| 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 |   if (in(in.NElts()).imag() == 0) 
 | 
|---|
| 271 |     {
 | 
|---|
| 272 |       out(0) = in(0).real();
 | 
|---|
| 273 |       for(int i=1; i<in.NElts(); i++)
 | 
|---|
| 274 |         {
 | 
|---|
| 275 |           out(i) = in(i).real();
 | 
|---|
| 276 |         }
 | 
|---|
| 277 |       for(int i=1; i<in.NElts(); i++)
 | 
|---|
| 278 |         {
 | 
|---|
| 279 |           out(i+in.NElts()-1) = in(in.NElts()-i-1).imag();
 | 
|---|
| 280 |         }
 | 
|---|
| 281 |     }
 | 
|---|
| 282 |   else
 | 
|---|
| 283 |     {
 | 
|---|
| 284 |       out(0) = in(0).real();
 | 
|---|
| 285 |       for(int i=1; i<in.NElts(); i++)
 | 
|---|
| 286 |         {
 | 
|---|
| 287 |           out(i) = in(i).real();
 | 
|---|
| 288 |         }
 | 
|---|
| 289 |       for(int i=1; i<in.NElts(); i++)
 | 
|---|
| 290 |         {
 | 
|---|
| 291 |           out(i+in.NElts()-1) = in(in.NElts()-i).imag();
 | 
|---|
| 292 |         }
 | 
|---|
| 293 |     }
 | 
|---|
| 294 |   //  for(int k=0; k<out.NElts(); k++) cout << "ReShapetoReal out " << k << " " << out(k) << endl;
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|---|
| 295 | }
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| 296 | 
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| 297 | 
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| 298 | /* --Methode-- */
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| 299 | void FFTWServer::ReShapetoCompl(TVector< double > const & in, TVector< complex<double> > & out)
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| 300 | {
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|---|
| 301 |   int N = in.NElts();
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|---|
| 302 |   //  for(int k=0; k<in.NElts(); k++) cout << "ReShapetoCompl in " << k << " "  << in(k) << endl;
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|---|
| 303 |   out(0) = complex<double> (in(0),0.);
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| 304 |   if(in.NElts()%2 !=0)
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| 305 |     {
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|---|
| 306 |       for(int k=1;k<=N/2+1;k++)
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|---|
| 307 |         {
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|---|
| 308 |           out(k) =  complex<double> (in(k),in(N-k));
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|---|
| 309 |         }
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| 310 |     }
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| 311 |   else 
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| 312 |     {
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| 313 |       for(int k=1;k<N/2;k++)
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|---|
| 314 |         {
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|---|
| 315 |           out(k) =  complex<double> (in(k),in(N-k));
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|---|
| 316 |         }
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|---|
| 317 |       out(N/2) = complex<double> (in(N/2),0.);
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|---|
| 318 |     }
 | 
|---|
| 319 |   //  for(int k=0; k<out.NElts(); k++) cout << "ReShapetoCompl out " << k << " "  << out(k) << endl;
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| 320 | }
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| 321 | 
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