enabled SSE fft on x86
[ffmpeg.git] / libavcodec / fft.c
1 /*
2  * FFT/IFFT transforms
3  * Copyright (c) 2002 Fabrice Bellard.
4  *
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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) && defined(HAVE_BUILTIN_VECTOR)
55     if (mm_support() & 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         s->fft_calc = fft_calc_sse;
82     }
83 #endif
84
85     /* compute bit reverse table */
86
87     for(i=0;i<n;i++) {
88         m=0;
89         for(j=0;j<nbits;j++) {
90             m |= ((i >> j) & 1) << (nbits-j-1);
91         }
92         s->revtab[i]=m;
93     }
94     return 0;
95  fail:
96     av_freep(&s->revtab);
97     av_freep(&s->exptab);
98     av_freep(&s->exptab1);
99     return -1;
100 }
101
102 /* butter fly op */
103 #define BF(pre, pim, qre, qim, pre1, pim1, qre1, qim1) \
104 {\
105   FFTSample ax, ay, bx, by;\
106   bx=pre1;\
107   by=pim1;\
108   ax=qre1;\
109   ay=qim1;\
110   pre = (bx + ax);\
111   pim = (by + ay);\
112   qre = (bx - ax);\
113   qim = (by - ay);\
114 }
115
116 #define MUL16(a,b) ((a) * (b))
117
118 #define CMUL(pre, pim, are, aim, bre, bim) \
119 {\
120    pre = (MUL16(are, bre) - MUL16(aim, bim));\
121    pim = (MUL16(are, bim) + MUL16(bre, aim));\
122 }
123
124 /**
125  * Do a complex FFT with the parameters defined in fft_init(). The
126  * input data must be permuted before with s->revtab table. No
127  * 1.0/sqrt(n) normalization is done.  
128  */
129 void fft_calc_c(FFTContext *s, FFTComplex *z)
130 {
131     int ln = s->nbits;
132     int j, np, np2;
133     int nblocks, nloops;
134     register FFTComplex *p, *q;
135     FFTComplex *exptab = s->exptab;
136     int l;
137     FFTSample tmp_re, tmp_im;
138
139     np = 1 << ln;
140
141     /* pass 0 */
142
143     p=&z[0];
144     j=(np >> 1);
145     do {
146         BF(p[0].re, p[0].im, p[1].re, p[1].im, 
147            p[0].re, p[0].im, p[1].re, p[1].im);
148         p+=2;
149     } while (--j != 0);
150
151     /* pass 1 */
152
153     
154     p=&z[0];
155     j=np >> 2;
156     if (s->inverse) {
157         do {
158             BF(p[0].re, p[0].im, p[2].re, p[2].im, 
159                p[0].re, p[0].im, p[2].re, p[2].im);
160             BF(p[1].re, p[1].im, p[3].re, p[3].im, 
161                p[1].re, p[1].im, -p[3].im, p[3].re);
162             p+=4;
163         } while (--j != 0);
164     } else {
165         do {
166             BF(p[0].re, p[0].im, p[2].re, p[2].im, 
167                p[0].re, p[0].im, p[2].re, p[2].im);
168             BF(p[1].re, p[1].im, p[3].re, p[3].im, 
169                p[1].re, p[1].im, p[3].im, -p[3].re);
170             p+=4;
171         } while (--j != 0);
172     }
173     /* pass 2 .. ln-1 */
174
175     nblocks = np >> 3;
176     nloops = 1 << 2;
177     np2 = np >> 1;
178     do {
179         p = z;
180         q = z + nloops;
181         for (j = 0; j < nblocks; ++j) {
182             BF(p->re, p->im, q->re, q->im,
183                p->re, p->im, q->re, q->im);
184             
185             p++;
186             q++;
187             for(l = nblocks; l < np2; l += nblocks) {
188                 CMUL(tmp_re, tmp_im, exptab[l].re, exptab[l].im, q->re, q->im);
189                 BF(p->re, p->im, q->re, q->im,
190                    p->re, p->im, tmp_re, tmp_im);
191                 p++;
192                 q++;
193             }
194
195             p += nloops;
196             q += nloops;
197         }
198         nblocks = nblocks >> 1;
199         nloops = nloops << 1;
200     } while (nblocks != 0);
201 }
202
203 /**
204  * Do the permutation needed BEFORE calling fft_calc()
205  */
206 void fft_permute(FFTContext *s, FFTComplex *z)
207 {
208     int j, k, np;
209     FFTComplex tmp;
210     const uint16_t *revtab = s->revtab;
211     
212     /* reverse */
213     np = 1 << s->nbits;
214     for(j=0;j<np;j++) {
215         k = revtab[j];
216         if (k < j) {
217             tmp = z[k];
218             z[k] = z[j];
219             z[j] = tmp;
220         }
221     }
222 }
223
224 void fft_end(FFTContext *s)
225 {
226     av_freep(&s->revtab);
227     av_freep(&s->exptab);
228     av_freep(&s->exptab1);
229 }
230