libcelt/plc.c

   1 /* Copyright (c) 2009-2010 Xiph.Org Foundation
   2    Written by Jean-Marc Valin */
   3 /*
   4    Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   5    modification, are permitted provided that the following conditions
   6    are met:
   7
   8    - Redistributions of source code must retain the above copyright
   9    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  10
  11    - Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  12    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  13    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  14
  15    - Neither the name of the Xiph.org Foundation nor the names of its
  16    contributors may be used to endorse or promote products derived from
  17    this software without specific prior written permission.
  18
  19    THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
  20    ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
  21    LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR
  22    A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE FOUNDATION OR
  23    CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL,
  24    EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO,
  25    PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR
  26    PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF
  27    LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING
  28    NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS
  29    SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  30 */
  31
  32 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  33 #include "config.h"
  34 #endif
  35
  36 #include "plc.h"
  37 #include "stack_alloc.h"
  38 #include "mathops.h"
  39
  40
  41
  42
  43 void _celt_lpc(
  44       celt_word16       *_lpc, /* out: [0...p-1] LPC coefficients      */
  45 const celt_word32 *ac,  /* in:  [0...p] autocorrelation values  */
  46 int          p
  47 )
  48 {
  49    int i, j;
  50    celt_word32 r;
  51    celt_word32 error = ac[0];
  52 #ifdef FIXED_POINT
  53    celt_word32 lpc[LPC_ORDER];
  54 #else
  55    float *lpc = _lpc;
  56 #endif
  57
  58    for (i = 0; i < p; i++)
  59       lpc[i] = 0;
  60    if (ac[0] != 0)
  61    {
  62       for (i = 0; i < p; i++) {
  63          /* Sum up this iteration's reflection coefficient */
  64          celt_word32 rr = 0;
  65          for (j = 0; j < i; j++)
  66             rr += MULT32_32_Q31(lpc[j],ac[i - j]);
  67          rr += SHR32(ac[i + 1],3);
  68          r = -frac_div32(SHL32(rr,3), error);
  69          /*  Update LPC coefficients and total error */
  70          lpc[i] = SHR32(r,3);
  71          for (j = 0; j < (i+1)>>1; j++)
  72          {
  73             celt_word32 tmp1, tmp2;
  74             tmp1 = lpc[j];
  75             tmp2 = lpc[i-1-j];
  76             lpc[j]     = tmp1 + MULT32_32_Q31(r,tmp2);
  77             lpc[i-1-j] = tmp2 + MULT32_32_Q31(r,tmp1);
  78          }
  79
  80          error = error - MULT32_32_Q31(MULT32_32_Q31(r,r),error);
  81          /* Bail out once we get 30 dB gain */
  82 #ifdef FIXED_POINT
  83          if (error<SHR32(ac[0],10))
  84             break;
  85 #else
  86          if (error<.001f*ac[0])
  87             break;
  88 #endif
  89       }
  90    }
  91 #ifdef FIXED_POINT
  92    for (i=0;i<p;i++)
  93       _lpc[i] = ROUND16(lpc[i],16);
  94 #endif
  95 }
  96
  97 void fir(const celt_word16 *x,
  98          const celt_word16 *num,
  99          celt_word16 *y,
 100          int N,
 101          int ord,
 102          celt_word16 *mem)
 103 {
 104    int i,j;
 105
 106    for (i=0;i<N;i++)
 107    {
 108       celt_word32 sum = SHL32(EXTEND32(x[i]), SIG_SHIFT);
 109       for (j=0;j<ord;j++)
 110       {
 111          sum += MULT16_16(num[j],mem[j]);
 112       }
 113       for (j=ord-1;j>=1;j--)
 114       {
 115          mem[j]=mem[j-1];
 116       }
 117       mem[0] = x[i];
 118       y[i] = ROUND16(sum, SIG_SHIFT);
 119    }
 120 }
 121
 122 void iir(const celt_word32 *x,
 123          const celt_word16 *den,
 124          celt_word32 *y,
 125          int N,
 126          int ord,
 127          celt_word16 *mem)
 128 {
 129    int i,j;
 130    for (i=0;i<N;i++)
 131    {
 132       celt_word32 sum = x[i];
 133       for (j=0;j<ord;j++)
 134       {
 135          sum -= MULT16_16(den[j],mem[j]);
 136       }
 137       for (j=ord-1;j>=1;j--)
 138       {
 139          mem[j]=mem[j-1];
 140       }
 141       mem[0] = ROUND16(sum,SIG_SHIFT);
 142       y[i] = sum;
 143    }
 144 }
 145
 146 void _celt_autocorr(
 147                    const celt_word16 *x,   /*  in: [0...n-1] samples x   */
 148                    celt_word32       *ac,  /* out: [0...lag-1] ac values */
 149                    const celt_word16       *window,
 150                    int          overlap,
 151                    int          lag,
 152                    int          n
 153                   )
 154 {
 155    celt_word32 d;
 156    int i;
 157    VARDECL(celt_word16, xx);
 158    SAVE_STACK;
 159    ALLOC(xx, n, celt_word16);
 160    for (i=0;i<n;i++)
 161       xx[i] = x[i];
 162    for (i=0;i<overlap;i++)
 163    {
 164       xx[i] = MULT16_16_Q15(x[i],window[i]);
 165       xx[n-i-1] = MULT16_16_Q15(x[n-i-1],window[i]);
 166    }
 167 #ifdef FIXED_POINT
 168    {
 169       celt_word32 ac0=0;
 170       int shift;
 171       for(i=0;i<n;i++)
 172          ac0 += SHR32(MULT16_16(xx[i],xx[i]),8);
 173       ac0 += 1+n;
 174
 175       shift = celt_ilog2(ac0)-30+9;
 176       shift = (shift+1)/2;
 177       for(i=0;i<n;i++)
 178          xx[i] = VSHR32(xx[i], shift);
 179    }
 180 #endif
 181    while (lag>=0)
 182    {
 183       for (i = lag, d = 0; i < n; i++)
 184          d += xx[i] * xx[i-lag];
 185       ac[lag] = d;
 186       /*printf ("%f ", ac[lag]);*/
 187       lag--;
 188    }
 189    /*printf ("\n");*/
 190    ac[0] += 10;
 191
 192    RESTORE_STACK;
 193 }