removed // comments and added stack_alloc.h (not used everywhere yet)
[opus.git] / libcelt / mdct.c
1 /* (C) 2008 Jean-Marc Valin, CSIRO
2 */
3 /*
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10    
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29    SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
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 #ifndef M_PI
51 #define M_PI 3.14159263
52 #endif
53
54 void mdct_init(mdct_lookup *l,int N)
55 {
56    int i;
57    int N2, N4;
58    l->n = N;
59    N2 = N/2;
60    N4 = N/4;
61    l->kfft = kiss_fft_alloc(N4, NULL, NULL);
62    l->trig = celt_alloc(N2*sizeof(float));
63    /* We have enough points that sine isn't necessary */
64    for (i=0;i<N2;i++)
65       l->trig[i] = cos(2*M_PI*(i+1./8.)/N);
66    l->scale = 1./N4;
67 }
68
69 void mdct_clear(mdct_lookup *l)
70 {
71    kiss_fft_free(l->kfft);
72    celt_free(l->trig);
73 }
74
75 void mdct_forward(mdct_lookup *l, float *in, float *out)
76 {
77    int i;
78    int N, N2, N4, N8;
79    N = l->n;
80    N2 = N/2;
81    N4 = N/4;
82    N8 = N/8;
83    float f[N2];
84    
85    /* Consider the input to be compused of four blocks: [a, b, c, d] */
86    /* Shuffle, fold, pre-rotate (part 1) */
87    for(i=0;i<N8;i++)
88    {
89       float re, im;
90       /* Real part arranged as -d-cR, Imag part arranged as -b+aR*/
91       re = -in[N2+N4+2*i] - in[N2+N4-2*i-1];
92       im = -in[N4+2*i]    + in[N4-2*i-1];
93       out[2*i]   = re*l->trig[i]  -  im*l->trig[i+N4];
94       out[2*i+1] = im*l->trig[i]  +  re*l->trig[i+N4];
95    }
96    for(;i<N4;i++)
97    {
98       float re, im;
99       /* Real part arranged as a-bR, Imag part arranged as -c-dR */
100       re =   in[2*i-N4] - in[N2+N4-2*i-1];
101       im = -(in[N4+2*i] + in[N+N4-2*i-1]);
102       out[2*i]   = re*l->trig[i]  -  im*l->trig[i+N4];
103       out[2*i+1] = im*l->trig[i]  +  re*l->trig[i+N4];
104    }
105
106    /* N/4 complex FFT, which should normally down-scale by 4/N (but doesn't now) */
107    kiss_fft(l->kfft, (const kiss_fft_cpx *)out, (kiss_fft_cpx *)f);
108
109    /* Post-rotate and apply the scaling if the FFT doesn't to it itself */
110    for(i=0;i<N4;i++)
111    {
112       out[2*i]      = l->scale * (-f[2*i+1]*l->trig[i+N4] + f[2*i]  *l->trig[i]);
113       out[N2-1-2*i] = l->scale * (-f[2*i]  *l->trig[i+N4] - f[2*i+1]*l->trig[i]);
114    }
115 }
116
117
118 void mdct_backward(mdct_lookup *l, float *in, float *out)
119 {
120    int i;
121    int N, N2, N4, N8;
122    N = l->n;
123    N2 = N/2;
124    N4 = N/4;
125    N8 = N/8;
126    float f[N2];
127    
128    /* Pre-rotate */
129    for(i=0;i<N4;i++) 
130    {
131       out[2*i]   = -in[N2-2*i-1] * l->trig[i]    - in[2*i]*l->trig[i+N4];
132       out[2*i+1] =  in[N2-2*i-1] * l->trig[i+N4] - in[2*i]*l->trig[i];
133    }
134
135    /* Inverse N/4 complex FFT. This one should *not* downscale even in fixed-point */
136    kiss_ifft(l->kfft, (const kiss_fft_cpx *)out, (kiss_fft_cpx *)f);
137    
138    /* Post-rotate */
139    for(i=0;i<N4;i++)
140    {
141       float re, im;
142       re = f[2*i];
143       im = f[2*i+1];
144       f[2*i]   = re*l->trig[i] + im*l->trig[i+N4];
145       f[2*i+1] = im*l->trig[i] - re*l->trig[i+N4];
146    }
147    /* De-shuffle the components for the middle of the window only */
148    for(i = 0; i < N4; i++)
149    {
150       out[N4+2*i]   =-f[2*i];
151       out[N4+2*i+1] = f[N2-2*i-1];
152    }
153
154    /* Mirror on both sides for TDAC */
155    for(i = 0; i < N4; i++)
156    {
157       out[i]     =-out[N2-i-1];
158       out[N-i-1] = out[N2+i];
159    }
160 }
161
162