Speeded up cwrsi and icwrs by at least an order of magnitude. Now using
[opus.git] / libcelt / kiss_fftr.c
1 /*
2 Original version:
3 Copyright (c) 2003-2004, Mark Borgerding
4 Followed by heavy modifications:
5 Copyright (c) 2007-2008, Jean-Marc Valin
6
7
8 All rights reserved.
9
10 Redistribution and use in source and binary forms, with or without modification, are permitted provided that the following conditions are met:
11
12     * Redistributions of source code must retain the above copyright notice, this list of conditions and the following disclaimer.
13     * Redistributions in binary form must reproduce the above copyright notice, this list of conditions and the following disclaimer in the documentation and/or other materials provided with the distribution.
14     * Neither the author nor the names of any contributors may be used to endorse or promote products derived from this software without specific prior written permission.
15
16 THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT OWNER OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
17 */
18
19 #ifdef HAVE_CONFIG_H
20 #include "config.h"
21 #endif
22
23 #include "os_support.h"
24 #include "kiss_fftr.h"
25 #include "_kiss_fft_guts.h"
26
27 struct kiss_fftr_state{
28     kiss_fft_cfg substate;
29     kiss_fft_cpx * tmpbuf;
30     kiss_fft_cpx * super_twiddles;
31 #ifdef USE_SIMD    
32     long pad;
33 #endif    
34 };
35
36 kiss_fftr_cfg kiss_fftr_alloc(int nfft,void * mem,size_t * lenmem)
37 {
38     int i;
39     kiss_fftr_cfg st = NULL;
40     size_t subsize, memneeded;
41
42     if (nfft & 1) {
43         celt_warning("Real FFT optimization must be even.\n");
44         return NULL;
45     }
46     nfft >>= 1;
47
48     kiss_fft_alloc (nfft, NULL, &subsize);
49     memneeded = sizeof(struct kiss_fftr_state) + subsize + sizeof(kiss_fft_cpx) * ( nfft * 2);
50
51     if (lenmem == NULL) {
52         st = (kiss_fftr_cfg) KISS_FFT_MALLOC (memneeded);
53     } else {
54         if (*lenmem >= memneeded)
55             st = (kiss_fftr_cfg) mem;
56         *lenmem = memneeded;
57     }
58     if (!st)
59         return NULL;
60
61     st->substate = (kiss_fft_cfg) (st + 1); /*just beyond kiss_fftr_state struct */
62     st->tmpbuf = (kiss_fft_cpx *) (((char *) st->substate) + subsize);
63     st->super_twiddles = st->tmpbuf + nfft;
64     kiss_fft_alloc(nfft, st->substate, &subsize);
65
66 #ifdef FIXED_POINT
67     for (i=0;i<nfft;++i) {
68        celt_word32_t phase = i+(nfft>>1);
69        kf_cexp2(st->super_twiddles+i, DIV32(SHL32(phase,16),nfft));
70     }
71 #else
72     for (i=0;i<nfft;++i) {
73        const double pi=3.14159265358979323846264338327;
74        double phase = pi*(((double)i) /nfft + .5);
75        kf_cexp(st->super_twiddles+i, phase );
76     }
77 #endif
78     return st;
79 }
80
81 void kiss_fftr(kiss_fftr_cfg st,const kiss_fft_scalar *timedata,kiss_fft_scalar *freqdata)
82 {
83    /* input buffer timedata is stored row-wise */
84    int k,ncfft;
85    kiss_fft_cpx f2k,tdc;
86    celt_word32_t f1kr, f1ki, twr, twi;
87
88    ncfft = st->substate->nfft;
89
90    /*perform the parallel fft of two real signals packed in real,imag*/
91    kiss_fft( st->substate , (const kiss_fft_cpx*)timedata, (kiss_fft_cpx *)freqdata );
92     /* The real part of the DC element of the frequency spectrum in st->tmpbuf
93    * contains the sum of the even-numbered elements of the input time sequence
94    * The imag part is the sum of the odd-numbered elements
95    *
96    * The sum of tdc.r and tdc.i is the sum of the input time sequence. 
