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

   1 /*
   2  * FFT/IFFT transforms
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   4  *
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  18  */
  19
  20 /**
  21  * @file fft.c
  22  * FFT/IFFT transforms.
  23  */
  24
  25 #include "dsputil.h"
  26
  27 /**
  28  * The size of the FFT is 2^nbits. If inverse is TRUE, inverse FFT is
  29  * done
  30  */
  31 int ff_fft_init(FFTContext *s, int nbits, int inverse)
  32 {
  33     int i, j, m, n;
  34     float alpha, c1, s1, s2;
  35
  36     s->nbits = nbits;
  37     n = 1 << nbits;
  38
  39     s->exptab = av_malloc((n / 2) * sizeof(FFTComplex));
  40     if (!s->exptab)
  41         goto fail;
  42     s->revtab = av_malloc(n * sizeof(uint16_t));
  43     if (!s->revtab)
  44         goto fail;
  45     s->inverse = inverse;
  46
  47     s2 = inverse ? 1.0 : -1.0;
  48
  49     for(i=0;i<(n/2);i++) {
  50         alpha = 2 * M_PI * (float)i / (float)n;
  51         c1 = cos(alpha);
  52         s1 = sin(alpha) * s2;
  53         s->exptab[i].re = c1;
  54         s->exptab[i].im = s1;
  55     }
  56     s->fft_calc = ff_fft_calc_c;
  57     s->imdct_calc = ff_imdct_calc;
  58     s->exptab1 = NULL;
  59
  60     /* compute constant table for HAVE_SSE version */
  61 #if defined(HAVE_MMX) \
  62     || (defined(HAVE_ALTIVEC) && !defined(ALTIVEC_USE_REFERENCE_C_CODE))
  63     {
  64         int has_vectors = mm_support();
  65
  66         if (has_vectors) {
  67 #if defined(HAVE_MMX)
  68             if (has_vectors & MM_3DNOWEXT) {
  69                 /* 3DNowEx for K7/K8 */
  70                 s->imdct_calc = ff_imdct_calc_3dn2;
  71                 s->fft_calc = ff_fft_calc_3dn2;
  72             } else if (has_vectors & MM_3DNOW) {
  73                 /* 3DNow! for K6-2/3 */
  74                 s->fft_calc = ff_fft_calc_3dn;
  75             } else if (has_vectors & MM_SSE) {
  76                 /* SSE for P3/P4 */
  77                 s->imdct_calc = ff_imdct_calc_sse;
  78                 s->fft_calc = ff_fft_calc_sse;
  79             }
  80 #else /* HAVE_MMX */
  81             if (has_vectors & MM_ALTIVEC)
  82                 s->fft_calc = ff_fft_calc_altivec;
  83 #endif
  84         }
  85         if (s->fft_calc != ff_fft_calc_c) {
  86             int np, nblocks, np2, l;
  87             FFTComplex *q;
  88
  89             np = 1 << nbits;
  90             nblocks = np >> 3;
  91             np2 = np >> 1;
  92             s->exptab1 = av_malloc(np * 2 * sizeof(FFTComplex));
  93             if (!s->exptab1)
  94                 goto fail;
  95             q = s->exptab1;
  96             do {
  97                 for(l = 0; l < np2; l += 2 * nblocks) {
  98                     *q++ = s->exptab[l];
  99                     *q++ = s->exptab[l + nblocks];
 100
 101                     q->re = -s->exptab[l].im;
 102                     q->im = s->exptab[l].re;
 103                     q++;
 104                     q->re = -s->exptab[l + nblocks].im;
 105                     q->im = s->exptab[l + nblocks].re;
 106                     q++;
 107                 }
 108                 nblocks = nblocks >> 1;
 109             } while (nblocks != 0);
 110             av_freep(&s->exptab);
 111         }
 112     }
 113 #endif
 114
 115     /* compute bit reverse table */
 116
 117     for(i=0;i<n;i++) {
 118         m=0;
 119         for(j=0;j<nbits;j++) {
 120             m |= ((i >> j) & 1) << (nbits-j-1);
 121         }
 122         s->revtab[i]=m;
 123     }
 124     return 0;
 125  fail:
 126     av_freep(&s->revtab);
 127     av_freep(&s->exptab);
 128     av_freep(&s->exptab1);
 129     return -1;
 130 }
 131
 132 /* butter fly op */
 133 #define BF(pre, pim, qre, qim, pre1, pim1, qre1, qim1) \
 134 {\
 135   FFTSample ax, ay, bx, by;\
 136   bx=pre1;\
 137   by=pim1;\
 138   ax=qre1;\
 139   ay=qim1;\
 140   pre = (bx + ax);\
 141   pim = (by + ay);\
 142   qre = (bx - ax);\
 143   qim = (by - ay);\
 144 }
 145
 146 #define MUL16(a,b) ((a) * (b))
 147
 148 #define CMUL(pre, pim, are, aim, bre, bim) \
 149 {\
 150    pre = (MUL16(are, bre) - MUL16(aim, bim));\
 151    pim = (MUL16(are, bim) + MUL16(bre, aim));\
 152 }
 153
 154 /**
 155  * Do a complex FFT with the parameters defined in ff_fft_init(). The
 156  * input data must be permuted before with s->revtab table. No
 157  * 1.0/sqrt(n) normalization is done.
