fft_*() renamed into ff_fft_*() patch by (Gildas Bazin <gbazin at altern dot org>)
[ffmpeg.git] / libavcodec / fft.c
1 /*
2  * FFT/IFFT transforms
3  * Copyright (c) 2002 Fabrice Bellard.
4  *
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17  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
18  */
19
20 /**
21  * @file fft.c
22  * FFT/IFFT transforms.
23  */
24
25 #include "dsputil.h"
26
27 /**
28  * The size of the FFT is 2^nbits. If inverse is TRUE, inverse FFT is
29  * done 
30  */
31 int ff_fft_init(FFTContext *s, int nbits, int inverse)
32 {
33     int i, j, m, n;
34     float alpha, c1, s1, s2;
35     
36     s->nbits = nbits;
37     n = 1 << nbits;
38
39     s->exptab = av_malloc((n / 2) * sizeof(FFTComplex));
40     if (!s->exptab)
41         goto fail;
42     s->revtab = av_malloc(n * sizeof(uint16_t));
43     if (!s->revtab)
44         goto fail;
45     s->inverse = inverse;
46
47     s2 = inverse ? 1.0 : -1.0;
48         
49     for(i=0;i<(n/2);i++) {
50         alpha = 2 * M_PI * (float)i / (float)n;
51         c1 = cos(alpha);
52         s1 = sin(alpha) * s2;
53         s->exptab[i].re = c1;
54         s->exptab[i].im = s1;
55     }
56     s->fft_calc = ff_fft_calc_c;
57     s->exptab1 = NULL;
58
59     /* compute constant table for HAVE_SSE version */
60 #if (defined(HAVE_MMX) && defined(HAVE_BUILTIN_VECTOR)) || defined(HAVE_ALTIVEC)
61     {
62         int has_vectors = 0;
63
64 #if defined(HAVE_MMX)
65         has_vectors = mm_support() & MM_SSE;
66 #endif
67 #if defined(HAVE_ALTIVEC) && !defined(ALTIVEC_USE_REFERENCE_C_CODE)
68         has_vectors = mm_support() & MM_ALTIVEC;
69 #endif
70         if (has_vectors) {
71             int np, nblocks, np2, l;
72             FFTComplex *q;
73             
74             np = 1 << nbits;
75             nblocks = np >> 3;
76             np2 = np >> 1;
77             s->exptab1 = av_malloc(np * 2 * sizeof(FFTComplex));
78             if (!s->exptab1)
79                 goto fail;
80             q = s->exptab1;
81             do {
82                 for(l = 0; l < np2; l += 2 * nblocks) {
83                     *q++ = s->exptab[l];
84                     *q++ = s->exptab[l + nblocks];
85
86                     q->re = -s->exptab[l].im;
87                     q->im = s->exptab[l].re;
88                     q++;
89                     q->re = -s->exptab[l + nblocks].im;
90                     q->im = s->exptab[l + nblocks].re;
91                     q++;
92                 }
93                 nblocks = nblocks >> 1;
94             } while (nblocks != 0);
95             av_freep(&s->exptab);
96 #if defined(HAVE_MMX)
97             s->fft_calc = ff_fft_calc_sse;
98 #else
99             s->fft_calc = ff_fft_calc_altivec;
100 #endif
101         }
102     }
103 #endif
104
105     /* compute bit reverse table */
106
107     for(i=0;i<n;i++) {
108         m=0;
109         for(j=0;j<nbits;j++) {
110             m |= ((i >> j) & 1) << (nbits-j-1);
111         }
112         s->revtab[i]=m;
113     }
114     return 0;
115  fail:
116     av_freep(&s->revtab);
117     av_freep(&s->exptab);
118     av_freep(&s->exptab1);
119     return -1;
120 }
121
122 /* butter fly op */
123 #define BF(pre, pim, qre, qim, pre1, pim1, qre1, qim1) \
124 {\
125   FFTSample ax, ay, bx, by;\
126   bx=pre1;\
127   by=pim1;\
128   ax=qre1;\
129   ay=qim1;\
130   pre = (bx + ax);\
131   pim = (by + ay);\
132   qre = (bx - ax);\
133   qim = (by - ay);\
134 }
135
136 #define MUL16(a,b) ((a) * (b))
137
138 #define CMUL(pre, pim, are, aim, bre, bim) \
139 {\
140    pre = (MUL16(are, bre) - MUL16(aim, bim));\
141    pim = (MUL16(are, bim) + MUL16(bre, aim));\
142 }
143
144 /**
145  * Do a complex FFT with the parameters defined in ff_fft_init(). The
146  * input data must be permuted before with s->revtab table. No
147  * 1.0/sqrt(n) normalization is done.  
