trying some ideas for soft-decision DTD based on residual-to-signal ratio
[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 #ifdef HAVE_CONFIG_H
53 #include "config.h"
54 #endif
55
56
57
58 /* LPC analysis
59  *
60  * The next two functions calculate linear prediction coefficients
61  * and/or the related reflection coefficients from the first P_MAX+1
62  * values of the autocorrelation function.
63  */
64
65 /* Invented by N. Levinson in 1947, modified by J. Durbin in 1959.
66  */
67
68 #include "lpc.h"
69
70 /* returns minimum mean square error    */
71 spx_word32_t _spx_lpc(
72 spx_coef_t       *lpc, /* out: [0...p-1] LPC coefficients      */
73 const spx_word16_t *ac,  /* in:  [0...p] autocorrelation values  */
74 int          p
75 )
76 {
77    int i, j;  
78    spx_word16_t r;
79    spx_word16_t error = ac[0];
80
81    if (ac[0] == 0)
82    {
83       for (i = 0; i < p; i++)
84          lpc[i] = 0;
85       return 0;
86    }
87
88    for (i = 0; i < p; i++) {
89
90       /* Sum up this iteration's reflection coefficient */
91       spx_word32_t rr = NEG32(SHL32(EXTEND32(ac[i + 1]),13));
92       for (j = 0; j < i; j++) 
93          rr = SUB32(rr,MULT16_16(lpc[j],ac[i - j]));
94 #ifdef FIXED_POINT
95       r = DIV32_16(rr,ADD16(error,16));
96 #else
97       r = rr/(error+.003*ac[0]);
98 #endif
99       /*  Update LPC coefficients and total error */
100       lpc[i] = r;
101       for (j = 0; j < i>>1; j++) 
102       {
103          spx_word16_t tmp  = lpc[j];
104          lpc[j]     = MAC16_16_Q13(lpc[j],r,lpc[i-1-j]);
105          lpc[i-1-j] = MAC16_16_Q13(lpc[i-1-j],r,tmp);
106       }
107       if (i & 1) 
108          lpc[j] = MAC16_16_Q13(lpc[j],lpc[j],r);
109
110       error = SUB16(error,MULT16_16_Q13(r,MULT16_16_Q13(error,r)));
111    }
112    return error;
113 }
114
115
116 #ifdef FIXED_POINT
117
118 /* Compute the autocorrelation
119  *                      ,--,
120  *              ac(i) = >  x(n) * x(n-i)  for all n
121  *                      `--'
122  * for lags between 0 and lag-1, and x == 0 outside 0...n-1
123  */
124
125 void _spx_autocorr(
126 const spx_word16_t *x,   /*  in: [0...n-1] samples x   */
127 spx_word16_t       *ac,  /* out: [0...lag-1] ac values */
128 int          lag, 
129 int          n
130 )
131 {
132    spx_word32_t d;
133    int i, j;
134    spx_word32_t ac0=1;
135    int shift, ac_shift;
136    
137    for (j=0;j<n;j++)
138       ac0 = ADD32(ac0,SHR32(MULT16_16(x[j],x[j]),8));
139    ac0 = ADD32(ac0,n);
140    shift = 8;
141    while (shift && ac0<0x40000000)
142    {
143       shift--;
144       ac0 <<= 1;
145    }
146    ac_shift = 18;
147    while (ac_shift && ac0<0x40000000)
148    {
149       ac_shift--;
150       ac0 <<= 1;
151    }
152    
153    
154    for (i=0;i<lag;i++)
155    {
156       d=0;
157       for (j=i;j<n;j++)
158       {
159          d = ADD32(d,SHR32(MULT16_16(x[j],x[j-i]), shift));
160       }
161       
162       ac[i] = SHR32(d, ac_shift);
163    }
164 }
165
166
167 #else
168
169
170
171 /* Compute the autocorrelation
172  *                      ,--,
173  *              ac(i) = >  x(n) * x(n-i)  for all n
174  *                      `--'
175  * for lags between 0 and lag-1, and x == 0 outside 0...n-1
176  */
177 void _spx_autocorr(
178 const spx_word16_t *x,   /*  in: [0...n-1] samples x   */
179 float       *ac,  /* out: [0...lag-1] ac values */
180 int          lag, 
181 int          n
182 )
183 {
184    float d;
185    int i;
186    while (lag--) 
187    {
188       for (i = lag, d = 0; i < n; i++) 
189          d += x[i] * x[i-lag];
190       ac[lag] = d;
191    }
192    ac[0] += 10;
193 }
194
195 #endif
196
197