amfenc: Add DXVA2 hardware frame input support
[ffmpeg.git] / libavcodec / mdct15.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2013-2014 Mozilla Corporation
3  * Copyright (c) 2017 Rostislav Pehlivanov <atomnuker@gmail.com>
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 /**
23  * @file
24  * Celt non-power of 2 iMDCT
25  */
26
27 #include <float.h>
28 #include <math.h>
29 #include <stddef.h>
30
31 #include "config.h"
32
33 #include "libavutil/attributes.h"
34 #include "libavutil/common.h"
35
36 #include "mdct15.h"
37
38 #define FFT_FLOAT 1
39 #include "fft-internal.h"
40
41 #define CMUL3(c, a, b) CMUL((c).re, (c).im, (a).re, (a).im, (b).re, (b).im)
42
43 av_cold void ff_mdct15_uninit(MDCT15Context **ps)
44 {
45     MDCT15Context *s = *ps;
46
47     if (!s)
48         return;
49
50     ff_fft_end(&s->ptwo_fft);
51
52     av_freep(&s->pfa_prereindex);
53     av_freep(&s->pfa_postreindex);
54     av_freep(&s->twiddle_exptab);
55     av_freep(&s->tmp);
56
57     av_freep(ps);
58 }
59
60 static inline int init_pfa_reindex_tabs(MDCT15Context *s)
61 {
62     int i, j;
63     const int b_ptwo = s->ptwo_fft.nbits; /* Bits for the power of two FFTs */
64     const int l_ptwo = 1 << b_ptwo; /* Total length for the power of two FFTs */
65     const int inv_1 = l_ptwo << ((4 - b_ptwo) & 3); /* (2^b_ptwo)^-1 mod 15 */
66     const int inv_2 = 0xeeeeeeef & ((1U << b_ptwo) - 1); /* 15^-1 mod 2^b_ptwo */
67
68     s->pfa_prereindex = av_malloc_array(15 * l_ptwo, sizeof(*s->pfa_prereindex));
69     if (!s->pfa_prereindex)
70         return 1;
71
72     s->pfa_postreindex = av_malloc_array(15 * l_ptwo, sizeof(*s->pfa_postreindex));
73     if (!s->pfa_postreindex)
74         return 1;
75
76     /* Pre/Post-reindex */
77     for (i = 0; i < l_ptwo; i++) {
78         for (j = 0; j < 15; j++) {
79             const int q_pre = ((l_ptwo * j)/15 + i) >> b_ptwo;
80             const int q_post = (((j*inv_1)/15) + (i*inv_2)) >> b_ptwo;
81             const int k_pre = 15*i + (j - q_pre*15)*(1 << b_ptwo);
82             const int k_post = i*inv_2*15 + j*inv_1 - 15*q_post*l_ptwo;
83             s->pfa_prereindex[i*15 + j] = k_pre << 1;
84             s->pfa_postreindex[k_post] = l_ptwo*j + i;
85         }
86     }
87
88     return 0;
89 }
90
91 /* Stride is hardcoded to 3 */
92 static inline void fft5(FFTComplex *out, FFTComplex *in, FFTComplex exptab[2])
93 {
94     FFTComplex z0[4], t[6];
95
96     t[0].re = in[3].re + in[12].re;
97     t[0].im = in[3].im + in[12].im;
98     t[1].im = in[3].re - in[12].re;
99     t[1].re = in[3].im - in[12].im;
100     t[2].re = in[6].re + in[ 9].re;
101     t[2].im = in[6].im + in[ 9].im;
102     t[3].im = in[6].re - in[ 9].re;
103     t[3].re = in[6].im - in[ 9].im;
104
105     out[0].re = in[0].re + in[3].re + in[6].re + in[9].re + in[12].re;
106     out[0].im = in[0].im + in[3].im + in[6].im + in[9].im + in[12].im;
107
108     t[4].re = exptab[0].re * t[2].re - exptab[1].re * t[0].re;
109     t[4].im = exptab[0].re * t[2].im - exptab[1].re * t[0].im;
110     t[0].re = exptab[0].re * t[0].re - exptab[1].re * t[2].re;
111     t[0].im = exptab[0].re * t[0].im - exptab[1].re * t[2].im;
112     t[5].re = exptab[0].im * t[3].re - exptab[1].im * t[1].re;
113     t[5].im = exptab[0].im * t[3].im - exptab[1].im * t[1].im;
114     t[1].re = exptab[0].im * t[1].re + exptab[1].im * t[3].re;
115     t[1].im = exptab[0].im * t[1].im + exptab[1].im * t[3].im;
116
117     z0[0].re = t[0].re - t[1].re;
118     z0[0].im = t[0].im - t[1].im;
119     z0[1].re = t[4].re + t[5].re;
120     z0[1].im = t[4].im + t[5].im;
121
122     z0[2].re = t[4].re - t[5].re;
123     z0[2].im = t[4].im - t[5].im;
124     z0[3].re = t[0].re + t[1].re;
125     z0[3].im = t[0].im + t[1].im;
