avfilter/af_sofalizer: speed up fast convolution
[ffmpeg.git] / libavfilter / window_func.h
1 /*
2  * Copyright (c) 2015 Paul B Mahol
3  *
4  * This file is part of FFmpeg.
5  *
6  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
7  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
8  * License as published by the Free Software Foundation; either
9  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
10  *
11  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
14  * Lesser General Public License for more details.
15  *
16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
17  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
18  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
19  */
20
21
22 #ifndef AVFILTER_WINDOW_FUNC_H
23 #define AVFILTER_WINDOW_FUNC_H
24
25 #include <math.h>
26 #include "libavutil/avassert.h"
27
28 enum WindowFunc     { WFUNC_RECT, WFUNC_HANNING, WFUNC_HAMMING, WFUNC_BLACKMAN,
29                       WFUNC_BARTLETT, WFUNC_WELCH, WFUNC_FLATTOP,
30                       WFUNC_BHARRIS, WFUNC_BNUTTALL, WFUNC_SINE, WFUNC_NUTTALL,
31                       WFUNC_BHANN, WFUNC_LANCZOS, WFUNC_GAUSS, WFUNC_TUKEY,
32                       WFUNC_DOLPH, WFUNC_CAUCHY, WFUNC_PARZEN, WFUNC_POISSON,
33                       WFUNC_BOHMAN,
34                       NB_WFUNC };
35
36 static inline void generate_window_func(float *lut, int N, int win_func,
37                                         float *overlap)
38 {
39     int n;
40
41     switch (win_func) {
42     case WFUNC_RECT:
43         for (n = 0; n < N; n++)
44             lut[n] = 1.;
45         *overlap = 0.;
46         break;
47     case WFUNC_BARTLETT:
48         for (n = 0; n < N; n++)
49             lut[n] = 1.-fabs((n-(N-1)/2.)/((N-1)/2.));
50         *overlap = 0.5;
51         break;
52     case WFUNC_HANNING:
53         for (n = 0; n < N; n++)
54             lut[n] = .5*(1-cos(2*M_PI*n/(N-1)));
55         *overlap = 0.5;
56         break;
57     case WFUNC_HAMMING:
58         for (n = 0; n < N; n++)
59             lut[n] = .54-.46*cos(2*M_PI*n/(N-1));
60         *overlap = 0.5;
61         break;
62     case WFUNC_BLACKMAN:
63         for (n = 0; n < N; n++)
64             lut[n] = .42659-.49656*cos(2*M_PI*n/(N-1))+.076849*cos(4*M_PI*n/(N-1));
65         *overlap = 0.661;
66         break;
67     case WFUNC_WELCH:
68         for (n = 0; n < N; n++)
69             lut[n] = 1.-(n-(N-1)/2.)/((N-1)/2.)*(n-(N-1)/2.)/((N-1)/2.);
70         *overlap = 0.293;
71         break;
72     case WFUNC_FLATTOP:
73         for (n = 0; n < N; n++)
74             lut[n] = 1.-1.985844164102*cos( 2*M_PI*n/(N-1))+1.791176438506*cos( 4*M_PI*n/(N-1))-
75             1.282075284005*cos( 6*M_PI*n/(N-1))+0.667777530266*cos( 8*M_PI*n/(N-1))-
76             0.240160796576*cos(10*M_PI*n/(N-1))+0.056656381764*cos(12*M_PI*n/(N-1))-
77             0.008134974479*cos(14*M_PI*n/(N-1))+0.000624544650*cos(16*M_PI*n/(N-1))-
78             0.000019808998*cos(18*M_PI*n/(N-1))+0.000000132974*cos(20*M_PI*n/(N-1));
79         *overlap = 0.841;
80         break;
81     case WFUNC_BHARRIS:
82         for (n = 0; n < N; n++)
83             lut[n] = 0.35875-0.48829*cos(2*M_PI*n/(N-1))+0.14128*cos(4*M_PI*n/(N-1))-0.01168*cos(6*M_PI*n/(N-1));
84         *overlap = 0.661;
85         break;
86     case WFUNC_BNUTTALL:
87         for (n = 0; n < N; n++)
88             lut[n] = 0.3635819-0.4891775*cos(2*M_PI*n/(N-1))+0.1365995*cos(4*M_PI*n/(N-1))-0.0106411*cos(6*M_PI*n/(N-1));
89         *overlap = 0.661;
90         break;
91     case WFUNC_BHANN:
92         for (n = 0; n < N; n++)
93             lut[n] = 0.62-0.48*fabs(n/(double)(N-1)-.5)-0.38*cos(2*M_PI*n/(N-1));
