Now using an MDCT implementation I can actually understand.
[opus.git] / libcelt / mdct.c
1 /* (C) 2008 Jean-Marc Valin, CSIRO
2 */
3 /*
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10    
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30 */
31
32 /* This is a simple MDCT implementation that uses a N/4 complex FFT
33    to do most of the work. It should be relatively straightforward to
34    plug in pretty much and FFT here.
35    
36    This replaces the Vorbis FFT (and uses the exact same API), which 
37    was a bit too messy and that was ending up duplicating code 
38    (might as well use the same FFT everywhere).
39    
40    The algorithm is similar to (and inspired from) Fabrice Bellard's
41    MDCT implementation in FFMPEG, but has differences in signs, ordering
42    and scaling in many places. 
43 */
44
45 #include "mdct.h"
46 #include "kiss_fft.h"
47 #include <math.h>
48 #include "os_support.h"
49
50 void mdct_init(mdct_lookup *l,int N)
51 {
52    int i;
53    int N2, N4;
54    l->n = N;
55    N2 = N/2;
56    N4 = N/4;
57    l->kfft = kiss_fft_alloc(N4, 0, NULL, NULL);
58    l->ikfft = kiss_fft_alloc(N4, 1, NULL, NULL);
59    l->trig = celt_alloc(N2*sizeof(float));
60    /* We have enough points that sine isn't necessary */
61    for (i=0;i<N2;i++)
62       l->trig[i] = cos(2*M_PI*(i+1./8.)/N);
63    l->scale = 1./N4;
64 }
65
66 void mdct_clear(mdct_lookup *l)
67 {
68    kiss_fft_free(l->kfft);
69    kiss_fft_free(l->ikfft);
70    celt_free(l->trig);
71 }
72
73 void mdct_forward(mdct_lookup *l, float *in, float *out)
74 {
75    int i;
76    int N, N2, N4, N8;
77    N = l->n;
78    N2 = N/2;
79    N4 = N/4;
80    N8 = N/8;
81    float f[N2];
82    
83    /* Consider the input to be compused of four blocks: [a, b, c, d] */
84    /* Shuffle, fold, pre-rotate (part 1) */
85    for(i=0;i<N8;i++)
86    {
87       float re, im;
88       /* Real part arranged as -d-cR, Imag part arranged as -b+aR*/
89       re = -in[N2+N4+2*i] - in[N2+N4-2*i-1];
90       im = -in[N4+2*i]    + in[N4-2*i-1];
91       out[2*i]   = re*l->trig[i]  -  im*l->trig[i+N4];
92       out[2*i+1] = im*l->trig[i]  +  re*l->trig[i+N4];
93    }
94    for(;i<N4;i++)
95    {
96       float re, im;
97       /* Real part arranged as a-bR, Imag part arranged as -c-dR */
98       re =   in[2*i-N4] - in[N2+N4-2*i-1];
99       im = -(in[N4+2*i] + in[N+N4-2*i-1]);
100       out[2*i]   = re*l->trig[i]  -  im*l->trig[i+N4];
101       out[2*i+1] = im*l->trig[i]  +  re*l->trig[i+N4];
102    }
103
104    /* N/4 complex FFT, which should normally down-scale by 4/N (but doesn't now) */
105    kiss_fft(l->kfft, (const kiss_fft_cpx *)out, (kiss_fft_cpx *)f);
106
107    /* Post-rotate and apply the scaling if the FFT doesn't to it itself */
108    for(i=0;i<N4;i++)
109    {
110       out[2*i]      = l->scale * (-f[2*i+1]*l->trig[i+N4] + f[2*i]  *l->trig[i]);
111       out[N2-1-2*i] = l->scale * (-f[2*i]  *l->trig[i+N4] - f[2*i+1]*l->trig[i]);
112    }
113 }
114
115
116 void mdct_backward(mdct_lookup *l, float *in, float *out)
117 {
118    int i;
119    int N, N2, N4, N8;
120    N = l->n;
121    N2 = N/2;
122    N4 = N/4;
123    N8 = N/8;
124    float f[N2];
125    
126    /* Pre-rotate */
127    for(i=0;i<N4;i++) 
128    {
129       out[2*i]   = -in[N2-2*i-1] * l->trig[i]    - in[2*i]*l->trig[i+N4];
130       out[2*i+1] =  in[N2-2*i-1] * l->trig[i+N4] - in[2*i]*l->trig[i];
131    }
132
133    /* Inverse N/4 complex FFT. This one should *not* downscale even in fixed-point */
134    kiss_fft(l->ikfft, (const kiss_fft_cpx *)out, (kiss_fft_cpx *)f);
135    
136    /* Post-rotate */
137    for(i=0;i<N4;i++)
138    {
139       float re, im;
140       re = f[2*i];
141       im = f[2*i+1];
142       f[2*i]   = re*l->trig[i] + im*l->trig[i+N4];
143       f[2*i+1] = im*l->trig[i] - re*l->trig[i+N4];
144    }
145    /* De-shuffle the components for the middle of the window only */
146    for(i = 0; i < N4; i++)
147    {
148       out[N4+2*i]   =-f[2*i];
149       out[N4+2*i+1] = f[N2-2*i-1];
150    }
151
152    /* Mirror on both sides for TDAC */
153    for(i = 0; i < N4; i++)
154    {
155       out[i]     =-out[N2-i-1];
156       out[N-i-1] = out[N2+i];
157    }
158 }
159
160