Encoder now understands wav files, slight modif to LSP quantization
[speexdsp.git] / libspeex / quant_lsp.c
1 /* Copyright (C) 2002 Jean-Marc Valin 
2    File: quant_lsp.c
3    LSP vector quantization
4
5    This library is free software; you can redistribute it and/or
6    modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
7    License as published by the Free Software Foundation; either
8    version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
9    
10    This library is distributed in the hope that it will be useful,
11    but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
12    MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
13    Lesser General Public License for more details.
14    
15    You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
16    License along with this library; if not, write to the Free Software
17    Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
18 */
19
20 #include "quant_lsp.h"
21 #include <math.h>
22 #include <stdio.h>
23
24 extern int lsp_nb_vqid[64];
25 static float quant_weight[MAX_LSP_SIZE];
26
27 /* Note: x is modified*/
28 static int lsp_quant(float *x, float *cdbk, int nbVec, int nbDim)
29 {
30    int i,j;
31    float dist, tmp;
32    float best_dist=0;
33    int best_id=0;
34    float *ptr=cdbk;
35    for (i=0;i<nbVec;i++)
36    {
37       dist=0;
38       for (j=0;j<nbDim;j++)
39       {
40          tmp=(x[j]-*ptr++);
41          dist+=tmp*tmp;
42       }
43       if (dist<best_dist || i==0)
44       {
45          best_dist=dist;
46          best_id=i;
47       }
48    }
49
50    for (j=0;j<nbDim;j++)
51       x[j] -= cdbk[best_id*nbDim+j];
52     
53    return best_id;
54 }
55
56 /* Note: x is modified*/
57 static int lsp_weight_quant(float *x, float *weight, float *cdbk, int nbVec, int nbDim)
58 {
59    int i,j;
60    float dist, tmp;
61    float best_dist=0;
62    int best_id=0;
63    float *ptr=cdbk;
64    for (i=0;i<nbVec;i++)
65    {
66       dist=0;
67       for (j=0;j<nbDim;j++)
68       {
69          tmp=(x[j]-*ptr++);
70          dist+=weight[j]*tmp*tmp;
71       }
72       if (dist<best_dist || i==0)
73       {
74          best_dist=dist;
75          best_id=i;
76       }
77    }
78    
79    for (j=0;j<nbDim;j++)
80       x[j] -= cdbk[best_id*nbDim+j];
81    return best_id;
82 }
83
84
85 void lsp_quant_nb(float *lsp, float *qlsp, int order, SpeexBits *bits)
86 {
87    int i;
88    float tmp1, tmp2;
89    int id;
90
91    for (i=0;i<order;i++)
92       qlsp[i]=lsp[i];
93
94    quant_weight[0] = 1/(qlsp[1]-qlsp[0]);
95    quant_weight[order-1] = 1/(qlsp[order-1]-qlsp[order-2]);
96    for (i=1;i<order-1;i++)
97    {
98 #if 1
99       tmp1 = 1/((.15+qlsp[i]-qlsp[i-1])*(.15+qlsp[i]-qlsp[i-1]));
100       tmp2 = 1/((.15+qlsp[i+1]-qlsp[i])*(.15+qlsp[i+1]-qlsp[i]));
101 #else
102       tmp1 = 1/(qlsp[i]-qlsp[i-1]);
103       tmp2 = 1/(qlsp[i+1]-qlsp[i]);
104 #endif
105       quant_weight[i] = tmp1 > tmp2 ? tmp1 : tmp2;
