ff_fft_init now double checks that the system has mm3dnow.h before
[ffmpeg.git] / libavcodec / fft.c
1 /*
2  * FFT/IFFT transforms
3  * Copyright (c) 2002 Fabrice Bellard.
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->exptab1 = NULL;
58
59     /* compute constant table for HAVE_SSE version */
60 #if (defined(HAVE_MMX) && (defined(HAVE_BUILTIN_VECTOR) || defined(HAVE_MM3DNOW))) || defined(HAVE_ALTIVEC)
61     {
62         int has_vectors = 0;
63
64 #if defined(HAVE_MMX)
65 #ifdef HAVE_MM3DNOW
66         has_vectors = mm_support() & (MM_3DNOW | MM_3DNOWEXT | MM_SSE | MM_SSE2);
67 #else
68         has_vectors = mm_support() & (MM_SSE | MM_SSE2);
69 #endif
70 #endif
71 #if defined(HAVE_ALTIVEC) && !defined(ALTIVEC_USE_REFERENCE_C_CODE)
72         has_vectors = mm_support() & MM_ALTIVEC;
73 #endif
74         if (has_vectors) {
75             int np, nblocks, np2, l;
76             FFTComplex *q;
77
78             np = 1 << nbits;
79             nblocks = np >> 3;
80             np2 = np >> 1;
81             s->exptab1 = av_malloc(np * 2 * sizeof(FFTComplex));
82             if (!s->exptab1)
83                 goto fail;
84             q = s->exptab1;
85             do {
86                 for(l = 0; l < np2; l += 2 * nblocks) {
87                     *q++ = s->exptab[l];
88                     *q++ = s->exptab[l + nblocks];
89
90                     q->re = -s->exptab[l].im;
91                     q->im = s->exptab[l].re;
92                     q++;
93                     q->re = -s->exptab[l + nblocks].im;
94                     q->im = s->exptab[l + nblocks].re;
95                     q++;
96                 }
97                 nblocks = nblocks >> 1;
98             } while (nblocks != 0);
99             av_freep(&s->exptab);
100 #if defined(HAVE_MMX)
101 #ifdef HAVE_MM3DNOW
102             if (has_vectors & MM_3DNOWEXT)
103                 /* 3DNowEx for Athlon(XP) */
104                 s->fft_calc = ff_fft_calc_3dn2;
105             else if (has_vectors & MM_3DNOW)
106                 /* 3DNow! for K6-2/3 */
107                 s->fft_calc = ff_fft_calc_3dn;
108 #endif
109 #ifdef HAVE_BUILTIN_VECTOR
110             if (has_vectors & MM_SSE2)
111                 /* SSE for P4/K8 */
112                 s->fft_calc = ff_fft_calc_sse;
113             else if ((has_vectors & MM_SSE) &&
114                      s->fft_calc == ff_fft_calc_c)
115                 /* SSE for P3 */
116                 s->fft_calc = ff_fft_calc_sse;
117 #endif
118 #else /* HAVE_MMX */
119             s->fft_calc = ff_fft_calc_altivec;
120 #endif
121         }
122     }
123 #endif
124
125     /* compute bit reverse table */
126
127     for(i=0;i<n;i++) {
128         m=0;
129         for(j=0;j<nbits;j++) {
130             m |= ((i >> j) & 1) << (nbits-j-1);
131         }
132         s->revtab[i]=m;
133     }
134     return 0;
135  fail:
136     av_freep(&s->revtab);
137     av_freep(&s->exptab);
138     av_freep(&s->exptab1);
139     return -1;
140 }
141
142 /* butter fly op */
143 #define BF(pre, pim, qre, qim, pre1, pim1, qre1, qim1) \
144 {\
145   FFTSample ax, ay, bx, by;\
146   bx=pre1;\
147   by=pim1;\
148   ax=qre1;\
149   ay=qim1;\
150   pre = (bx + ax);\
151   pim = (by + ay);\
152   qre = (bx - ax);\
153   qim = (by - ay);\
154 }
155
156 #define MUL16(a,b) ((a) * (b))
157
158 #define CMUL(pre, pim, are, aim, bre, bim) \
159 {\
160    pre = (MUL16(are, bre) - MUL16(aim, bim));\
161    pim = (MUL16(are, bim) + MUL16(bre, aim));\
162 }
163
164 /**
165  * Do a complex FFT with the parameters defined in ff_fft_init(). The
166  * input data must be permuted before with s->revtab table. No
167  * 1.0/sqrt(n) normalization is done.
