Remove explicit filename from Doxygen @file commands.
[ffmpeg.git] / 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
22 #include <stdlib.h>
23 #include <string.h>
24 #include "libavutil/common.h"
25 #include "libavutil/mathematics.h"
26 #include "fft.h"
27
28 /**
29  * @file
30  * MDCT/IMDCT transforms.
31  */
32
33 // Generate a Kaiser-Bessel Derived Window.
34 #define BESSEL_I0_ITER 50 // default: 50 iterations of Bessel I0 approximation
35 av_cold void ff_kbd_window_init(float *window, float alpha, int n)
36 {
37    int i, j;
38    double sum = 0.0, bessel, tmp;
39    double local_window[n];
40    double alpha2 = (alpha * M_PI / n) * (alpha * M_PI / n);
41
42    for (i = 0; i < n; i++) {
43        tmp = i * (n - i) * alpha2;
44        bessel = 1.0;
45        for (j = BESSEL_I0_ITER; j > 0; j--)
46            bessel = bessel * tmp / (j * j) + 1;
47        sum += bessel;
48        local_window[i] = sum;
49    }
50
51    sum++;
52    for (i = 0; i < n; i++)
53        window[i] = sqrt(local_window[i] / sum);
54 }
55
56 #include "mdct_tablegen.h"
57
58 /**
59  * init MDCT or IMDCT computation.
60  */
61 av_cold int ff_mdct_init(FFTContext *s, int nbits, int inverse, double scale)
62 {
63     int n, n4, i;
64     double alpha, theta;
65     int tstep;
66
67     memset(s, 0, sizeof(*s));
68     n = 1 << nbits;
69     s->mdct_bits = nbits;
70     s->mdct_size = n;
71     n4 = n >> 2;
72     s->permutation = FF_MDCT_PERM_NONE;
73
74     if (ff_fft_init(s, s->mdct_bits - 2, inverse) < 0)
75         goto fail;
76
77     s->tcos = av_malloc(n/2 * sizeof(FFTSample));
78     if (!s->tcos)
79         goto fail;
80
81     switch (s->permutation) {
82     case FF_MDCT_PERM_NONE:
83         s->tsin = s->tcos + n4;
84         tstep = 1;
85         break;
86     case FF_MDCT_PERM_INTERLEAVE:
87         s->tsin = s->tcos + 1;
88         tstep = 2;
89         break;
90     default:
91         goto fail;
92     }
93
94     theta = 1.0 / 8.0 + (scale < 0 ? n4 : 0);
95     scale = sqrt(fabs(scale));
96     for(i=0;i<n4;i++) {
97         alpha = 2 * M_PI * (i + theta) / n;
98         s->tcos[i*tstep] = -cos(alpha) * scale;
99         s->tsin[i*tstep] = -sin(alpha) * scale;
100     }
101     return 0;
102  fail:
103     ff_mdct_end(s);
104     return -1;
105 }
106
107 /* complex multiplication: p = a * b */
108 #define CMUL(pre, pim, are, aim, bre, bim) \
109 {\
110     FFTSample _are = (are);\
111     FFTSample _aim = (aim);\
112     FFTSample _bre = (bre);\
113     FFTSample _bim = (bim);\
114     (pre) = _are * _bre - _aim * _bim;\
115     (pim) = _are * _bim + _aim * _bre;\
116 }
117
118 /**
119  * Compute the middle half of the inverse MDCT of size N = 2^nbits,
120  * thus excluding the parts that can be derived by symmetry
121  * @param output N/2 samples
122  * @param input N/2 samples
123  */
124 void ff_imdct_half_c(FFTContext *s, FFTSample *output, const FFTSample *input)
125 {
126     int k, n8, n4, n2, n, j;
127     const uint16_t *revtab = s->revtab;
128     const FFTSample *tcos = s->tcos;
