Wrapping all allocation within opus_alloc() and opus_free()
[opus.git] / libcelt / kiss_fft.c
index e0960f7..4429ba6 100644 (file)
@@ -1,19 +1,33 @@
-/*
-Copyright (c) 2003-2004, Mark Borgerding
-Lots of modifications by Jean-Marc Valin
-Copyright (c) 2005-2007, Xiph.Org Foundation
-Copyright (c) 2008,      Xiph.Org Foundation, CSIRO
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+/*Copyright (c) 2003-2004, Mark Borgerding
+  Lots of modifications by Jean-Marc Valin
+  Copyright (c) 2005-2007, Xiph.Org Foundation
+  Copyright (c) 2008,      Xiph.Org Foundation, CSIRO
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+  Redistribution and use in source and binary forms, with or without
+   modification, are permitted provided that the following conditions are met:
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+       documentation and/or other materials provided with the distribution.
+
+  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
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+  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.*/
+
+/* This code is originally from Mark Borgerding's KISS-FFT but has been
+   heavily modified to better suit Opus */
 
 #ifndef SKIP_CONFIG_H
 #  ifdef HAVE_CONFIG_H
@@ -26,6 +40,7 @@ THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS "AS IS" AND
 #include "os_support.h"
 #include "mathops.h"
 #include "stack_alloc.h"
+#include "os_support.h"
 
 /* The guts header contains all the multiplication and addition macros that are defined for
    complex numbers.  It also delares the kf_ internal functions.
@@ -34,14 +49,14 @@ THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS "AS IS" AND
 static void kf_bfly2(
                      kiss_fft_cpx * Fout,
                      const size_t fstride,
-                     const kiss_fft_cfg st,
+                     const kiss_fft_state *st,
                      int m,
                      int N,
                      int mm
                     )
 {
    kiss_fft_cpx * Fout2;
-   kiss_twiddle_cpx * tw1;
+   const kiss_twiddle_cpx * tw1;
    int i,j;
    kiss_fft_cpx * Fout_beg = Fout;
    for (i=0;i<N;i++)
@@ -67,14 +82,14 @@ static void kf_bfly2(
 static void ki_bfly2(
                      kiss_fft_cpx * Fout,
                      const size_t fstride,
-                     const kiss_fft_cfg st,
+                     const kiss_fft_state *st,
                      int m,
                      int N,
                      int mm
                     )
 {
    kiss_fft_cpx * Fout2;
-   kiss_twiddle_cpx * tw1;
+   const kiss_twiddle_cpx * tw1;
    kiss_fft_cpx t;
    int i,j;
    kiss_fft_cpx * Fout_beg = Fout;
@@ -98,13 +113,13 @@ static void ki_bfly2(
 static void kf_bfly4(
                      kiss_fft_cpx * Fout,
                      const size_t fstride,
-                     const kiss_fft_cfg st,
+                     const kiss_fft_state *st,
                      int m,
                      int N,
                      int mm
                     )
 {
-   kiss_twiddle_cpx *tw1,*tw2,*tw3;
+   const kiss_twiddle_cpx *tw1,*tw2,*tw3;
    kiss_fft_cpx scratch[6];
    const size_t m2=2*m;
    const size_t m3=3*m;
@@ -120,7 +135,7 @@ static void kf_bfly4(
          C_MUL4(scratch[0],Fout[m] , *tw1 );
          C_MUL4(scratch[1],Fout[m2] , *tw2 );
          C_MUL4(scratch[2],Fout[m3] , *tw3 );
-             
+
          Fout->r = PSHR(Fout->r, 2);
          Fout->i = PSHR(Fout->i, 2);
          C_SUB( scratch[5] , *Fout, scratch[1] );
@@ -134,7 +149,7 @@ static void kf_bfly4(
          tw2 += fstride*2;
          tw3 += fstride*3;
          C_ADDTO( *Fout , scratch[3] );
-             
+
          Fout[m].r = scratch[5].r + scratch[4].i;
          Fout[m].i = scratch[5].i - scratch[4].r;
          Fout[m3].r = scratch[5].r - scratch[4].i;
@@ -147,13 +162,13 @@ static void kf_bfly4(
 static void ki_bfly4(
                      kiss_fft_cpx * Fout,
                      const size_t fstride,
-                     const kiss_fft_cfg st,
+                     const kiss_fft_state *st,
                      int m,
                      int N,
                      int mm
                     )
 {
-   kiss_twiddle_cpx *tw1,*tw2,*tw3;
+   const kiss_twiddle_cpx *tw1,*tw2,*tw3;
    kiss_fft_cpx scratch[6];
    const size_t m2=2*m;
    const size_t m3=3*m;
@@ -169,7 +184,7 @@ static void ki_bfly4(
          C_MULC(scratch[0],Fout[m] , *tw1 );
          C_MULC(scratch[1],Fout[m2] , *tw2 );
          C_MULC(scratch[2],Fout[m3] , *tw3 );
-             
+
          C_SUB( scratch[5] , *Fout, scratch[1] );
          C_ADDTO(*Fout, scratch[1]);
          C_ADD( scratch[3] , scratch[0] , scratch[2] );
@@ -179,7 +194,7 @@ static void ki_bfly4(
          tw2 += fstride*2;
          tw3 += fstride*3;
          C_ADDTO( *Fout , scratch[3] );
-             
+
          Fout[m].r = scratch[5].r - scratch[4].i;
          Fout[m].i = scratch[5].i + scratch[4].r;
          Fout[m3].r = scratch[5].r + scratch[4].i;
@@ -194,7 +209,7 @@ static void ki_bfly4(
 static void kf_bfly3(
                      kiss_fft_cpx * Fout,
                      const size_t fstride,
-                     const kiss_fft_cfg st,
+                     const kiss_fft_state *st,
                      int m,
                      int N,
                      int mm
@@ -203,7 +218,7 @@ static void kf_bfly3(
    int i;
    size_t k;
    const size_t m2 = 2*m;
-   kiss_twiddle_cpx *tw1,*tw2;
+   const kiss_twiddle_cpx *tw1,*tw2;
    kiss_fft_cpx scratch[5];
    kiss_twiddle_cpx epi3;
 
