real fft no longer needs an internal buffer.
[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_twiddle_cpx * super_twiddles;
30 #ifdef USE_SIMD    
31     long pad;
32 #endif    
33 };
34
35 kiss_fftr_cfg kiss_fftr_alloc(int nfft,void * mem,size_t * lenmem)
36 {
37     int i;
38     kiss_fftr_cfg st = NULL;
39     size_t subsize, memneeded;
40
41     if (nfft & 1) {
42         celt_warning("Real FFT optimization must be even.\n");
43         return NULL;
44     }
45     nfft >>= 1;
46
47     kiss_fft_alloc (nfft, NULL, &subsize);
48     memneeded = sizeof(struct kiss_fftr_state) + subsize + sizeof(kiss_twiddle_cpx)*nfft;
49
50     if (lenmem == NULL) {
51         st = (kiss_fftr_cfg) KISS_FFT_MALLOC (memneeded);
52     } else {
53         if (*lenmem >= memneeded)
54             st = (kiss_fftr_cfg) mem;
55         *lenmem = memneeded;
56     }
57     if (!st)
58         return NULL;
59
60     st->substate = (kiss_fft_cfg) (st + 1); /*just beyond kiss_fftr_state struct */
61     st->super_twiddles = (kiss_twiddle_cpx*) (((char *) st->substate) + subsize);
62     kiss_fft_alloc(nfft, st->substate, &subsize);
63 #ifndef FIXED_POINT
64     st->substate->scale *= .5;
65 #endif
66
67 #if defined (FIXED_POINT) && !defined(DOUBLE_PRECISION)
68     for (i=0;i<nfft;++i) {
69        celt_word32_t phase = i+(nfft>>1);
70        kf_cexp2(st->super_twiddles+i, DIV32(SHL32(phase,16),nfft));
71     }
72 #else
73     for (i=0;i<nfft;++i) {
74        const double pi=3.14159265358979323846264338327;
75        double phase = pi*(((double)i) /nfft + .5);
76        kf_cexp(st->super_twiddles+i, phase );
77     }
78 #endif
79     return st;
80 }
81
82 void kiss_fftr(kiss_fftr_cfg st,const kiss_fft_scalar *timedata,kiss_fft_scalar *freqdata)
83 {
84    /* input buffer timedata is stored row-wise */
85    int k,ncfft;
86    kiss_fft_cpx f2k,f1k,tdc,tw;
87    celt_word32_t f1kr, f1ki, twr, twi;
88
89    ncfft = st->substate->nfft;
90
91    /*perform the parallel fft of two real signals packed in real,imag*/
92    kiss_fft( st->substate , (const kiss_fft_cpx*)timedata, (kiss_fft_cpx *)freqdata );
93     /* The real part of the DC element of the frequency spectrum in st->tmpbuf
94    * contains the sum of the even-numbered elements of the input time sequence
95    * The imag part is the sum of the odd-numbered elements
96    *
97    * The sum of tdc.r and tdc.i is the sum of the input time sequence. 
98    *      yielding DC of input time sequence
99    * The difference of tdc.r - tdc.i is the sum of the input (dot product) [1,-1,1,-1... 
100    *      yielding Nyquist bin of input time sequence
101     */
102  
103    tdc.r = freqdata[0];
104    tdc.i = freqdata[1];
105    C_FIXDIV(tdc,2);
106    CHECK_OVERFLOW_OP(tdc.r ,+, tdc.i);
107    CHECK_OVERFLOW_OP(tdc.r ,-, tdc.i);
108    freqdata[0] = tdc.r + tdc.i;
109    freqdata[1] = tdc.r - tdc.i;
110
111    for ( k=1;k <= ncfft/2 ; ++k )
112    {
113       f2k.r = SHR32(SUB32(EXTEND32(freqdata[2*k]), EXTEND32(freqdata[2*(ncfft-k)])),1);
114       f2k.i = PSHR32(ADD32(EXTEND32(freqdata[2*k+1]), EXTEND32(freqdata[2*(ncfft-k)+1])),1);
115       
116       f1k.r = SHR32(ADD32(EXTEND32(freqdata[2*k]), EXTEND32(freqdata[2*(ncfft-k)])),1);
117       f1k.i = SHR32(SUB32(EXTEND32(freqdata[2*k+1]), EXTEND32(freqdata[2*(ncfft-k)+1])),1);
118       
119       C_MULC( tw , f2k , st->super_twiddles[k]);
120       
121       freqdata[2*k] = HALF_OF(f1k.r + tw.r);
122       freqdata[2*k+1] = HALF_OF(f1k.i + tw.i);
123       freqdata[2*(ncfft-k)] = HALF_OF(f1k.r - tw.r);
124       freqdata[2*(ncfft-k)+1] = HALF_OF(tw.i - f1k.i);
125
126    }
127 }
128
129 void kiss_fftri(kiss_fftr_cfg st,const kiss_fft_scalar *freqdata,kiss_fft_scalar *timedata)
130 {
131    /* input buffer timedata is stored row-wise */
132    int k, ncfft;
133
134    ncfft = st->substate->nfft;
135
136    timedata[2*st->substate->bitrev[0]] = freqdata[0] + freqdata[1];
137    timedata[2*st->substate->bitrev[0]+1] = freqdata[0] - freqdata[1];
138    for (k = 1; k <= ncfft / 2; ++k) {
139       kiss_fft_cpx fk, fnkc, fek, fok, tmp;
140       int k1, k2;
141       k1 = st->substate->bitrev[k];
142       k2 = st->substate->bitrev[ncfft-k];
143       fk.r = freqdata[2*k];
144       fk.i = freqdata[2*k+1];
145       fnkc.r = freqdata[2*(ncfft-k)];
146       fnkc.i = -freqdata[2*(ncfft-k)+1];
147
148       C_ADD (fek, fk, fnkc);
149       C_SUB (tmp, fk, fnkc);
150       C_MUL (fok, tmp, st->super_twiddles[k]);
151       timedata[2*k1] = fek.r + fok.r;
152       timedata[2*k1+1] = fek.i + fok.i;
153       timedata[2*k2] = fek.r - fok.r;
154       timedata[2*k2+1] = fok.i - fek.i;
155    }
156    ki_work((kiss_fft_cpx*)timedata, NULL, 1,1, st->substate->factors,st->substate, 1, 1, 1);
157 }