ff_cos_16)[1];
 330     FFTSample cos_16_3 = TX_NAME(ff_cos_16)[3];
 331
 332     fft8(z);
 333     fft4(z+8);
 334     fft4(z+12);
 335
 336     TRANSFORM_ZERO(z[0],z[4],z[8],z[12]);
 337     TRANSFORM(z[2],z[6],z[10],z[14],RESCALE(M_SQRT1_2),RESCALE(M_SQRT1_2));
 338     TRANSFORM(z[1],z[5],z[9],z[13],cos_16_1,cos_16_3);
 339     TRANSFORM(z[3],z[7],z[11],z[15],cos_16_3,cos_16_1);
 340 }
 341
 342 DECL_FFT(32,16,8)
 343 DECL_FFT(64,32,16)
 344 DECL_FFT(128,64,32)
 345 DECL_FFT(256,128,64)
 346 DECL_FFT(512,256,128)
 347 #define pass pass_big
 348 DECL_FFT(1024,512,256)
 349 DECL_FFT(2048,1024,512)
 350 DECL_FFT(4096,2048,1024)
 351 DECL_FFT(8192,4096,2048)
 352 DECL_FFT(16384,8192,4096)
 353 DECL_FFT(32768,16384,8192)
 354 DECL_FFT(65536,32768,16384)
 355 DECL_FFT(131072,65536,32768)
 356
 357 static void (* const fft_dispatch[])(FFTComplex*) = {
 358     NULL, fft2, fft4, fft8, fft16, fft32, fft64, fft128, fft256, fft512,
 359     fft1024, fft2048, fft4096, fft8192, fft16384, fft32768, fft65536, fft131072
 360 };
 361
 362 #define DECL_COMP_FFT(N)                                                       \
 363 static void compound_fft_##N##xM(AVTXContext *s, void *_out,                   \
 364                                  void *_in, ptrdiff_t stride)                  \
 365 {                                                                              \
 366     const int m = s->m, *in_map = s->pfatab, *out_map = in_map + N*m;          \
 367     FFTComplex *in = _in;                                                      \
 368     FFTComplex *out = _out;                                                    \
 369     FFTComplex fft##N##in[N];                                                  \
 370     void (*fftp)(FFTComplex *z) = fft_dispatch[av_log2(m)];                    \
 371                                                                                \
 372     for (int i = 0; i < m; i++) {                                              \
 373         for (int j = 0; j < N; j++)                                            \
 374             fft##N##in[j] = in[in_map[i*N + j]];                               \
 375         fft##N(s->tmp + s->revtab[i], fft##N##in, m);                          \
 376     }                                                                          \
 377                                                                                \
 378     for (int i = 0; i < N; i++)                                                \
 379         fftp(s->tmp + m*i);                                                    \
 380                                                                                \
 381     for (int i = 0; i < N*m; i++)                                              \
 382         out[i] = s->tmp[out_map[i]];                                           \
 383 }
 384
 385 DECL_COMP_FFT(3)
 386 DECL_COMP_FFT(5)
 387 DECL_COMP_FFT(15)
 388
 389 static void monolithic_fft(AVTXContext *s, void *_out, void *_in,
 390                            ptrdiff_t stride)
 391 {
 392     FFTComplex *in = _in;
 393     FFTComplex *out = _out;
 394     int m = s->m, mb = av_log2(m);
 395
 396     if (s->flags & AV_TX_INPLACE) {
 397         FFTComplex tmp;
 398         int src, dst, *inplace_idx = s->inplace_idx;
 399
 400         out = in;
 401         src = *inplace_idx++;
 402
 403         do {
 404             tmp = out[src];
 405             dst = s->revtab[src];
 406             do {
 407                 FFSWAP(FFTComplex, tmp, out[dst]);
 408                 dst = s->revtab[dst];
 409             } while (dst != src); /* Can be > as well, but is less predictable */
 410             out[dst] = tmp;
 411         } while ((src = *inplace_idx++));
 412     } else {
 413         for (int i = 0; i < m; i++)
 414             out[s->revtab[i]] = in[i];
 415     }
 416
 417     fft_dispatch[mb](out);
 418 }
 419
 420 static void naive_fft(AVTXContext *s, void *_out, void *_in,
