r166: *** empty log message ***
[ctsim.git] / libctsim / filter.cpp
index bfb55e8dc4695ee5fb451c2847c3185d5e63990a..84d2e7b4e080f877d9d162973d548e70131be084 100644 (file)
@@ -1,5 +1,5 @@
 /*****************************************************************************
-** FILE IDENTIFICATION
+** File IDENTIFICATION
 ** 
 **     Name:                   filter.cpp
 **     Purpose:                Routines for signal-procesing filters
@@ -9,7 +9,7 @@
 **  This is part of the CTSim program
 **  Copyright (C) 1983-2000 Kevin Rosenberg
 **
-**  $Id: filter.cpp,v 1.6 2000/07/02 18:21:39 kevin Exp $
+**  $Id: filter.cpp,v 1.23 2000/07/31 14:48:35 kevin Exp $
 **
 **  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
 **  it under the terms of the GNU General Public License (version 2) as
 
 #include "ct.h"
 
+int SignalFilter::N_INTEGRAL=500;  //static member
+
+const int SignalFilter::FILTER_INVALID = -1 ;
+const int SignalFilter::FILTER_ABS_BANDLIMIT = 0;      // filter times |x = |
+const int SignalFilter::FILTER_ABS_SINC = 1;
+const int SignalFilter::FILTER_ABS_G_HAMMING = 2;
+const int SignalFilter::FILTER_ABS_COSINE = 3;
+const int SignalFilter::FILTER_SHEPP = 4;
+const int SignalFilter::FILTER_BANDLIMIT = 5;
+const int SignalFilter::FILTER_SINC = 6;
+const int SignalFilter::FILTER_G_HAMMING = 7;
+const int SignalFilter::FILTER_COSINE = 8;
+const int SignalFilter::FILTER_TRIANGLE = 9;
+
+const char* SignalFilter::s_aszFilterName[] = {
+  {"abs_bandlimit"},
+  {"abs_sinc"},
+  {"abs_hamming"},
+  {"abs_cosine"},
+  {"shepp"},
+  {"bandlimit"},
+  {"sinc"},
+  {"hamming"},
+  {"cosine"},
+  {"triangle"},
+};
+
+const char* SignalFilter::s_aszFilterTitle[] = {
+  {"Abs(w) * Bandlimit"},
+  {"Abs(w) * Sinc"},
+  {"Abs(w) * Hamming"},
+  {"Abs(w) * Cosine"},
+  {"Shepp"},
+  {"Bandlimit"},
+  {"Sinc"},
+  {"Hamming"},
+  {"Cosine"},
+  {"Triangle"},
+};
+
+const int SignalFilter::s_iFilterCount = sizeof(s_aszFilterName) / sizeof(const char*);
+
+const int SignalFilter::FILTER_METHOD_INVALID = -1;
+const int SignalFilter::FILTER_METHOD_CONVOLUTION = 0;
+const int SignalFilter::FILTER_METHOD_FOURIER = 1;
+const int SignalFilter::FILTER_METHOD_FOURIER_TABLE = 2;
+const int SignalFilter::FILTER_METHOD_FFT = 3;
+#if HAVE_FFTW
+const int SignalFilter::FILTER_METHOD_FFTW = 4;
+const int SignalFilter::FILTER_METHOD_RFFTW =5 ;
+#endif
+
+const char* SignalFilter::s_aszFilterMethodName[] = {
+  {"convolution"},
+  {"fourier"},
+  {"fouier_table"},
+  {"fft"},
+#if HAVE_FFTW
+  {"fftw"},
+  {"rfftw"},
+#endif
+};
+
+const char* SignalFilter::s_aszFilterMethodTitle[] = {
+  {"Convolution"},
+  {"Direct Fourier"},
+  {"Fouier Trigometric Table Lookout"},
+  {"FFT"},
+#if HAVE_FFTW
+  {"FFTW"},
+  {"Real/Half-Complex FFTW"},
+#endif
+};
+
+const int SignalFilter::s_iFilterMethodCount = sizeof(s_aszFilterMethodName) / sizeof(const char*);
+
+
+const int SignalFilter::DOMAIN_INVALID = -1;
+const int SignalFilter::DOMAIN_FREQUENCY = 0;
+const int SignalFilter::DOMAIN_SPATIAL = 1;
+    
+const char* SignalFilter::s_aszDomainName[] = {
+  {"frequency"},
+  {"spatial"},
+};
+
+const char* SignalFilter::s_aszDomainTitle[] = {
+  {"Frequency"},
+  {"Spatial"},
+};
+
+const int SignalFilter::s_iDomainCount = sizeof(s_aszDomainName) / sizeof(const char*);
+
 
 /* NAME
  *   SignalFilter::SignalFilter     Construct a signal
  *
  * SYNOPSIS
- *   f = SignalFilter (filt_type, bw, xmin, xmax, n, param, domain, analytic)
+ *   f = SignalFilter (filt_type, bw, filterMin, filterMax, n, param, domain, analytic)
  *   double f          Generated filter vector
  *   int filt_type     Type of filter wanted
  *   double bw         Bandwidth of filter
- *   double xmin, xmax Filter limits
- *   int n             Number of points in signal
+ *   double filterMin, filterMax       Filter limits
+ *   int nSignalPoints Number of points in signal
  *   double param      General input parameter to filters
  *   int domain                FREQUENCY or SPATIAL domain wanted
- *   int numint                Number if intervals for calculating discrete inverse fourier xform
- *                     for spatial domain filters.  For ANALYTIC solutions, use numint = 0
  */
 
