fixed-point version of the high-pass seems to work now.
[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 #include "lpc.h"
57
58 #ifdef BFIN_ASM
59 #include "lpc_bfin.h"
60 #endif
61
62 /* LPC analysis
63  *
64  * The next two functions calculate linear prediction coefficients
65  * and/or the related reflection coefficients from the first P_MAX+1
66  * values of the autocorrelation function.
67  */
68
69 /* Invented by N. Levinson in 1947, modified by J. Durbin in 1959.
70  */
71
72 /* returns minimum mean square error    */
73 spx_word32_t _spx_lpc(
74 spx_coef_t       *lpc, /* out: [0...p-1] LPC coefficients      */
75 const spx_word16_t *ac,  /* in:  [0...p] autocorrelation values  */
76 int          p
77 )
78 {
79    int i, j;  
80    spx_word16_t r;
81    spx_word16_t error = ac[0];
82
83    if (ac[0] == 0)
84    {
85       for (i = 0; i < p; i++)
86          lpc[i] = 0;
87       return 0;
88    }
89
90    for (i = 0; i < p; i++) {
91
92       /* Sum up this iteration's reflection coefficient */
93       spx_word32_t rr = NEG32(SHL32(EXTEND32(ac[i + 1]),13));
94       for (j = 0; j < i; j++) 
95          rr = SUB32(rr,MULT16_16(lpc[j],ac[i - j]));
96 #ifdef FIXED_POINT
97       r = DIV32_16(rr+PSHR32(error,1),ADD16(error,8));
98 #else
99       r = rr/(error+.003*ac[0]);
100 #endif
101       /*  Update LPC coefficients and total error */
102       lpc[i] = r;
103       for (j = 0; j < i>>1; j++) 
104       {
105          spx_word16_t tmp  = lpc[j];
106          lpc[j]     = MAC16_16_P13(lpc[j],r,lpc[i-1-j]);
107          lpc[i-1-j] = MAC16_16_P13(lpc[i-1-j],r,tmp);
108       }
109       if (i & 1) 
110          lpc[j] = MAC16_16_P13(lpc[j],lpc[j],r);
111
112       error = SUB16(error,MULT16_16_Q13(r,MULT16_16_Q13(error,r)));
113    }
114    return error;
115 }
116
117
118 #ifdef FIXED_POINT
119
120 /* Compute the autocorrelation
121  *                      ,--,
122  *              ac(i) = >  x(n) * x(n-i)  for all n
123  *                      `--'
124  * for lags between 0 and lag-1, and x == 0 outside 0...n-1
125  */
126
127 #ifndef OVERRIDE_SPEEX_AUTOCORR
128 void _spx_autocorr(
129 const spx_word16_t *x,   /*  in: [0...n-1] samples x   */
130 spx_word16_t       *ac,  /* out: [0...lag-1] ac values */
131 int          lag, 
132 int          n
133 )
134 {
135    spx_word32_t d;
136    int i, j;
137    spx_word32_t ac0=1;
138    int shift, ac_shift;
139    
140    for (j=0;j<n;j++)
141       ac0 = ADD32(ac0,SHR32(MULT16_16(x[j],x[j]),8));
142    ac0 = ADD32(ac0,n);
143    shift = 8;
144    while (shift && ac0<0x40000000)
145    {
146       shift--;
147       ac0 <<= 1;
148    }
149    ac_shift = 18;
150    while (ac_shift && ac0<0x40000000)
151    {
152       ac_shift--;
153       ac0 <<= 1;
154    }
155    
156    
157    for (i=0;i<lag;i++)
158    {
159       d=0;
160       for (j=i;j<n;j++)
161       {
162          d = ADD32(d,SHR32(MULT16_16(x[j],x[j-i]), shift));
163       }
164       
165       ac[i] = SHR32(d, ac_shift);
166    }
167 }
168 #endif
169
170
171 #else
172
173
174
175 /* Compute the autocorrelation
176  *                      ,--,
177  *              ac(i) = >  x(n) * x(n-i)  for all n
178  *                      `--'
179  * for lags between 0 and lag-1, and x == 0 outside 0...n-1
180  */
181 void _spx_autocorr(
182 const spx_word16_t *x,   /*  in: [0...n-1] samples x   */
183 float       *ac,  /* out: [0...lag-1] ac values */
184 int          lag, 
185 int          n
186 )
187 {
188    float d;
189    int i;
190    while (lag--) 
191    {
192       for (i = lag, d = 0; i < n; i++) 
193          d += x[i] * x[i-lag];
194       ac[lag] = d;
195    }
196    ac[0] += 10;
197 }
198
199 #endif
200
201