6f80d1e38de93f3e0c34d628aeab6f9368ef76f7
[speexdsp.git] / libspeex / lpc.c
1 /*
2   Copyright 1992, 1993, 1994 by Jutta Degener and Carsten Bormann,
3   Technische Universitaet Berlin
4
5   Any use of this software is permitted provided that this notice is not
6   removed and that neither the authors nor the Technische Universitaet Berlin
7   are deemed to have made any representations as to the suitability of this
8   software for any purpose nor are held responsible for any defects of
9   this software.  THERE IS ABSOLUTELY NO WARRANTY FOR THIS SOFTWARE.
10
11   As a matter of courtesy, the authors request to be informed about uses
12   this software has found, about bugs in this software, and about any
13   improvements that may be of general interest.
14
15   Berlin, 28.11.1994
16   Jutta Degener
17   Carsten Bormann
18
19
20    Code modified by Jean-Marc Valin
21
22    Speex License:
23
24    Redistribution and use in source and binary forms, with or without
25    modification, are permitted provided that the following conditions
26    are met:
27    
28    - Redistributions of source code must retain the above copyright
29    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
30    
31    - Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
32    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
33    documentation and/or other materials provided with the distribution.
34    
35    - Neither the name of the Xiph.org Foundation nor the names of its
36    contributors may be used to endorse or promote products derived from
37    this software without specific prior written permission.
38    
39    THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
40    ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
41    LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR
42    A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE FOUNDATION OR
43    CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL,
44    EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO,
45    PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR
46    PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF
47    LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING
48    NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS
49    SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
50 */
51
52
53
54 /* LPC analysis
55  *
56  * The next two functions calculate linear prediction coefficients
57  * and/or the related reflection coefficients from the first P_MAX+1
58  * values of the autocorrelation function.
59  */
60
61 /* Invented by N. Levinson in 1947, modified by J. Durbin in 1959.
62  */
63
64 #include "lpc.h"
65
66 /* returns minimum mean square error    */
67 float _spx_lpc(
68 float       *lpc, /* out: [0...p-1] LPC coefficients      */
69 const float *ac,  /* in:  [0...p] autocorrelation values  */
70 int          p
71 )
72 {
73    int i, j;  float r, error = ac[0];
74
75    if (ac[0] == 0)
76    {
77       for (i = 0; i < p; i++)
78          lpc[i] = 0;
79       return 0;
80    }
81
82    for (i = 0; i < p; i++) {
83
84       /* Sum up this iteration's reflection coefficient */
85       r = -ac[i + 1];
86       for (j = 0; j < i; j++) 
87          r -= lpc[j] * ac[i - j];
88       r /= error;
89
90       /*  Update LPC coefficients and total error */
91       lpc[i] = r;
92       for (j = 0; j < i/2; j++) 
93       {
94          float tmp  = lpc[j];
95          lpc[j]     += r * lpc[i-1-j];
96          lpc[i-1-j] += r * tmp;
97       }
98       if (i & 1) 
99          lpc[j] += lpc[j] * r;
100
101       error *= 1.0 - r * r;
102    }
103    return error;
104 }
105
106
107 /* Compute the autocorrelation
108  *                      ,--,
109  *              ac(i) = >  x(n) * x(n-i)  for all n
110  *                      `--'
111  * for lags between 0 and lag-1, and x == 0 outside 0...n-1
112  */
113 void _spx_autocorr(
114 const float *x,   /*  in: [0...n-1] samples x   */
115 float       *ac,  /* out: [0...lag-1] ac values */
116 int          lag, 
117 int          n
118 )
119 {
120    float d;
121    int i;
122    while (lag--) 
123    {
124       for (i = lag, d = 0; i < n; i++) 
125          d += x[i] * x[i-lag];
126       ac[lag] = d;
127    }
128 }