-SignalFilter::SignalFilter (const char* filterName, const char* filterMethodName, double bw, double signalLength, int n, double param, const char* domainName, int numIntegral = 0)
+SignalFilter::SignalFilter (const char* filterName, const char* filterMethodName, double bw, double signalIncrement, int nSignalPoints, double param, const char* domainName, int zeropad = 0, int preinterpolationFactor = 1)
+  : m_vecFilter(NULL), m_vecFourierCosTable(NULL), m_vecFourierSinTable(NULL), m_fail(false)
 {
-  m_vecFilter = NULL;
-  m_vecFourierCosTable = NULL;
-  m_vecFourierSinTable = NULL;
   m_idFilter = convertFilterNameToID (filterName);
   if (m_idFilter == FILTER_INVALID) {
     m_fail = true;
@@ -70,23 +159,22 @@ SignalFilter::SignalFilter (const char* filterName, const char* filterMethodName
     m_failMessage += domainName;
     return;
   }
-  init (m_idFilter, m_idFilterMethod, bw, signalLength, n, param, m_idDomain, numIntegral);
+  init (m_idFilter, m_idFilterMethod, bw, signalIncrement, nSignalPoints, param, m_idDomain, zeropad, preinterpolationFactor);
 }
 
-SignalFilter::SignalFilter (const FilterID filterID, const FilterMethodID filterMethodID, double bw, double signalLength, int n, double param, const DomainID domainID, int numIntegral = 0)
+SignalFilter::SignalFilter (const int filterID, const int filterMethodID, double bw, double signalIncrement, int nSignalPoints, double param, const int domainID, int zeropad = 0, int preinterpolationFactor = 1)
+  : m_vecFilter(NULL), m_vecFourierCosTable(NULL), m_vecFourierSinTable(NULL), m_fail(false)
 {
-  init (filterID, filterMethodID, bw, signalLength, n, param, domainID, numIntegral);
+  init (filterID, filterMethodID, bw, signalIncrement, nSignalPoints, param, domainID, zeropad, preinterpolationFactor);
 }
 
-SignalFilter::SignalFilter (const char* filterName, const char* domainName, double bw, double param, int numIntegral = 0)
+SignalFilter::SignalFilter (const char* filterName, const char* domainName, double bw, double param)
+  : m_vecFilter(NULL), m_vecFourierCosTable(NULL), m_vecFourierSinTable(NULL), m_fail(false)
 {
   m_bw = bw;
-  m_nPoints = 0;
-  m_vecFilter = NULL;
-  m_vecFourierCosTable = NULL;
-  m_vecFourierSinTable = NULL;
+  m_nSignalPoints = 0;
+  m_nFilterPoints = 0;
   m_filterParam = param;  
-  m_numIntegral = numIntegral;
   m_idFilter = convertFilterNameToID (filterName);
   if (m_idFilter == FILTER_INVALID) {
     m_fail = true;
@@ -104,7 +192,7 @@ SignalFilter::SignalFilter (const char* filterName, const char* domainName, doub
 }
 
 void
-SignalFilter::init (const FilterID filterID, const FilterMethodID filterMethodID, double bw, double signalLength, int n, double param, const DomainID domainID, int numint)
+SignalFilter::init (const int filterID, const int filterMethodID, double bw, double signalIncrement, int nSignalPoints, double filterParam, const int domainID, int zeropad, int preinterpolationFactor)
 {
   m_bw = bw;
   m_idFilter = filterID;
@@ -114,229 +202,346 @@ SignalFilter::init (const FilterID filterID, const FilterMethodID filterMethodID
     m_fail = true;
     return;
   }
+  m_traceLevel = TRACE_NONE;
   m_nameFilter = convertFilterIDToName (m_idFilter);
   m_nameDomain = convertDomainIDToName (m_idDomain);
   m_nameFilterMethod = convertFilterMethodIDToName (m_idFilterMethod);
-  m_fail = false;
-  m_nSignalPoints = n;
-  m_nFilterPoints = 2 * m_nSignalPoints - 1;
-
-  m_signalLength = signalLength;
-  m_xmin = -signalLength;
-  m_xmax = signalLength;
-  m_numIntegral = numint;
-  m_filterParam = param;  
-  m_vecFilter = new double[n];
-  if (m_idFilterMethod == FILTER_METHOD_FOURIER) {
-    int nFourier = n * n + 1;
-    double angleIncrement = (2. * PI) / n;
-    m_vecFourierCosTable = new double[ nFourier ];
-    m_vecFourierSinTable = new double[ nFourier ];
-    for (int i = 0; i < nFourier; i++) {
-      m_vecFourierCosTable[i] = cos (angleIncrement * i);
-      m_vecFourierSinTable[i] = sin (angleIncrement * i);
+  m_nSignalPoints = nSignalPoints;
+  m_signalInc = signalIncrement;
+  m_filterParam = filterParam;  
+  m_zeropad = zeropad;
+  m_preinterpolationFactor = preinterpolationFactor;
+
+  m_vecFourierCosTable = NULL;
+  m_vecFourierSinTable = NULL;
+  m_vecFilter = NULL;
+
+  if (m_idFilterMethod == FILTER_METHOD_FFT) {
+#if HAVE_FFTW
+    m_idFilterMethod = FILTER_METHOD_RFFTW;
+#else
+    m_fail = true;
+    m_failMessage = "FFT not yet implemented";
+    return;
+#endif
+  }
+
+  if (m_idFilterMethod == FILTER_METHOD_FOURIER || m_idFilterMethod == FILTER_METHOD_FOURIER_TABLE || m_idFilterMethod == FILTER_METHOD_FFT
+#if HAVE_FFTW
+      || m_idFilterMethod == FILTER_METHOD_FFTW || m_idFilterMethod == FILTER_METHOD_RFFTW
+#endif
+      ) {
+    m_nFilterPoints = m_nSignalPoints;
+    if (m_zeropad > 0) {
+      double logBase2 = log(m_nSignalPoints) / log(2);
+      int nextPowerOf2 = static_cast<int>(floor(logBase2));
+      if (logBase2 != floor(logBase2))
+       nextPowerOf2++;
+      nextPowerOf2 += (m_zeropad - 1);
+      m_nFilterPoints = 1 << nextPowerOf2;
+      if (m_traceLevel >= TRACE_TEXT)
+       cout << "nFilterPoints = " << m_nFilterPoints << endl;
     }
+    m_nOutputPoints = m_nFilterPoints * m_preinterpolationFactor;
+    m_filterMin = -1. / (2 * m_signalInc);
+    m_filterMax = 1. / (2 * m_signalInc);
+    m_filterInc = (m_filterMax - m_filterMin) / m_nFilterPoints;
+    m_vecFilter = new double [m_nFilterPoints];
+    int halfFilter = m_nFilterPoints / 2;
+    for (int i = 0; i <= halfFilter; i++) 
+       m_vecFilter[i] = static_cast<double>(i) / halfFilter/ (2. * m_signalInc);
+    for (int i = 1; i <= halfFilter; i++)
+       m_vecFilter[m_nFilterPoints - i] = static_cast<double>(i) / halfFilter / (2. * m_signalInc);
   }
 
