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