r145: *** empty log message ***
[ctsim.git] / libctsim / filter.cpp
index b2d3062c7dbe17934f1e78d4dbf6ceb55d6a0998..d22e99f37794bd69c261865c2ea00de0f30bd757 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 1.2 2000/06/20 17:54:51 kevin Exp $
+**  $Id: filter.cpp,v 1.17 2000/07/13 07:03:21 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
+
 /* NAME
- *   filter_generate                           Generate a filter
+ *   SignalFilter::SignalFilter     Construct a signal
  *
  * SYNOPSIS
- *   f = filter_generate (filt_type, bw, xmin, xmax, 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 filter
- *   double param                      General input parameter to filters
- *   int domain                                FREQ 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
+ *   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 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
  */
 
-SignalFilter::SignalFilter (const FilterType filt_type, double bw, double xmin, double xmax, int n, double param, const DomainType domain, int numint)
+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_idFilter = convertFilterNameToID (filterName);
+  if (m_idFilter == FILTER_INVALID) {
+    m_fail = true;
+    m_failMessage = "Invalid Filter name ";
+    m_failMessage += filterName;
+    return;
+  }
+  m_idFilterMethod = convertFilterMethodNameToID (filterMethodName);
+  if (m_idFilterMethod == FILTER_METHOD_INVALID) {
+    m_fail = true;
+    m_failMessage = "Invalid filter method name ";
+    m_failMessage += filterMethodName;
+    return;
+  }
+  m_idDomain = convertDomainNameToID (domainName);
+  if (m_idDomain == DOMAIN_INVALID) {
+    m_fail = true;
+    m_failMessage = "Invalid domain name ";
+    m_failMessage += domainName;
+    return;
+  }
+  init (m_idFilter, m_idFilterMethod, bw, signalIncrement, nSignalPoints, param, m_idDomain, zeropad, preinterpolationFactor);
+}
+
+SignalFilter::SignalFilter (const FilterID filterID, const FilterMethodID filterMethodID, double bw, double signalIncrement, int nSignalPoints, double param, const DomainID domainID, int zeropad = 0, int preinterpolationFactor = 1)
+{
+  init (filterID, filterMethodID, bw, signalIncrement, nSignalPoints, param, domainID, zeropad, preinterpolationFactor);
+}
+
+SignalFilter::SignalFilter (const char* filterName, const char* domainName, double bw, double param)
 {
-  m_vecFilter = new double [n];
-  m_filterType = filt_type;
   m_bw = bw;
+  m_nSignalPoints = 0;
+  m_nFilterPoints = 0;
+  m_vecFilter = NULL;
+  m_vecFourierCosTable = NULL;
+  m_vecFourierSinTable = NULL;
+  m_filterParam = param;  
+  m_idFilter = convertFilterNameToID (filterName);
+  if (m_idFilter == FILTER_INVALID) {
+    m_fail = true;
+    m_failMessage = "Invalid Filter name ";
+    m_failMessage += filterName;
+    return;
+  }
+  m_idDomain = convertDomainNameToID (domainName);
+  if (m_idDomain == DOMAIN_INVALID) {
+    m_fail = true;
+    m_failMessage = "Invalid domain name ";
+    m_failMessage += domainName;
+    return;
+  }
+}
+
+void
+SignalFilter::init (const FilterID filterID, const FilterMethodID filterMethodID, double bw, double signalIncrement, int nSignalPoints, double filterParam, const DomainID domainID, int zeropad, int preinterpolationFactor)
+{
+  m_bw = bw;
+  m_idFilter = filterID;
+  m_idDomain = domainID;
+  m_idFilterMethod = filterMethodID;
+  if (m_idFilter == FILTER_INVALID || m_idDomain == DOMAIN_INVALID || m_idFilterMethod == FILTER_METHOD_INVALID) {
+    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 = 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 || 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;
+      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);
+  }
+
+  // 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;
+  }
 
-  double xinc = (xmax - xmin) / (n - 1);
+  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_filterType == FILTER_SHEPP) {
-    double a = 2 * m_bw;
-    double c = - 4. / (a * a);
-    int center = (n - 1) / 2;
-    int sidelen = center;
-    m_vecFilter[center] = 4. / (a * a);
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 ];
     