@@ -246,7 +261,7 @@ static void kf_bfly3(
 static void ki_bfly3(
                      kiss_fft_cpx * Fout,
                      const size_t fstride,
-                     const kiss_fft_cfg st,
+                     const kiss_fft_state *st,
                      size_t m,
                      int N,
                      int mm
@@ -254,7 +269,7 @@ static void ki_bfly3(
 {
    size_t i, k;
    const size_t m2 = 2*m;
-   kiss_twiddle_cpx *tw1,*tw2;
+   const kiss_twiddle_cpx *tw1,*tw2;
    kiss_fft_cpx scratch[5];
    kiss_twiddle_cpx epi3;
 
@@ -293,11 +308,10 @@ static void ki_bfly3(
    }
 }
 
-
 static void kf_bfly5(
                      kiss_fft_cpx * Fout,
                      const size_t fstride,
-                     const kiss_fft_cfg st,
+                     const kiss_fft_state *st,
                      int m,
                      int N,
                      int mm
@@ -306,8 +320,8 @@ static void kf_bfly5(
    kiss_fft_cpx *Fout0,*Fout1,*Fout2,*Fout3,*Fout4;
    int i, u;
    kiss_fft_cpx scratch[13];
-   kiss_twiddle_cpx * twiddles = st->twiddles;
-   kiss_twiddle_cpx *tw;
+   const kiss_twiddle_cpx * twiddles = st->twiddles;
+   const kiss_twiddle_cpx *tw;
    kiss_twiddle_cpx ya,yb;
    kiss_fft_cpx * Fout_beg = Fout;
 
@@ -366,7 +380,7 @@ static void kf_bfly5(
 static void ki_bfly5(
                      kiss_fft_cpx * Fout,
                      const size_t fstride,
-                     const kiss_fft_cfg st,
+                     const kiss_fft_state *st,
                      int m,
                      int N,
                      int mm
@@ -375,8 +389,8 @@ static void ki_bfly5(
    kiss_fft_cpx *Fout0,*Fout1,*Fout2,*Fout3,*Fout4;
    int i, u;
    kiss_fft_cpx scratch[13];
-   kiss_twiddle_cpx * twiddles = st->twiddles;
-   kiss_twiddle_cpx *tw;
+   const kiss_twiddle_cpx * twiddles = st->twiddles;
+   const kiss_twiddle_cpx *tw;
    kiss_twiddle_cpx ya,yb;
    kiss_fft_cpx * Fout_beg = Fout;
 
@@ -433,19 +447,22 @@ static void ki_bfly5(
 
 #endif
 
+
+#ifdef CUSTOM_MODES
+
 static
 void compute_bitrev_table(
          int Fout,
-         celt_int16 *f,
+         opus_int16 *f,
          const size_t fstride,
          int in_stride,
-         int * factors,
-         const kiss_fft_cfg st
+         opus_int16 * factors,
+         const kiss_fft_state *st
             )
 {
    const int p=*factors++; /* the radix  */
    const int m=*factors++; /* stage's fft length/p */
-   
+
     /*printf ("fft %d %d %d %d %d %d\n", p*m, m, p, s2, fstride*in_stride, N);*/
    if (m==1)
    {
@@ -466,80 +483,12 @@ void compute_bitrev_table(
    }
 }
 