-  double xinc = (m_xmax - m_xmin) / (m_nPoints - 1);
-
-  if (m_idFilter == FILTER_SHEPP) {
-    double a = 2 * m_bw;
-    double c = - 4. / (a * a);
-    int center = (m_nPoints - 1) / 2;
-    int sidelen = center;
-    m_vecFilter[center] = 4. / (a * a);
-
-    for (int i = 1; i <= sidelen; i++ )
-      m_vecFilter [center + i] = m_vecFilter [center - i] = c / (4 * (i * i) - 1);
-  } else if (m_idDomain == DOMAIN_FREQUENCY) {
-    double x;
-    int i;
-    for (x = m_xmin, i = 0; i < m_nPoints; x += xinc, i++)
-      m_vecFilter[i] = frequencyResponse (x, param);
-  } else if (m_idDomain == DOMAIN_SPATIAL) {
-    double x;
-    int i;
-    for (x = m_xmin, i = 0; i < m_nPoints; x += xinc, i++)
-      if (numint == 0)
-       m_vecFilter[i] = spatialResponseAnalytic (x, param);
-      else
-       m_vecFilter[i] = spatialResponseCalc (x, param, numint);
-  } else {
+  // precalculate sin and cosine tables for fourier transform
+  if (m_idFilterMethod == FILTER_METHOD_FOURIER_TABLE) {
+      int nFourier = max(m_nFilterPoints,m_nOutputPoints) * max(m_nFilterPoints, m_nOutputPoints) + 1;
+      double angleIncrement = (2. * PI) / m_nFilterPoints;
+      m_vecFourierCosTable = new double[ nFourier ];
+      m_vecFourierSinTable = new double[ nFourier ];
+      double angle = 0;
+      for (int i = 0; i < nFourier; i++) {
+         m_vecFourierCosTable[i] = cos (angle);
+         m_vecFourierSinTable[i] = sin (angle);
+         angle += angleIncrement;
+      }
+  }
+
+#if HAVE_FFTW
+  if (m_idFilterMethod == FILTER_METHOD_FFTW || m_idFilterMethod == FILTER_METHOD_RFFTW) {
+      for (int i = 0; i < m_nFilterPoints; i++)  //fftw uses unnormalized fft
+       m_vecFilter[i] /= m_nFilterPoints;
+  }
+
+  if (m_idFilterMethod == FILTER_METHOD_RFFTW) {
+      m_realPlanForward = rfftw_create_plan (m_nFilterPoints, FFTW_REAL_TO_COMPLEX, FFTW_ESTIMATE);
+      m_realPlanBackward = rfftw_create_plan (m_nOutputPoints, FFTW_COMPLEX_TO_REAL, FFTW_ESTIMATE);
+      m_vecRealFftInput = new fftw_real [ m_nFilterPoints ];
+      m_vecRealFftSignal = new fftw_real [ m_nOutputPoints ];
+      for (int i = 0; i < m_nFilterPoints; i++) 
+         m_vecRealFftInput[i] = 0;
+  } else if (m_idFilterMethod == FILTER_METHOD_FFTW) {
+       m_complexPlanForward = fftw_create_plan (m_nFilterPoints, FFTW_FORWARD, FFTW_ESTIMATE);
+      m_complexPlanBackward = fftw_create_plan (m_nOutputPoints, FFTW_BACKWARD, FFTW_ESTIMATE);
+      m_vecComplexFftInput = new fftw_complex [ m_nFilterPoints ];
+      m_vecComplexFftSignal = new fftw_complex [ m_nOutputPoints ];
+      for (int i = 0; i < m_nFilterPoints; i++) 
+         m_vecComplexFftInput[i].re = m_vecComplexFftInput[i].im = 0;
+      for (int i = 0; i < m_nOutputPoints; i++) 
+         m_vecComplexFftSignal[i].re = m_vecComplexFftSignal[i].im = 0;
+  }
+#endif
+
+ if (m_idFilterMethod == FILTER_METHOD_CONVOLUTION) {
+    m_nFilterPoints = 2 * m_nSignalPoints - 1;
+    m_filterMin = -m_signalInc * (m_nSignalPoints - 1);
+    m_filterMax = m_signalInc * (m_nSignalPoints - 1);
+    m_filterInc = (m_filterMax - m_filterMin) / (m_nFilterPoints - 1);
+    m_vecFilter = new double[ m_nFilterPoints ];
+    
+    if (m_idFilter == FILTER_SHEPP) {
+      double a = 2 * m_bw;
+      double c = - 4. / (a * a);
+      int center = (m_nFilterPoints - 1) / 2;
+      int sidelen = center;
+      m_vecFilter[center] = 4. / (a * a);
+      
+      for (int i = 1; i <= sidelen; i++ )
+       m_vecFilter [center + i] = m_vecFilter [center - i] = c / (4 * (i * i) - 1);
+    } else if (m_idDomain == DOMAIN_FREQUENCY) {
+      double x;
+      int i;
+      for (x = m_filterMin, i = 0; i < m_nFilterPoints; x += m_filterInc, i++)
+       m_vecFilter[i] = frequencyResponse (x, m_filterParam);
+    } else if (m_idDomain == DOMAIN_SPATIAL) {
+      double x;
+      int i;
+      for (x = m_filterMin, i = 0; i < m_nFilterPoints; x += m_filterInc, i++) {
+       if (haveAnalyticSpatial(m_idFilter))
+         m_vecFilter[i] = spatialResponseAnalytic (x, m_filterParam);
+       else
+         m_vecFilter[i] = spatialResponseCalc (x, m_filterParam);
+#if LIMIT_BANDWIDTH_TRIAL
+       if (i < m_nFilterPoints / 4 || i > (m_nFilterPoints * 3) / 4)
+         m_vecFilter[i] = 0;
+#endif
+      }
+    } else {
       m_failMessage = "Illegal domain name ";
       m_failMessage += m_idDomain;
       m_fail = true;
+    }
   }
 }
 
