avcodec/gsmdec_template: Fix runtime error: signed integer overflow: -22527 * 99113...
[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 "avfft.h"
37 #include "mdct15.h"
38
39 // complex c = a * b
40 #define CMUL3(cre, cim, are, aim, bre, bim)          \
41 do {                                                 \
42     cre = are * bre - aim * bim;                     \
43     cim = are * bim + aim * bre;                     \
44 } while (0)
45
46 #define CMUL(c, a, b) CMUL3((c).re, (c).im, (a).re, (a).im, (b).re, (b).im)
47
48 av_cold void ff_mdct15_uninit(MDCT15Context **ps)
49 {
50     MDCT15Context *s = *ps;
51
52     if (!s)
53         return;
54
55     ff_fft_end(&s->ptwo_fft);
56
57     av_freep(&s->pfa_prereindex);
58     av_freep(&s->pfa_postreindex);
59     av_freep(&s->twiddle_exptab);
60     av_freep(&s->tmp);
61
62     av_freep(ps);
63 }
64
65 static void mdct15(MDCT15Context *s, float *dst, const float *src, ptrdiff_t stride);
66
67 static void imdct15_half(MDCT15Context *s, float *dst, const float *src,
68                          ptrdiff_t stride, float scale);
69
70 static inline int init_pfa_reindex_tabs(MDCT15Context *s)
71 {
72     int i, j;
73     const int b_ptwo = s->ptwo_fft.nbits; /* Bits for the power of two FFTs */
74     const int l_ptwo = 1 << b_ptwo; /* Total length for the power of two FFTs */
75     const int inv_1 = l_ptwo << ((4 - b_ptwo) & 3); /* (2^b_ptwo)^-1 mod 15 */
76     const int inv_2 = 0xeeeeeeef & ((1U << b_ptwo) - 1); /* 15^-1 mod 2^b_ptwo */
77
78     s->pfa_prereindex = av_malloc(15 * l_ptwo * sizeof(*s->pfa_prereindex));
79     if (!s->pfa_prereindex)
80         return 1;
81
82     s->pfa_postreindex = av_malloc(15 * l_ptwo * sizeof(*s->pfa_postreindex));
83     if (!s->pfa_postreindex)
84         return 1;
85
86     /* Pre/Post-reindex */
87     for (i = 0; i < l_ptwo; i++) {
88         for (j = 0; j < 15; j++) {
89             const int q_pre = ((l_ptwo * j)/15 + i) >> b_ptwo;
90             const int q_post = (((j*inv_1)/15) + (i*inv_2)) >> b_ptwo;
91             const int k_pre = 15*i + ((j - q_pre*15) << b_ptwo);
92             const int k_post = i*inv_2*15 + j*inv_1 - 15*q_post*l_ptwo;
93             s->pfa_prereindex[i*15 + j] = k_pre;
94             s->pfa_postreindex[k_post] = l_ptwo*j + i;
95         }
96     }
97
98     return 0;
99 }
100
101 av_cold int ff_mdct15_init(MDCT15Context **ps, int inverse, int N, double scale)
102 {
103     MDCT15Context *s;
104     double alpha, theta;
105     int len2 = 15 * (1 << N);
106     int len  = 2 * len2;
107     int i;
108
109     /* Tested and verified to work on everything in between */
110     if ((N < 2) || (N > 13))
111         return AVERROR(EINVAL);
112
113     s = av_mallocz(sizeof(*s));
114     if (!s)
115         return AVERROR(ENOMEM);
116
117     s->fft_n = N - 1;
118     s->len4 = len2 / 2;
119     s->len2 = len2;
120     s->inverse = inverse;
121     s->mdct = mdct15;
122     s->imdct_half = imdct15_half;
123
124     if (ff_fft_init(&s->ptwo_fft, N - 1, s->inverse) < 0)
125         goto fail;
126
127     if (init_pfa_reindex_tabs(s))
128         goto fail;
129
130     s->tmp  = av_malloc_array(len, 2 * sizeof(*s->tmp));
131     if (!s->tmp)
132         goto fail;
133
134     s->twiddle_exptab  = av_malloc_array(s->len4, sizeof(*s->twiddle_exptab));
135     if (!s->twiddle_exptab)
136         goto fail;
137
138     theta = 0.125f + (scale < 0 ? s->len4 : 0);
139     scale = sqrt(fabs(scale));
140     for (i = 0; i < s->len4; i++) {
141         alpha = 2 * M_PI * (i + theta) / len;
142         s->twiddle_exptab[i].re = cos(alpha) * scale;
143         s->twiddle_exptab[i].im = sin(alpha) * scale;
144     }
145
146     /* 15-point FFT exptab */
