home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Amiga Plus 2002 #11 / Amiga Plus CD - 2002 - No. 11.iso / Tools / ShareMailGiftware / Frogger / plugins_src / p_ac3 / imdct.c < prev    next >
C/C++ Source or Header  |  2002-10-28  |  12KB  |  444 lines
  1. /*
  2.  * imdct.c
  3.  * Copyright (C) 2000-2002 Michel Lespinasse <walken@zoy.org>
  4.  * Copyright (C) 1999-2000 Aaron Holtzman <aholtzma@ess.engr.uvic.ca>
  5.  *
  6.  * The ifft algorithms in this file have been largely inspired by Dan
  7.  * Bernstein's work, djbfft, available at http://cr.yp.to/djbfft.html
  8.  *
  9.  * This file is part of a52dec, a free ATSC A-52 stream decoder.
  10.  * See http://liba52.sourceforge.net/ for updates.
  11.  *
  12.  * a52dec is free software; you can redistribute it and/or modify
  13.  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
  14.  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  15.  * (at your option) any later version.
  16.  *
  17.  * a52dec is distributed in the hope that it will be useful,
  18.  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  19.  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  20.  * GNU General Public License for more details.
  21.  *
  22.  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  23.  * along with this program; if not, write to the Free Software
  24.  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
  25.  */
  26.  
  27. #include "config.h"
  28.  
  29. #include <math.h>
  30. #include <stdio.h>
  31. #ifdef LIBA52_DJBFFT
  32. typedef float real4;
  33.  
  34. typedef struct {
  35.   real4 re;
  36.   real4 im;
  37. } complex4;
  38.  
  39. extern void fftc4_un64(complex4 *);
  40. extern void fftc4_un128(complex4 *);
  41. #endif
  42. #ifndef M_PI
  43. #define M_PI 3.1415926535897932384626433832795029
  44. #endif
  45. #include <inttypes.h>
  46.  
  47. #include "a52.h"
  48. #include "a52_internal.h"
  49. #include "mm_accel.h"
  50.  
  51. typedef struct complex_s {
  52.     sample_t real;
  53.     sample_t imag;
  54. } complex_t;
  55.  
  56. static complex_t buf[128];
  57.  
  58. static uint8_t fftorder[] = {
  59.       0,128, 64,192, 32,160,224, 96, 16,144, 80,208,240,112, 48,176,
  60.       8,136, 72,200, 40,168,232,104,248,120, 56,184, 24,152,216, 88,
  61.       4,132, 68,196, 36,164,228,100, 20,148, 84,212,244,116, 52,180,
  62.     252,124, 60,188, 28,156,220, 92, 12,140, 76,204,236,108, 44,172,
  63.       2,130, 66,194, 34,162,226, 98, 18,146, 82,210,242,114, 50,178,
  64.      10,138, 74,202, 42,170,234,106,250,122, 58,186, 26,154,218, 90,
  65.     254,126, 62,190, 30,158,222, 94, 14,142, 78,206,238,110, 46,174,
  66.       6,134, 70,198, 38,166,230,102,246,118, 54,182, 22,150,214, 86
  67. };
  68.  
  69. /* Root values for IFFT */
  70. static sample_t roots16[3];
  71. static sample_t roots32[7];
  72. static sample_t roots64[15];
  73. static sample_t roots128[31];
  74.  
  75. /* Twiddle factors for IMDCT */
  76. static complex_t pre1[128];
  77. static complex_t post1[64];
  78. static complex_t pre2[64];
  79. static complex_t post2[32];
  80.  
  81. static sample_t a52_imdct_window[256];
  82.  
  83. static void (* ifft128) (complex_t * buf);
  84. static void (* ifft64) (complex_t * buf);
  85.  
  86. static inline void ifft2 (complex_t * buf)
  87. {
  88.     double r, i;
  89.  
  90.     r = buf[0].real;
  91.     i = buf[0].imag;
  92.     buf[0].real += buf[1].real;
  93.     buf[0].imag += buf[1].imag;
  94.     buf[1].real = r - buf[1].real;
  95.     buf[1].imag = i - buf[1].imag;
  96. }
  97.  