 SignalFilter::~SignalFilter (void)
 {
-    delete m_vecFilter;
-    delete m_vecFourierSinTable;
-    delete m_vecFourierCosTable;
+    delete [] m_vecFilter;
+    delete [] m_vecFourierSinTable;
+    delete [] m_vecFourierCosTable;
+
+#if HAVE_FFTW
+    if (m_idFilterMethod == FILTER_METHOD_FFTW) {
+       fftw_destroy_plan(m_complexPlanForward);
+       fftw_destroy_plan(m_complexPlanBackward);
+       delete [] m_vecComplexFftInput;
+       delete [] m_vecComplexFftSignal;
+    }
+    if (m_idFilterMethod == FILTER_METHOD_RFFTW) {
+       rfftw_destroy_plan(m_realPlanForward);
+       rfftw_destroy_plan(m_realPlanBackward);
+       delete [] m_vecRealFftInput;
+       delete [] m_vecRealFftSignal;
+    }
+#endif
 }
 
 
-const SignalFilter::FilterID
+int
 SignalFilter::convertFilterNameToID (const char *filterName)
 {
-  FilterID filterID = FILTER_INVALID;
-
-  if (strcasecmp (filterName, FILTER_BANDLIMIT_STR) == 0)
-    filterID = FILTER_BANDLIMIT;
-  else if (strcasecmp (filterName, FILTER_HAMMING_STR) == 0)
-    filterID = FILTER_G_HAMMING;
-  else if (strcasecmp (filterName, FILTER_SINC_STR) == 0)
-    filterID = FILTER_SINC;
-  else if (strcasecmp (filterName, FILTER_COS_STR) == 0)
-    filterID = FILTER_COSINE;
-  else if (strcasecmp (filterName, FILTER_TRIANGLE_STR) == 0)
-    filterID = FILTER_TRIANGLE;
-  else if (strcasecmp (filterName, FILTER_ABS_BANDLIMIT_STR) == 0)
-    filterID = FILTER_ABS_BANDLIMIT;
-  else if (strcasecmp (filterName, FILTER_ABS_HAMMING_STR) == 0)
-    filterID = FILTER_ABS_G_HAMMING;
-  else if (strcasecmp (filterName, FILTER_ABS_SINC_STR) == 0)
-    filterID = FILTER_ABS_SINC;
-  else if (strcasecmp (filterName, FILTER_ABS_COS_STR) == 0)
-    filterID = FILTER_ABS_COSINE;
-  else if (strcasecmp (filterName, FILTER_SHEPP_STR) == 0)
-    filterID = FILTER_SHEPP;
+  int filterID = FILTER_INVALID;
+
+  for (int i = 0; i < s_iFilterCount; i++)
+    if (strcasecmp (filterName, s_aszFilterName[i]) == 0) {
+      filterID = i;
+      break;
+    }
 
