| 1 | #include "fftwserver.h" | 
|---|
| 2 | #include "FFTW/fftw.h" | 
|---|
| 3 | #include "FFTW/rfftw.h" | 
|---|
| 4 |  | 
|---|
| 5 | class FFTWServerPlan{ | 
|---|
| 6 | public: | 
|---|
| 7 | FFTWServerPlan(int n, fftw_direction dir, bool fgreal=false); | 
|---|
| 8 | FFTWServerPlan(int nx, int ny, fftw_direction dir, bool fgreal=false); | 
|---|
| 9 | ~FFTWServerPlan(); | 
|---|
| 10 | void Recreate(int n); | 
|---|
| 11 | void Recreate(int nx, int ny); | 
|---|
| 12 |  | 
|---|
| 13 | int _n; | 
|---|
| 14 | int _nx, _ny; | 
|---|
| 15 | fftw_direction _dir; | 
|---|
| 16 |  | 
|---|
| 17 | fftw_plan p; | 
|---|
| 18 | rfftw_plan rp; | 
|---|
| 19 | fftwnd_plan pnd; | 
|---|
| 20 | rfftwnd_plan rpnd; | 
|---|
| 21 |  | 
|---|
| 22 | }; | 
|---|
| 23 |  | 
|---|
| 24 | FFTWServerPlan::FFTWServerPlan(int n, fftw_direction dir, bool fgreal) | 
|---|
| 25 | { | 
|---|
| 26 | if (n < 1) | 
|---|
| 27 | throw ParmError("FFTWServerPlan: Array size <= 0 !"); | 
|---|
| 28 | p = NULL; | 
|---|
| 29 | rp = NULL; | 
|---|
| 30 | pnd = NULL; | 
|---|
| 31 | rpnd = NULL; | 
|---|
| 32 | _nx = _ny = -10; | 
|---|
| 33 | _n = n; | 
|---|
| 34 | _dir = dir; | 
|---|
| 35 | if (fgreal) rp = rfftw_create_plan(n, dir, FFTW_ESTIMATE); | 
|---|
| 36 | else p = fftw_create_plan(n, dir, FFTW_ESTIMATE); | 
|---|
| 37 | } | 
|---|
| 38 | FFTWServerPlan::FFTWServerPlan(int nx, int ny, fftw_direction dir, bool fgreal) | 
|---|
| 39 | { | 
|---|
| 40 | if ( (nx < 1) || (ny <1) ) | 
|---|
| 41 | throw ParmError("FFTWServerPlan: Array size Nx or Ny <= 0 !"); | 
|---|
| 42 | p = NULL; | 
|---|
| 43 | rp = NULL; | 
|---|
| 44 | pnd = NULL; | 
|---|
| 45 | rpnd = NULL; | 
|---|
| 46 | _n = -10; | 
|---|
| 47 | _nx = nx; | 
|---|
| 48 | _ny = ny; | 
|---|
| 49 | _dir = dir; | 
|---|
| 50 | int sz[2]; | 
|---|
| 51 | sz[0]= nx; sz[1] = ny; | 
|---|
| 52 | if (fgreal) rpnd = rfftwnd_create_plan(2, sz, dir, FFTW_ESTIMATE); | 
|---|
| 53 | else pnd = fftwnd_create_plan(2, sz, dir, FFTW_ESTIMATE); | 
|---|
| 54 | } | 
|---|
| 55 |  | 
|---|
| 56 | FFTWServerPlan::~FFTWServerPlan() | 
|---|
| 57 | { | 
|---|
| 58 | if (p) fftw_destroy_plan(p); | 
|---|
| 59 | if (rp) rfftw_destroy_plan(rp); | 
|---|
| 60 | if (pnd) fftwnd_destroy_plan(pnd); | 
|---|
| 61 | if (rpnd) rfftwnd_destroy_plan(rpnd); | 
|---|
| 62 | } | 
|---|
| 63 |  | 
|---|
| 64 | void | 
|---|
| 65 | FFTWServerPlan::Recreate(int n) | 
|---|
| 66 | { | 
|---|
| 67 | if (n < 1) | 
|---|
| 68 | throw ParmError("FFTWServerPlan::Recreate(n) n < 0 !"); | 
|---|
| 69 | if ((_nx > 0) || (_ny > 0)) | 
|---|
| 70 | throw ParmError("FFTWServerPlan::Recreate(n) Nx or Ny > 0 !"); | 
|---|
| 71 | if (n == _n) return; | 
|---|