  98. static inline void ifft4 (complex_t * buf)
  99. {
  100.     double tmp1, tmp2, tmp3, tmp4, tmp5, tmp6, tmp7, tmp8;
  101.  
  102.     tmp1 = buf[0].real + buf[1].real;
  103.     tmp2 = buf[3].real + buf[2].real;
  104.     tmp3 = buf[0].imag + buf[1].imag;
  105.     tmp4 = buf[2].imag + buf[3].imag;
  106.     tmp5 = buf[0].real - buf[1].real;
  107.     tmp6 = buf[0].imag - buf[1].imag;
  108.     tmp7 = buf[2].imag - buf[3].imag;
  109.     tmp8 = buf[3].real - buf[2].real;
  110.  
  111.     buf[0].real = tmp1 + tmp2;
  112.     buf[0].imag = tmp3 + tmp4;
  113.     buf[2].real = tmp1 - tmp2;
  114.     buf[2].imag = tmp3 - tmp4;
  115.     buf[1].real = tmp5 + tmp7;
  116.     buf[1].imag = tmp6 + tmp8;
  117.     buf[3].real = tmp5 - tmp7;
  118.     buf[3].imag = tmp6 - tmp8;
  119. }
  120.  
  121. /* the basic split-radix ifft butterfly */
  122.  
  123. #define BUTTERFLY(a0,a1,a2,a3,wr,wi) do {    \
  124.     tmp5 = a2.real * wr + a2.imag * wi;        \
  125.     tmp6 = a2.imag * wr - a2.real * wi;        \
  126.     tmp7 = a3.real * wr - a3.imag * wi;        \
  127.     tmp8 = a3.imag * wr + a3.real * wi;        \
  128.     tmp1 = tmp5 + tmp7;                \
  129.     tmp2 = tmp6 + tmp8;                \
  130.     tmp3 = tmp6 - tmp8;                \
  131.     tmp4 = tmp7 - tmp5;                \
  132.     a2.real = a0.real - tmp1;            \
  133.     a2.imag = a0.imag - tmp2;            \
  134.     a3.real = a1.real - tmp3;            \
  135.     a3.imag = a1.imag - tmp4;            \
  136.     a0.real += tmp1;                \
  137.     a0.imag += tmp2;                \
  138.     a1.real += tmp3;                \
  139.     a1.imag += tmp4;                \
  140. } while (0)
  141.  
  142. /* split-radix ifft butterfly, specialized for wr=1 wi=0 */
  143.  
  144. #define BUTTERFLY_ZERO(a0,a1,a2,a3) do {    \
  145.     tmp1 = a2.real + a3.real;            \
  146.     tmp2 = a2.imag + a3.imag;            \
  147.     tmp3 = a2.imag - a3.imag;            \
  148.     tmp4 = a3.real - a2.real;            \
  149.     a2.real = a0.real - tmp1;            \
  150.     a2.imag = a0.imag - tmp2;            \
  151.     a3.real = a1.real - tmp3;            \
  152.     a3.imag = a1.imag - tmp4;            \
  153.     a0.real += tmp1;                \
  154.     a0.imag += tmp2;                \
  155.     a1.real += tmp3;                \
  156.     a1.imag += tmp4;                \
  157. } while (0)
  158.  
  159. /* split-radix ifft butterfly, specialized for wr=wi */
  160.  
  161. #define BUTTERFLY_HALF(a0,a1,a2,a3,w) do {    \
  162.     tmp5 = (a2.real + a2.imag) * w;        \
  163.     tmp6 = (a2.imag - a2.real) * w;        \
  164.     tmp7 = (a3.real - a3.imag) * w;        \
  165.     tmp8 = (a3.imag + a3.real) * w;        \
  166.     tmp1 = tmp5 + tmp7;                \
  167.     tmp2 = tmp6 + tmp8;                \
  168.     tmp3 = tmp6 - tmp8;                \
  169.     tmp4 = tmp7 - tmp5;                \
  170.     a2.real = a0.real - tmp1;            \
  171.     a2.imag = a0.imag - tmp2;            \
  172.     a3.real = a1.real - tmp3;            \
  173.     a3.imag = a1.imag - tmp4;            \
  174.     a0.real += tmp1;                \
  175.     a0.imag += tmp2;                \
  176.     a1.real += tmp3;                \
  177.     a1.imag += tmp4;                \
  178. } while (0)
  179.  