   return (filterID);
 }
 
 const char *
-SignalFilter::convertFilterIDToName (const FilterID filterID)
-{
-  const char *name = "";
-
-  if (filterID == FILTER_SHEPP)
-    name = FILTER_SHEPP_STR;
-  else if (filterID == FILTER_ABS_COSINE)
-    name = FILTER_ABS_COS_STR;
-  else if (filterID == FILTER_ABS_SINC)
-    name = FILTER_ABS_SINC_STR;
-  else if (filterID == FILTER_ABS_G_HAMMING)
-    name = FILTER_ABS_HAMMING_STR;
-  else if (filterID == FILTER_ABS_BANDLIMIT)
-    name = FILTER_ABS_BANDLIMIT_STR;
-  else if (filterID == FILTER_COSINE)
-    name = FILTER_COS_STR;
-  else if (filterID == FILTER_SINC)
-    name = FILTER_SINC_STR;
-  else if (filterID == FILTER_G_HAMMING)
-    name = FILTER_HAMMING_STR;
-  else if (filterID == FILTER_BANDLIMIT)
-    name = FILTER_BANDLIMIT_STR;
-  else if (filterID == FILTER_TRIANGLE)
-    name = FILTER_TRIANGLE_STR;
-           
+SignalFilter::convertFilterIDToName (const int filterID)
+{
+  static const char *name = "";
+  if (filterID >= 0 && filterID < s_iFilterCount)
+      return (s_aszFilterName [filterID]);
+
   return (name);
 }
+
+const char *
+SignalFilter::convertFilterIDToTitle (const int filterID)
+{
+  static const char *title = "";
+  if (filterID >= 0 && filterID < s_iFilterCount)
+      return (s_aszFilterTitle [filterID]);
+
+  return (title);
+}
       
-const SignalFilter::FilterMethodID
+int
 SignalFilter::convertFilterMethodNameToID (const char* const filterMethodName)
 {
-  FilterMethodID fmID = FILTER_METHOD_INVALID;
-
-  if (strcasecmp (filterMethodName, FILTER_METHOD_CONVOLUTION_STR) == 0)
-    fmID = FILTER_METHOD_CONVOLUTION;
-  else if (strcasecmp (filterMethodName, FILTER_METHOD_FOURIER_STR) == 0)
-    fmID = FILTER_METHOD_FOURIER;
-  else if (strcasecmp (filterMethodName, FILTER_METHOD_FFT_STR) == 0)
-    fmID = FILTER_METHOD_FFT;
-  else if (strcasecmp (filterMethodName, FILTER_METHOD_FFT_ZEROPAD_2_STR) == 0)
-    fmID = FILTER_METHOD_FFT_ZEROPAD_2;
-  else if (strcasecmp (filterMethodName, FILTER_METHOD_FFT_ZEROPAD_4_STR) == 0)
-    fmID = FILTER_METHOD_FFT_ZEROPAD_4;
-  else if (strcasecmp (filterMethodName, FILTER_METHOD_FFT_ZEROPAD_6_STR) == 0)
-    fmID = FILTER_METHOD_FFT_ZEROPAD_6;
+  int fmID = FILTER_METHOD_INVALID;
+
+  for (int i = 0; i < s_iFilterMethodCount; i++)
+   if (strcasecmp (filterMethodName, s_aszFilterMethodName[i]) == 0) {
+      fmID = i;
+      break;
+    }
 
   return (fmID);
 }
 
 const char *
-SignalFilter::convertFilterMethodIDToName (const FilterMethodID fmID)
-{
-  const char *name = "";
-
-  if (fmID == FILTER_METHOD_CONVOLUTION)
-    return (FILTER_METHOD_CONVOLUTION_STR);
-  else if (fmID == FILTER_METHOD_FOURIER)
-    return (FILTER_METHOD_FOURIER_STR);
-  else if (fmID == FILTER_METHOD_FFT)
-    return (FILTER_METHOD_FFT_STR);
-  else if (fmID == FILTER_METHOD_FFT_ZEROPAD_2)
-    return (FILTER_METHOD_FFT_ZEROPAD_2_STR);
-  else if (fmID == FILTER_METHOD_FFT_ZEROPAD_4)
-    return (FILTER_METHOD_FFT_ZEROPAD_4_STR);
-  else if (fmID == FILTER_METHOD_FFT_ZEROPAD_6)
-    return (FILTER_METHOD_FFT_ZEROPAD_6_STR);
+SignalFilter::convertFilterMethodIDToName (const int fmID)
+{
+  static const char *name = "";
+
+  if (fmID >= 0 && fmID < s_iFilterMethodCount)
+      return (s_aszFilterMethodName [fmID]);
 
   return (name);
 }
 
-const SignalFilter::DomainID
+const char *
+SignalFilter::convertFilterMethodIDToTitle (const int fmID)
+{
+  static const char *title = "";
+
+  if (fmID >= 0 && fmID < s_iFilterMethodCount)
+      return (s_aszFilterTitle [fmID]);
+
+  return (title);
+}
+
+int
 SignalFilter::convertDomainNameToID (const char* const domainName)
 {
-  DomainID dID = DOMAIN_INVALID;
+  int dID = DOMAIN_INVALID;
 