-    for (int i = 1; i <= sidelen; i++ )
-      m_vecFilter [center + i] = m_vecFilter [center - i] = c / (4 * (i * i) - 1);
-  } else if (domain == D_FREQ) {
-    double x;
-    int i;
-    for (x = xmin, i = 0; i < n; x += xinc, i++)
-      m_vecFilter[i] = frequencyResponse (x, param);
-  } else if (domain == D_SPATIAL) {
-    double x;
-    int i;
-    for (x = xmin, i = 0; i < n; x += xinc, i++)
-      if (numint == 0)
-       m_vecFilter[i] = spatialResponseAnalytic (x, param);
-      else
-       m_vecFilter[i] = spatialResponseCalc (x, param, numint);
-  } else {
-    sys_error (ERR_WARNING, "Illegal domain %d [filt_generate]", domain);
+    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);
+    } else {
+      m_failMessage = "Illegal domain name ";
+      m_failMessage += m_idDomain;
+      m_fail = true;
+    }
   }
 }
 
 SignalFilter::~SignalFilter (void)
 {
-  delete m_vecFilter;
+    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
+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;
+
+  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;
+           
+  return (name);
+}
+      
+const SignalFilter::FilterMethodID
+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_FOURIER_TABLE_STR) == 0)
+    fmID = FILTER_METHOD_FOURIER_TABLE;
+  else if (strcasecmp (filterMethodName, FILTER_METHOD_FFT_STR) == 0)
+    fmID = FILTER_METHOD_FFT;
+#if HAVE_FFTW
+  else if (strcasecmp (filterMethodName, FILTER_METHOD_FFTW_STR) == 0)
+    fmID = FILTER_METHOD_FFTW;
+  else if (strcasecmp (filterMethodName, FILTER_METHOD_RFFTW_STR) == 0)
+    fmID = FILTER_METHOD_RFFTW;
+#endif
+
+  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_FOURIER_TABLE)
+    return (FILTER_METHOD_FOURIER_TABLE_STR);
+  else if (fmID == FILTER_METHOD_FFT)
+    return (FILTER_METHOD_FFT_STR);
+#if HAVE_FFTW
+  else if (fmID == FILTER_METHOD_FFTW)
+    return (FILTER_METHOD_FFTW_STR);
+  else if (fmID == FILTER_METHOD_RFFTW)
+    return (FILTER_METHOD_RFFTW_STR);
+#endif
+
+  return (name);
+}
+
+const SignalFilter::DomainID
+SignalFilter::convertDomainNameToID (const char* const domainName)
+{
+  DomainID dID = DOMAIN_INVALID;
+
+  if (strcasecmp (domainName, DOMAIN_SPATIAL_STR) == 0)
+    dID = DOMAIN_SPATIAL;
+  else if (strcasecmp (domainName, DOMAIN_FREQUENCY_STR) == 0)
+    dID = DOMAIN_FREQUENCY;
+
+  return (dID);
+}
+
+const char *
+SignalFilter::convertDomainIDToName (const DomainID domain)
+{
+  const char *name = "";
+
+  if (domain == DOMAIN_SPATIAL)
+    return (DOMAIN_SPATIAL_STR);
+  else if (domain == DOMAIN_FREQUENCY)
+    return (DOMAIN_FREQUENCY_STR);
+
+  return (name);
+}
+
+void
+SignalFilter::filterSignal (const float input[], double output[]) const
+{
+  if (m_idFilterMethod == FILTER_METHOD_CONVOLUTION) {
+    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);
+  else if (m_idDomain == DOMAIN_FREQUENCY)
+    response = frequencyResponse (m_idFilter, m_bw, x, m_filterParam);
+
+  return (response);
 }
 
 
+double 
+SignalFilter::spatialResponse (FilterID filterID, double bw, double x, double param)
+{
+  if (haveAnalyticSpatial(filterID))
+    return spatialResponseAnalytic (filterID, bw, x, param);
+  else
+    return spatialResponseCalc (filterID, bw, x, param, N_INTEGRAL);
+}
+
 /* NAME
  *   filter_spatial_response_calc      Calculate filter by discrete inverse fourier
  *                                     transform of filters's frequency
@@ -103,17 +503,17 @@ SignalFilter::~SignalFilter (void)
  */
 
 double 
-SignalFilter::spatialResponseCalc (double x, double param, int n) const
+SignalFilter::spatialResponseCalc (double x, double param) const
 {
-  return (spatialResponseCalc (m_filterType, m_bw, x, param, n));
+  return (spatialResponseCalc (m_idFilter, m_bw, x, param, N_INTEGRAL));
 }
 
 double 
-SignalFilter::spatialResponseCalc (FilterType fType, double bw, double x, double param, int n)
+SignalFilter::spatialResponseCalc (FilterID filterID, double bw, double x, double param, int n)
 {
   double zmin, zmax;
 
