Moved the psycoacoustics data to the mode struct
[opus.git] / libcelt / pitch.c
index decbac9..01f6db8 100644 (file)
+/* (C) 2007-2008 Jean-Marc Valin, CSIRO
+*/
 /**
    @file pitch.c
    @brief Pitch analysis
-*/
-
-/* Copyright (C) 2005
+ */
 
-   This library is free software; you can redistribute it and/or
-   modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
-   License as published by the Free Software Foundation; either
-   version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
+/*
+   Redistribution and use in source and binary forms, with or without
+   modification, are permitted provided that the following conditions
+   are met:
+   
+   - Redistributions of source code must retain the above copyright
+   notice, this list of conditions and the following disclaimer.
+   
+   - Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
+   notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
+   documentation and/or other materials provided with the distribution.
+   
+   - Neither the name of the Xiph.org Foundation nor the names of its
+   contributors may be used to endorse or promote products derived from
+   this software without specific prior written permission.
+   
+   THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
+   ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
+   LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR
+   A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE FOUNDATION OR
+   CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL,
+   EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO,
+   PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR
+   PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF
+   LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING
+   NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS
+   SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
+*/
 
-   This library is distributed in the hope that it will be useful,
-   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
-   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
-   Lesser General Public License for more details.
 
-   You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
-   License along with this library; if not, write to the Free Software
-   Foundation, Inc., 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA
-*/
+#ifdef HAVE_CONFIG_H
+#include "config.h"
+#endif
 
+/*#include "_kiss_fft_guts.h"
+#include "kiss_fftr.h"*/
+#include "kfft_single.h"
 
 #include <stdio.h>
 #include <math.h>
-#include "fftwrap.h"
 #include "pitch.h"
 #include "psy.h"
+#include "os_support.h"
+#include "mathops.h"
+
+kiss_fftr_cfg pitch_state_alloc(int max_lag)
+{
+   return kiss_fftr_alloc_celt_single(max_lag, 0, 0);
+}
 