-  if (strcasecmp (domainName, DOMAIN_SPATIAL_STR) == 0)
-    dID = DOMAIN_SPATIAL;
-  else if (strcasecmp (domainName, DOMAIN_FREQUENCY_STR) == 0)
-    dID = DOMAIN_FREQUENCY;
+  for (int i = 0; i < s_iDomainCount; i++)
+   if (strcasecmp (domainName, s_aszDomainName[i]) == 0) {
+      dID = i;
+      break;
+    }
 
   return (dID);
 }
 
 const char *
-SignalFilter::convertDomainIDToName (const DomainID domain)
+SignalFilter::convertDomainIDToName (const int domainID)
 {
-  const char *name = "";
+  static const char *name = "";
 
-  if (domain == DOMAIN_SPATIAL)
-    return (DOMAIN_SPATIAL_STR);
-  else if (domain == DOMAIN_FREQUENCY)
-    return (DOMAIN_FREQUENCY_STR);
+  if (domainID >= 0 && domainID < s_iDomainCount)
+      return (s_aszDomainName [domainID]);
 
   return (name);
 }
 
-
-void
-SignalFilter::filterSignal (const double input[], double output[], double dx, const int n) const
+const char *
+SignalFilter::convertDomainIDToTitle (const int domainID)
 {
-  if (m_idFilterMethod == FILTER_METHOD_CONVOLUTION) {
-    for (int i = 0; i < n; i++)
-      output[i] = convolve (input, dx, i, n);
-  } else if (m_idFilterMethod == FILTER_METHOD_FOURIER) {
-    complex<double> fftSignal[n];
-    complex<double> complexOutput;
-    finiteFourierTransform (input, fftSignal, 1);
-    finiteFourierTransform (fftSignal, complexOutput, -1);
-    for (int i = 0; i < n; i++)
-      output[i] = complexOutput[i].mag();
-  }
+  static const char *title = "";
+
+  if (domainID >= 0 && domainID < s_iDomainCount)
+      return (s_aszDomainTitle [domainID]);
+
+  return (title);
 }
 
 void
-SignalFilter::filterSignal (const float input[], double output[], double dx, const int n) const
+SignalFilter::filterSignal (const float input[], double output[]) const
 {
   if (m_idFilterMethod == FILTER_METHOD_CONVOLUTION) {
-    for (int i = 0; i < n; i++)
-      output[i] = convolve (input, dx, i, n);
+    for (int i = 0; i < m_nSignalPoints; i++)
+      output[i] = convolve (input, m_signalInc, i, m_nSignalPoints);
+  } else if (m_idFilterMethod == FILTER_METHOD_FOURIER) {
+    double inputSignal[m_nFilterPoints];
+    for (int i = 0; i < m_nSignalPoints; i++)
+      inputSignal[i] = input[i];
+    for (int i = m_nSignalPoints; i < m_nFilterPoints; i++)
+      inputSignal[i] = 0;  // zeropad
+    complex<double> fftSignal[m_nFilterPoints];
+    finiteFourierTransform (inputSignal, fftSignal, m_nFilterPoints, -1);
+    for (int i = 0; i < m_nFilterPoints; i++)
+      fftSignal[i] *= m_vecFilter[i];
+    double inverseFourier[m_nFilterPoints];
+    finiteFourierTransform (fftSignal, inverseFourier, m_nFilterPoints, 1);
+    for (int i = 0; i < m_nSignalPoints; i++) 
+      output[i] = inverseFourier[i];
+  } else if (m_idFilterMethod == FILTER_METHOD_FOURIER_TABLE) {
+    double inputSignal[m_nFilterPoints];
+    for (int i = 0; i < m_nSignalPoints; i++)
+      inputSignal[i] = input[i];
+    for (int i = m_nSignalPoints; i < m_nFilterPoints; i++)
+      inputSignal[i] = 0;  // zeropad
+    complex<double> fftSignal[m_nFilterPoints];
+    finiteFourierTransform (inputSignal, fftSignal, -1);
+    for (int i = 0; i < m_nFilterPoints; i++)
+      fftSignal[i] *= m_vecFilter[i];
+    double inverseFourier[m_nFilterPoints];
+    finiteFourierTransform (fftSignal, inverseFourier, 1);
+    for (int i = 0; i < m_nSignalPoints; i++) 
+      output[i] = inverseFourier[i];
+  }
+#if HAVE_FFTW
+  else if (m_idFilterMethod == FILTER_METHOD_RFFTW) {
+      for (int i = 0; i < m_nSignalPoints; i++)
+         m_vecRealFftInput[i] = input[i];
+
+      fftw_real fftOutput [ m_nFilterPoints ];
+      rfftw_one (m_realPlanForward, m_vecRealFftInput, fftOutput);
+      for (int i = 0; i < m_nFilterPoints; i++)
+         m_vecRealFftSignal[i] = m_vecFilter[i] * fftOutput[i];
+      for (int i = m_nFilterPoints; i < m_nOutputPoints; i++)
+       m_vecRealFftSignal[i] = 0;
+
+      fftw_real ifftOutput [ m_nOutputPoints ];
+      rfftw_one(m_realPlanBackward, m_vecRealFftSignal, ifftOutput);
+      for (int i = 0; i < m_nSignalPoints * m_preinterpolationFactor; i++)
+         output[i] = ifftOutput[i];
+  } else if (m_idFilterMethod == FILTER_METHOD_FFTW) {
+      for (int i = 0; i < m_nSignalPoints; i++)
+         m_vecComplexFftInput[i].re = input[i];
+
+      fftw_complex fftOutput [ m_nFilterPoints ];
+      fftw_one(m_complexPlanForward, m_vecComplexFftInput, fftOutput);
+      for (int i = 0; i < m_nFilterPoints; i++) {
+         m_vecComplexFftSignal[i].re = m_vecFilter[i] * fftOutput[i].re;
+         m_vecComplexFftSignal[i].im = m_vecFilter[i] * fftOutput[i].im;
+      }
+      fftw_complex ifftOutput [ m_nOutputPoints ];
+      fftw_one(m_complexPlanBackward, m_vecComplexFftSignal, ifftOutput);
+      for (int i = 0; i < m_nSignalPoints * m_preinterpolationFactor; i++) 
+         output[i] = ifftOutput[i].re;
   }
+#endif
 }
 
