gst-libs/gst/fft/kiss_fftr_f64.c

   1 /*
   2 Copyright (c) 2003-2004, Mark Borgerding
   3
   4 All rights reserved.
   5
   6 Redistribution and use in source and binary forms, with or without modification, are permitted provided that the following conditions are met:
   7
   8     * Redistributions of source code must retain the above copyright notice, this list of conditions and the following disclaimer.
   9     * 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.
  10     * 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.
  11
  12 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.
  13 */
  14
  15 #include "kiss_fftr_f64.h"
  16 #include "_kiss_fft_guts_f64.h"
  17
  18 struct kiss_fftr_f64_state
  19 {
  20   kiss_fft_f64_cfg substate;
  21   kiss_fft_f64_cpx *tmpbuf;
  22   kiss_fft_f64_cpx *super_twiddles;
  23 #ifdef USE_SIMD
  24   long pad;
  25 #endif
  26 };
  27
  28 kiss_fftr_f64_cfg
  29 kiss_fftr_f64_alloc (int nfft, int inverse_fft, void *mem, size_t * lenmem)
  30 {
  31   int i;
  32   kiss_fftr_f64_cfg st = NULL;
  33   size_t subsize, memneeded;
  34
  35   if (nfft & 1) {
  36     fprintf (stderr, "Real FFT optimization must be even.\n");
  37     return NULL;
  38   }
  39   nfft >>= 1;
  40
  41   kiss_fft_f64_alloc (nfft, inverse_fft, NULL, &subsize);
  42   memneeded =
  43       sizeof (struct kiss_fftr_f64_state) + subsize +
  44       sizeof (kiss_fft_f64_cpx) * (nfft * 2);
  45
  46   if (lenmem == NULL) {
  47     st = (kiss_fftr_f64_cfg) KISS_FFT_F64_MALLOC (memneeded);
  48   } else {
  49     if (*lenmem >= memneeded)
  50       st = (kiss_fftr_f64_cfg) mem;
  51     *lenmem = memneeded;
  52   }
  53   if (!st)
  54     return NULL;
  55
  56   st->substate = (kiss_fft_f64_cfg) (st + 1);   /*just beyond kiss_fftr_f64_state struct */
  57   st->tmpbuf = (kiss_fft_f64_cpx *) (((char *) st->substate) + subsize);
  58   st->super_twiddles = st->tmpbuf + nfft;
  59   kiss_fft_f64_alloc (nfft, inverse_fft, st->substate, &subsize);
  60
  61   for (i = 0; i < nfft; ++i) {
  62     double phase = -3.14159265358979323846264338327 * ((double) i / nfft + .5);
  63
  64     if (inverse_fft)
  65       phase *= -1;
  66     kf_cexp (st->super_twiddles + i, phase);
  67   }
  68   return st;
  69 }
  70
  71 void
  72 kiss_fftr_f64 (kiss_fftr_f64_cfg st, const kiss_fft_f64_scalar * timedata,
  73     kiss_fft_f64_cpx * freqdata)
  74 {
  75   /* input buffer timedata is stored row-wise */
  76   int k, ncfft;
  77   kiss_fft_f64_cpx fpnk, fpk, f1k, f2k, tw, tdc;
  78
  79   if (st->substate->inverse) {
  80     fprintf (stderr, "kiss fft usage error: improper alloc\n");
  81     exit (1);
  82   }
  83
  84   ncfft = st->substate->nfft;
  85
  86   /*perform the parallel fft of two real signals packed in real,imag */
  87   kiss_fft_f64 (st->substate, (const kiss_fft_f64_cpx *) timedata, st->tmpbuf);
  88   /* The real part of the DC element of the frequency spectrum in st->tmpbuf
  89    * contains the sum of the even-numbered elements of the input time sequence
  90    * The imag part is the sum of the odd-numbered elements
  91    *
  92    * The sum of tdc.r and tdc.i is the sum of the input time sequence.