97    *      yielding DC of input time sequence
98    * The difference of tdc.r - tdc.i is the sum of the input (dot product) [1,-1,1,-1... 
99    *      yielding Nyquist bin of input time sequence
100     */
101  
102    tdc.r = freqdata[0];
103    tdc.i = freqdata[1];
104    C_FIXDIV(tdc,2);
105    CHECK_OVERFLOW_OP(tdc.r ,+, tdc.i);
106    CHECK_OVERFLOW_OP(tdc.r ,-, tdc.i);
107    freqdata[0] = tdc.r + tdc.i;
108    freqdata[1] = tdc.r - tdc.i;
109
110    for ( k=1;k <= ncfft/2 ; ++k )
111    {
112       f2k.r = SHR32(SUB32(EXTEND32(freqdata[2*k]), EXTEND32(freqdata[2*(ncfft-k)])),1);
113       f2k.i = PSHR32(ADD32(EXTEND32(freqdata[2*k+1]), EXTEND32(freqdata[2*(ncfft-k)+1])),1);
114       
115       f1kr = SHL32(ADD32(EXTEND32(freqdata[2*k]), EXTEND32(freqdata[2*(ncfft-k)])),13);
116       f1ki = SHL32(SUB32(EXTEND32(freqdata[2*k+1]), EXTEND32(freqdata[2*(ncfft-k)+1])),13);
117       
118       twr = SHR32(ADD32(MULT16_16(f2k.r,st->super_twiddles[k].r),MULT16_16(f2k.i,st->super_twiddles[k].i)), 1);
119       twi = SHR32(SUB32(MULT16_16(f2k.i,st->super_twiddles[k].r),MULT16_16(f2k.r,st->super_twiddles[k].i)), 1);
120       
121 #ifdef FIXED_POINT
122       freqdata[2*k] = PSHR32(f1kr + twr, 15);
123       freqdata[2*k+1] = PSHR32(f1ki + twi, 15);
124       freqdata[2*(ncfft-k)] = PSHR32(f1kr - twr, 15);
125       freqdata[2*(ncfft-k)+1] = PSHR32(twi - f1ki, 15);
126 #else
127       freqdata[2*k] = .5f*(f1kr + twr);
128       freqdata[2*k+1] = .5f*(f1ki + twi);
129       freqdata[2*(ncfft-k)] = .5f*(f1kr - twr);
130       freqdata[2*(ncfft-k)+1] = .5f*(twi - f1ki);
131       
132 #endif
133    }
134 }
135
136 void kiss_fftri(kiss_fftr_cfg st,const kiss_fft_scalar *freqdata,kiss_fft_scalar *timedata)
137 {
138    /* input buffer timedata is stored row-wise */
139    int k, ncfft;
140
141    ncfft = st->substate->nfft;
142
143    st->tmpbuf[0].r = freqdata[0] + freqdata[1];
144    st->tmpbuf[0].i = freqdata[0] - freqdata[1];
145
146    for (k = 1; k <= ncfft / 2; ++k) {
147       kiss_fft_cpx fk, fnkc, fek, fok, tmp;
148       fk.r = freqdata[2*k];
149       fk.i = freqdata[2*k+1];
150       fnkc.r = freqdata[2*(ncfft - k)];
151       fnkc.i = -freqdata[2*(ncfft - k)+1];
152
153       C_ADD (fek, fk, fnkc);
154       C_SUB (tmp, fk, fnkc);
155       C_MUL (fok, tmp, st->super_twiddles[k]);
156       C_ADD (st->tmpbuf[k],     fek, fok);
157       C_SUB (st->tmpbuf[ncfft - k], fek, fok);
158 #ifdef USE_SIMD        
159       st->tmpbuf[ncfft - k].i *= _mm_set1_ps(-1.0);
160 #else
161       st->tmpbuf[ncfft - k].i *= -1;
162 #endif
163    }
164    kiss_ifft (st->substate, st->tmpbuf, (kiss_fft_cpx *) timedata);
165 }