| 72 | _n = n; | 
|---|
| 73 | if (p) { | 
|---|
| 74 | fftw_destroy_plan(p); | 
|---|
| 75 | p = fftw_create_plan(n, _dir, FFTW_ESTIMATE); | 
|---|
| 76 | } | 
|---|
| 77 | else { | 
|---|
| 78 | rfftw_destroy_plan(rp); | 
|---|
| 79 | rp = rfftw_create_plan(n, _dir, FFTW_ESTIMATE); | 
|---|
| 80 | } | 
|---|
| 81 | } | 
|---|
| 82 |  | 
|---|
| 83 | void | 
|---|
| 84 | FFTWServerPlan::Recreate(int nx, int ny) | 
|---|
| 85 | { | 
|---|
| 86 | if ( (nx < 1) || (ny <1) ) | 
|---|
| 87 | throw ParmError("FFTWServerPlan:Recreate(nx, ny) size Nx or Ny <= 0 !"); | 
|---|
| 88 | if (_n > 0) | 
|---|
| 89 | throw ParmError("FFTWServerPlan::Recreate(nx, ny) N > 0 !"); | 
|---|
| 90 | if ((nx == _nx) && (ny == _ny)) return; | 
|---|
| 91 | _nx = nx; | 
|---|
| 92 | _ny = ny; | 
|---|
| 93 | int sz[2]; | 
|---|
| 94 | sz[0]= nx; sz[1] = ny; | 
|---|
| 95 | if (pnd) { | 
|---|
| 96 | fftwnd_destroy_plan(pnd); | 
|---|
| 97 | pnd = fftwnd_create_plan(2, sz,_dir, FFTW_ESTIMATE); | 
|---|
| 98 | } | 
|---|
| 99 | else { | 
|---|
| 100 | rfftwnd_destroy_plan(rpnd); | 
|---|
| 101 | rpnd = rfftwnd_create_plan(2, sz, _dir, FFTW_ESTIMATE); | 
|---|
| 102 | } | 
|---|
| 103 |  | 
|---|
| 104 | } | 
|---|
| 105 |  | 
|---|
| 106 |  | 
|---|
| 107 | /* --Methode-- */ | 
|---|
| 108 | FFTWServer::FFTWServer() | 
|---|
| 109 | : FFTServerInterface("FFTServer using FFTW package") | 
|---|
| 110 | { | 
|---|
| 111 | _p1df = NULL; | 
|---|
| 112 | _p1db = NULL; | 
|---|
| 113 | _p2df = NULL; | 
|---|
| 114 | _p2db = NULL; | 
|---|
| 115 |  | 
|---|
| 116 | _p1drf = NULL; | 
|---|
| 117 | _p1drb = NULL; | 
|---|
| 118 | _p2drf = NULL; | 
|---|
| 119 | _p2drb = NULL; | 
|---|
| 120 | } | 
|---|
| 121 |  | 
|---|
| 122 |  | 
|---|
| 123 | /* --Methode-- */ | 
|---|
| 124 | FFTWServer::~FFTWServer() | 
|---|
| 125 | { | 
|---|
| 126 | if (_p1df) delete _p1df ; | 
|---|
| 127 | if (_p1db) delete _p1db ; | 
|---|
| 128 | if (_p2df) delete _p2df ; | 
|---|
| 129 | if (_p2db) delete _p2db ; | 
|---|
| 130 |  | 
|---|
| 131 | if (_p1drf) delete _p1drf ; | 
|---|
| 132 | if (_p1drb) delete _p1drb ; | 
|---|
| 133 | if (_p2drf) delete _p2drf ; | 
|---|
| 134 | if (_p2drb) delete _p2drb ; | 
|---|
| 135 | } | 
|---|
| 136 |  | 
|---|
| 137 | /* --Methode-- */ | 
|---|
| 138 | FFTServerInterface * FFTWServer::Clone() | 
|---|
| 139 | { | 
|---|
| 140 | return (new FFTWServer) ; | 
|---|
| 141 | } | 
|---|
| 142 |  | 
|---|
| 143 | /* --Methode-- */ | 
|---|
| 144 | void | 
|---|
| 145 | FFTWServer::FFTForward(TVector< complex<double> > const & in, TVector< complex<double> > & out) | 
|---|
| 146 | { | 
|---|
| 147 | if (_p1df) _p1df->Recreate(in.NElts()); | 
|---|