 421                       ptrdiff_t stride)
 422 {
 423     FFTComplex *in = _in;
 424     FFTComplex *out = _out;
 425     const int n = s->n;
 426     double phase = s->inv ? 2.0*M_PI/n : -2.0*M_PI/n;
 427
 428     for(int i = 0; i < n; i++) {
 429         FFTComplex tmp = { 0 };
 430         for(int j = 0; j < n; j++) {
 431             const double factor = phase*i*j;
 432             const FFTComplex mult = {
 433                 RESCALE(cos(factor)),
 434                 RESCALE(sin(factor)),
 435             };
 436             FFTComplex res;
 437             CMUL3(res, in[j], mult);
 438             tmp.re += res.re;
 439             tmp.im += res.im;
 440         }
 441         out[i] = tmp;
 442     }
 443 }
 444
 445 #define DECL_COMP_IMDCT(N)                                                     \
 446 static void compound_imdct_##N##xM(AVTXContext *s, void *_dst, void *_src,     \
 447                                    ptrdiff_t stride)                           \
 448 {                                                                              \
 449     FFTComplex fft##N##in[N];                                                  \
 450     FFTComplex *z = _dst, *exp = s->exptab;                                    \
 451     const int m = s->m, len8 = N*m >> 1;                                       \
 452     const int *in_map = s->pfatab, *out_map = in_map + N*m;                    \
 453     const FFTSample *src = _src, *in1, *in2;                                   \
 454     void (*fftp)(FFTComplex *) = fft_dispatch[av_log2(m)];                     \
 455                                                                                \
 456     stride /= sizeof(*src); /* To convert it from bytes */                     \
 457     in1 = src;                                                                 \
 458     in2 = src + ((N*m*2) - 1) * stride;                                        \
 459                                                                                \
 460     for (int i = 0; i < m; i++) {                                              \
 461         for (int j = 0; j < N; j++) {                                          \
 462             const int k = in_map[i*N + j];                                     \
 463             FFTComplex tmp = { in2[-k*stride], in1[k*stride] };                \
 464             CMUL3(fft##N##in[j], tmp, exp[k >> 1]);                            \
 465         }                                                                      \
 466         fft##N(s->tmp + s->revtab[i], fft##N##in, m);                          \
 467     }                                                                          \
 468                                                                                \
 469     for (int i = 0; i < N; i++)                                                \
 470         fftp(s->tmp + m*i);                                                    \
 471                                                                                \
 472     for (int i = 0; i < len8; i++) {                                           \
 473         const int i0 = len8 + i, i1 = len8 - i - 1;                            \
 474         const int s0 = out_map[i0], s1 = out_map[i1];                          \
 475         FFTComplex src1 = { s->tmp[s1].im, s->tmp[s1].re };                    \
 476         FFTComplex src0 = { s->tmp[s0].im, s->tmp[s0].re };                    \
 477                                                                                \
 478         CMUL(z[i1].re, z[i0].im, src1.re, src1.im, exp[i1].im, exp[i1].re);    \
 479         CMUL(z[i0].re, z[i1].im, src0.re, src0.im, exp[i0].im, exp[i0].re);    \
 480     }                                                                          \
 481 }
 482
 483 DECL_COMP_IMDCT(3)
 484 DECL_COMP_IMDCT(5)
 485 DECL_COMP_IMDCT(15)
 486
 487 #define DECL_COMP_MDCT(N)                                                      \