-
 double
 SignalFilter::response (double x)
 {
   double response = 0;
 
   if (m_idDomain == DOMAIN_SPATIAL)
-    response = spatialResponse (m_idFilter, m_bw, x, m_filterParam, m_numIntegral);
+    response = spatialResponse (m_idFilter, m_bw, x, m_filterParam);
   else if (m_idDomain == DOMAIN_FREQUENCY)
     response = frequencyResponse (m_idFilter, m_bw, x, m_filterParam);
 
@@ -345,12 +550,12 @@ SignalFilter::response (double x)
 
 
 double 
-SignalFilter::spatialResponse (FilterID filterID, double bw, double x, double param, int nIntegral = 0)
+SignalFilter::spatialResponse (int filterID, double bw, double x, double param)
 {
-  if (nIntegral == 0)
+  if (haveAnalyticSpatial(filterID))
     return spatialResponseAnalytic (filterID, bw, x, param);
   else
-    return spatialResponseCalc (filterID, bw, x, param, nIntegral);
+    return spatialResponseCalc (filterID, bw, x, param, N_INTEGRAL);
 }
 
 /* NAME
@@ -369,13 +574,13 @@ SignalFilter::spatialResponse (FilterID filterID, double bw, double x, double pa
  */
 
 double 
-SignalFilter::spatialResponseCalc (double x, double param, int nIntegral) const
+SignalFilter::spatialResponseCalc (double x, double param) const
 {
-  return (spatialResponseCalc (m_idFilter, m_bw, x, param, nIntegral));
+  return (spatialResponseCalc (m_idFilter, m_bw, x, param, N_INTEGRAL));
 }
 
 double 
-SignalFilter::spatialResponseCalc (FilterID filterID, double bw, double x, double param, int n)
+SignalFilter::spatialResponseCalc (int filterID, double bw, double x, double param, int n)
 {
   double zmin, zmax;
 
@@ -419,7 +624,7 @@ SignalFilter::frequencyResponse (double u, double param) const
 
 
 double 
-SignalFilter::frequencyResponse (FilterID filterID, double bw, double u, double param)
+SignalFilter::frequencyResponse (int filterID, double bw, double u, double param)
 {
   double q;
   double au = fabs (u);
@@ -503,8 +708,32 @@ SignalFilter::spatialResponseAnalytic (double x, double param) const
   return spatialResponseAnalytic (m_idFilter, m_bw, x, param);
 }
 
+const bool
+SignalFilter::haveAnalyticSpatial (int filterID)
+{
+  bool haveAnalytic = false;
+
+  switch (filterID) {
+  case FILTER_BANDLIMIT:
+  case FILTER_TRIANGLE:
+  case FILTER_COSINE:
+  case FILTER_G_HAMMING:
+  case FILTER_ABS_BANDLIMIT:
+  case FILTER_ABS_COSINE:
+  case FILTER_ABS_G_HAMMING:
+  case FILTER_SHEPP:
+  case FILTER_SINC:
+    haveAnalytic = true;
+    break;
+  default:
+    break;
+  }
+
+  return (haveAnalytic);
+}
+
 double 
-SignalFilter::spatialResponseAnalytic (FilterID filterID, double bw, double x, double param)
+SignalFilter::spatialResponseAnalytic (int filterID, double bw, double x, double param)
 {
   double q, temp;
   double u = TWOPI * x;
@@ -664,16 +893,16 @@ SignalFilter::finiteFourierTransform (const double input[], complex<double> outp
   else 
     direction = 1;
     
-  double angleIncrement = 2 * PI / n;
+  double angleIncrement = direction * 2 * PI / n;
   for (int i = 0; i < n; i++) {
     double sumReal = 0;
     double sumImag = 0;
     for (int j = 0; j < n; j++) {
-      double angle = i * j * angleIncrement * direction;
-      sumReal += input[i] * cos(angle);
-      sumImag += input[i] * sin(angle);
+      double angle = i * j * angleIncrement;
+      sumReal += input[j] * cos(angle);
+      sumImag += input[j] * sin(angle);
     }
-    if (direction > 0) {
+    if (direction < 0) {
       sumReal /= n;
       sumImag /= n;
     }
@@ -681,6 +910,52 @@ SignalFilter::finiteFourierTransform (const double input[], complex<double> outp
   }
 }
 
