Added a simple psychoacoustic model (still needs a lot of work).
[opus.git] / libcelt / psy.c
1 /* (C) 2007 Jean-Marc Valin, CSIRO
2 */
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 #include "psy.h"
33 #include <math.h>
34
35 /* Psychoacoustic spreading function. The idea here is compute a first order 
36    recursive smoothing. The filter coefficient is frequency dependent and 
37    chosen such that we have a -10dB/Bark slope on the right side and a -25dB/Bark
38    slope on the left side. */
39 static void spreading_func(float *psd, float *mask, int len, int Fs)
40 {
41    int i;
42    float decayL[len], decayR[len];
43    float mem;
44    //for (i=0;i<len;i++) printf ("%f ", psd[i]);
45    /* This can easily be tabulated, which makes the function very fast. */
46    for (i=0;i<len;i++)
47    {
48       float f;
49       float deriv;
50       f = Fs*i*(1/(2.f*len));
51       deriv = (8.288e-8 * f)/(3.4225e-16 *f*f*f*f + 1) +  .009694/(5.476e-7 *f*f + 1) + 1e-4;
52       deriv *= Fs*(1/(2.f*len));
53       decayR[i] = pow(.1f, deriv);
54       decayL[i] = pow(0.0031623f, deriv);
55    }
56    /* Compute right slope (-10 dB/Bark) */
57    mem=psd[0];
58    for (i=0;i<len;i++)
59    {
60       mask[i] = (1-decayR[i])*psd[i] + decayR[i]*mem;
61       mem = mask[i];
62    }
63    /* Compute left slope (-25 dB/Bark) */
64    mem=mask[len-1];
65    for (i=len-1;i>=0;i--)
66    {
67       mask[i] = (1-decayR[i])*mask[i] + decayL[i]*mem;
68       mem = mask[i];
69    }
70    //for (i=0;i<len;i++) printf ("%f ", mask[i]); printf ("\n");
71 }
72
73 /* Compute a marking threshold from the spectrum X. */
74 void compute_masking(float *X, float *mask, int len, int Fs)
75 {
76    int i;
77    int N=len/2;
78    float psd[N];
79    psd[0] = X[0]*X[0];
80    for (i=1;i<N;i++)
81       psd[i] = X[i*2-1]*X[i*2-1] + X[i*2]*X[i*2];
82    /* TODO: Do tone masking */
83    /* Noise masking */
84    spreading_func(psd, mask, N, Fs);
85    
86 }
87