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

   1 /*
   2  * MDCT/IMDCT transforms
   3  * Copyright (c) 2002 Fabrice Bellard
   4  *
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   6  *
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  11  *
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  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21
  22 #include "libavutil/mathematics.h"
  23 #include "fft.h"
  24
  25 /**
  26  * @file libavcodec/mdct.c
  27  * MDCT/IMDCT transforms.
  28  */
  29
  30 // Generate a Kaiser-Bessel Derived Window.
  31 #define BESSEL_I0_ITER 50 // default: 50 iterations of Bessel I0 approximation
  32 av_cold void ff_kbd_window_init(float *window, float alpha, int n)
  33 {
  34    int i, j;
  35    double sum = 0.0, bessel, tmp;
  36    double local_window[n];
  37    double alpha2 = (alpha * M_PI / n) * (alpha * M_PI / n);
  38
  39    for (i = 0; i < n; i++) {
  40        tmp = i * (n - i) * alpha2;
  41        bessel = 1.0;
  42        for (j = BESSEL_I0_ITER; j > 0; j--)
  43            bessel = bessel * tmp / (j * j) + 1;
  44        sum += bessel;
  45        local_window[i] = sum;
  46    }
  47
  48    sum++;
  49    for (i = 0; i < n; i++)
  50        window[i] = sqrt(local_window[i] / sum);
  51 }
  52
  53 #include "mdct_tablegen.h"
  54
  55 /**
  56  * init MDCT or IMDCT computation.
  57  */
  58 av_cold int ff_mdct_init(FFTContext *s, int nbits, int inverse, double scale)
  59 {
  60     int n, n4, i;
  61     double alpha, theta;
  62     int tstep;
  63
  64     memset(s, 0, sizeof(*s));
  65     n = 1 << nbits;
  66     s->mdct_bits = nbits;
  67     s->mdct_size = n;
  68     n4 = n >> 2;
  69     s->permutation = FF_MDCT_PERM_NONE;
  70
  71     if (ff_fft_init(s, s->mdct_bits - 2, inverse) < 0)
  72         goto fail;
  73
  74     s->tcos = av_malloc(n/2 * sizeof(FFTSample));
  75     if (!s->tcos)
  76         goto fail;
  77
  78     switch (s->permutation) {
  79     case FF_MDCT_PERM_NONE:
  80         s->tsin = s->tcos + n4;
  81         tstep = 1;
  82         break;
  83     case FF_MDCT_PERM_INTERLEAVE:
  84         s->tsin = s->tcos + 1;
  85         tstep = 2;
  86         break;
  87     default:
  88         goto fail;
  89     }
  90
  91     theta = 1.0 / 8.0 + (scale < 0 ? n4 : 0);
  92     scale = sqrt(fabs(scale));
  93     for(i=0;i<n4;i++) {
  94         alpha = 2 * M_PI * (i + theta) / n;
  95         s->tcos[i*tstep] = -cos(alpha) * scale;
  96         s->tsin[i*tstep] = -sin(alpha) * scale;
  97     }
  98     return 0;
  99  fail:
 100     ff_mdct_end(s);
 101     return -1;
 102 }
 103
 104 /* complex multiplication: p = a * b */
 105 #define CMUL(pre, pim, are, aim, bre, bim) \
 106 {\
 107     FFTSample _are = (are);\
 108     FFTSample _aim = (aim);\
 109     FFTSample _bre = (bre);\
 110     FFTSample _bim = (bim);\
 111     (pre) = _are * _bre - _aim * _bim;\
 112     (pim) = _are * _bim + _aim * _bre;\
 113 }
 114
 115 /**
 116  * Compute the middle half of the inverse MDCT of size N = 2^nbits,
 117  * thus excluding the parts that can be derived by symmetry
 118  * @param output N/2 samples
 119  * @param input N/2 samples
 120  */
 121 void ff_imdct_half_c(FFTContext *s, FFTSample *output, const FFTSample *input)
