Nothing to see here.
[opus.git] / libcelt / bands.c
1 /* (C) 2007 Jean-Marc Valin, CSIRO
2 */
3 /*
4    Redistribution and use in source and binary forms, with or without
5    modification, are permitted provided that the following conditions
6    are met:
7    
8    - Redistributions of source code must retain the above copyright
9    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
10    
11    - Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
12    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
13    documentation and/or other materials provided with the distribution.
14    
15    - Neither the name of the Xiph.org Foundation nor the names of its
16    contributors may be used to endorse or promote products derived from
17    this software without specific prior written permission.
18    
19    THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
20    ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
21    LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR
22    A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE FOUNDATION OR
23    CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL,
24    EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO,
25    PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR
26    PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF
27    LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING
28    NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS
29    SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
30 */
31
32 #include <math.h>
33 #include "bands.h"
34 #include "vq.h"
35
36 const int qbank[NBANDS+2] =   {0, 2, 4, 6, 8, 12, 16, 20, 24, 28, 36, 44, 52, 68, 84, 116, 128};
37
38 const int qpulses[NBANDS  ] = {7, 5, 4, 4, 3,  3,  3,  3,  3,  4,  4,  4,  0,  0,  0};
39 //const int qpulses[NBANDS  ] = {17,15,14,14,13, 13, 13, 13, 13, 14, 14, 14, 10, 10, 10};
40
41 #define WAVEFORM_END 52
42
43 /* Start frequency of each band */
44 int pbank[] = {0, 4, 8, 12, 20, WAVEFORM_END, 128};
45
46 /* Compute the energy in each of the bands */
47 void compute_bands(float *X, int B, float *bank)
48 {
49    int i;
50    for (i=0;i<NBANDS;i++)
51    {
52       int j;
53       bank[i] = 1e-10;
54       for (j=B*qbank[i];j<B*qbank[i+1];j++)
55          bank[i] += X[j]*X[j];
56       bank[i] = sqrt(bank[i]);
57    }
58 }
59
60 /* Normalise each band such that the energy is one. */
61 void normalise_bands(float *X, int B, float *bank)
62 {
63    int i;
64    for (i=0;i<NBANDS;i++)
65    {
66       int j;
67       float x = 1.f/(1e-10+bank[i]);
68       for (j=B*qbank[i];j<B*qbank[i+1];j++)
69          X[j] *= x;
70    }
71    for (i=B*qbank[NBANDS];i<B*qbank[NBANDS+1];i++)
72       X[i] = 0;
73 }
74
75 /* De-normalise the energy to produce the synthesis from the unit-energy bands */
76 void denormalise_bands(float *X, int B, float *bank)
77 {
78    int i;
79    for (i=0;i<NBANDS;i++)
80    {
81       int j;
82       float x = bank[i];
83       for (j=B*qbank[i];j<B*qbank[i+1];j++)
84          X[j] *= x;
85    }
86    for (i=B*qbank[NBANDS];i<B*qbank[NBANDS+1];i++)
87       X[i] = 0;
88 }
89
90
91 /* Compute the best gain for each "pitch band" */
92 void compute_pitch_gain(float *X, int B, float *P, float *gains, float *bank)
93 {
94    int i;
95    float w[B*qbank[NBANDS]];
96    for (i=0;i<NBANDS;i++)
97    {
98       int j;
99       for (j=B*qbank[i];j<B*qbank[i+1];j++)
100          w[j] = bank[i];
101    }
102
103    
104    for (i=0;i<PBANDS;i++)
105    {
106       float Sxy=0;
107       float Sxx = 0;
108       int j;
109       float gain;
110       for (j=B*pbank[i];j<B*pbank[i+1];j++)
111       {
112          Sxy += X[j]*P[j]*w[j];
113          Sxx += X[j]*X[j]*w[j];
114       }
115       gain = Sxy/(1e-10+Sxx);
116       //gain = Sxy/(2*(pbank[i+1]-pbank[i]));
117       //if (i<3)
118       //gain *= 1+.02*gain;
119       if (gain > .90)
120          gain = .90;
121       if (gain < 0.0)
122          gain = 0.0;
123       
124       gains[i] = gain;
125    }
126    for (i=B*pbank[PBANDS];i<B*pbank[PBANDS+1];i++)
127       P[i] = 0;
128 }
129
130 /* Apply the (quantised) gain to each "pitch band" */
131 void pitch_quant_bands(float *X, int B, float *P, float *gains)
132 {
133    int i;
134    for (i=0;i<PBANDS;i++)
135    {
136       int j;
137       for (j=B*pbank[i];j<B*pbank[i+1];j++)
138          P[j] *= gains[i];
139       //printf ("%f ", gain);
140    }
141    for (i=B*pbank[PBANDS];i<B*pbank[PBANDS+1];i++)
142       P[i] = 0;
143 }
144
145 void quant_bands(float *X, int B, float *P)
146 {
147    int i;
148    for (i=0;i<NBANDS;i++)
149    {
150       int q;
151       q =qpulses[i];
152       if (q) {
153          alg_quant2(X+B*qbank[i], B*(qbank[i+1]-qbank[i]), q, P+B*qbank[i]);
154       } else {
155          noise_quant(X+B*qbank[i], B*(qbank[i+1]-qbank[i]), q, P+B*qbank[i]);
156       }
157    }
158    for (i=B*qbank[NBANDS];i<B*qbank[NBANDS+1];i++)
159       X[i] = 0;
160 }
161
162
163 /* Scales the pulse-codebook entry in each band such that unit-energy is conserved when 
164    adding the pitch */
165 void pitch_renormalise_bands(float *X, int B, float *P)
166 {
167    int i;
168    for (i=0;i<NBANDS;i++)
169    {
170       int j;
171       float Rpp=0;
172       float Rxp=0;
173       float Rxx=0;
174       float gain1;
175       for (j=B*qbank[i];j<B*qbank[i+1];j++)
176       {
177          Rxp += X[j]*P[j];
178          Rpp += P[j]*P[j];
179          Rxx += X[j]*X[j];
180       }
181       float arg = Rxp*Rxp + 1 - Rpp;
182       gain1 = sqrt(arg)-Rxp;
183       if (Rpp>.9999)
184          Rpp = .9999;
185       Rxx = 0;
186       for (j=B*qbank[i];j<B*qbank[i+1];j++)
187       {
188          X[j] = P[j]+gain1*X[j];
189          Rxx += X[j]*X[j];
190       }
191    }
192    for (i=B*qbank[NBANDS];i<B*qbank[NBANDS+1];i++)
193       X[i] = 0;
194 }
195