-void find_spectral_pitch(void *fft, float *x, float *y, int lag, int len, int *pitch)
+void pitch_state_free(kiss_fftr_cfg st)
+{
+   kiss_fft_free(st);
+}
+
+#ifdef FIXED_POINT
+static void normalise16(celt_word16_t *x, int len, celt_word16_t val)
 {
-   int n2 = lag/2;
-   float xx[lag];
-   float X[lag];
-   float Y[lag];
-   float curve[n2];
    int i;
-   
-   for (i=0;i<lag;i++)
-      xx[i] = 0;
+   celt_word16_t maxval = 0;
    for (i=0;i<len;i++)
-      xx[i] = x[i];
-   
-   spx_fft(fft, xx, X);
-   spx_fft(fft, y, Y);
-   
-   compute_masking(X, curve, lag, 44100);
-   
-   X[0] = 0;
-   for (i=1;i<lag/2;i++)
+      maxval = MAX16(maxval, ABS16(x[i]));
+   if (maxval > val)
+   {
+      int shift = 0;
+      while (maxval > val)
+      {
+         maxval >>= 1;
+         shift++;
+      }
+      if (shift==0)
+         return;
+      for (i=0;i<len;i++)
+         x[i] = SHR16(x[i], shift);
+   } else {
+      int shift=0;
+      if (maxval == 0)
+         return;
+      val >>= 1;
+      while (maxval < val)
+      {
+         val >>= 1;
+         shift++;
+      }
+      if (shift==0)
+         return;
+      for (i=0;i<len;i++)
+         x[i] = SHL16(x[i], shift);
+   }
+}
+#else
+#define normalise16(x,len,val)
+#endif
+
+#define INPUT_SHIFT 15
+
+void find_spectral_pitch(kiss_fftr_cfg fft, const struct PsyDecay *decay, const celt_sig_t *x, const celt_sig_t *y, const celt_word16_t *window, int overlap, int lag, int len, int C, int *pitch)
+{
+   int c, i;
+   celt_word32_t max_corr;
+   VARDECL(celt_word16_t *X);
+   VARDECL(celt_word16_t *Y);
+   VARDECL(celt_mask_t *curve);
+   int n2;
+   int L2;
+   const int *bitrev;
+   SAVE_STACK;
+   n2 = lag/2;
+   L2 = len/2;
+   ALLOC(X, lag, celt_word16_t);
+   ALLOC(curve, n2, celt_mask_t);
+
+   bitrev = fft->substate->bitrev;
+   for (i=0;i<lag;i++)
+      X[i] = 0;
+   /* Sum all channels of the current frame and copy into X in bit-reverse order */
+   for (c=0;c<C;c++)
+   {
+      for (i=0;i<L2;i++)
+      {
+         X[2*bitrev[i]] += SHR32(x[C*(2*i)+c],INPUT_SHIFT);
+         X[2*bitrev[i]+1] += SHR32(x[C*(2*i+1)+c],INPUT_SHIFT);
+      }
+   }
+   /* Applying the window in the bit-reverse domain. It's a bit weird, but it
+      can help save memory */
+   for (i=0;i<overlap/2;i++)
+   {
+      X[2*bitrev[i]] = MULT16_32_Q15(window[2*i], X[2*bitrev[i]]);
+      X[2*bitrev[i]+1] = MULT16_32_Q15(window[2*i+1], X[2*bitrev[i]+1]);
+      X[2*bitrev[L2-i-1]] = MULT16_32_Q15(window[2*i+1], X[2*bitrev[L2-i-1]]);
+      X[2*bitrev[L2-i-1]+1] = MULT16_32_Q15(window[2*i], X[2*bitrev[L2-i-1]+1]);
+   }
+   normalise16(X, lag, 8192);
+   /*for (i=0;i<lag;i++) printf ("%d ", X[i]);printf ("\n");*/
+   /* Forward real FFT (in-place) */
+   kf_work((kiss_fft_cpx*)X, NULL, 1,1, fft->substate->factors,fft->substate, 1, 1, 1);
+   kiss_fftr_twiddles(fft,X);
+
+   compute_masking(decay, X, curve, lag);
+
+   /* Deferred allocation to reduce peak stack usage */
+   ALLOC(Y, lag, celt_word16_t);
+   for (i=0;i<lag;i++)
+      Y[i] = 0;
+   /* Sum all channels of the past audio and copy into Y in bit-reverse order */
+   for (c=0;c<C;c++)
+   {
+      for (i=0;i<n2;i++)
+      {
+         Y[2*bitrev[i]] += SHR32(y[C*(2*i)+c],INPUT_SHIFT);
+         Y[2*bitrev[i]+1] += SHR32(y[C*(2*i+1)+c],INPUT_SHIFT);
+      }
+   }
+   normalise16(Y, lag, 8192);
+   /* Forward real FFT (in-place) */
+   kf_work((kiss_fft_cpx*)Y, NULL, 1,1, fft->substate->factors,fft->substate, 1, 1, 1);
+   kiss_fftr_twiddles(fft,Y);
+
+   /* Compute cross-spectrum using the inverse masking curve as weighting */
+   for (i=1;i<n2;i++)
    {
-      float n;
-      //n = 1.f/(1e1+sqrt(sqrt((X[2*i-1]*X[2*i-1] + X[2*i  ]*X[2*i  ])*(Y[2*i-1]*Y[2*i-1] + Y[2*i  ]*Y[2*i  ]))));
-      //n = 1;
-      n = 1.f/pow(1+curve[i],.5)/(i+60);
-      //n = 1.f/(1+curve[i]);
-      float tmp = X[2*i-1];
-      X[2*i-1] = (X[2*i-1]*Y[2*i-1] + X[2*i  ]*Y[2*i  ])*n;
-      X[2*i  ] = (- X[2*i  ]*Y[2*i-1] + tmp*Y[2*i  ])*n;
+      celt_word16_t n;
+      celt_word32_t tmp;
+      /*printf ("%d %d ", X[2*i]*X[2*i]+X[2*i+1]*X[2*i+1], Y[2*i]*Y[2*i]+Y[2*i+1]*Y[2*i+1]);*/
+      n = DIV32_16(Q15ONE,celt_sqrt(EPSILON+curve[i]));
+      /*printf ("%f ", n);*/
+      tmp = X[2*i];
+      X[2*i] = MULT16_32_Q15(n, ADD32(MULT16_16(X[2*i  ],Y[2*i  ]), MULT16_16(X[2*i+1],Y[2*i+1])));
+      X[2*i+1] = MULT16_32_Q15(n, SUB32(MULT16_16(tmp,Y[2*i+1]), MULT16_16(X[2*i+1],Y[2*i  ])));
    }
-   X[lag-1] = 0;
-   X[0] = X[lag-1] = 0;
-   spx_ifft(fft, X, xx);
+   /*printf ("\n");*/
+   X[0] = X[1] = 0;
+   /*for (i=0;i<lag;i++) printf ("%d ", X[i]);printf ("\n");*/
+   normalise16(X, lag, 50);
+   /* Inverse half-complex to real FFT gives us the correlation */
+   kiss_fftri(fft, X, Y);
    
-   float max_corr=-1e10;
-   //int pitch;
+   /* The peak in the correlation gives us the pitch */
+   max_corr=-VERY_LARGE32;
    *pitch = 0;
    for (i=0;i<lag-len;i++)
    {
-      //printf ("%f ", xx[i]);
-      if (xx[i] > max_corr)
+      /*printf ("%f ", xx[i]);*/
+      if (Y[i] > max_corr)
       {
          *pitch = i;
-         max_corr = xx[i];
+         max_corr = Y[i];
       }
    }
-   //printf ("\n");
-   //printf ("%d %f\n", *pitch, max_corr);
-   //printf ("%d\n", *pitch);
+   RESTORE_STACK;
 }