-  if (fType == FILTER_TRIANGLE) {
+  if (filterID == FILTER_TRIANGLE) {
     zmin = 0;
     zmax = bw;
   } else {
@@ -125,7 +525,7 @@ SignalFilter::spatialResponseCalc (FilterType fType, double bw, double x, double
   double z = zmin;
   double q [n];
   for (int i = 0; i < n; i++, z += zinc)
-    q[i] = frequencyResponse (fType, bw, z, param) * cos (TWOPI * z * x);
+    q[i] = frequencyResponse (filterID, bw, z, param) * cos (TWOPI * z * x);
   
   double y = 2 * integrateSimpson (zmin, zmax, q, n);
   
@@ -148,17 +548,17 @@ SignalFilter::spatialResponseCalc (FilterType fType, double bw, double x, double
 double 
 SignalFilter::frequencyResponse (double u, double param) const
 {
-  return frequencyResponse (m_filterType, m_bw, u, param);
+  return frequencyResponse (m_idFilter, m_bw, u, param);
 }
 
 
 double 
-SignalFilter::frequencyResponse (FilterType fType, double bw, double u, double param)
+SignalFilter::frequencyResponse (FilterID filterID, double bw, double u, double param)
 {
   double q;
   double au = fabs (u);
 
-  switch (fType) {
+  switch (filterID) {
   case FILTER_BANDLIMIT:
     if (au >= bw / 2)
       q = 0.;
@@ -209,7 +609,7 @@ SignalFilter::frequencyResponse (FilterType fType, double bw, double u, double p
     break;
   default:
     q = 0;
-    sys_error (ERR_WARNING, "Frequency response for filter %d not implemented [filter_frequency_response]", fType);
+    sys_error (ERR_WARNING, "Frequency response for filter %d not implemented [filter_frequency_response]", filterID);
     break;
   }
   return (q);
@@ -234,11 +634,35 @@ SignalFilter::frequencyResponse (FilterType fType, double bw, double u, double p
 double 
 SignalFilter::spatialResponseAnalytic (double x, double param) const
 {
-  return spatialResponseAnalytic (m_filterType, m_bw, x, param);
+  return spatialResponseAnalytic (m_idFilter, m_bw, x, param);
+}
+
+const bool
+SignalFilter::haveAnalyticSpatial (FilterID 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 (FilterType fType, double bw, double x, double param)
+SignalFilter::spatialResponseAnalytic (FilterID filterID, double bw, double x, double param)
 {
   double q, temp;
   double u = TWOPI * x;
@@ -246,7 +670,7 @@ SignalFilter::spatialResponseAnalytic (FilterType fType, double bw, double x, do
   double b = PI / bw;
   double b2 = TWOPI / bw;
 
-  switch (fType) {
+  switch (filterID) {
   case FILTER_BANDLIMIT:
     q = bw * sinc(u * w, 1.0);
     break;
@@ -284,7 +708,7 @@ SignalFilter::spatialResponseAnalytic (FilterType fType, double bw, double x, do
     break;
   case FILTER_ABS_SINC:
   default:
-    sys_error (ERR_WARNING, "Analytic filter type %d not implemented [filter_spatial_response_analytic]", fType);
+    sys_error (ERR_WARNING, "Analytic filter type %d not implemented [filter_spatial_response_analytic]", filterID);
     q = 0;
     break;
   }
@@ -322,10 +746,9 @@ SignalFilter::spatialResponseAnalytic (FilterType fType, double bw, double x, do
 double 
 SignalFilter::integral_abscos (double u, double w)
 {
-  if (fabs (u) > F_EPSILON)
-    return (cos(u * w) - 1) / (u * u) + w / u * sin (u * w);
-  else
-    return (w * w / 2);
+  return (fabs (u) > F_EPSILON 
+     ? (cos(u * w) - 1) / (u * u) + w / u * sin (u * w) 
+     : (w * w / 2));
 }
 