+
+void
+SignalFilter::finiteFourierTransform (const complex<double> input[], complex<double> output[], const int n, int direction)
+{
+  if (direction < 0)
+    direction = -1;
+  else 
+    direction = 1;
+    
+  double angleIncrement = direction * 2 * PI / n;
+  for (int i = 0; i < n; i++) {
+    complex<double> sum (0,0);
+    for (int j = 0; j < n; j++) {
+      double angle = i * j * angleIncrement;
+      complex<double> exponentTerm (cos(angle), sin(angle));
+      sum += input[j] * exponentTerm;
+    }
+    if (direction < 0) {
+      sum /= n;
+    }
+    output[i] = sum;
+  }
+}
+
+void
+SignalFilter::finiteFourierTransform (const complex<double> input[], double output[], const int n, int direction)
+{
+  if (direction < 0)
+    direction = -1;
+  else 
+    direction = 1;
+    
+  double angleIncrement = direction * 2 * PI / n;
+  for (int i = 0; i < n; i++) {
+      double sumReal = 0;
+    for (int j = 0; j < n; j++) {
+      double angle = i * j * angleIncrement;
+      sumReal += input[j].real() * cos(angle) - input[j].imag() * sin(angle);
+    }
+    if (direction < 0) {
+      sumReal /= n;
+    }
+    output[i] = sumReal;
+  }
+}
+
 void
 SignalFilter::finiteFourierTransform (const double input[], complex<double> output[], int direction) const
 {
@@ -689,23 +964,84 @@ SignalFilter::finiteFourierTransform (const double input[], complex<double> outp
   else 
     direction = 1;
     
-  double angleIncrement = 2 * PI / m_nPoints;
-  for (int i = 0; i < m_nPoints; i++) {
+  for (int i = 0; i < m_nFilterPoints; i++) {
     double sumReal = 0, sumImag = 0;
-    for (int j = 0; j < m_nPoints; j++) {
+    for (int j = 0; j < m_nFilterPoints; j++) {
       int tableIndex = i * j;
       if (direction > 0) {
-       sumReal += input[i] * m_vecFourierCosTable[tableIndex];
-       sumImag += input[i] * m_vecFourierSinTable[tableIndex];
+       sumReal += input[j] * m_vecFourierCosTable[tableIndex];
+       sumImag += input[j] * m_vecFourierSinTable[tableIndex];
       } else {
-       sumReal += input[i] * m_vecFourierCosTable[tableIndex];
-       sumImag -= input[i] * m_vecFourierSinTable[tableIndex];
+       sumReal += input[j] * m_vecFourierCosTable[tableIndex];
+       sumImag -= input[j] * m_vecFourierSinTable[tableIndex];
       }
     }
-    if (direction > 0) {
-      sumReal /= m_nPoints;
-      sumImag /= m_nPoints;
+    if (direction < 0) {
+      sumReal /= m_nFilterPoints;
+      sumImag /= m_nFilterPoints;
     }
     output[i] = complex<double> (sumReal, sumImag);
   }
 }
+
+// (a+bi) * (c + di) = (ac - bd) + (ad + bc)i
+void
+SignalFilter::finiteFourierTransform (const complex<double> input[], complex<double> output[], int direction) const
+{
+  if (direction < 0)
+    direction = -1;
+  else 
+    direction = 1;
+    
+  for (int i = 0; i < m_nFilterPoints; i++) {
+    double sumReal = 0, sumImag = 0;
+    for (int j = 0; j < m_nFilterPoints; j++) {
+      int tableIndex = i * j;
+      if (direction > 0) {
+       sumReal += input[j].real() * m_vecFourierCosTable[tableIndex] 
+         - input[j].imag() * m_vecFourierSinTable[tableIndex];
+       sumImag += input[j].real() * m_vecFourierSinTable[tableIndex]
+         + input[j].imag() * m_vecFourierCosTable[tableIndex];
+      } else {
+       sumReal += input[j].real() * m_vecFourierCosTable[tableIndex] 
+         - input[j].imag() * -m_vecFourierSinTable[tableIndex];
+       sumImag += input[j].real() * -m_vecFourierSinTable[tableIndex]
+         + input[j].imag() * m_vecFourierCosTable[tableIndex];
+      }
+    }
+    if (direction < 0) {
+      sumReal /= m_nFilterPoints;
+      sumImag /= m_nFilterPoints;
+    }
+    output[i] = complex<double> (sumReal, sumImag);
+  }
+}
+
+void
+SignalFilter::finiteFourierTransform (const complex<double> input[], double output[], int direction) const
+{
+  if (direction < 0)
+    direction = -1;
+  else 
+    direction = 1;
+    
+  for (int i = 0; i < m_nFilterPoints; i++) {
+      double sumReal = 0;
+    for (int j = 0; j < m_nFilterPoints; j++) {
+      int tableIndex = i * j;
+      if (direction > 0) {
+       sumReal += input[j].real() * m_vecFourierCosTable[tableIndex] 
+         - input[j].imag() * m_vecFourierSinTable[tableIndex];
+      } else {
+       sumReal += input[j].real() * m_vecFourierCosTable[tableIndex] 
+         - input[j].imag() * -m_vecFourierSinTable[tableIndex];
+      }
+    }
+    if (direction < 0) {
+      sumReal /= m_nFilterPoints;
+    }
+    output[i] = sumReal;
+  }
+}
+
+