126
127     out[1].re = in[0].re + z0[3].re;
128     out[1].im = in[0].im + z0[0].im;
129     out[2].re = in[0].re + z0[2].re;
130     out[2].im = in[0].im + z0[1].im;
131     out[3].re = in[0].re + z0[1].re;
132     out[3].im = in[0].im + z0[2].im;
133     out[4].re = in[0].re + z0[0].re;
134     out[4].im = in[0].im + z0[3].im;
135 }
136
137 static void fft15_c(FFTComplex *out, FFTComplex *in, FFTComplex *exptab, ptrdiff_t stride)
138 {
139     int k;
140     FFTComplex tmp1[5], tmp2[5], tmp3[5];
141
142     fft5(tmp1, in + 0, exptab + 19);
143     fft5(tmp2, in + 1, exptab + 19);
144     fft5(tmp3, in + 2, exptab + 19);
145
146     for (k = 0; k < 5; k++) {
147         FFTComplex t[2];
148
149         CMUL3(t[0], tmp2[k], exptab[k]);
150         CMUL3(t[1], tmp3[k], exptab[2 * k]);
151         out[stride*k].re = tmp1[k].re + t[0].re + t[1].re;
152         out[stride*k].im = tmp1[k].im + t[0].im + t[1].im;
153
154         CMUL3(t[0], tmp2[k], exptab[k + 5]);
155         CMUL3(t[1], tmp3[k], exptab[2 * (k + 5)]);
156         out[stride*(k + 5)].re = tmp1[k].re + t[0].re + t[1].re;
157         out[stride*(k + 5)].im = tmp1[k].im + t[0].im + t[1].im;
158
159         CMUL3(t[0], tmp2[k], exptab[k + 10]);
160         CMUL3(t[1], tmp3[k], exptab[2 * k + 5]);
161         out[stride*(k + 10)].re = tmp1[k].re + t[0].re + t[1].re;
162         out[stride*(k + 10)].im = tmp1[k].im + t[0].im + t[1].im;
163     }
164 }
165
166 static void mdct15(MDCT15Context *s, float *dst, const float *src, ptrdiff_t stride)
167 {
168     int i, j;
169     const int len4 = s->len4, len3 = len4 * 3, len8 = len4 >> 1;
170     const int l_ptwo = 1 << s->ptwo_fft.nbits;
171     FFTComplex fft15in[15];
172
173     /* Folding and pre-reindexing */
174     for (i = 0; i < l_ptwo; i++) {
175         for (j = 0; j < 15; j++) {
176             const int k = s->pfa_prereindex[i*15 + j];
177             FFTComplex tmp, exp = s->twiddle_exptab[k >> 1];
178             if (k < len4) {
179                 tmp.re = -src[ len4 + k] + src[1*len4 - 1 - k];
180                 tmp.im = -src[ len3 + k] - src[1*len3 - 1 - k];
181             } else {
182                 tmp.re = -src[ len4 + k] - src[5*len4 - 1 - k];
183                 tmp.im =  src[-len4 + k] - src[1*len3 - 1 - k];
184             }
185             CMUL(fft15in[j].im, fft15in[j].re, tmp.re, tmp.im, exp.re, exp.im);
186         }
187         s->fft15(s->tmp + s->ptwo_fft.revtab[i], fft15in, s->exptab, l_ptwo);
188     }
189
190     /* Then a 15xN FFT (where N is a power of two) */
191     for (i = 0; i < 15; i++)
192         s->ptwo_fft.fft_calc(&s->ptwo_fft, s->tmp + l_ptwo*i);
193
194     /* Reindex again, apply twiddles and output */
195     for (i = 0; i < len8; i++) {
196         const int i0 = len8 + i, i1 = len8 - i - 1;
197         const int s0 = s->pfa_postreindex[i0], s1 = s->pfa_postreindex[i1];
198
199         CMUL(dst[2*i1*stride + stride], dst[2*i0*stride], s->tmp[s0].re, s->tmp[s0].im,
200              s->twiddle_exptab[i0].im, s->twiddle_exptab[i0].re);
201         CMUL(dst[2*i0*stride + stride], dst[2*i1*stride], s->tmp[s1].re, s->tmp[s1].im,
202              s->twiddle_exptab[i1].im, s->twiddle_exptab[i1].re);
203     }
204 }
205
206 static void imdct15_half(MDCT15Context *s, float *dst, const float *src,
207                          ptrdiff_t stride)
208 {
209     FFTComplex fft15in[15];
210     FFTComplex *z = (FFTComplex *)dst;
211     int i, j, len8 = s->len4 >> 1, l_ptwo = 1 << s->ptwo_fft.nbits;
212     const float *in1 = src, *in2 = src + (s->len2 - 1) * stride;
213
214     /* Reindex input, putting it into a buffer and doing an Nx15 FFT */
215     for (i = 0; i < l_ptwo; i++) {