 122 {
 123     int k, n8, n4, n2, n, j;
 124     const uint16_t *revtab = s->revtab;
 125     const FFTSample *tcos = s->tcos;
 126     const FFTSample *tsin = s->tsin;
 127     const FFTSample *in1, *in2;
 128     FFTComplex *z = (FFTComplex *)output;
 129
 130     n = 1 << s->mdct_bits;
 131     n2 = n >> 1;
 132     n4 = n >> 2;
 133     n8 = n >> 3;
 134
 135     /* pre rotation */
 136     in1 = input;
 137     in2 = input + n2 - 1;
 138     for(k = 0; k < n4; k++) {
 139         j=revtab[k];
 140         CMUL(z[j].re, z[j].im, *in2, *in1, tcos[k], tsin[k]);
 141         in1 += 2;
 142         in2 -= 2;
 143     }
 144     ff_fft_calc(s, z);
 145
 146     /* post rotation + reordering */
 147     for(k = 0; k < n8; k++) {
 148         FFTSample r0, i0, r1, i1;
 149         CMUL(r0, i1, z[n8-k-1].im, z[n8-k-1].re, tsin[n8-k-1], tcos[n8-k-1]);
 150         CMUL(r1, i0, z[n8+k  ].im, z[n8+k  ].re, tsin[n8+k  ], tcos[n8+k  ]);
 151         z[n8-k-1].re = r0;
 152         z[n8-k-1].im = i0;
 153         z[n8+k  ].re = r1;
 154         z[n8+k  ].im = i1;
 155     }
 156 }
 157
 158 /**
 159  * Compute inverse MDCT of size N = 2^nbits
 160  * @param output N samples
 161  * @param input N/2 samples
 162  */
 163 void ff_imdct_calc_c(FFTContext *s, FFTSample *output, const FFTSample *input)
 164 {
 165     int k;
 166     int n = 1 << s->mdct_bits;
 167     int n2 = n >> 1;
 168     int n4 = n >> 2;
 169
 170     ff_imdct_half_c(s, output+n4, input);
 171
 172     for(k = 0; k < n4; k++) {
 173         output[k] = -output[n2-k-1];
 174         output[n-k-1] = output[n2+k];
 175     }
 176 }
 177
 178 /**
 179  * Compute MDCT of size N = 2^nbits
 180  * @param input N samples
 181  * @param out N/2 samples
 182  */
 183 void ff_mdct_calc_c(FFTContext *s, FFTSample *out, const FFTSample *input)
 184 {
 185     int i, j, n, n8, n4, n2, n3;
 186     FFTSample re, im;
 187     const uint16_t *revtab = s->revtab;
 188     const FFTSample *tcos = s->tcos;
 189     const FFTSample *tsin = s->tsin;
 190     FFTComplex *x = (FFTComplex *)out;
 191
 192     n = 1 << s->mdct_bits;
 193     n2 = n >> 1;
 194     n4 = n >> 2;
 195     n8 = n >> 3;
 196     n3 = 3 * n4;
 197
 198     /* pre rotation */
 199     for(i=0;i<n8;i++) {
 200         re = -input[2*i+3*n4] - input[n3-1-2*i];
 201         im = -input[n4+2*i] + input[n4-1-2*i];
 202         j = revtab[i];
 203         CMUL(x[j].re, x[j].im, re, im, -tcos[i], tsin[i]);
 204
 205         re = input[2*i] - input[n2-1-2*i];
 206         im = -(input[n2+2*i] + input[n-1-2*i]);
 207         j = revtab[n8 + i];
 208         CMUL(x[j].re, x[j].im, re, im, -tcos[n8 + i], tsin[n8 + i]);
 209     }
 210
 211     ff_fft_calc(s, x);
 212
 213     /* post rotation */
 214     for(i=0;i<n8;i++) {
 215         FFTSample r0, i0, r1, i1;
 216         CMUL(i1, r0, x[n8-i-1].re, x[n8-i-1].im, -tsin[n8-i-1], -tcos[n8-i-1]);
 217         CMUL(i0, r1, x[n8+i  ].re, x[n8+i  ].im, -tsin[n8+i  ], -tcos[n8+i  ]);
 218         x[n8-i-1].re = r0;
 219         x[n8-i-1].im = i0;
 220         x[n8+i  ].re = r1;
 221         x[n8+i  ].im = i1;
 222     }
 223 }
 224
 225 av_cold void ff_mdct_end(FFTContext *s)
 226 {
 227     av_freep(&s->tcos);
 228     ff_fft_end(s);
 229 }