168  */
169 void ff_fft_calc_c(FFTContext *s, FFTComplex *z)
170 {
171     int ln = s->nbits;
172     int j, np, np2;
173     int nblocks, nloops;
174     register FFTComplex *p, *q;
175     FFTComplex *exptab = s->exptab;
176     int l;
177     FFTSample tmp_re, tmp_im;
178
179     np = 1 << ln;
180
181     /* pass 0 */
182
183     p=&z[0];
184     j=(np >> 1);
185     do {
186         BF(p[0].re, p[0].im, p[1].re, p[1].im,
187            p[0].re, p[0].im, p[1].re, p[1].im);
188         p+=2;
189     } while (--j != 0);
190
191     /* pass 1 */
192
193
194     p=&z[0];
195     j=np >> 2;
196     if (s->inverse) {
197         do {
198             BF(p[0].re, p[0].im, p[2].re, p[2].im,
199                p[0].re, p[0].im, p[2].re, p[2].im);
200             BF(p[1].re, p[1].im, p[3].re, p[3].im,
201                p[1].re, p[1].im, -p[3].im, p[3].re);
202             p+=4;
203         } while (--j != 0);
204     } else {
205         do {
206             BF(p[0].re, p[0].im, p[2].re, p[2].im,
207                p[0].re, p[0].im, p[2].re, p[2].im);
208             BF(p[1].re, p[1].im, p[3].re, p[3].im,
209                p[1].re, p[1].im, p[3].im, -p[3].re);
210             p+=4;
211         } while (--j != 0);
212     }
213     /* pass 2 .. ln-1 */
214
215     nblocks = np >> 3;
216     nloops = 1 << 2;
217     np2 = np >> 1;
218     do {
219         p = z;
220         q = z + nloops;
221         for (j = 0; j < nblocks; ++j) {
222             BF(p->re, p->im, q->re, q->im,
223                p->re, p->im, q->re, q->im);
224
225             p++;
226             q++;
227             for(l = nblocks; l < np2; l += nblocks) {
228                 CMUL(tmp_re, tmp_im, exptab[l].re, exptab[l].im, q->re, q->im);
229                 BF(p->re, p->im, q->re, q->im,
230                    p->re, p->im, tmp_re, tmp_im);
231                 p++;
232                 q++;
233             }
234
235             p += nloops;
236             q += nloops;
237         }
238         nblocks = nblocks >> 1;
239         nloops = nloops << 1;
240     } while (nblocks != 0);
241 }
242
243 /**
244  * Do the permutation needed BEFORE calling ff_fft_calc()
245  */
246 void ff_fft_permute(FFTContext *s, FFTComplex *z)
247 {
248     int j, k, np;
249     FFTComplex tmp;
250     const uint16_t *revtab = s->revtab;
251
252     /* reverse */
253     np = 1 << s->nbits;
254     for(j=0;j<np;j++) {
255         k = revtab[j];
256         if (k < j) {
257             tmp = z[k];
258             z[k] = z[j];
259             z[j] = tmp;
260         }
261     }
262 }
263
264 void ff_fft_end(FFTContext *s)
265 {
266     av_freep(&s->revtab);
267     av_freep(&s->exptab);
268     av_freep(&s->exptab1);
269 }
270