defined find_max16 and overrode it for C55x
[opus.git] / libcelt / pitch.c
1 /* (C) 2007-2008 Jean-Marc Valin, CSIRO
2 */
3 /**
4    @file pitch.c
5    @brief Pitch analysis
6  */
7
8 /*
9    Redistribution and use in source and binary forms, with or without
10    modification, are permitted provided that the following conditions
11    are met:
12    
13    - Redistributions of source code must retain the above copyright
14    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
15    
16    - Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
17    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
18    documentation and/or other materials provided with the distribution.
19    
20    - Neither the name of the Xiph.org Foundation nor the names of its
21    contributors may be used to endorse or promote products derived from
22    this software without specific prior written permission.
23    
24    THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
25    ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
26    LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR
27    A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE FOUNDATION OR
28    CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL,
29    EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO,
30    PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR
31    PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF
32    LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING
33    NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS
34    SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
35 */
36
37
38 #ifdef HAVE_CONFIG_H
39 #include "config.h"
40 #endif
41
42 /*#include "_kiss_fft_guts.h"
43 #include "kiss_fftr.h"*/
44 #include "kfft_single.h"
45
46 #include "pitch.h"
47 #include "psy.h"
48 #include "os_support.h"
49 #include "mathops.h"
50 #include "stack_alloc.h"
51
52 kiss_fftr_cfg pitch_state_alloc(int max_lag)
53 {
54    return real16_fft_alloc(max_lag);
55 }
56
57 void pitch_state_free(kiss_fftr_cfg st)
58 {
59    real16_fft_free(st);
60 }
61
62 #ifdef FIXED_POINT
63 static void normalise16(celt_word16_t *x, int len, celt_word16_t val)
64 {
65    int i;
66    celt_word16_t maxabs;
67    maxabs = celt_maxabs16(x,len);
68    if (maxabs > val)
69    {
70       int shift = 0;
71       while (maxabs > val)
72       {
73          maxabs >>= 1;
74          shift++;
75       }
76       if (shift==0)
77          return;
78       for (i=0;i<len;i++)
79          x[i] = SHR16(x[i], shift);
80    } else {
81       int shift=0;
82       if (maxabs == 0)
83          return;
84       val >>= 1;
85       while (maxabs < val)
86       {
87          val >>= 1;
88          shift++;
89       }
90       if (shift==0)
91          return;
92       for (i=0;i<len;i++)
93          x[i] = SHL16(x[i], shift);
94    }
95 }
96 #else
97 #define normalise16(x,len,val)
98 #endif
99
100 #define INPUT_SHIFT 15
101
102 void find_spectral_pitch(kiss_fftr_cfg fft, const struct PsyDecay *decay, const celt_sig_t * restrict x, const celt_sig_t * restrict y, const celt_word16_t * restrict window, int overlap, int lag, int len, int C, int *pitch)
103 {
104    int c, i;
105    VARDECL(celt_word16_t, X);
106    VARDECL(celt_word16_t, Y);
107    VARDECL(celt_mask_t, curve);
108    int n2;
109    int L2;
110    SAVE_STACK;
111    n2 = lag>>1;
112    L2 = len>>1;
113    ALLOC(X, lag, celt_word16_t);
114    ALLOC(curve, n2, celt_mask_t);
115
116    for (i=0;i<lag;i++)
117       X[i] = 0;
118    /* Sum all channels of the current frame and copy into X in bit-reverse order */
119    for (c=0;c<C;c++)
120    {
121       for (i=0;i<L2;i++)
122       {
123          X[2*BITREV(fft,i)] += SHR32(x[C*(2*i)+c],INPUT_SHIFT);
124          X[2*BITREV(fft,i)+1] += SHR32(x[C*(2*i+1)+c],INPUT_SHIFT);
125       }
126    }
127    /* Applying the window in the bit-reverse domain. It's a bit weird, but it
128       can help save memory */
129    for (i=0;i<overlap>>1;i++)
130    {
131       X[2*BITREV(fft,i)] = MULT16_16_Q15(window[2*i], X[2*BITREV(fft,i)]);
132       X[2*BITREV(fft,i)+1] = MULT16_16_Q15(window[2*i+1], X[2*BITREV(fft,i)+1]);
133       X[2*BITREV(fft,L2-i-1)] = MULT16_16_Q15(window[2*i+1], X[2*BITREV(fft,L2-i-1)]);
134       X[2*BITREV(fft,L2-i-1)+1] = MULT16_16_Q15(window[2*i], X[2*BITREV(fft,L2-i-1)+1]);
135    }
136    normalise16(X, lag, 8192);
137    /*for (i=0;i<lag;i++) printf ("%d ", X[i]);printf ("\n");*/
138    /* Forward real FFT (in-place) */
139    real16_fft_inplace(fft, X, lag);
140
141    compute_masking(decay, X, curve, lag);
142
143    /* Deferred allocation to reduce peak stack usage */
144    ALLOC(Y, lag, celt_word16_t);
145    for (i=0;i<lag;i++)
146       Y[i] = 0;
147    /* Sum all channels of the past audio and copy into Y in bit-reverse order */
148    for (c=0;c<C;c++)
149    {
150       for (i=0;i<n2;i++)
151       {
152          Y[2*BITREV(fft,i)] += SHR32(y[C*(2*i)+c],INPUT_SHIFT);
153          Y[2*BITREV(fft,i)+1] += SHR32(y[C*(2*i+1)+c],INPUT_SHIFT);
154       }
155    }
156    normalise16(Y, lag, 8192);
157    /* Forward real FFT (in-place) */
158    real16_fft_inplace(fft, Y, lag);
159
160    /* Compute cross-spectrum using the inverse masking curve as weighting */
161    for (i=1;i<n2;i++)
162    {
163       celt_word16_t n;
164       celt_word32_t tmp;
165       /*printf ("%d %d ", X[2*i]*X[2*i]+X[2*i+1]*X[2*i+1], Y[2*i]*Y[2*i]+Y[2*i+1]*Y[2*i+1]);*/
166       /*n = DIV32_16(Q15ONE,celt_sqrt(EPSILON+curve[i]));*/
167       n = ROUND16(celt_rcp(celt_sqrt(EPSILON+curve[i])),16);
168       /*printf ("%f ", n);*/
169       tmp = X[2*i];
170       X[2*i] = MULT16_32_Q15(n, ADD32(MULT16_16(X[2*i  ],Y[2*i  ]), MULT16_16(X[2*i+1],Y[2*i+1])));
171       X[2*i+1] = MULT16_32_Q15(n, SUB32(MULT16_16(tmp,Y[2*i+1]), MULT16_16(X[2*i+1],Y[2*i  ])));
172    }
173    /*printf ("\n");*/
174    X[0] = X[1] = 0;
175    /*for (i=0;i<lag;i++) printf ("%d ", X[i]);printf ("\n");*/
176    normalise16(X, lag, 50);
177    /* Inverse half-complex to real FFT gives us the correlation */
178    real16_ifft(fft, X, Y, lag);
179    
180    /* The peak in the correlation gives us the pitch */
181    *pitch = find_max16(Y, lag-len);
182    RESTORE_STACK;
183 }