-
-static void kf_work(
-        kiss_fft_cpx * Fout,
-        const kiss_fft_cpx * f,
-        size_t fstride,
-        int in_stride,
-        int * factors,
-        const kiss_fft_cfg st,
-        int N,
-        int s2,
-        int m2
-        )
-{
-    const int p=*factors++; /* the radix  */
-    const int m=*factors++; /* stage's fft length/p */
-    /*printf ("fft %d %d %d %d %d %d %d\n", p*m, m, p, s2, fstride*in_stride, N, m2);*/
-    if (m!=1) 
-        kf_work( Fout , f, fstride*p, in_stride, factors,st, N*p, fstride*in_stride, m);
-
-    /* Compensate for longer twiddles table (when sharing) */
-    if (st->shift>0)
-       fstride <<= st->shift;
-    switch (p) {
-        case 2: kf_bfly2(Fout,fstride,st,m, N, m2); break;
-        case 4: kf_bfly4(Fout,fstride,st,m, N, m2); break;
-#ifndef RADIX_TWO_ONLY
-        case 3: kf_bfly3(Fout,fstride,st,m, N, m2); break;
-        case 5: kf_bfly5(Fout,fstride,st,m, N, m2); break;
-#else
-       default: celt_fatal("kiss_fft: only powers of two enabled");
-#endif
-    }    
-}
-
-
-static void ki_work(
-             kiss_fft_cpx * Fout,
-             const kiss_fft_cpx * f,
-             size_t fstride,
-             int in_stride,
-             int * factors,
-             const kiss_fft_cfg st,
-             int N,
-             int s2,
-             int m2
-            )
-{
-   const int p=*factors++; /* the radix  */
-   const int m=*factors++; /* stage's fft length/p */
-   /*printf ("fft %d %d %d %d %d %d %d\n", p*m, m, p, s2, fstride*in_stride, N, m2);*/
-   if (m!=1) 
-      ki_work( Fout , f, fstride*p, in_stride, factors,st, N*p, fstride*in_stride, m);
-
-   /* Compensate for longer twiddles table (when sharing) */
-   if (st->shift>0)
-      fstride <<= st->shift;
-   switch (p) {
-      case 2: ki_bfly2(Fout,fstride,st,m, N, m2); break;
-      case 4: ki_bfly4(Fout,fstride,st,m, N, m2); break;
-#ifndef RADIX_TWO_ONLY
-      case 3: ki_bfly3(Fout,fstride,st,m, N, m2); break;
-      case 5: ki_bfly5(Fout,fstride,st,m, N, m2); break;
-#else
-      default: celt_fatal("kiss_fft: only powers of two enabled");
-#endif
-   }    
-}
-
 /*  facbuf is populated by p1,m1,p2,m2, ...
-    where 
+    where
     p[i] * m[i] = m[i-1]
     m0 = n                  */
-static 
-int kf_factor(int n,int * facbuf)
+static
+int kf_factor(int n,opus_int16 * facbuf)
 {
     int p=4;
 
@@ -551,13 +500,16 @@ int kf_factor(int n,int * facbuf)
                 case 2: p = 3; break;
                 default: p += 2; break;
             }
-            if (p>32000 || (celt_int32)p*(celt_int32)p > n)
+            if (p>32000 || (opus_int32)p*(opus_int32)p > n)
                 p = n;          /* no more factors, skip to end */
         }
         n /= p;
+#ifdef RADIX_TWO_ONLY
+        if (p!=2 && p != 4)
+#else
         if (p>5)
+#endif
         {
-           celt_warning("Only powers of 2, 3 and 5 are supported");
            return 0;
         }
         *facbuf++ = p;
@@ -571,7 +523,7 @@ static void compute_twiddles(kiss_twiddle_cpx *twiddles, int nfft)
    int i;
 #ifdef FIXED_POINT
    for (i=0;i<nfft;++i) {
-      celt_word32 phase = -i;
+      opus_val32 phase = -i;
       kf_cexp2(twiddles+i, DIV32(SHL32(phase,17),nfft));
    }
 #else
@@ -583,27 +535,28 @@ static void compute_twiddles(kiss_twiddle_cpx *twiddles, int nfft)
 #endif
 }
 