106    }
107    id = lsp_quant(qlsp, cdbk_nb, NB_CDBK_SIZE, order);
108    speex_bits_pack(bits, id, 6);
109
110    id = lsp_weight_quant(qlsp, quant_weight, cdbk_nb_low1, NB_CDBK_SIZE_LOW1, 5);
111    speex_bits_pack(bits, id, 6);
112
113    id = lsp_weight_quant(qlsp, quant_weight, cdbk_nb_low2, NB_CDBK_SIZE_LOW2, 5);
114    speex_bits_pack(bits, id, 6);
115
116    id = lsp_weight_quant(qlsp+5, quant_weight+5, cdbk_nb_high1, NB_CDBK_SIZE_HIGH1, 5);
117    speex_bits_pack(bits, id, 6);
118
119    id = lsp_weight_quant(qlsp+5, quant_weight+5, cdbk_nb_high2, NB_CDBK_SIZE_HIGH2, 5);
120    speex_bits_pack(bits, id, 6);
121
122    for (i=0;i<order;i++)
123       qlsp[i]=lsp[i]-qlsp[i];
124 }
125
126 void lsp_unquant_nb(float *lsp, int order, SpeexBits *bits)
127 {
128    int i, id;
129    for (i=0;i<order;i++)
130       lsp[i]=0;
131
132
133    id=speex_bits_unpack_unsigned(bits, 6);
134    for (i=0;i<10;i++)
135       lsp[i] += cdbk_nb[id*10+i];
136
137    id=speex_bits_unpack_unsigned(bits, 6);
138    for (i=0;i<5;i++)
139       lsp[i] += cdbk_nb_low1[id*5+i];
140
141    id=speex_bits_unpack_unsigned(bits, 6);
142    for (i=0;i<5;i++)
143       lsp[i] += cdbk_nb_low2[id*5+i];
144
145    id=speex_bits_unpack_unsigned(bits, 6);
146    for (i=0;i<5;i++)
147       lsp[i+5] += cdbk_nb_high1[id*5+i];
148    
149    id=speex_bits_unpack_unsigned(bits, 6);
150    for (i=0;i<5;i++)
151       lsp[i+5] += cdbk_nb_high2[id*5+i];
152 }
153
154
155 extern float lsp_cdbk_wb[];
156 extern float lsp_cdbk_wb11[];
157 extern float lsp_cdbk_wb12[];
158 extern float lsp_cdbk_wb21[];
159 extern float lsp_cdbk_wb22[];
160 extern float lsp_cdbk_wb31[];
161 extern float lsp_cdbk_wb32[];
162 extern float lsp_cdbk_wb41[];
163 extern float lsp_cdbk_wb42[];
164
165 void lsp_quant_wb(float *lsp, float *qlsp, int order, SpeexBits *bits)
166 {
167    int i;
168    float tmp1, tmp2;
169    int id;
170    for (i=0;i<order;i++)
171       qlsp[i]=lsp[i];
172
173    quant_weight[0] = 1/(qlsp[1]-qlsp[0]);
174    quant_weight[order-1] = 1/(qlsp[order-1]-qlsp[order-2]);
175    for (i=1;i<order-1;i++)
176    {
177       tmp1 = 1/(qlsp[i]-qlsp[i-1]);
178       tmp2 = 1/(qlsp[i+1]-qlsp[i]);
179       quant_weight[i] = tmp1 > tmp2 ? tmp1 : tmp2;
180    }
181    id = lsp_quant(qlsp, lsp_cdbk_wb, 64, order);
182    speex_bits_pack(bits, id, 6);
183
184    id = lsp_weight_quant(qlsp, quant_weight, lsp_cdbk_wb11, 64, 4);
185    speex_bits_pack(bits, id, 6);
186
187    id = lsp_weight_quant(qlsp, quant_weight, lsp_cdbk_wb12, 64, 4);
188    speex_bits_pack(bits, id, 6);
189
190    id = lsp_weight_quant(qlsp+4, quant_weight, lsp_cdbk_wb21, 64, 4);
191    speex_bits_pack(bits, id, 6);
192
193    id = lsp_weight_quant(qlsp+4, quant_weight, lsp_cdbk_wb22, 64, 4);
194    speex_bits_pack(bits, id, 6);
195
196    id = lsp_weight_quant(qlsp+8, quant_weight, lsp_cdbk_wb31, 64, 4);
197    speex_bits_pack(bits, id, 6);
198