 
@@ -356,69 +779,198 @@ SignalFilter::integral_abscos (double u, double w)
  */
 
 double 
-SignalFilter::convolve (const double func[], const double dx, const int n, const int np, const FunctionSymmetry func_type) const
+SignalFilter::convolve (const double func[], const double dx, const int n, const int np) const
 {
   double sum = 0.0;
 
-  if (func_type == FUNC_BOTH) {
 #if UNOPTIMIZED_CONVOLUTION
-    for (int i = 0; i < np; i++)
-      sum += func[i] * m_vecFilter[n - i + (np - 1)];
+  for (int i = 0; i < np; i++)
+    sum += func[i] * m_vecFilter[n - i + (np - 1)];
 #else
-    double* f2 = m_vecFilter + n + (np - 1);
-    for (int i = 0; i < np; i++)
-      sum += *func++ * *f2--;
+  double* f2 = m_vecFilter + n + (np - 1);
+  for (int i = 0; i < np; i++)
+    sum += *func++ * *f2--;
 #endif
-  }  else if (func_type == FUNC_EVEN) {
-    for (int i = 0; i < np; i++) {
-      int k = abs (n - i);
-      sum += func[i] * m_vecFilter[k];
-    }
-  } else if (func_type == FUNC_ODD) {
-    for (int i = 0; i < np; i++) {
-      int k = n - i;
-      if (k < 0)
-       sum -= func[i] * m_vecFilter[k];
-      else
-       sum += func[i] * m_vecFilter[k];
-    }
-  } else
-    sys_error (ERR_WARNING, "Illegal function type %d [convolve]", func_type);
 
   return (sum * dx);
 }
 
 
 double 
-SignalFilter::convolve (const float func[], const double dx, const int n, const int np, const FunctionSymmetry func_type) const
+SignalFilter::convolve (const float func[], const double dx, const int n, const int np) const
 {
   double sum = 0.0;
 
-  if (func_type == FUNC_BOTH) {
 #if UNOPTIMIZED_CONVOLUTION
-    for (int i = 0; i < np; i++)
-      sum += func[i] * m_vecFilter[n - i + (np - 1)];
+for (int i = 0; i < np; i++)
+  sum += func[i] * m_vecFilter[n - i + (np - 1)];
 #else
-    double* f2 = m_vecFilter + n + (np - 1);
-    for (int i = 0; i < np; i++)
-      sum += *func++ * *f2--;
+double* f2 = m_vecFilter + n + (np - 1);
+for (int i = 0; i < np; i++)
+  sum += *func++ * *f2--;
 #endif
-  }  else if (func_type == FUNC_EVEN) {
-    for (int i = 0; i < np; i++) {
-      int k = abs (n - i);
-      sum += func[i] * m_vecFilter[k];
+
+  return (sum * dx);
+}
+
+
+void
+SignalFilter::finiteFourierTransform (const 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++) {
+    double sumReal = 0;
+    double sumImag = 0;
+    for (int j = 0; j < n; j++) {
+      double angle = i * j * angleIncrement;
+      sumReal += input[j] * cos(angle);
+      sumImag += input[j] * sin(angle);
     }
-  } else if (func_type == FUNC_ODD) {
-    for (int i = 0; i < np; i++) {
-      int k = n - i;
-      if (k < 0)
-       sum -= func[i] * m_vecFilter[k];
-      else
-       sum += func[i] * m_vecFilter[k];
+    if (direction < 0) {
+      sumReal /= n;
+      sumImag /= n;
     }
-  } else
-    sys_error (ERR_WARNING, "Illegal function type %d [convolve]", func_type);
+    output[i] = complex<double> (sumReal, sumImag);
+  }
+}
 
-  return (sum * dx);
+
+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
+{
+  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] * m_vecFourierCosTable[tableIndex];
+       sumImag += input[j] * m_vecFourierSinTable[tableIndex];
+      } else {
+       sumReal += input[j] * m_vecFourierCosTable[tableIndex];
+       sumImag -= input[j] * m_vecFourierSinTable[tableIndex];
+      }
+    }
+    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;
+  }
+}
+
+