94         *overlap = 0.5;
95         break;
96     case WFUNC_SINE:
97         for (n = 0; n < N; n++)
98             lut[n] = sin(M_PI*n/(N-1));
99         *overlap = 0.75;
100         break;
101     case WFUNC_NUTTALL:
102         for (n = 0; n < N; n++)
103             lut[n] = 0.355768-0.487396*cos(2*M_PI*n/(N-1))+0.144232*cos(4*M_PI*n/(N-1))-0.012604*cos(6*M_PI*n/(N-1));
104         *overlap = 0.663;
105         break;
106     case WFUNC_LANCZOS:
107         #define SINC(x) (!(x)) ? 1 : sin(M_PI * (x))/(M_PI * (x));
108         for (n = 0; n < N; n++)
109             lut[n] = SINC((2.*n)/(N-1)-1);
110         *overlap = 0.75;
111         break;
112     case WFUNC_GAUSS:
113         #define SQR(x) ((x)*(x))
114         for (n = 0; n < N; n++)
115             lut[n] = exp(-0.5 * SQR((n-(N-1)/2)/(0.4*(N-1)/2.f)));
116         *overlap = 0.75;
117         break;
118     case WFUNC_TUKEY:
119         for (n = 0; n < N; n++) {
120             float M = (N-1)/2.;
121
122             if (FFABS(n - M) >= 0.3 * M) {
123                 lut[n] = 0.5 * (1 + cos((M_PI*(FFABS(n - M) - 0.3 * M))/((1 - 0.3) * M)));
124             } else {
125                 lut[n] = 1;
126             }
127         }
128         *overlap = 0.33;
129         break;
130     case WFUNC_DOLPH: {
131         double b = cosh(7.6009022095419887 / (N-1)), sum, t, c, norm = 0;
132         int j;
133         for (c = 1 - 1 / (b*b), n = (N-1) / 2; n >= 0; --n) {
134             for (sum = !n, b = t = j = 1; j <= n && sum != t; b *= (n-j) * (1./j), ++j)
135                 t = sum, sum += (b *= c * (N - n - j) * (1./j));
136             sum /= (N - 1 - n), sum /= (norm = norm ? norm : sum);
137             lut[n] = sum;
138             lut[N - 1 - n] = sum;
139         }
140         *overlap = 0.5;}
141         break;
142     case WFUNC_CAUCHY:
143         for (n = 0; n < N; n++) {
144             double x = 2 * ((n / (double)(N - 1)) - .5);
145
146             if (x <= -.5 || x >= .5) {
147                 lut[n] = 0;
148             } else {
149                 lut[n] = FFMIN(1, fabs(1/(1+4*16*x*x)));
150             }
151         }
152         *overlap = 0.75;
153         break;
154     case WFUNC_PARZEN:
155         for (n = 0; n < N; n++) {
156             double x = 2 * ((n / (double)(N - 1)) - .5);
157
158             if (x > 0.25 && x <= 0.5) {
159                 lut[n] = -2 * powf(-1 + 2 * x, 3);
160             } else if (x >= -.5 && x < -.25) {
161                 lut[n] = 2 * powf(1 + 2 * x, 3);
162             } else if (x >= -.25 && x < 0) {
163                 lut[n] = 1 - 24 * x * x - 48 * x * x * x;
164             } else if (x >= 0 && x <= .25) {
165                 lut[n] = 1 - 24 * x * x + 48 * x * x * x;
166             } else {
167                 lut[n] = 0;
168             }
169         }
170         *overlap = 0.75;
171         break;
172     case WFUNC_POISSON:
173         for (n = 0; n < N; n++) {
174             double x = 2 * ((n / (double)(N - 1)) - .5);
175
176             if (x >= 0 && x <= .5) {
177                 lut[n] = exp(-6*x);
178             } else if (x < 0 && x >= -.5) {
179                 lut[n] = exp(6*x);
180             } else {
181                 lut[n] = 0;
182             }
183         }
184         *overlap = 0.75;
185         break;
186     case WFUNC_BOHMAN:
187         for (n = 0; n < N; n++) {
188             double x = 2 * ((n / (double)(N - 1))) - 1.;
189
190             lut[n] = (1 - fabs(x)) * cos(M_PI*fabs(x)) + 1./M_PI*sin(M_PI*fabs(x));
191         }
192         *overlap = 0.75;
193         break;
194     default:
195         av_assert0(0);
196     }
197 }
198
199 #endif /* AVFILTER_WINDOW_FUNC_H */