 488 static void compound_mdct_##N##xM(AVTXContext *s, void *_dst, void *_src,      \
 489                                   ptrdiff_t stride)                            \
 490 {                                                                              \
 491     FFTSample *src = _src, *dst = _dst;                                        \
 492     FFTComplex *exp = s->exptab, tmp, fft##N##in[N];                           \
 493     const int m = s->m, len4 = N*m, len3 = len4 * 3, len8 = len4 >> 1;         \
 494     const int *in_map = s->pfatab, *out_map = in_map + N*m;                    \
 495     void (*fftp)(FFTComplex *) = fft_dispatch[av_log2(m)];                     \
 496                                                                                \
 497     stride /= sizeof(*dst);                                                    \
 498                                                                                \
 499     for (int i = 0; i < m; i++) { /* Folding and pre-reindexing */             \
 500         for (int j = 0; j < N; j++) {                                          \
 501             const int k = in_map[i*N + j];                                     \
 502             if (k < len4) {                                                    \
 503                 tmp.re = FOLD(-src[ len4 + k],  src[1*len4 - 1 - k]);          \
 504                 tmp.im = FOLD(-src[ len3 + k], -src[1*len3 - 1 - k]);          \
 505             } else {                                                           \
 506                 tmp.re = FOLD(-src[ len4 + k], -src[5*len4 - 1 - k]);          \
 507                 tmp.im = FOLD( src[-len4 + k], -src[1*len3 - 1 - k]);          \
 508             }                                                                  \
 509             CMUL(fft##N##in[j].im, fft##N##in[j].re, tmp.re, tmp.im,           \
 510                  exp[k >> 1].re, exp[k >> 1].im);                              \
 511         }                                                                      \
 512         fft##N(s->tmp + s->revtab[i], fft##N##in, m);                          \
 513     }                                                                          \
 514                                                                                \
 515     for (int i = 0; i < N; i++)                                                \
 516         fftp(s->tmp + m*i);                                                    \
 517                                                                                \
 518     for (int i = 0; i < len8; i++) {                                           \
 519         const int i0 = len8 + i, i1 = len8 - i - 1;                            \
 520         const int s0 = out_map[i0], s1 = out_map[i1];                          \
 521         FFTComplex src1 = { s->tmp[s1].re, s->tmp[s1].im };                    \
 522         FFTComplex src0 = { s->tmp[s0].re, s->tmp[s0].im };                    \
 523                                                                                \
 524         CMUL(dst[2*i1*stride + stride], dst[2*i0*stride], src0.re, src0.im,    \
 525              exp[i0].im, exp[i0].re);                                          \
 526         CMUL(dst[2*i0*stride + stride], dst[2*i1*stride], src1.re, src1.im,    \
 527              exp[i1].im, exp[i1].re);                                          \
 528     }                                                                          \
 529 }
 530
 531 DECL_COMP_MDCT(3)
 532 DECL_COMP_MDCT(5)
 533 DECL_COMP_MDCT(15)
 534
 535 static void monolithic_imdct(AVTXContext *s, void *_dst, void *_src,
 536                              ptrdiff_t stride)
 537 {
 538     FFTComplex *z = _dst, *exp = s->exptab;
 539     const int m = s->m, len8 = m >> 1;
 540     const FFTSample *src = _src, *in1, *in2;
 541     void (*fftp)(FFTComplex *) = fft_dispatch[av_log2(m)];