  180. static inline void ifft8 (complex_t * buf)
  181. {
  182.     double tmp1, tmp2, tmp3, tmp4, tmp5, tmp6, tmp7, tmp8;
  183.  
  184.     ifft4 (buf);
  185.     ifft2 (buf + 4);
  186.     ifft2 (buf + 6);
  187.     BUTTERFLY_ZERO (buf[0], buf[2], buf[4], buf[6]);
  188.     BUTTERFLY_HALF (buf[1], buf[3], buf[5], buf[7], roots16[1]);
  189. }
  190.  
  191. static void ifft_pass (complex_t * buf, sample_t * weight, int n)
  192. {
  193.     complex_t * buf1;
  194.     complex_t * buf2;
  195.     complex_t * buf3;
  196.     double tmp1, tmp2, tmp3, tmp4, tmp5, tmp6, tmp7, tmp8;
  197.     int i;
  198.  
  199.     buf++;
  200.     buf1 = buf + n;
  201.     buf2 = buf + 2 * n;
  202.     buf3 = buf + 3 * n;
  203.  
  204.     BUTTERFLY_ZERO (buf[-1], buf1[-1], buf2[-1], buf3[-1]);
  205.  
  206.     i = n - 1;
  207.  
  208.     do {
  209.     BUTTERFLY (buf[0], buf1[0], buf2[0], buf3[0], weight[n], weight[2*i]);
  210.     buf++;
  211.     buf1++;
  212.     buf2++;
  213.     buf3++;
  214.     weight++;
  215.     } while (--i);
  216. }
  217.  
  218. static void ifft16 (complex_t * buf)
  219. {
  220.     ifft8 (buf);
  221.     ifft4 (buf + 8);
  222.     ifft4 (buf + 12);
  223.     ifft_pass (buf, roots16 - 4, 4);
  224. }
  225.  
  226. static void ifft32 (complex_t * buf)
  227. {
  228.     ifft16 (buf);
  229.     ifft8 (buf + 16);
  230.     ifft8 (buf + 24);
  231.     ifft_pass (buf, roots32 - 8, 8);
  232. }
  233.  
  234. static void ifft64_c (complex_t * buf)
  235. {
  236.     ifft32 (buf);
  237.     ifft16 (buf + 32);
  238.     ifft16 (buf + 48);
  239.     ifft_pass (buf, roots64 - 16, 16);
  240. }
  241.  
  242. static void ifft128_c (complex_t * buf)
  243. {
  244.     ifft32 (buf);
  245.     ifft16 (buf + 32);
  246.     ifft16 (buf + 48);
  247.     ifft_pass (buf, roots64 - 16, 16);
  248.  
  249.     ifft32 (buf + 64);
  250.     ifft32 (buf + 96);
  251.     ifft_pass (buf, roots128 - 32, 32);
  252. }
  253.  
  254. void a52_imdct_512 (sample_t * data, sample_t * delay, sample_t bias)
  255. {
  256.     int i, k;
  257.     sample_t t_r, t_i, a_r, a_i, b_r, b_i, w_1, w_2;
  258.     const sample_t * window = a52_imdct_window;
  259.     
  260.     for (i = 0; i < 128; i++) {
  261.     k = fftorder[i];
  262.     t_r = pre1[i].real;
  263.     t_i = pre1[i].imag;
  264.  
  265.     buf[i].real = t_i * data[255-k] + t_r * data[k];
  266.     buf[i].imag = t_r * data[255-k] - t_i * data[k];
  267.     }
  268.  
  269.     ifft128 (buf);
  270.  
  271.     /* Post IFFT complex multiply plus IFFT complex conjugate*/
  272.     /* Window and convert to real valued signal */
  273.     for (i = 0; i < 64; i++) {
  274.     /* y[n] = z[n] * (xcos1[n] + j * xsin1[n]) ; */
  275.     t_r = post1[i].real;
  276.     t_i = post1[i].imag;
  277.  