-
 /*
  *
- * User-callable function to allocate all necessary storage space for the fft.
- *
- * The return value is a contiguous block of memory, allocated with malloc.  As such,
- * It can be freed with free(), rather than a kiss_fft-specific function.
+ * Allocates all necessary storage space for the fft and ifft.
+ * The return value is a contiguous block of memory.  As such,
+ * It can be freed with free().
  * */
-kiss_fft_cfg kiss_fft_alloc_twiddles(int nfft,void * mem,size_t * lenmem,  kiss_fft_cfg base)
+kiss_fft_state *opus_fft_alloc_twiddles(int nfft,void * mem,size_t * lenmem,  const kiss_fft_state *base)
 {
-    kiss_fft_cfg st=NULL;
+    kiss_fft_state *st=NULL;
     size_t memneeded = sizeof(struct kiss_fft_state); /* twiddle factors*/
 
     if ( lenmem==NULL ) {
-        st = ( kiss_fft_cfg)KISS_FFT_MALLOC( memneeded );
+        st = ( kiss_fft_state*)KISS_FFT_MALLOC( memneeded );
     }else{
         if (mem != NULL && *lenmem >= memneeded)
-            st = (kiss_fft_cfg)mem;
+            st = (kiss_fft_state*)mem;
         *lenmem = memneeded;
     }
     if (st) {
+        opus_int16 *bitrev;
+        kiss_twiddle_cpx *twiddles;
+
         st->nfft=nfft;
 #ifndef FIXED_POINT
         st->scale = 1./nfft;
@@ -614,81 +567,159 @@ kiss_fft_cfg kiss_fft_alloc_twiddles(int nfft,void * mem,size_t * lenmem,  kiss_
            st->shift = 0;
            while (nfft<<st->shift != base->nfft && st->shift < 32)
               st->shift++;
-           /* FIXME: Report error and do proper cleanup */
            if (st->shift>=32)
-              return NULL;
+              goto fail;
         } else {
-           st->twiddles = (kiss_twiddle_cpx*)KISS_FFT_MALLOC(sizeof(kiss_twiddle_cpx)*nfft);
-           compute_twiddles(st->twiddles, nfft);
+           st->twiddles = twiddles = (kiss_twiddle_cpx*)KISS_FFT_MALLOC(sizeof(kiss_twiddle_cpx)*nfft);
+           compute_twiddles(twiddles, nfft);
            st->shift = -1;
         }
         if (!kf_factor(nfft,st->factors))
         {
-           kiss_fft_free(st);
-           return NULL;
+           opus_fft_free(st);
+           goto fail;
         }
-        
+
         /* bitrev */
-        st->bitrev = (celt_int16*)KISS_FFT_MALLOC(sizeof(celt_int16)*nfft);
-        compute_bitrev_table(0, st->bitrev, 1,1, st->factors,st);
+        st->bitrev = bitrev = (opus_int16*)KISS_FFT_MALLOC(sizeof(opus_int16)*nfft);
+        if (st->bitrev==NULL)
+            goto fail;
+        compute_bitrev_table(0, bitrev, 1,1, st->factors,st);
     }
     return st;
+fail:
+    opus_fft_free(st);
+    return NULL;
+}
+
+kiss_fft_state *opus_fft_alloc(int nfft,void * mem,size_t * lenmem )
+{
+   return opus_fft_alloc_twiddles(nfft, mem, lenmem, NULL);
 }
 
-kiss_fft_cfg kiss_fft_alloc(int nfft,void * mem,size_t * lenmem )
+void opus_fft_free(const kiss_fft_state *cfg)
 {
-   return kiss_fft_alloc_twiddles(nfft, mem, lenmem, NULL);
+   if (cfg)
+   {
+      opus_free((opus_int16*)cfg->bitrev);
+      if (cfg->shift < 0)
+         opus_free((kiss_twiddle_cpx*)cfg->twiddles);
+      opus_free((kiss_fft_state*)cfg);
+   }
 }
 
-    
-static void kiss_fft_stride(kiss_fft_cfg st,const kiss_fft_cpx *fin,kiss_fft_cpx *fout,int in_stride)
+#endif /* CUSTOM_MODES */
+
+void opus_fft(const kiss_fft_state *st,const kiss_fft_cpx *fin,kiss_fft_cpx *fout)
 {
-    if (fin == fout) 
+    int m2, m;
+    int p;
+    int L;
+    int fstride[MAXFACTORS];
+    int i;
+    int shift;
+
+    /* st->shift can be -1 */
+    shift = st->shift>0 ? st->shift : 0;
+
+    celt_assert2 (fin != fout, "In-place FFT not supported");
+    /* Bit-reverse the input */
+    for (i=0;i<st->nfft;i++)
     {
-       celt_fatal("In-place FFT not supported");
-    } else {
-       /* Bit-reverse the input */
-       int i;
-       for (i=0;i<st->nfft;i++)
-       {
-          fout[st->bitrev[i]] = fin[i];
+       fout[st->bitrev[i]] = fin[i];
 #ifndef FIXED_POINT
-          fout[st->bitrev[i]].r *= st->scale;
-          fout[st->bitrev[i]].i *= st->scale;
+       fout[st->bitrev[i]].r *= st->scale;
+       fout[st->bitrev[i]].i *= st->scale;
 #endif
-       }
-       kf_work( fout, fin, 1,in_stride, st->factors,st, 1, in_stride, 1);
     }
-}
 