 542
 543     stride /= sizeof(*src);
 544     in1 = src;
 545     in2 = src + ((m*2) - 1) * stride;
 546
 547     for (int i = 0; i < m; i++) {
 548         FFTComplex tmp = { in2[-2*i*stride], in1[2*i*stride] };
 549         CMUL3(z[s->revtab[i]], tmp, exp[i]);
 550     }
 551
 552     fftp(z);
 553
 554     for (int i = 0; i < len8; i++) {
 555         const int i0 = len8 + i, i1 = len8 - i - 1;
 556         FFTComplex src1 = { z[i1].im, z[i1].re };
 557         FFTComplex src0 = { z[i0].im, z[i0].re };
 558
 559         CMUL(z[i1].re, z[i0].im, src1.re, src1.im, exp[i1].im, exp[i1].re);
 560         CMUL(z[i0].re, z[i1].im, src0.re, src0.im, exp[i0].im, exp[i0].re);
 561     }
 562 }
 563
 564 static void monolithic_mdct(AVTXContext *s, void *_dst, void *_src,
 565                             ptrdiff_t stride)
 566 {
 567     FFTSample *src = _src, *dst = _dst;
 568     FFTComplex *exp = s->exptab, tmp, *z = _dst;
 569     const int m = s->m, len4 = m, len3 = len4 * 3, len8 = len4 >> 1;
 570     void (*fftp)(FFTComplex *) = fft_dispatch[av_log2(m)];
 571
 572     stride /= sizeof(*dst);
 573
 574     for (int i = 0; i < m; i++) { /* Folding and pre-reindexing */
 575         const int k = 2*i;
 576         if (k < len4) {
 577             tmp.re = FOLD(-src[ len4 + k],  src[1*len4 - 1 - k]);
 578             tmp.im = FOLD(-src[ len3 + k], -src[1*len3 - 1 - k]);
 579         } else {
 580             tmp.re = FOLD(-src[ len4 + k], -src[5*len4 - 1 - k]);
 581             tmp.im = FOLD( src[-len4 + k], -src[1*len3 - 1 - k]);
 582         }
 583         CMUL(z[s->revtab[i]].im, z[s->revtab[i]].re, tmp.re, tmp.im,
 584              exp[i].re, exp[i].im);
 585     }
 586
 587     fftp(z);
 588
 589     for (int i = 0; i < len8; i++) {
 590         const int i0 = len8 + i, i1 = len8 - i - 1;
 591         FFTComplex src1 = { z[i1].re, z[i1].im };
 592         FFTComplex src0 = { z[i0].re, z[i0].im };
 593
 594         CMUL(dst[2*i1*stride + stride], dst[2*i0*stride], src0.re, src0.im,
 595              exp[i0].im, exp[i0].re);
 596         CMUL(dst[2*i0*stride + stride], dst[2*i1*stride], src1.re, src1.im,
 597              exp[i1].im, exp[i1].re);
 598     }
 599 }
 600
 601 static void naive_imdct(AVTXContext *s, void *_dst, void *_src,
 602                         ptrdiff_t stride)
 603 {
 604     int len = s->n;
 605     int len2 = len*2;
 606     FFTSample *src = _src;
 607     FFTSample *dst = _dst;
 608     double scale = s->scale;
 609     const double phase = M_PI/(4.0*len2);
 610
 611     stride /= sizeof(*src);
 612
 613     for (int i = 0; i < len; i++) {
 614         double sum_d = 0.0;
 615         double sum_u = 0.0;
 616         double i_d = phase * (4*len  - 2*i - 1);
 617         double i_u = phase * (3*len2 + 2*i + 1);
 618         for (int j = 0; j < len2; j++) {
 619             double a = (2 * j + 1);
 620             double a_d = cos(a * i_d);
 621             double a_u = cos(a * i_u);
 622             double val = UNSCALE(src[j*stride]);
 623             sum_d += a_d * val;
 624             sum_u += a_u * val;
 625         }
 626         dst[i +   0] = RESCALE( sum_d*scale);
 627         dst[i + len] = RESCALE(-sum_u*scale);
 628     }
 629 }
 630
 631 static void naive_mdct(AVTXContext *s, void *_dst, void *_src,
 632                        ptrdiff_t stride)
 633 {
 634     int len = s->n*2;
 635     FFTSample *src = _src;
 636     FFTSample *dst = _dst;
 637     double scale = s->scale;
 638     const double phase = M_PI/(4.0*len);
 639
 640     stride /= sizeof(*dst);
 641
 642     for (int i = 0; i < len; i++) {
 643         double sum = 0.0;
 644         for (int j = 0; j < len*2; j++) {
 645             int a = (2*j + 1 + len) * (2*i + 1);
 646             sum += UNSCALE(src[j]) * cos(a * phase);
 647         }
 648         dst[i*stride] = RESCALE(sum*scale);
 649     }
 650 }
 651
 652 static int gen_mdct_exptab(AVTXContext *s, int len4, double scale)