  278.     a_r = t_r * buf[i].real     + t_i * buf[i].imag;
  279.     a_i = t_i * buf[i].real     - t_r * buf[i].imag;
  280.     b_r = t_i * buf[127-i].real + t_r * buf[127-i].imag;
  281.     b_i = t_r * buf[127-i].real - t_i * buf[127-i].imag;
  282.  
  283.     w_1 = window[2*i];
  284.     w_2 = window[255-2*i];
  285.     data[2*i]     = delay[2*i] * w_2 - a_r * w_1 + bias;
  286.     data[255-2*i] = delay[2*i] * w_1 + a_r * w_2 + bias;
  287.     delay[2*i] = a_i;
  288.  
  289.     w_1 = window[2*i+1];
  290.     w_2 = window[254-2*i];
  291.     data[2*i+1]   = delay[2*i+1] * w_2 + b_r * w_1 + bias;
  292.     data[254-2*i] = delay[2*i+1] * w_1 - b_r * w_2 + bias;
  293.     delay[2*i+1] = b_i;
  294.     }
  295. }
  296.  
  297. void a52_imdct_256(sample_t data[],sample_t delay[],sample_t bias)
  298. {
  299.     int i, k;
  300.     sample_t t_r, t_i, a_r, a_i, b_r, b_i, c_r, c_i, d_r, d_i, w_1, w_2;
  301.     complex_t * buf1, * buf2;
  302.     const sample_t * window = a52_imdct_window;
  303.  
  304.     buf1 = &buf[0];
  305.     buf2 = &buf[64];
  306.  
  307.     /* Pre IFFT complex multiply plus IFFT cmplx conjugate */
  308.     for (i = 0; i < 64; i++) {
  309.     k = fftorder[i];
  310.     t_r = pre2[i].real;
  311.     t_i = pre2[i].imag;
  312.  
  313.     buf1[i].real = t_i * data[254-k] + t_r * data[k];
  314.     buf1[i].imag = t_r * data[254-k] - t_i * data[k];
  315.  
  316.     buf2[i].real = t_i * data[255-k] + t_r * data[k+1];
  317.     buf2[i].imag = t_r * data[255-k] - t_i * data[k+1];
  318.     }
  319.  
  320.     ifft64 (buf1);
  321.     ifft64 (buf2);
  322.  
  323.     /* Post IFFT complex multiply */
  324.     /* Window and convert to real valued signal */
  325.     for (i = 0; i < 32; i++) {
  326.     /* y1[n] = z1[n] * (xcos2[n] + j * xs in2[n]) ; */ 
  327.     t_r = post2[i].real;
  328.     t_i = post2[i].imag;
  329.  
  330.     a_r = t_r * buf1[i].real    + t_i * buf1[i].imag;
  331.     a_i = t_i * buf1[i].real    - t_r * buf1[i].imag;
  332.     b_r = t_i * buf1[63-i].real + t_r * buf1[63-i].imag;
  333.     b_i = t_r * buf1[63-i].real - t_i * buf1[63-i].imag;
  334.  
  335.     c_r = t_r * buf2[i].real    + t_i * buf2[i].imag;
  336.     c_i = t_i * buf2[i].real    - t_r * buf2[i].imag;
  337.     d_r = t_i * buf2[63-i].real + t_r * buf2[63-i].imag;
  338.     d_i = t_r * buf2[63-i].real - t_i * buf2[63-i].imag;
  339.  
  340.     w_1 = window[2*i];
  341.     w_2 = window[255-2*i];
  342.     data[2*i]     = delay[2*i] * w_2 - a_r * w_1 + bias;
  343.     data[255-2*i] = delay[2*i] * w_1 + a_r * w_2 + bias;
  344.     delay[2*i] = c_i;
  345.  
  346.     w_1 = window[128+2*i];
  347.     w_2 = window[127-2*i];
  348.     data[128+2*i] = delay[127-2*i] * w_2 + a_i * w_1 + bias;
  349.     data[127-2*i] = delay[127-2*i] * w_1 - a_i * w_2 + bias;
  350.     delay[127-2*i] = c_r;
  351.  