  93    *      yielding DC of input time sequence
  94    * The difference of tdc.r - tdc.i is the sum of the input (dot product) [1,-1,1,-1...
  95    *      yielding Nyquist bin of input time sequence
  96    */
  97
  98   tdc.r = st->tmpbuf[0].r;
  99   tdc.i = st->tmpbuf[0].i;
 100   C_FIXDIV (tdc, 2);
 101   CHECK_OVERFLOW_OP (tdc.r, +, tdc.i);
 102   CHECK_OVERFLOW_OP (tdc.r, -, tdc.i);
 103   freqdata[0].r = tdc.r + tdc.i;
 104   freqdata[ncfft].r = tdc.r - tdc.i;
 105 #ifdef USE_SIMD
 106   freqdata[ncfft].i = freqdata[0].i = _mm_set1_ps (0);
 107 #else
 108   freqdata[ncfft].i = freqdata[0].i = 0;
 109 #endif
 110
 111   for (k = 1; k <= ncfft / 2; ++k) {
 112     fpk = st->tmpbuf[k];
 113     fpnk.r = st->tmpbuf[ncfft - k].r;
 114     fpnk.i = -st->tmpbuf[ncfft - k].i;
 115     C_FIXDIV (fpk, 2);
 116     C_FIXDIV (fpnk, 2);
 117
 118     C_ADD (f1k, fpk, fpnk);
 119     C_SUB (f2k, fpk, fpnk);
 120     C_MUL (tw, f2k, st->super_twiddles[k]);
 121
 122     freqdata[k].r = HALF_OF (f1k.r + tw.r);
 123     freqdata[k].i = HALF_OF (f1k.i + tw.i);
 124     freqdata[ncfft - k].r = HALF_OF (f1k.r - tw.r);
 125     freqdata[ncfft - k].i = HALF_OF (tw.i - f1k.i);
 126   }
 127 }
 128
 129 void
 130 kiss_fftri_f64 (kiss_fftr_f64_cfg st, const kiss_fft_f64_cpx * freqdata,
 131     kiss_fft_f64_scalar * timedata)
 132 {
 133   /* input buffer timedata is stored row-wise */
 134   int k, ncfft;
 135
 136   if (st->substate->inverse == 0) {
 137     fprintf (stderr, "kiss fft usage error: improper alloc\n");
 138     exit (1);
 139   }
 140
 141   ncfft = st->substate->nfft;
 142
 143   st->tmpbuf[0].r = freqdata[0].r + freqdata[ncfft].r;
 144   st->tmpbuf[0].i = freqdata[0].r - freqdata[ncfft].r;
 145   C_FIXDIV (st->tmpbuf[0], 2);
 146
 147   for (k = 1; k <= ncfft / 2; ++k) {
 148     kiss_fft_f64_cpx fk, fnkc, fek, fok, tmp;
 149
 150     fk = freqdata[k];
 151     fnkc.r = freqdata[ncfft - k].r;
 152     fnkc.i = -freqdata[ncfft - k].i;
 153     C_FIXDIV (fk, 2);
 154     C_FIXDIV (fnkc, 2);
 155
 156     C_ADD (fek, fk, fnkc);
 157     C_SUB (tmp, fk, fnkc);
 158     C_MUL (fok, tmp, st->super_twiddles[k]);
 159     C_ADD (st->tmpbuf[k], fek, fok);
 160     C_SUB (st->tmpbuf[ncfft - k], fek, fok);
 161 #ifdef USE_SIMD
 162     st->tmpbuf[ncfft - k].i *= _mm_set1_ps (-1.0);
 163 #else
 164     st->tmpbuf[ncfft - k].i *= -1;
 165 #endif
 166   }
 167   kiss_fft_f64 (st->substate, st->tmpbuf, (kiss_fft_f64_cpx *) timedata);
 168 }