216         for (j = 0; j < 15; j++) {
217             const int k = s->pfa_prereindex[i*15 + j];
218             FFTComplex tmp = { in2[-k*stride], in1[k*stride] };
219             CMUL3(fft15in[j], tmp, s->twiddle_exptab[k >> 1]);
220         }
221         s->fft15(s->tmp + s->ptwo_fft.revtab[i], fft15in, s->exptab, l_ptwo);
222     }
223
224     /* Then a 15xN FFT (where N is a power of two) */
225     for (i = 0; i < 15; i++)
226         s->ptwo_fft.fft_calc(&s->ptwo_fft, s->tmp + l_ptwo*i);
227
228     /* Reindex again, apply twiddles and output */
229     s->postreindex(z, s->tmp, s->twiddle_exptab, s->pfa_postreindex, len8);
230 }
231
232 static void postrotate_c(FFTComplex *out, FFTComplex *in, FFTComplex *exp,
233                          int *lut, ptrdiff_t len8)
234 {
235     int i;
236
237     /* Reindex again, apply twiddles and output */
238     for (i = 0; i < len8; i++) {
239         const int i0 = len8 + i, i1 = len8 - i - 1;
240         const int s0 = lut[i0], s1 = lut[i1];
241
242         CMUL(out[i1].re, out[i0].im, in[s1].im, in[s1].re, exp[i1].im, exp[i1].re);
243         CMUL(out[i0].re, out[i1].im, in[s0].im, in[s0].re, exp[i0].im, exp[i0].re);
244     }
245 }
246
247 av_cold int ff_mdct15_init(MDCT15Context **ps, int inverse, int N, double scale)
248 {
249     MDCT15Context *s;
250     double alpha, theta;
251     int len2 = 15 * (1 << N);
252     int len  = 2 * len2;
253     int i;
254
255     /* Tested and verified to work on everything in between */
256     if ((N < 2) || (N > 13))
257         return AVERROR(EINVAL);
258
259     s = av_mallocz(sizeof(*s));
260     if (!s)
261         return AVERROR(ENOMEM);
262
263     s->fft_n       = N - 1;
264     s->len4        = len2 / 2;
265     s->len2        = len2;
266     s->inverse     = inverse;
267     s->fft15       = fft15_c;
268     s->mdct        = mdct15;
269     s->imdct_half  = imdct15_half;
270     s->postreindex = postrotate_c;
271
272     if (ff_fft_init(&s->ptwo_fft, N - 1, s->inverse) < 0)
273         goto fail;
274
275     if (init_pfa_reindex_tabs(s))
276         goto fail;
277
278     s->tmp  = av_malloc_array(len, 2 * sizeof(*s->tmp));
279     if (!s->tmp)
280         goto fail;
281
282     s->twiddle_exptab = av_malloc_array(s->len4, sizeof(*s->twiddle_exptab));
283     if (!s->twiddle_exptab)
284         goto fail;
285
286     theta = 0.125f + (scale < 0 ? s->len4 : 0);
287     scale = sqrt(fabs(scale));
288     for (i = 0; i < s->len4; i++) {
289         alpha = 2 * M_PI * (i + theta) / len;
290         s->twiddle_exptab[i].re = cosf(alpha) * scale;
291         s->twiddle_exptab[i].im = sinf(alpha) * scale;
292     }
293
294     /* 15-point FFT exptab */
295     for (i = 0; i < 19; i++) {
296         if (i < 15) {
297             double theta = (2.0f * M_PI * i) / 15.0f;
298             if (!s->inverse)
299                 theta *= -1;
300             s->exptab[i].re = cosf(theta);
301             s->exptab[i].im = sinf(theta);
302         } else { /* Wrap around to simplify fft15 */
303             s->exptab[i] = s->exptab[i - 15];
304         }
305     }
306
307     /* 5-point FFT exptab */
308     s->exptab[19].re = cosf(2.0f * M_PI / 5.0f);
309     s->exptab[19].im = sinf(2.0f * M_PI / 5.0f);
310     s->exptab[20].re = cosf(1.0f * M_PI / 5.0f);
311     s->exptab[20].im = sinf(1.0f * M_PI / 5.0f);
312
313     /* Invert the phase for an inverse transform, do nothing for a forward transform */
314     if (s->inverse) {
315         s->exptab[19].im *= -1;
316         s->exptab[20].im *= -1;
317     }
318
319     if (ARCH_X86)
320         ff_mdct15_init_x86(s);
321
322     *ps = s;
323
324     return 0;
325
326 fail:
327     ff_mdct15_uninit(&s);
328     return AVERROR(ENOMEM);
329 }