Cleaned up unused stuff and licensed all codebooks under the BSD license
[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 void lsp_quant_lbr(float *lsp, float *qlsp, int order, SpeexBits *bits)
156 {
157    int i;
158    float tmp1, tmp2;
159    int id;
160
161    for (i=0;i<order;i++)
162       qlsp[i]=lsp[i];
163
164    quant_weight[0] = 1/(qlsp[1]-qlsp[0]);
165    quant_weight[order-1] = 1/(qlsp[order-1]-qlsp[order-2]);
166    for (i=1;i<order-1;i++)
167    {
168 #if 1
169       tmp1 = 1/((.15+qlsp[i]-qlsp[i-1])*(.15+qlsp[i]-qlsp[i-1]));
170       tmp2 = 1/((.15+qlsp[i+1]-qlsp[i])*(.15+qlsp[i+1]-qlsp[i]));
171 #else
172       tmp1 = 1/(qlsp[i]-qlsp[i-1]);
173       tmp2 = 1/(qlsp[i+1]-qlsp[i]);
174 #endif
175       quant_weight[i] = tmp1 > tmp2 ? tmp1 : tmp2;
176    }
177    id = lsp_quant(qlsp, cdbk_nb, NB_CDBK_SIZE, order);
178    speex_bits_pack(bits, id, 6);
179
180    id = lsp_weight_quant(qlsp, quant_weight, cdbk_nb_low1, NB_CDBK_SIZE_LOW1, 5);
181    speex_bits_pack(bits, id, 6);
182
183    id = lsp_weight_quant(qlsp+5, quant_weight+5, cdbk_nb_high1, NB_CDBK_SIZE_HIGH1, 5);
184    speex_bits_pack(bits, id, 6);
185
186    for (i=0;i<order;i++)
187       qlsp[i]=lsp[i]-qlsp[i];
188 }
189
190 void lsp_unquant_lbr(float *lsp, int order, SpeexBits *bits)
191 {
192    int i, id;
193    for (i=0;i<order;i++)
194       lsp[i]=0;
195
196
197    id=speex_bits_unpack_unsigned(bits, 6);
198    for (i=0;i<10;i++)
199       lsp[i] += cdbk_nb[id*10+i];
200
201    id=speex_bits_unpack_unsigned(bits, 6);
202    for (i=0;i<5;i++)
203       lsp[i] += cdbk_nb_low1[id*5+i];
204
205    id=speex_bits_unpack_unsigned(bits, 6);
206    for (i=0;i<5;i++)
207       lsp[i+5] += cdbk_nb_high1[id*5+i];
208    
209 }
210
211
212 extern float high_lsp_cdbk[];
213 extern float high_lsp_cdbk2[];
214
215
216 void lsp_quant_high(float *lsp, float *qlsp, int order, SpeexBits *bits)
217 {
218    int i;
219    float tmp1, tmp2;
220    int id;
221    for (i=0;i<order;i++)
222       qlsp[i]=lsp[i];
223
224    quant_weight[0] = 1/(qlsp[1]-qlsp[0]);
225    quant_weight[order-1] = 1/(qlsp[order-1]-qlsp[order-2]);
226    for (i=1;i<order-1;i++)
227    {
228       tmp1 = 1/(qlsp[i]-qlsp[i-1]);
229       tmp2 = 1/(qlsp[i+1]-qlsp[i]);
230       quant_weight[i] = tmp1 > tmp2 ? tmp1 : tmp2;
231    }
232    id = lsp_quant(qlsp, high_lsp_cdbk, 64, order);
233    speex_bits_pack(bits, id, 6);
234
235    id = lsp_weight_quant(qlsp, quant_weight, high_lsp_cdbk2, 64, order);
236    speex_bits_pack(bits, id, 6);
237
238    for (i=0;i<order;i++)
239       qlsp[i]=lsp[i]-qlsp[i];
240 }
241
242 void lsp_unquant_high(float *lsp, int order, SpeexBits *bits)
243 {
244
245    int i, id;
246    for (i=0;i<order;i++)
247       lsp[i]=0;
248
249
250    id=speex_bits_unpack_unsigned(bits, 6);
251    for (i=0;i<order;i++)
252       lsp[i] += high_lsp_cdbk[id*order+i];
253
254
255    id=speex_bits_unpack_unsigned(bits, 6);
256    for (i=0;i<order;i++)
257       lsp[i] += high_lsp_cdbk2[id*order+i];
258 }