 653 {
 654     const double theta = (scale < 0 ? len4 : 0) + 1.0/8.0;
 655
 656     if (!(s->exptab = av_malloc_array(len4, sizeof(*s->exptab))))
 657         return AVERROR(ENOMEM);
 658
 659     scale = sqrt(fabs(scale));
 660     for (int i = 0; i < len4; i++) {
 661         const double alpha = M_PI_2 * (i + theta) / len4;
 662         s->exptab[i].re = RESCALE(cos(alpha) * scale);
 663         s->exptab[i].im = RESCALE(sin(alpha) * scale);
 664     }
 665
 666     return 0;
 667 }
 668
 669 int TX_NAME(ff_tx_init_mdct_fft)(AVTXContext *s, av_tx_fn *tx,
 670                                  enum AVTXType type, int inv, int len,
 671                                  const void *scale, uint64_t flags)
 672 {
 673     const int is_mdct = ff_tx_type_is_mdct(type);
 674     int err, l, n = 1, m = 1, max_ptwo = 1 << (FF_ARRAY_ELEMS(fft_dispatch) - 1);
 675
 676     if (is_mdct)
 677         len >>= 1;
 678
 679     l = len;
 680
 681 #define CHECK_FACTOR(DST, FACTOR, SRC)                                         \
 682     if (DST == 1 && !(SRC % FACTOR)) {                                         \
 683         DST = FACTOR;                                                          \
 684         SRC /= FACTOR;                                                         \
 685     }
 686     CHECK_FACTOR(n, 15, len)
 687     CHECK_FACTOR(n,  5, len)
 688     CHECK_FACTOR(n,  3, len)
 689 #undef CHECK_FACTOR
 690
 691     /* len must be a power of two now */
 692     if (!(len & (len - 1)) && len >= 2 && len <= max_ptwo) {
 693         m = len;
 694         len = 1;
 695     }
 696
 697     s->n = n;
 698     s->m = m;
 699     s->inv = inv;
 700     s->type = type;
 701     s->flags = flags;
 702
 703     /* If we weren't able to split the length into factors we can handle,
 704      * resort to using the naive and slow FT. This also filters out
 705      * direct 3, 5 and 15 transforms as they're too niche. */
 706     if (len > 1 || m == 1) {
 707         if (is_mdct && (l & 1)) /* Odd (i)MDCTs are not supported yet */
 708             return AVERROR(ENOSYS);
 709         if (flags & AV_TX_INPLACE) /* Neither are in-place naive transforms */
 710             return AVERROR(ENOSYS);
 711         s->n = l;
 712         s->m = 1;
 713         *tx = naive_fft;
 714         if (is_mdct) {
 715             s->scale = *((SCALE_TYPE *)scale);
 716             *tx = inv ? naive_imdct : naive_mdct;
 717         }
 718         return 0;
 719     }
 720
 721     if (n > 1 && m > 1) { /* 2D transform case */
 722         if ((err = ff_tx_gen_compound_mapping(s)))
 723             return err;
 724         if (!(s->tmp = av_malloc(n*m*sizeof(*s->tmp))))
 725             return AVERROR(ENOMEM);
 726         *tx = n == 3 ? compound_fft_3xM :
 727               n == 5 ? compound_fft_5xM :
 728                        compound_fft_15xM;
 729         if (is_mdct)
 730             *tx = n == 3 ? inv ? compound_imdct_3xM  : compound_mdct_3xM :
 731                   n == 5 ? inv ? compound_imdct_5xM  : compound_mdct_5xM :
 732                            inv ? compound_imdct_15xM : compound_mdct_15xM;
 733     } else { /* Direct transform case */
 734         *tx = monolithic_fft;
 735         if (is_mdct)
 736             *tx = inv ? monolithic_imdct : monolithic_mdct;
 737     }
 738
 739     if (n != 1)
 740         init_cos_tabs(0);
 741     if (m != 1) {
 742         if ((err = ff_tx_gen_ptwo_revtab(s)))
 743             return err;
 744         if (flags & AV_TX_INPLACE) {
 745             if (is_mdct) /* In-place MDCTs are not supported yet */
 746                 return AVERROR(ENOSYS);
 747             if ((err = ff_tx_gen_ptwo_inplace_revtab_idx(s)))
 748                 return err;
 749         }
 750         for (int i = 4; i <= av_log2(m); i++)
 751             init_cos_tabs(i);
 752     }
 753
 754     if (is_mdct)
 755         return gen_mdct_exptab(s, n*m, *((SCALE_TYPE *)scale));
 756
 757     return 0;
 758 }