  352.     w_1 = window[2*i+1];
  353.     w_2 = window[254-2*i];
  354.     data[2*i+1]   = delay[2*i+1] * w_2 - b_i * w_1 + bias;
  355.     data[254-2*i] = delay[2*i+1] * w_1 + b_i * w_2 + bias;
  356.     delay[2*i+1] = d_r;
  357.  
  358.     w_1 = window[129+2*i];
  359.     w_2 = window[126-2*i];
  360.     data[129+2*i] = delay[126-2*i] * w_2 + b_r * w_1 + bias;
  361.     data[126-2*i] = delay[126-2*i] * w_1 - b_r * w_2 + bias;
  362.     delay[126-2*i] = d_i;
  363.     }
  364. }
  365.  
  366. static double besselI0 (double x)
  367. {
  368.     double bessel = 1;
  369.     int i = 100;
  370.  
  371.     do
  372.     bessel = bessel * x / (i * i) + 1;
  373.     while (--i);
  374.     return bessel;
  375. }
  376.  
  377. void a52_imdct_init (uint32_t mm_accel)
  378. {
  379.     int i, k;
  380.     double sum;
  381.  
  382.     /* compute imdct window - kaiser-bessel derived window, alpha = 5.0 */
  383.     sum = 0;
  384.     for (i = 0; i < 256; i++) {
  385.     sum += besselI0 (i * (256 - i) * (5 * M_PI / 256) * (5 * M_PI / 256));
  386.     a52_imdct_window[i] = sum;
  387.     }
  388.     sum++;
  389.     for (i = 0; i < 256; i++)
  390.     a52_imdct_window[i] = sqrt (a52_imdct_window[i] / sum);
  391.  
  392.     for (i = 0; i < 3; i++)
  393.     roots16[i] = cos ((M_PI / 8) * (i + 1));
  394.  
  395.     for (i = 0; i < 7; i++)
  396.     roots32[i] = cos ((M_PI / 16) * (i + 1));
  397.  
  398.     for (i = 0; i < 15; i++)
  399.     roots64[i] = cos ((M_PI / 32) * (i + 1));
  400.  
  401.     for (i = 0; i < 31; i++)
  402.     roots128[i] = cos ((M_PI / 64) * (i + 1));
  403.  
  404.     for (i = 0; i < 64; i++) {
  405.     k = fftorder[i] / 2 + 64;
  406.     pre1[i].real = cos ((M_PI / 256) * (k - 0.25));
  407.     pre1[i].imag = sin ((M_PI / 256) * (k - 0.25));
  408.     }
  409.  
  410.     for (i = 64; i < 128; i++) {
  411.     k = fftorder[i] / 2 + 64;
  412.     pre1[i].real = -cos ((M_PI / 256) * (k - 0.25));
  413.     pre1[i].imag = -sin ((M_PI / 256) * (k - 0.25));
  414.     }
  415.  
  416.     for (i = 0; i < 64; i++) {
  417.     post1[i].real = cos ((M_PI / 256) * (i + 0.5));
  418.     post1[i].imag = sin ((M_PI / 256) * (i + 0.5));
  419.     }
  420.  
  421.     for (i = 0; i < 64; i++) {
  422.     k = fftorder[i] / 4;
  423.     pre2[i].real = cos ((M_PI / 128) * (k - 0.25));
  424.     pre2[i].imag = sin ((M_PI / 128) * (k - 0.25));
  425.     }
  426.  
  427.     for (i = 0; i < 32; i++) {
  428.     post2[i].real = cos ((M_PI / 128) * (i + 0.5));
  429.     post2[i].imag = sin ((M_PI / 128) * (i + 0.5));
  430.     }
  431. #ifdef LIBA52_DJBFFT
  432.     if (mm_accel & MM_ACCEL_DJBFFT) {
  433.     //fprintf (stderr, "Using djbfft for IMDCT transform\n");
  434.     ifft128 = (void (*) (complex_t *)) fftc4_un128;
  435.     ifft64 = (void (*) (complex_t *)) fftc4_un64;
  436.     } else
  437. #endif
  438.     {
  439.     //fprintf (stderr, "No accelerated IMDCT transform found\n");
  440.     ifft128 = ifft128_c;
  441.     ifft64 = ifft64_c;
  442.     }
  443. }
  444.