 158  */
 159 void ff_fft_calc_c(FFTContext *s, FFTComplex *z)
 160 {
 161     int ln = s->nbits;
 162     int j, np, np2;
 163     int nblocks, nloops;
 164     register FFTComplex *p, *q;
 165     FFTComplex *exptab = s->exptab;
 166     int l;
 167     FFTSample tmp_re, tmp_im;
 168
 169     np = 1 << ln;
 170
 171     /* pass 0 */
 172
 173     p=&z[0];
 174     j=(np >> 1);
 175     do {
 176         BF(p[0].re, p[0].im, p[1].re, p[1].im,
 177            p[0].re, p[0].im, p[1].re, p[1].im);
 178         p+=2;
 179     } while (--j != 0);
 180
 181     /* pass 1 */
 182
 183
 184     p=&z[0];
 185     j=np >> 2;
 186     if (s->inverse) {
 187         do {
 188             BF(p[0].re, p[0].im, p[2].re, p[2].im,
 189                p[0].re, p[0].im, p[2].re, p[2].im);
 190             BF(p[1].re, p[1].im, p[3].re, p[3].im,
 191                p[1].re, p[1].im, -p[3].im, p[3].re);
 192             p+=4;
 193         } while (--j != 0);
 194     } else {
 195         do {
 196             BF(p[0].re, p[0].im, p[2].re, p[2].im,
 197                p[0].re, p[0].im, p[2].re, p[2].im);
 198             BF(p[1].re, p[1].im, p[3].re, p[3].im,
 199                p[1].re, p[1].im, p[3].im, -p[3].re);
 200             p+=4;
 201         } while (--j != 0);
 202     }
 203     /* pass 2 .. ln-1 */
 204
 205     nblocks = np >> 3;
 206     nloops = 1 << 2;
 207     np2 = np >> 1;
 208     do {
 209         p = z;
 210         q = z + nloops;
 211         for (j = 0; j < nblocks; ++j) {
 212             BF(p->re, p->im, q->re, q->im,
 213                p->re, p->im, q->re, q->im);
 214
 215             p++;
 216             q++;
 217             for(l = nblocks; l < np2; l += nblocks) {
 218                 CMUL(tmp_re, tmp_im, exptab[l].re, exptab[l].im, q->re, q->im);
 219                 BF(p->re, p->im, q->re, q->im,
 220                    p->re, p->im, tmp_re, tmp_im);
 221                 p++;
 222                 q++;
 223             }
 224
 225             p += nloops;
 226             q += nloops;
 227         }
 228         nblocks = nblocks >> 1;
 229         nloops = nloops << 1;
 230     } while (nblocks != 0);
 231 }
 232
 233 /**
 234  * Do the permutation needed BEFORE calling ff_fft_calc()
 235  */
 236 void ff_fft_permute(FFTContext *s, FFTComplex *z)
 237 {
 238     int j, k, np;
 239     FFTComplex tmp;
 240     const uint16_t *revtab = s->revtab;
 241
 242     /* reverse */
 243     np = 1 << s->nbits;
 244     for(j=0;j<np;j++) {
 245         k = revtab[j];
 246         if (k < j) {
 247             tmp = z[k];
 248             z[k] = z[j];
 249             z[j] = tmp;
 250         }
 251     }
 252 }
 253
 254 void ff_fft_end(FFTContext *s)
 255 {
 256     av_freep(&s->revtab);
 257     av_freep(&s->exptab);
 258     av_freep(&s->exptab1);
 259 }
 260