148  */
149 void ff_fft_calc_c(FFTContext *s, FFTComplex *z)
150 {
151     int ln = s->nbits;
152     int j, np, np2;
153     int nblocks, nloops;
154     register FFTComplex *p, *q;
155     FFTComplex *exptab = s->exptab;
156     int l;
157     FFTSample tmp_re, tmp_im;
158
159     np = 1 << ln;
160
161     /* pass 0 */
162
163     p=&z[0];
164     j=(np >> 1);
165     do {
166         BF(p[0].re, p[0].im, p[1].re, p[1].im, 
167            p[0].re, p[0].im, p[1].re, p[1].im);
168         p+=2;
169     } while (--j != 0);
170
171     /* pass 1 */
172
173     
174     p=&z[0];
175     j=np >> 2;
176     if (s->inverse) {
177         do {
178             BF(p[0].re, p[0].im, p[2].re, p[2].im, 
179                p[0].re, p[0].im, p[2].re, p[2].im);
180             BF(p[1].re, p[1].im, p[3].re, p[3].im, 
181                p[1].re, p[1].im, -p[3].im, p[3].re);
182             p+=4;
183         } while (--j != 0);
184     } else {
185         do {
186             BF(p[0].re, p[0].im, p[2].re, p[2].im, 
187                p[0].re, p[0].im, p[2].re, p[2].im);
188             BF(p[1].re, p[1].im, p[3].re, p[3].im, 
189                p[1].re, p[1].im, p[3].im, -p[3].re);
190             p+=4;
191         } while (--j != 0);
192     }
193     /* pass 2 .. ln-1 */
194
195     nblocks = np >> 3;
196     nloops = 1 << 2;
197     np2 = np >> 1;
198     do {
199         p = z;
200         q = z + nloops;
201         for (j = 0; j < nblocks; ++j) {
202             BF(p->re, p->im, q->re, q->im,
203                p->re, p->im, q->re, q->im);
204             
205             p++;
206             q++;
207             for(l = nblocks; l < np2; l += nblocks) {
208                 CMUL(tmp_re, tmp_im, exptab[l].re, exptab[l].im, q->re, q->im);
209                 BF(p->re, p->im, q->re, q->im,
210                    p->re, p->im, tmp_re, tmp_im);
211                 p++;
212                 q++;
213             }
214
215             p += nloops;
216             q += nloops;
217         }
218         nblocks = nblocks >> 1;
219         nloops = nloops << 1;
220     } while (nblocks != 0);
221 }
222
223 /**
224  * Do the permutation needed BEFORE calling ff_fft_calc()
225  */
226 void ff_fft_permute(FFTContext *s, FFTComplex *z)
227 {
228     int j, k, np;
229     FFTComplex tmp;
230     const uint16_t *revtab = s->revtab;
231     
232     /* reverse */
233     np = 1 << s->nbits;
234     for(j=0;j<np;j++) {
235         k = revtab[j];
236         if (k < j) {
237             tmp = z[k];
238             z[k] = z[j];
239             z[j] = tmp;
240         }
241     }
242 }
243
244 void ff_fft_end(FFTContext *s)
245 {
246     av_freep(&s->revtab);
247     av_freep(&s->exptab);
248     av_freep(&s->exptab1);
249 }
250