199    id = lsp_weight_quant(qlsp+8, quant_weight, lsp_cdbk_wb32, 16, 4);
200    speex_bits_pack(bits, id, 4);
201
202    id = lsp_weight_quant(qlsp+12, quant_weight, lsp_cdbk_wb41, 64, 4);
203    speex_bits_pack(bits, id, 6);
204
205    id = lsp_weight_quant(qlsp+12, quant_weight, lsp_cdbk_wb42, 16, 4);
206    speex_bits_pack(bits, id, 4);
207
208    for (i=0;i<order;i++)
209       qlsp[i]=lsp[i]-qlsp[i];
210
211 }
212
213
214 void lsp_unquant_wb(float *lsp, int order, SpeexBits *bits)
215 {
216
217    int i, id;
218    for (i=0;i<order;i++)
219       lsp[i]=0;
220
221
222    id=speex_bits_unpack_unsigned(bits, 6);
223    for (i=0;i<16;i++)
224       lsp[i] += lsp_cdbk_wb[id*16+i];
225
226
227    id=speex_bits_unpack_unsigned(bits, 6);
228    for (i=0;i<4;i++)
229       lsp[i] += lsp_cdbk_wb11[id*4+i];
230
231    id=speex_bits_unpack_unsigned(bits, 6);
232    for (i=0;i<4;i++)
233       lsp[i] += lsp_cdbk_wb12[id*4+i];
234
235
236    id=speex_bits_unpack_unsigned(bits, 6);
237    for (i=0;i<4;i++)
238       lsp[i+4] += lsp_cdbk_wb21[id*4+i];
239
240    id=speex_bits_unpack_unsigned(bits, 6);
241    for (i=0;i<4;i++)
242       lsp[i+4] += lsp_cdbk_wb22[id*4+i];
243
244
245    id=speex_bits_unpack_unsigned(bits, 6);
246    for (i=0;i<4;i++)
247       lsp[i+8] += lsp_cdbk_wb31[id*4+i];
248
249    id=speex_bits_unpack_unsigned(bits, 4);
250    for (i=0;i<4;i++)
251       lsp[i+8] += lsp_cdbk_wb32[id*4+i];
252
253
254    id=speex_bits_unpack_unsigned(bits, 6);
255    for (i=0;i<4;i++)
256       lsp[i+12] += lsp_cdbk_wb41[id*4+i];
257
258    id=speex_bits_unpack_unsigned(bits, 4);
259    for (i=0;i<4;i++)
260       lsp[i+12] += lsp_cdbk_wb42[id*4+i];
261
262 }
263
264 extern float high_lsp_cdbk[];
265 extern float high_lsp_cdbk2[];
266
267
268 void lsp_quant_high(float *lsp, float *qlsp, int order, SpeexBits *bits)
269 {
270    int i;
271    float tmp1, tmp2;
272    int id;
273    for (i=0;i<order;i++)
274       qlsp[i]=lsp[i];
275
276    quant_weight[0] = 1/(qlsp[1]-qlsp[0]);
277    quant_weight[order-1] = 1/(qlsp[order-1]-qlsp[order-2]);
278    for (i=1;i<order-1;i++)
279    {
280       tmp1 = 1/(qlsp[i]-qlsp[i-1]);
281       tmp2 = 1/(qlsp[i+1]-qlsp[i]);
282       quant_weight[i] = tmp1 > tmp2 ? tmp1 : tmp2;
283    }
284    id = lsp_quant(qlsp, high_lsp_cdbk, 64, order);
285    speex_bits_pack(bits, id, 6);
286
287    id = lsp_weight_quant(qlsp, quant_weight, high_lsp_cdbk2, 64, order);
288    speex_bits_pack(bits, id, 6);
289
290    for (i=0;i<order;i++)
291       qlsp[i]=lsp[i]-qlsp[i];
292 }
293
294 void lsp_unquant_high(float *lsp, int order, SpeexBits *bits)
295 {
296
297    int i, id;
298    for (i=0;i<order;i++)
299       lsp[i]=0;
300
301
302    id=speex_bits_unpack_unsigned(bits, 6);
303    for (i=0;i<order;i++)
304       lsp[i] += high_lsp_cdbk[id*order+i];
305
306
307    id=speex_bits_unpack_unsigned(bits, 6);
308    for (i=0;i<order;i++)
309       lsp[i] += high_lsp_cdbk2[id*order+i];
310 }