-void kiss_fft(kiss_fft_cfg cfg,const kiss_fft_cpx *fin,kiss_fft_cpx *fout)
-{
-    kiss_fft_stride(cfg,fin,fout,1);
+    fstride[0] = 1;
+    L=0;
+    do {
+       p = st->factors[2*L];
+       m = st->factors[2*L+1];
+       fstride[L+1] = fstride[L]*p;
+       L++;
+    } while(m!=1);
+    m2 = 1;
+    m = st->factors[2*L-1];
+    for (i=L-1;i>=0;i--)
+    {
+       if (i!=0)
+          m2 = st->factors[2*i-1];
+       else
+          m2 = 1;
+       switch (st->factors[2*i])
+       {
+       case 2:
+          kf_bfly2(fout,fstride[i]<<shift,st,m, fstride[i], m2);
+          break;
+       case 4:
+          kf_bfly4(fout,fstride[i]<<shift,st,m, fstride[i], m2);
+          break;
+ #ifndef RADIX_TWO_ONLY
+       case 3:
+          kf_bfly3(fout,fstride[i]<<shift,st,m, fstride[i], m2);
+          break;
+       case 5:
+          kf_bfly5(fout,fstride[i]<<shift,st,m, fstride[i], m2);
+          break;
+ #endif
+       }
+       m = m2;
+    }
 }
 
-static void kiss_ifft_stride(kiss_fft_cfg st,const kiss_fft_cpx *fin,kiss_fft_cpx *fout,int in_stride)
+void opus_ifft(const kiss_fft_state *st,const kiss_fft_cpx *fin,kiss_fft_cpx *fout)
 {
-   if (fin == fout) 
+   int m2, m;
+   int p;
+   int L;
+   int fstride[MAXFACTORS];
+   int i;
+   int shift;
+
+   /* st->shift can be -1 */
+   shift = st->shift>0 ? st->shift : 0;
+   celt_assert2 (fin != fout, "In-place FFT not supported");
+   /* Bit-reverse the input */
+   for (i=0;i<st->nfft;i++)
+      fout[st->bitrev[i]] = fin[i];
+
+   fstride[0] = 1;
+   L=0;
+   do {
+      p = st->factors[2*L];
+      m = st->factors[2*L+1];
+      fstride[L+1] = fstride[L]*p;
+      L++;
+   } while(m!=1);
+   m2 = 1;
+   m = st->factors[2*L-1];
+   for (i=L-1;i>=0;i--)
    {
-      celt_fatal("In-place FFT not supported");
-   } else {
-      /* Bit-reverse the input */
-      int i;
-      for (i=0;i<st->nfft;i++)
-         fout[st->bitrev[i]] = fin[i];
-      ki_work( fout, fin, 1,in_stride, st->factors,st, 1, in_stride, 1);
+      if (i!=0)
+         m2 = st->factors[2*i-1];
+      else
+         m2 = 1;
+      switch (st->factors[2*i])
+      {
+      case 2:
+         ki_bfly2(fout,fstride[i]<<shift,st,m, fstride[i], m2);
+         break;
+      case 4:
+         ki_bfly4(fout,fstride[i]<<shift,st,m, fstride[i], m2);
+         break;
+#ifndef RADIX_TWO_ONLY
+      case 3:
+         ki_bfly3(fout,fstride[i]<<shift,st,m, fstride[i], m2);
+         break;
+      case 5:
+         ki_bfly5(fout,fstride[i]<<shift,st,m, fstride[i], m2);
+         break;
+#endif
+      }
+      m = m2;
    }
 }
 
-void kiss_ifft(kiss_fft_cfg cfg,const kiss_fft_cpx *fin,kiss_fft_cpx *fout)
-{
-   kiss_ifft_stride(cfg,fin,fout,1);
-}
-
-void kiss_fft_free(kiss_fft_cfg cfg)
-{
-   celt_free(cfg->bitrev);
-   if (cfg->shift < 0)
-      celt_free(cfg->twiddles);
-   celt_free(cfg);
-}