| 148 | else _p1df = new FFTWServerPlan(in.NElts(), FFTW_FORWARD, false); | 
|---|
| 149 | out.ReSize(in.NElts()); | 
|---|
| 150 | fftw_one(_p1df->p, (fftw_complex *)(in.Data()) , (fftw_complex *)(out.Data()) ); | 
|---|
| 151 | if(this->getNormalize()) out=out/complex<double>(pow(in.NElts(),0.5),0.); | 
|---|
| 152 | } | 
|---|
| 153 | /* --Methode-- */ | 
|---|
| 154 | void FFTWServer::FFTBackward(TVector< complex<double> > const & in, TVector< complex<double> > & out) | 
|---|
| 155 | { | 
|---|
| 156 | if (_p1db) _p1db->Recreate(in.NElts()); | 
|---|
| 157 | else _p1db = new FFTWServerPlan(in.NElts(), FFTW_BACKWARD, false); | 
|---|
| 158 | out.ReSize(in.NElts()); | 
|---|
| 159 | fftw_one(_p1db->p, (fftw_complex *)(in.Data()) , (fftw_complex *)(out.Data()) ); | 
|---|
| 160 | if(this->getNormalize()) out=out/complex<double>(pow(in.NElts(),0.5),0.); | 
|---|
| 161 |  | 
|---|
| 162 | } | 
|---|
| 163 |  | 
|---|
| 164 |  | 
|---|
| 165 | void FFTWServer::FFTForward(TVector< double > const & in, TVector< complex<double> > & out) | 
|---|
| 166 | { | 
|---|
| 167 | int size = in.NElts()/2; | 
|---|
| 168 |  | 
|---|
| 169 | if(in.NElts()%2 != 0)  { size = in.NElts()/2 +1;} | 
|---|
| 170 | else  { size = in.NElts()/2 +1 ;} | 
|---|
| 171 |  | 
|---|
| 172 | TVector< double > const outTemp(in.NElts()); | 
|---|
| 173 | out.ReSize(size); | 
|---|
| 174 | if (_p1drf) _p1drf->Recreate(in.NElts()); | 
|---|
| 175 | else _p1drf = new FFTWServerPlan(in.NElts(), FFTW_REAL_TO_COMPLEX, true); | 
|---|
| 176 | rfftw_one(_p1drf->rp, (fftw_real *)(in.Data()) , (fftw_real *)(outTemp.Data())); | 
|---|
| 177 | ReShapetoCompl(outTemp, out); | 
|---|
| 178 | if(this->getNormalize()) out=out/complex<double>(pow(in.NElts(),0.5),0.); | 
|---|
| 179 | } | 
|---|
| 180 |  | 
|---|
| 181 |  | 
|---|
| 182 |  | 
|---|
| 183 | void FFTWServer::FFTBackward(TVector< complex<double> > const & in, TVector< double > & out) | 
|---|
| 184 | { | 
|---|
| 185 | int size; | 
|---|
| 186 | if(in(in.NElts()).imag()  == 0) { size = 2*in.NElts()-2;} | 
|---|
| 187 | else { size = 2*in.NElts()-1;} | 
|---|
| 188 |  | 
|---|
| 189 | TVector< double > inTemp(size); | 
|---|
| 190 | out.ReSize(size); | 
|---|
| 191 |  | 
|---|
| 192 | if (_p1drb) _p1drb->Recreate(size); | 
|---|
| 193 | else _p1drb = new FFTWServerPlan(size, FFTW_COMPLEX_TO_REAL, true); | 
|---|
| 194 |  | 
|---|
| 195 | ReShapetoReal(in, inTemp); | 
|---|
| 196 | rfftw_one(_p1drb->rp, (fftw_real *)(inTemp.Data()) , (fftw_real *)(out.Data())); | 
|---|
| 197 | if(this->getNormalize()) out=out/pow(size,0.5); | 
|---|
| 198 | } | 
|---|
| 199 |  | 
|---|
| 200 | /* --Methode-- */ | 
|---|
| 201 | void FFTWServer::FFTForward(TMatrix< complex<double> > const & in, TMatrix< complex<double> > & out) | 
