encoder pre-emphasis now in 16-bits
[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 #ifndef SKIP_CONFIG_H
20 #  ifdef HAVE_CONFIG_H
21 #    include "config.h"
22 #  endif
23 #endif
24
25 #include "os_support.h"
26 #include "mathops.h"
27 #include "kiss_fftr.h"
28 #include "_kiss_fft_guts.h"
29
30
31 kiss_fftr_cfg kiss_fftr_alloc(int nfft,void * mem,size_t * lenmem)
32 {
33     int i;
34     int twiddle_size;
35     kiss_fftr_cfg st = NULL;
36     size_t subsize, memneeded;
37
38     if (nfft & 1) {
39         celt_warning("Real FFT optimization must be even.\n");
40         return NULL;
41     }
42     nfft >>= 1;
43     twiddle_size = nfft/2+1;
44     kiss_fft_alloc (nfft, NULL, &subsize);
45     memneeded = sizeof(struct kiss_fftr_state) + subsize + sizeof(kiss_twiddle_cpx)*twiddle_size;
46
47     if (lenmem == NULL) {
48         st = (kiss_fftr_cfg) KISS_FFT_MALLOC (memneeded);
49     } else {
50         if (*lenmem >= memneeded)
51             st = (kiss_fftr_cfg) mem;
52         *lenmem = memneeded;
53     }
54     if (!st)
55         return NULL;
56
57     st->substate = (kiss_fft_cfg) (st + 1); /*just beyond kiss_fftr_state struct */
58     st->super_twiddles = (kiss_twiddle_cpx*) (((char *) st->substate) + subsize);
59     kiss_fft_alloc(nfft, st->substate, &subsize);
60 #ifndef FIXED_POINT
61     st->substate->scale *= .5;
62 #endif
63
64 #if defined (FIXED_POINT) && (!defined(DOUBLE_PRECISION) || defined(MIXED_PRECISION))
65     for (i=0;i<twiddle_size;++i) {
66        celt_word32_t phase = i+(nfft>>1);
67        kf_cexp2(st->super_twiddles+i, DIV32(SHL32(phase,16),nfft));
68     }
69 #else
70     for (i=0;i<twiddle_size;++i) {
71        const double pi=3.14159265358979323846264338327;
72        double phase = pi*(((double)i) /nfft + .5);
73        kf_cexp(st->super_twiddles+i, phase );
74     }
75 #endif
76     return st;
77 }
78
79 void kiss_fftr_twiddles(kiss_fftr_cfg st,kiss_fft_scalar *freqdata)
80 {
81    /* input buffer timedata is stored row-wise */
82    int k,ncfft;
83    kiss_fft_cpx f2k,f1k,tdc,tw;
84
85    ncfft = st->substate->nfft;
86
87     /* The real part of the DC element of the frequency spectrum in st->tmpbuf
88    * contains the sum of the even-numbered elements of the input time sequence
89    * The imag part is the sum of the odd-numbered elements
90    *
91    * The sum of tdc.r and tdc.i is the sum of the input time sequence. 
92    *      yielding DC of input time sequence
93    * The difference of tdc.r - tdc.i is the sum of the input (dot product) [1,-1,1,-1... 
94    *      yielding Nyquist bin of input time sequence
95     */
96  
97    tdc.r = freqdata[0];
98    tdc.i = freqdata[1];
99    C_FIXDIV(tdc,2);
100    CHECK_OVERFLOW_OP(tdc.r ,+, tdc.i);
101    CHECK_OVERFLOW_OP(tdc.r ,-, tdc.i);
102    freqdata[0] = tdc.r + tdc.i;
103    freqdata[1] = tdc.r - tdc.i;
104
105    for ( k=1;k <= ncfft/2 ; ++k )
106    {
107       f2k.r = SHR32(SUB32(EXT32(freqdata[2*k]), EXT32(freqdata[2*(ncfft-k)])),1);
108       f2k.i = PSHR32(ADD32(EXT32(freqdata[2*k+1]), EXT32(freqdata[2*(ncfft-k)+1])),1);
109       
110       f1k.r = SHR32(ADD32(EXT32(freqdata[2*k]), EXT32(freqdata[2*(ncfft-k)])),1);
111       f1k.i = SHR32(SUB32(EXT32(freqdata[2*k+1]), EXT32(freqdata[2*(ncfft-k)+1])),1);
112       
113       C_MULC( tw , f2k , st->super_twiddles[k]);
114       
115       freqdata[2*k] = HALF_OF(f1k.r + tw.r);
116       freqdata[2*k+1] = HALF_OF(f1k.i + tw.i);
117       freqdata[2*(ncfft-k)] = HALF_OF(f1k.r - tw.r);
118       freqdata[2*(ncfft-k)+1] = HALF_OF(tw.i - f1k.i);
119
120    }
121 }
122
123 void kiss_fftr(kiss_fftr_cfg st,const kiss_fft_scalar *timedata,kiss_fft_scalar *freqdata)
124 {
125    /*perform the parallel fft of two real signals packed in real,imag*/
126    kiss_fft( st->substate , (const kiss_fft_cpx*)timedata, (kiss_fft_cpx *)freqdata );
127
128    kiss_fftr_twiddles(st,freqdata);
129 }
130
131 void kiss_fftr_inplace(kiss_fftr_cfg st, kiss_fft_scalar *X)
132 {
133    kf_work((kiss_fft_cpx*)X, NULL, 1,1, st->substate->factors,st->substate, 1, 1, 1);
134    kiss_fftr_twiddles(st,X);
135 }
136
137 void kiss_fftri(kiss_fftr_cfg st,const kiss_fft_scalar *freqdata,kiss_fft_scalar *timedata)
138 {
139    /* input buffer timedata is stored row-wise */
140    int k, ncfft;
141
142    ncfft = st->substate->nfft;
143
144    timedata[2*st->substate->bitrev[0]] = freqdata[0] + freqdata[1];
145    timedata[2*st->substate->bitrev[0]+1] = freqdata[0] - freqdata[1];
146    for (k = 1; k <= ncfft / 2; ++k) {
147       kiss_fft_cpx fk, fnkc, fek, fok, tmp;
148       int k1, k2;
149       k1 = st->substate->bitrev[k];
150       k2 = st->substate->bitrev[ncfft-k];
151       fk.r = freqdata[2*k];
152       fk.i = freqdata[2*k+1];
153       fnkc.r = freqdata[2*(ncfft-k)];
154       fnkc.i = -freqdata[2*(ncfft-k)+1];
155
156       C_ADD (fek, fk, fnkc);
157       C_SUB (tmp, fk, fnkc);
158       C_MUL (fok, tmp, st->super_twiddles[k]);
159       timedata[2*k1] = fek.r + fok.r;
160       timedata[2*k1+1] = fek.i + fok.i;
161       timedata[2*k2] = fek.r - fok.r;
162       timedata[2*k2+1] = fok.i - fek.i;
163    }
164    ki_work((kiss_fft_cpx*)timedata, NULL, 1,1, st->substate->factors,st->substate, 1, 1, 1);
165 }