147     for (i = 0; i < 19; i++) {
148         if (i < 15) {
149             double theta = (2.0f * M_PI * i) / 15.0f;
150             if (!s->inverse)
151                 theta *= -1;
152             s->exptab[i].re = cos(theta);
153             s->exptab[i].im = sin(theta);
154         } else { /* Wrap around to simplify fft15 */
155             s->exptab[i] = s->exptab[i - 15];
156         }
157     }
158
159     /* 5-point FFT exptab */
160     s->exptab[19].re = cos(2.0f * M_PI / 5.0f);
161     s->exptab[19].im = sin(2.0f * M_PI / 5.0f);
162     s->exptab[20].re = cos(1.0f * M_PI / 5.0f);
163     s->exptab[20].im = sin(1.0f * M_PI / 5.0f);
164
165     /* Invert the phase for an inverse transform, do nothing for a forward transform */
166     if (s->inverse) {
167         s->exptab[19].im *= -1;
168         s->exptab[20].im *= -1;
169     }
170
171     *ps = s;
172
173     return 0;
174
175 fail:
176     ff_mdct15_uninit(&s);
177     return AVERROR(ENOMEM);
178 }
179
180 /* Stride is hardcoded to 3 */
181 static inline void fft5(const FFTComplex exptab[2], FFTComplex *out,
182                         const FFTComplex *in)
183 {
184     FFTComplex z0[4], t[6];
185
186     t[0].re = in[3].re + in[12].re;
187     t[0].im = in[3].im + in[12].im;
188     t[1].im = in[3].re - in[12].re;
189     t[1].re = in[3].im - in[12].im;
190     t[2].re = in[6].re + in[ 9].re;
191     t[2].im = in[6].im + in[ 9].im;
192     t[3].im = in[6].re - in[ 9].re;
193     t[3].re = in[6].im - in[ 9].im;
194
195     out[0].re = in[0].re + in[3].re + in[6].re + in[9].re + in[12].re;
196     out[0].im = in[0].im + in[3].im + in[6].im + in[9].im + in[12].im;
197
198     t[4].re = exptab[0].re * t[2].re - exptab[1].re * t[0].re;
199     t[4].im = exptab[0].re * t[2].im - exptab[1].re * t[0].im;
200     t[0].re = exptab[0].re * t[0].re - exptab[1].re * t[2].re;
201     t[0].im = exptab[0].re * t[0].im - exptab[1].re * t[2].im;
202     t[5].re = exptab[0].im * t[3].re - exptab[1].im * t[1].re;
203     t[5].im = exptab[0].im * t[3].im - exptab[1].im * t[1].im;
204     t[1].re = exptab[0].im * t[1].re + exptab[1].im * t[3].re;
205     t[1].im = exptab[0].im * t[1].im + exptab[1].im * t[3].im;
206
207     z0[0].re = t[0].re - t[1].re;
208     z0[0].im = t[0].im - t[1].im;
209     z0[1].re = t[4].re + t[5].re;
210     z0[1].im = t[4].im + t[5].im;
211
212     z0[2].re = t[4].re - t[5].re;
213     z0[2].im = t[4].im - t[5].im;
214     z0[3].re = t[0].re + t[1].re;
215     z0[3].im = t[0].im + t[1].im;
216
217     out[1].re = in[0].re + z0[3].re;
218     out[1].im = in[0].im + z0[0].im;
219     out[2].re = in[0].re + z0[2].re;
220     out[2].im = in[0].im + z0[1].im;
221     out[3].re = in[0].re + z0[1].re;
222     out[3].im = in[0].im + z0[2].im;
223     out[4].re = in[0].re + z0[0].re;
224     out[4].im = in[0].im + z0[3].im;
225 }
226
227 static void fft15(const FFTComplex exptab[22], FFTComplex *out, const FFTComplex *in, size_t stride)
228 {
229     int k;
230     FFTComplex tmp1[5], tmp2[5], tmp3[5];
231
232     fft5(exptab + 19, tmp1, in + 0);
233     fft5(exptab + 19, tmp2, in + 1);
234     fft5(exptab + 19, tmp3, in + 2);
235
236     for (k = 0; k < 5; k++) {
237         FFTComplex t[2];
238
239         CMUL(t[0], tmp2[k], exptab[k]);
240         CMUL(t[1], tmp3[k], exptab[2 * k]);
241         out[stride*k].re = tmp1[k].re + t[0].re + t[1].re;
242         out[stride*k].im = tmp1[k].im + t[0].im + t[1].im;
243
244         CMUL(t[0], tmp2[k], exptab[k + 5]);
245         CMUL(t[1], tmp3[k], exptab[2 * (k + 5)]);
246         out[stride*(k + 5)].re = tmp1[k].re + t[0].re + t[1].re;
247         out[stride*(k + 5)].im = tmp1[k].im + t[0].im + t[1].im;
248
249         CMUL(t[0], tmp2[k], exptab[k + 10]);