|---|
| 202 | { | 
|---|
| 203 | out.ReSize(in.NRows(),in.NCols()); | 
|---|
| 204 |  | 
|---|
| 205 | if (_p2df) _p2df->Recreate( in.NRows(),in.NCols()); | 
|---|
| 206 | else _p2df = new FFTWServerPlan( in.NCols(),in.NRows(), FFTW_FORWARD, false); | 
|---|
| 207 |  | 
|---|
| 208 | fftwnd_one(_p2df->pnd, (fftw_complex *)(in.Data()) , (fftw_complex *)(out.Data()) ); | 
|---|
| 209 | if(this->getNormalize()) out=out/complex<double>(pow(in.NRows()*in.NCols(),0.5),0.); | 
|---|
| 210 | } | 
|---|
| 211 |  | 
|---|
| 212 | /* --Methode-- */ | 
|---|
| 213 | void FFTWServer::FFTBackward(TMatrix< complex<double> > const & in, TMatrix< complex<double> > & out) | 
|---|
| 214 | { | 
|---|
| 215 | if (_p2db) _p2db->Recreate(in.NCols(), in.NRows()); | 
|---|
| 216 | else _p2db = new FFTWServerPlan(in.NCols(), in.NRows(), FFTW_BACKWARD, false); | 
|---|
| 217 | out.ReSize(in.NRows(), in.NCols()); | 
|---|
| 218 | fftwnd_one(_p2db->pnd, (fftw_complex *)(in.Data()) , (fftw_complex *)(out.Data()) ); | 
|---|
| 219 | if(this->getNormalize()) out=out/complex<double>(pow(in.NRows()*in.NCols(),0.5),0.); | 
|---|
| 220 |  | 
|---|
| 221 | } | 
|---|
| 222 |  | 
|---|
| 223 |  | 
|---|
| 224 | /* --Methode-- */ | 
|---|
| 225 | void FFTWServer::FFTForward(TMatrix< double > const & in, TMatrix< complex<double> > & out) | 
|---|
| 226 | { | 
|---|
| 227 |  | 
|---|
| 228 | TMatrix< double > inNew(in.NCols(),in.NRows()); | 
|---|
| 229 | for(int i=0; i<in.NRows(); i++) | 
|---|
| 230 | for(int j=0;j<in.NCols(); j++) | 
|---|
| 231 | inNew(j,i) = in(i,j); | 
|---|
| 232 |  | 
|---|
| 233 | if (_p2drf) _p2drf->Recreate(inNew.NRows(),inNew.NCols()); | 
|---|
| 234 | else _p2drf = new FFTWServerPlan(inNew.NRows(), inNew.NCols(),FFTW_REAL_TO_COMPLEX, true); | 
|---|
| 235 | //  rfftwnd_plan p; | 
|---|
| 236 | TMatrix< complex<double> > outTemp; | 
|---|
| 237 | outTemp.ReSize(in.NRows(),in.NCols()); | 
|---|
| 238 |  | 
|---|
| 239 | rfftwnd_one_real_to_complex(_p2drf->rpnd, (fftw_real *)(in.Data()) , (fftw_complex *)(out.Data()) ); | 
|---|
| 240 | } | 
|---|
| 241 |  | 
|---|
| 242 | /* --Methode-- */ | 
|---|
| 243 | void FFTWServer::FFTBackward(TMatrix< complex<double> > const & in, TMatrix< double > & out) | 
|---|
| 244 | { | 
|---|
| 245 |  | 
|---|
| 246 | TMatrix< complex<double> > inNew(in.NCols(),in.NRows()); | 
|---|
| 247 | for(int i=0; i<in.NRows(); i++) | 
|---|
| 248 | for(int j=0;j<in.NCols(); j++) | 
|---|
| 249 | inNew(j,i) = in(i,j); | 
|---|
| 250 |  | 
|---|
| 251 | if (_p2drb) _p2drb->Recreate(inNew.NRows(),inNew.NCols()); | 
|---|
| 252 | else _p2drb = new FFTWServerPlan(inNew.NRows(), inNew.NCols(),FFTW_COMPLEX_TO_REAL, true); | 