129     const FFTSample *tsin = s->tsin;
130     const FFTSample *in1, *in2;
131     FFTComplex *z = (FFTComplex *)output;
132
133     n = 1 << s->mdct_bits;
134     n2 = n >> 1;
135     n4 = n >> 2;
136     n8 = n >> 3;
137
138     /* pre rotation */
139     in1 = input;
140     in2 = input + n2 - 1;
141     for(k = 0; k < n4; k++) {
142         j=revtab[k];
143         CMUL(z[j].re, z[j].im, *in2, *in1, tcos[k], tsin[k]);
144         in1 += 2;
145         in2 -= 2;
146     }
147     ff_fft_calc(s, z);
148
149     /* post rotation + reordering */
150     for(k = 0; k < n8; k++) {
151         FFTSample r0, i0, r1, i1;
152         CMUL(r0, i1, z[n8-k-1].im, z[n8-k-1].re, tsin[n8-k-1], tcos[n8-k-1]);
153         CMUL(r1, i0, z[n8+k  ].im, z[n8+k  ].re, tsin[n8+k  ], tcos[n8+k  ]);
154         z[n8-k-1].re = r0;
155         z[n8-k-1].im = i0;
156         z[n8+k  ].re = r1;
157         z[n8+k  ].im = i1;
158     }
159 }
160
161 /**
162  * Compute inverse MDCT of size N = 2^nbits
163  * @param output N samples
164  * @param input N/2 samples
165  */
166 void ff_imdct_calc_c(FFTContext *s, FFTSample *output, const FFTSample *input)
167 {
168     int k;
169     int n = 1 << s->mdct_bits;
170     int n2 = n >> 1;
171     int n4 = n >> 2;
172
173     ff_imdct_half_c(s, output+n4, input);
174
175     for(k = 0; k < n4; k++) {
176         output[k] = -output[n2-k-1];
177         output[n-k-1] = output[n2+k];
178     }
179 }
180
181 /**
182  * Compute MDCT of size N = 2^nbits
183  * @param input N samples
184  * @param out N/2 samples
185  */
186 void ff_mdct_calc_c(FFTContext *s, FFTSample *out, const FFTSample *input)
187 {
188     int i, j, n, n8, n4, n2, n3;
189     FFTSample re, im;
190     const uint16_t *revtab = s->revtab;
191     const FFTSample *tcos = s->tcos;
192     const FFTSample *tsin = s->tsin;
193     FFTComplex *x = (FFTComplex *)out;
194
195     n = 1 << s->mdct_bits;
196     n2 = n >> 1;
197     n4 = n >> 2;
198     n8 = n >> 3;
199     n3 = 3 * n4;
200
201     /* pre rotation */
202     for(i=0;i<n8;i++) {
203         re = -input[2*i+3*n4] - input[n3-1-2*i];
204         im = -input[n4+2*i] + input[n4-1-2*i];
205         j = revtab[i];
206         CMUL(x[j].re, x[j].im, re, im, -tcos[i], tsin[i]);
207
208         re = input[2*i] - input[n2-1-2*i];
209         im = -(input[n2+2*i] + input[n-1-2*i]);
210         j = revtab[n8 + i];
211         CMUL(x[j].re, x[j].im, re, im, -tcos[n8 + i], tsin[n8 + i]);
212     }
213
214     ff_fft_calc(s, x);
215
216     /* post rotation */
217     for(i=0;i<n8;i++) {
218         FFTSample r0, i0, r1, i1;
219         CMUL(i1, r0, x[n8-i-1].re, x[n8-i-1].im, -tsin[n8-i-1], -tcos[n8-i-1]);
220         CMUL(i0, r1, x[n8+i  ].re, x[n8+i  ].im, -tsin[n8+i  ], -tcos[n8+i  ]);
221         x[n8-i-1].re = r0;
222         x[n8-i-1].im = i0;
223         x[n8+i  ].re = r1;
224         x[n8+i  ].im = i1;
225     }
226 }
227
228 av_cold void ff_mdct_end(FFTContext *s)
229 {
230     av_freep(&s->tcos);
231     ff_fft_end(s);
232 }