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

   1 /*
   2  * MDCT/IMDCT transforms
   3  * Copyright (c) 2002 Fabrice Bellard.
   4  *
   5  * This file is part of FFmpeg.
   6  *
   7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   9  * License as published by the Free Software Foundation; either
  10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  11  *
  12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  15  * Lesser General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21 #include "dsputil.h"
  22
  23 /**
  24  * @file mdct.c
  25  * MDCT/IMDCT transforms.
  26  */
  27
  28 // Generate a Kaiser-Bessel Derived Window.
  29 #define BESSEL_I0_ITER 50 // default: 50 iterations of Bessel I0 approximation
  30 void ff_kbd_window_init(float *window, float alpha, int n)
  31 {
  32    int i, j;
  33    double sum = 0.0, bessel, tmp;
  34    double local_window[n];
  35    double alpha2 = (alpha * M_PI / n) * (alpha * M_PI / n);
  36
  37    for (i = 0; i < n; i++) {
  38        tmp = i * (n - i) * alpha2;
  39        bessel = 1.0;
  40        for (j = BESSEL_I0_ITER; j > 0; j--)
  41            bessel = bessel * tmp / (j * j) + 1;
  42        sum += bessel;
  43        local_window[i] = sum;
  44    }
  45
  46    sum++;
  47    for (i = 0; i < n; i++)
  48        window[i] = sqrt(local_window[i] / sum);
  49 }
  50
  51 // Generate a sine window.
  52 void ff_sine_window_init(float *window, int n) {
  53     int i;
  54     for(i = 0; i < n; i++)
  55         window[i] = sin((i + 0.5) / (2 * n) * M_PI);
  56 }
  57
  58 /**
  59  * init MDCT or IMDCT computation.
  60  */
  61 int ff_mdct_init(MDCTContext *s, int nbits, int inverse)
  62 {
  63     int n, n4, i;
  64     double alpha;
  65
  66     memset(s, 0, sizeof(*s));
  67     n = 1 << nbits;
  68     s->nbits = nbits;
  69     s->n = n;
  70     n4 = n >> 2;
  71     s->tcos = av_malloc(n4 * sizeof(FFTSample));
  72     if (!s->tcos)
  73         goto fail;
  74     s->tsin = av_malloc(n4 * sizeof(FFTSample));
  75     if (!s->tsin)
  76         goto fail;
  77
  78     for(i=0;i<n4;i++) {
  79         alpha = 2 * M_PI * (i + 1.0 / 8.0) / n;
  80         s->tcos[i] = -cos(alpha);
  81         s->tsin[i] = -sin(alpha);
  82     }
  83     if (ff_fft_init(&s->fft, s->nbits - 2, inverse) < 0)
  84         goto fail;
  85     return 0;
  86  fail:
  87     av_freep(&s->tcos);
  88     av_freep(&s->tsin);
  89     return -1;
  90 }
  91
  92 /* complex multiplication: p = a * b */
  93 #define CMUL(pre, pim, are, aim, bre, bim) \
  94 {\
  95     double _are = (are);\
  96     double _aim = (aim);\
  97     double _bre = (bre);\
  98     double _bim = (bim);\
  99     (pre) = _are * _bre - _aim * _bim;\
 100     (pim) = _are * _bim + _aim * _bre;\
 101 }
 102
 103 /**
 104  * Compute the middle half of the inverse MDCT of size N = 2^nbits,
 105  * thus excluding the parts that can be derived by symmetry
 106  * @param output N/2 samples
 107  * @param input N/2 samples
 108  */
 109 void ff_imdct_half(MDCTContext *s, FFTSample *output, const FFTSample *input)
 110 {
 111     int k, n8, n4, n2, n, j;
 112     const uint16_t *revtab = s->fft.revtab;
 113     const FFTSample *tcos = s->tcos;
 114     const FFTSample *tsin = s->tsin;
