git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/fft.c

   1 /*
   2  * FFT/IFFT transforms
   3  * Copyright (c) 2002 Fabrice Bellard.
   4  *
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  14  *
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  17  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
  18  */
  19 #include "dsputil.h"
  20
  21 /**
  22  * The size of the FFT is 2^nbits. If inverse is TRUE, inverse FFT is
  23  * done
  24  */
  25 int fft_init(FFTContext *s, int nbits, int inverse)
  26 {
  27     int i, j, m, n;
  28     float alpha, c1, s1, s2;
  29
  30     s->nbits = nbits;
  31     n = 1 << nbits;
  32
  33     s->exptab = av_malloc((n / 2) * sizeof(FFTComplex));
  34     if (!s->exptab)
  35         goto fail;
  36     s->revtab = av_malloc(n * sizeof(uint16_t));
  37     if (!s->revtab)
  38         goto fail;
  39     s->inverse = inverse;
  40
  41     s2 = inverse ? 1.0 : -1.0;
  42
  43     for(i=0;i<(n/2);i++) {
  44         alpha = 2 * M_PI * (float)i / (float)n;
  45         c1 = cos(alpha);
  46         s1 = sin(alpha) * s2;
  47         s->exptab[i].re = c1;
  48         s->exptab[i].im = s1;
  49     }
  50     s->fft_calc = fft_calc_c;
  51     s->exptab1 = NULL;
  52
  53     /* compute constant table for HAVE_SSE version */
  54 #if defined(HAVE_MMX) && 0
  55     if (mm_flags & MM_SSE) {
  56         int np, nblocks, np2, l;
  57         FFTComplex *q;
  58
  59         np = 1 << nbits;
  60         nblocks = np >> 3;
  61         np2 = np >> 1;
  62         s->exptab1 = av_malloc(np * 2 * sizeof(FFTComplex));
  63         if (!s->exptab1)
  64             goto fail;
  65         q = s->exptab1;
  66         do {
  67             for(l = 0; l < np2; l += 2 * nblocks) {
  68                 *q++ = s->exptab[l];
  69                 *q++ = s->exptab[l + nblocks];
  70
  71                 q->re = -s->exptab[l].im;
  72                 q->im = s->exptab[l].re;
  73                 q++;
  74                 q->re = -s->exptab[l + nblocks].im;
  75                 q->im = s->exptab[l + nblocks].re;
  76                 q++;
  77             }
  78             nblocks = nblocks >> 1;
  79         } while (nblocks != 0);
  80         av_freep(&s->exptab);
  81     }
  82 #endif
  83
  84     /* compute bit reverse table */
  85
  86     for(i=0;i<n;i++) {
  87         m=0;
  88         for(j=0;j<nbits;j++) {
  89             m |= ((i >> j) & 1) << (nbits-j-1);
  90         }
  91         s->revtab[i]=m;
  92     }
  93     return 0;
  94  fail:
  95     av_freep(&s->revtab);
  96     av_freep(&s->exptab);
  97     av_freep(&s->exptab1);
  98     return -1;
  99 }
 100
 101 /* butter fly op */
 102 #define BF(pre, pim, qre, qim, pre1, pim1, qre1, qim1) \
 103 {\
 104   FFTSample ax, ay, bx, by;\
 105   bx=pre1;\
 106   by=pim1;\
 107   ax=qre1;\
 108   ay=qim1;\
 109   pre = (bx + ax);\
 110   pim = (by + ay);\
 111   qre = (bx - ax);\
 112   qim = (by - ay);\
 113 }
 114
 115 #define MUL16(a,b) ((a) * (b))
 116
 117 #define CMUL(pre, pim, are, aim, bre, bim) \
 118 {\
 119    pre = (MUL16(are, bre) - MUL16(aim, bim));\
 120    pim = (MUL16(are, bim) + MUL16(bre, aim));\
 121 }
 122
 123 /**
 124  * Do a complex FFT with the parameters defined in fft_init(). The
 125  * input data must be permuted before with s->revtab table. No
 126  * 1.0/sqrt(n) normalization is done.
 127  */
 128 void fft_calc_c(FFTContext *s, FFTComplex *z)
 129 {
 130     int ln = s->nbits;
 131     int j, np, np2;
 132     int nblocks, nloops;
 133     register FFTComplex *p, *q;
 134     FFTComplex *exptab = s->exptab;
 135     int l;
 136     FFTSample tmp_re, tmp_im;
 137
 138     np = 1 << ln;
 139
 140     /* pass 0 */
 141
 142     p=&z[0];
 143     j=(np >> 1);
 144     do {
 145         BF(p[0].re, p[0].im, p[1].re, p[1].im,
 146            p[0].re, p[0].im, p[1].re, p[1].im);
 147         p+=2;
 148     } while (--j != 0);
 149
 150     /* pass 1 */
 151
 152
 153     p=&z[0];
 154     j=np >> 2;
 155     if (s->inverse) {
 156         do {
 157             BF(p[0].re, p[0].im, p[2].re, p[2].im,
 158                p[0].re, p[0].im, p[2].re, p[2].im);
 159             BF(p[1].re, p[1].im, p[3].re, p[3].im,
 160                p[1].re, p[1].im, -p[3].im, p[3].re);
 161             p+=4;
 162         } while (--j != 0);
 163     } else {
 164         do {
 165             BF(p[0].re, p[0].im, p[2].re, p[2].im,
 166                p[0].re, p[0].im, p[2].re, p[2].im);
 167             BF(p[1].re, p[1].im, p[3].re, p[3].im,
 168                p[1].re, p[1].im, p[3].im, -p[3].re);
 169             p+=4;
 170         } while (--j != 0);
 171     }
 172     /* pass 2 .. ln-1 */
 173
 174     nblocks = np >> 3;
 175     nloops = 1 << 2;
 176     np2 = np >> 1;
 177     do {
 178         p = z;
 179         q = z + nloops;
 180         for (j = 0; j < nblocks; ++j) {
 181             BF(p->re, p->im, q->re, q->im,
 182                p->re, p->im, q->re, q->im);
 183
 184             p++;
 185             q++;
 186             for(l = nblocks; l < np2; l += nblocks) {
 187                 CMUL(tmp_re, tmp_im, exptab[l].re, exptab[l].im, q->re, q->im);
 188                 BF(p->re, p->im, q->re, q->im,
 189                    p->re, p->im, tmp_re, tmp_im);
 190                 p++;
 191                 q++;
 192             }
 193
 194             p += nloops;
 195             q += nloops;
 196         }
 197         nblocks = nblocks >> 1;
 198         nloops = nloops << 1;
 199     } while (nblocks != 0);
 200 }
 201
 202 /**
 203  * Do the permutation needed BEFORE calling fft_calc()
 204  */
 205 void fft_permute(FFTContext *s, FFTComplex *z)
 206 {
 207     int j, k, np;
 208     FFTComplex tmp;
 209     const uint16_t *revtab = s->revtab;
 210
 211     /* reverse */
 212     np = 1 << s->nbits;
 213     for(j=0;j<np;j++) {
 214         k = revtab[j];
 215         if (k < j) {
 216             tmp = z[k];
 217             z[k] = z[j];
 218             z[j] = tmp;
 219         }
 220     }
 221 }
 222
 223 void fft_end(FFTContext *s)
 224 {
 225     av_freep(&s->revtab);
 226     av_freep(&s->exptab);
 227     av_freep(&s->exptab1);
 228 }
 229