|---|
| 253 | //  rfftwnd_plan p; | 
|---|
| 254 | out.ReSize(in.NRows(),in.NCols()); | 
|---|
| 255 |  | 
|---|
| 256 | rfftwnd_one_complex_to_real(_p2drb->rpnd, (fftw_complex *)(in.Data()) , (fftw_real *)(out.Data()) ); | 
|---|
| 257 | cout << " in the function !!!" << endl; | 
|---|
| 258 | if(this->getNormalize()) | 
|---|
| 259 | { | 
|---|
| 260 | double norm = (double)(in.NRows()*in.NCols()); | 
|---|
| 261 | out=out/norm; | 
|---|
| 262 | } | 
|---|
| 263 | } | 
|---|
| 264 |  | 
|---|
| 265 |  | 
|---|
| 266 | /* --Methode-- */ | 
|---|
| 267 | void FFTWServer::ReShapetoReal( TVector< complex<double> > const & in, TVector< double >  & out) | 
|---|
| 268 | { | 
|---|
| 269 | int N = in.NElts(); | 
|---|
| 270 | int i; | 
|---|
| 271 | if (in(in.NElts()).imag() == 0) | 
|---|
| 272 | { | 
|---|
| 273 | out(0) = in(0).real(); | 
|---|
| 274 | for(i=1; i<in.NElts(); i++) | 
|---|
| 275 | { | 
|---|
| 276 | out(i) = in(i).real(); | 
|---|
| 277 | } | 
|---|
| 278 | for(i=1; i<in.NElts(); i++) | 
|---|
| 279 | { | 
|---|
| 280 | out(i+in.NElts()-1) = in(in.NElts()-i-1).imag(); | 
|---|
| 281 | } | 
|---|
| 282 | } | 
|---|
| 283 | else | 
|---|
| 284 | { | 
|---|
| 285 | out(0) = in(0).real(); | 
|---|
| 286 | for(i=1; i<in.NElts(); i++) | 
|---|
| 287 | { | 
|---|
| 288 | out(i) = in(i).real(); | 
|---|
| 289 | } | 
|---|
| 290 | for(i=1; i<in.NElts(); i++) | 
|---|
| 291 | { | 
|---|
| 292 | out(i+in.NElts()-1) = in(in.NElts()-i).imag(); | 
|---|
| 293 | } | 
|---|
| 294 | } | 
|---|
| 295 | //  for(int k=0; k<out.NElts(); k++) cout << "ReShapetoReal out " << k << " " << out(k) << endl; | 
|---|
| 296 | } | 
|---|
| 297 |  | 
|---|
| 298 |  | 
|---|
| 299 | /* --Methode-- */ | 
|---|
| 300 | void FFTWServer::ReShapetoCompl(TVector< double > const & in, TVector< complex<double> > & out) | 
|---|
| 301 | { | 
|---|
| 302 | int N = in.NElts(); | 
|---|
| 303 | //  for(int k=0; k<in.NElts(); k++) cout << "ReShapetoCompl in " << k << " "  << in(k) << endl; | 
|---|
| 304 | out(0) = complex<double> (in(0),0.); | 
|---|
| 305 | if(in.NElts()%2 !=0) | 
|---|
| 306 | { | 
|---|
| 307 | for(int k=1;k<=N/2+1;k++) | 
|---|
| 308 | { | 
|---|
| 309 | out(k) =  complex<double> (in(k),in(N-k)); | 
|---|
| 310 | } | 
|---|
| 311 | } | 
|---|
| 312 | else | 
|---|
| 313 | { | 
|---|
| 314 | for(int k=1;k<N/2;k++) | 
|---|
| 315 | { | 
|---|
| 316 | out(k) =  complex<double> (in(k),in(N-k)); | 
|---|
| 317 | } | 
|---|
| 318 | out(N/2) = complex<double> (in(N/2),0.); | 
|---|
| 319 | } | 
|---|
| 320 | //  for(int k=0; k<out.NElts(); k++) cout << "ReShapetoCompl out " << k << " "  << out(k) << endl; | 
|---|
| 321 | } | 
|---|
| 322 |  | 
|---|