 115     const FFTSample *in1, *in2;
 116     FFTComplex *z = (FFTComplex *)output;
 117
 118     n = 1 << s->nbits;
 119     n2 = n >> 1;
 120     n4 = n >> 2;
 121     n8 = n >> 3;
 122
 123     /* pre rotation */
 124     in1 = input;
 125     in2 = input + n2 - 1;
 126     for(k = 0; k < n4; k++) {
 127         j=revtab[k];
 128         CMUL(z[j].re, z[j].im, *in2, *in1, tcos[k], tsin[k]);
 129         in1 += 2;
 130         in2 -= 2;
 131     }
 132     ff_fft_calc(&s->fft, z);
 133
 134     /* post rotation + reordering */
 135     output += n4;
 136     for(k = 0; k < n8; k++) {
 137         FFTSample r0, i0, r1, i1;
 138         CMUL(r0, i1, z[n8-k-1].im, z[n8-k-1].re, tsin[n8-k-1], tcos[n8-k-1]);
 139         CMUL(r1, i0, z[n8+k  ].im, z[n8+k  ].re, tsin[n8+k  ], tcos[n8+k  ]);
 140         z[n8-k-1].re = r0;
 141         z[n8-k-1].im = i0;
 142         z[n8+k  ].re = r1;
 143         z[n8+k  ].im = i1;
 144     }
 145 }
 146
 147 /**
 148  * Compute inverse MDCT of size N = 2^nbits
 149  * @param output N samples
 150  * @param input N/2 samples
 151  * @param tmp N/2 samples
 152  */
 153 void ff_imdct_calc(MDCTContext *s, FFTSample *output,
 154                    const FFTSample *input, FFTSample *tmp)
 155 {
 156     int k;
 157     int n = 1 << s->nbits;
 158     int n2 = n >> 1;
 159     int n4 = n >> 2;
 160
 161     ff_imdct_half(s, output+n4, input);
 162
 163     for(k = 0; k < n4; k++) {
 164         output[k] = -output[n2-k-1];
 165         output[n-k-1] = output[n2+k];
 166     }
 167 }
 168
 169 /**
 170  * Compute MDCT of size N = 2^nbits
 171  * @param input N samples
 172  * @param out N/2 samples
 173  * @param tmp temporary storage of N/2 samples
 174  */
 175 void ff_mdct_calc(MDCTContext *s, FFTSample *out,
 176                   const FFTSample *input, FFTSample *tmp)
 177 {
 178     int i, j, n, n8, n4, n2, n3;
 179     FFTSample re, im, re1, im1;
 180     const uint16_t *revtab = s->fft.revtab;
 181     const FFTSample *tcos = s->tcos;
 182     const FFTSample *tsin = s->tsin;
 183     FFTComplex *x = (FFTComplex *)out;
 184
 185     n = 1 << s->nbits;
 186     n2 = n >> 1;
 187     n4 = n >> 2;
 188     n8 = n >> 3;
 189     n3 = 3 * n4;
 190
 191     /* pre rotation */
 192     for(i=0;i<n8;i++) {
 193         re = -input[2*i+3*n4] - input[n3-1-2*i];
 194         im = -input[n4+2*i] + input[n4-1-2*i];
 195         j = revtab[i];
 196         CMUL(x[j].re, x[j].im, re, im, -tcos[i], tsin[i]);
 197
 198         re = input[2*i] - input[n2-1-2*i];
 199         im = -(input[n2+2*i] + input[n-1-2*i]);
 200         j = revtab[n8 + i];
 201         CMUL(x[j].re, x[j].im, re, im, -tcos[n8 + i], tsin[n8 + i]);
 202     }
 203
 204     ff_fft_calc(&s->fft, x);
 205
 206     /* post rotation */
 207     for(i=0;i<n8;i++) {
 208         FFTSample r0, i0, r1, i1;
 209         CMUL(i1, r0, x[n8-i-1].re, x[n8-i-1].im, -tsin[n8-i-1], -tcos[n8-i-1]);
 210         CMUL(i0, r1, x[n8+i  ].re, x[n8+i  ].im, -tsin[n8+i  ], -tcos[n8+i  ]);
 211         x[n8-i-1].re = r0;
 212         x[n8-i-1].im = i0;
 213         x[n8+i  ].re = r1;
 214         x[n8+i  ].im = i1;
 215     }
 216 }
 217
 218 void ff_mdct_end(MDCTContext *s)
 219 {
 220     av_freep(&s->tcos);
 221     av_freep(&s->tsin);
 222     ff_fft_end(&s->fft);
 223 }