API stuff
[speexdsp.git] / libspeex / resample.c
1 /* Copyright (C) 2007 Jean-Marc Valin
2       
3    File: resample.c
4    Resampling code
5
6    Redistribution and use in source and binary forms, with or without
7    modification, are permitted provided that the following conditions are
8    met:
9
10    1. Redistributions of source code must retain the above copyright notice,
11    this list of conditions and the following disclaimer.
12
13    2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
14    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
15    documentation and/or other materials provided with the distribution.
16
17    3. The name of the author may not be used to endorse or promote products
18    derived from this software without specific prior written permission.
19
20    THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
21    IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
22    OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE
23    DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT,
24    INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES
25    (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR
26    SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
27    HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT,
28    STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN
29    ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE
30    POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
31 */
32
33 #include "misc.h"
34 #include <math.h>
35 #include <stdio.h>
36             
37 //#define float double
38 #define FILTER_SIZE 64
39       
40 typedef struct {
41    int in_rate;
42    int out_rate;
43    int num_rate;
44    int den_rate;
45    int last_sample;
46    int samp_frac_num;
47    int filt_len;
48    float *mem;
49    float *sinc_table;
50 } SpeexResamplerState;
51
52 static float sinc(float x, int N)
53 {
54    //fprintf (stderr, "%f ", x);
55    if (fabs(x)<1e-6)
56       return 1;
57    else if (fabs(x) > .5f*N)
58       return 0;
59    /*FIXME: Can it really be any slower than this? */
60    return sin(M_PI*x)/(M_PI*x) * (.5+.5*cos(2*x*M_PI/N));
61 }
62
63 SpeexResamplerState *speex_resampler_init(int nb_channels, int in_rate, int out_rate, int in_rate_den, int out_rate_den)
64 {
65    SpeexResamplerState *st = (SpeexResamplerState *)speex_alloc(sizeof(SpeexResamplerState));
66    int fact, i;
67    st->in_rate = in_rate;
68    st->out_rate = out_rate;
69    st->num_rate = in_rate;
70    st->den_rate = out_rate;
71    /* FIXME: This is terribly inefficient, but who cares (at least for now)? */
72    for (fact=2;fact<=sqrt(MAX32(in_rate, out_rate));fact++)
73    {
74       while ((st->num_rate % fact == 0) && (st->den_rate % fact == 0))
75       {
76          st->num_rate /= fact;
77          st->den_rate /= fact;
78       }
79    }
80    st->last_sample = 0;
81    st->filt_len = FILTER_SIZE;
82    st->mem = (float*)speex_alloc((st->filt_len-1) * sizeof(float));
83    for (i=0;i<st->filt_len-1;i++)
84       st->mem[i] = 0;
85    if (1)
86    {
87       st->sinc_table = (float *)speex_alloc(st->filt_len*st->den_rate*sizeof(float));
88       for (i=0;i<st->den_rate;i++)
89       {
90          int j;
91          for (j=0;j<st->filt_len;j++)
92          {
93             st->sinc_table[i*st->filt_len+j] = sinc((j-st->filt_len/2+1)-((float)i)/st->den_rate, st->filt_len);
94          }
95       }
96    } else {
97       st->sinc_table = NULL;
98    }
99    return st;
100 }
101
102 void speex_resampler_destroy(SpeexResamplerState *st)
103 {
104    speex_free(st->mem);
105    if (st->sinc_table)
106       speex_free(st->sinc_table);
107    speex_free(st);
108 }
109
110 void speex_resample_set_rate(SpeexResamplerState *st, int in_rate, int out_rate, int in_rate_den, int out_rate_den);
111
112 void speex_resample_set_input_stride(SpeexResamplerState *st, int stride);
113
114 void speex_resample_set_output_stride(SpeexResamplerState *st, int stride);
115
116 void speex_resample_skip_zeros(SpeexResamplerState *st);
117
118 //int speex_resample_float(SpeexResamplerState *st, int index, const float *in, int *in_len, float *out, int *out_len)
119
120 int speex_resample_float(SpeexResamplerState *st, const float *in, int len, float *out)
121 {
122    int j=0;
123    int N = st->filt_len;
124    int out_sample = 0;
125    while (1)
126    {
127       int j;
128       float sum=0;
129       /* Do the memory part */
130       if (st->sinc_table)
131       {
132          for (j=0;st->last_sample-N+1+j < 0;j++)
133          {
134             sum += st->mem[st->last_sample+j]*st->sinc_table[st->samp_frac_num*st->filt_len+j];
135          }
136          /* Do the new part */
137          for (;j<N;j++)
138          {
139             sum += in[st->last_sample-N+1+j]*st->sinc_table[st->samp_frac_num*st->filt_len+j];
140          }
141       } else {
142          for (j=0;st->last_sample-N+1+j < 0;j++)
143          {
144             sum += st->mem[st->last_sample+j]*sinc((j-N/2+1)-((float)st->samp_frac_num)/st->den_rate, N);
145          }
146          /* Do the new part */
147          for (;j<N;j++)
148          {
149             sum += in[st->last_sample-N+1+j]*sinc((j-N/2+1)-((float)st->samp_frac_num)/st->den_rate, N);
150          }
151       }
152       out[out_sample++] = sum;
153       
154       st->last_sample += st->num_rate/st->den_rate;
155       st->samp_frac_num += st->num_rate%st->den_rate;
156       if (st->samp_frac_num >= st->den_rate)
157       {
158          st->samp_frac_num -= st->den_rate;
159          st->last_sample++;
160       }
161       //fprintf (stderr, "%d %d %d %d\n", st->last_sample, st->samp_frac_num, st->num_rate, st->den_rate);
162       if (st->last_sample >= len)
163       {
164          st->last_sample -= len;
165          break;
166       }      
167    }
168    for (j=0;j<st->filt_len-1;j++)
169       st->mem[j] = in[j+len-N+1];
170    return out_sample;
171 }
172
173 #define NN 256
174
175 int main(int argc, char **argv)
176 {
177    int i;
178    short *in;
179    short *out;
180    float *fin, *fout;
181    SpeexResamplerState *st = speex_resampler_init(1, 8000, 12000, 1, 1);
182    in = speex_alloc(NN*sizeof(short));
183    out = speex_alloc(2*NN*sizeof(short));
184    fin = speex_alloc(NN*sizeof(float));
185    fout = speex_alloc(2*NN*sizeof(float));
186    while (1)
187    {
188       int out_num;
189       fread(in, sizeof(short), NN, stdin);
190       if (feof(stdin))
191          break;
192       for (i=0;i<NN;i++)
193          fin[i]=in[i];
194       out_num = speex_resample_float(st, fin, NN, fout);
195       //fprintf (stderr, "%d\n", out_num);
196       for (i=0;i<2*NN;i++)
197          out[i]=floor(.5+fout[i]);
198       fwrite(out, sizeof(short), out_num, stdout);
199    }
200    speex_resampler_destroy(st);
201    speex_free(in);
202    speex_free(out);
203    speex_free(fin);
204    speex_free(fout);
205    return 0;
206 }
207