250         CMUL(t[1], tmp3[k], exptab[2 * k + 5]);
251         out[stride*(k + 10)].re = tmp1[k].re + t[0].re + t[1].re;
252         out[stride*(k + 10)].im = tmp1[k].im + t[0].im + t[1].im;
253     }
254 }
255
256 static void mdct15(MDCT15Context *s, float *dst, const float *src, ptrdiff_t stride)
257 {
258     int i, j;
259     const int len4 = s->len4, len3 = len4 * 3, len8 = len4 >> 1;
260     const int l_ptwo = 1 << s->ptwo_fft.nbits;
261     FFTComplex fft15in[15];
262
263     /* Folding and pre-reindexing */
264     for (i = 0; i < l_ptwo; i++) {
265         for (j = 0; j < 15; j++) {
266             float re, im;
267             const int k = s->pfa_prereindex[i*15 + j];
268             if (k < len8) {
269                 re = -src[2*k+len3] - src[len3-1-2*k];
270                 im = -src[len4+2*k] + src[len4-1-2*k];
271             } else {
272                 re =  src[2*k-len4] - src[1*len3-1-2*k];
273                 im = -src[2*k+len4] - src[5*len4-1-2*k];
274             }
275             CMUL3(fft15in[j].re, fft15in[j].im, re, im, s->twiddle_exptab[k].re, -s->twiddle_exptab[k].im);
276         }
277         fft15(s->exptab, s->tmp + s->ptwo_fft.revtab[i], fft15in, l_ptwo);
278     }
279
280     /* Then a 15xN FFT (where N is a power of two) */
281     for (i = 0; i < 15; i++)
282         s->ptwo_fft.fft_calc(&s->ptwo_fft, s->tmp + l_ptwo*i);
283
284     /* Reindex again, apply twiddles and output */
285     for (i = 0; i < len8; i++) {
286         float re0, im0, re1, im1;
287         const int i0 = len8 + i, i1 = len8 - i - 1;
288         const int s0 = s->pfa_postreindex[i0], s1 = s->pfa_postreindex[i1];
289
290         CMUL3(im1, re0, s->tmp[s1].re, s->tmp[s1].im, s->twiddle_exptab[i1].im, s->twiddle_exptab[i1].re);
291         CMUL3(im0, re1, s->tmp[s0].re, s->tmp[s0].im, s->twiddle_exptab[i0].im, s->twiddle_exptab[i0].re);
292
293         dst[2*i1*stride         ] = re0;
294         dst[2*i1*stride + stride] = im0;
295         dst[2*i0*stride         ] = re1;
296         dst[2*i0*stride + stride] = im1;
297     }
298 }
299
300 static void imdct15_half(MDCT15Context *s, float *dst, const float *src,
301                          ptrdiff_t stride, float scale)
302 {
303     FFTComplex fft15in[15];
304     FFTComplex *z = (FFTComplex *)dst;
305     int i, j, len8 = s->len4 >> 1, l_ptwo = 1 << s->ptwo_fft.nbits;
306     const float *in1 = src, *in2 = src + (s->len2 - 1) * stride;
307
308     /* Reindex input, putting it into a buffer and doing an Nx15 FFT */
309     for (i = 0; i < l_ptwo; i++) {
310         for (j = 0; j < 15; j++) {
311             const int k = s->pfa_prereindex[i*15 + j];
312             FFTComplex tmp = { *(in2 - 2*k*stride), *(in1 + 2*k*stride) };
313             CMUL(fft15in[j], tmp, s->twiddle_exptab[k]);
314         }
315         fft15(s->exptab, s->tmp + s->ptwo_fft.revtab[i], fft15in, l_ptwo);
316     }
317
318     /* Then a 15xN FFT (where N is a power of two) */
319     for (i = 0; i < 15; i++)
320         s->ptwo_fft.fft_calc(&s->ptwo_fft, s->tmp + l_ptwo*i);
321
322     /* Reindex again, apply twiddles and output */
323     for (i = 0; i < len8; i++) {
324         float re0, im0, re1, im1;
325         const int i0 = len8 + i, i1 = len8 - i - 1;
326         const int s0 = s->pfa_postreindex[i0], s1 = s->pfa_postreindex[i1];
327
328         CMUL3(re0, im1, s->tmp[s1].im, s->tmp[s1].re,  s->twiddle_exptab[i1].im, s->twiddle_exptab[i1].re);
329         CMUL3(re1, im0, s->tmp[s0].im, s->tmp[s0].re,  s->twiddle_exptab[i0].im, s->twiddle_exptab[i0].re);
330         z[i1].re = scale * re0;
331         z[i1].im = scale * im0;
332         z[i0].re = scale * re1;
333         z[i0].im = scale * im1;
334     }
335 }