git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/lpc.h

   1 /**
   2  * LPC utility code
   3  * Copyright (c) 2006  Justin Ruggles <justin.ruggles@gmail.com>
   4  *
   5  * This file is part of Libav.
   6  *
   7  * Libav is free software; you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   9  * License as published by the Free Software Foundation; either
  10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  11  *
  12  * Libav is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  15  * Lesser General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  18  * License along with Libav; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21
  22 #ifndef AVCODEC_LPC_H
  23 #define AVCODEC_LPC_H
  24
  25 #include <stdint.h>
  26 #include "dsputil.h"
  27
  28 #define ORDER_METHOD_EST     0
  29 #define ORDER_METHOD_2LEVEL  1
  30 #define ORDER_METHOD_4LEVEL  2
  31 #define ORDER_METHOD_8LEVEL  3
  32 #define ORDER_METHOD_SEARCH  4
  33 #define ORDER_METHOD_LOG     5
  34
  35 #define MIN_LPC_ORDER        1
  36 #define MAX_LPC_ORDER       32
  37
  38
  39 typedef struct LPCContext {
  40     int blocksize;
  41     int max_order;
  42     enum AVLPCType lpc_type;
  43     double *windowed_samples;
  44
  45     /**
  46      * Apply a Welch window to an array of input samples.
  47      * The output samples have the same scale as the input, but are in double
  48      * sample format.
  49      * @param data    input samples
  50      * @param len     number of input samples
  51      * @param w_data  output samples
  52      */
  53     void (*lpc_apply_welch_window)(const int32_t *data, int len,
  54                                    double *w_data);
  55     /**
  56      * Perform autocorrelation on input samples with delay of 0 to lag.
  57      * @param data  input samples.
  58      *              constraints: no alignment needed, but must have have at
  59      *              least lag*sizeof(double) valid bytes preceeding it, and
  60      *              size must be at least (len+1)*sizeof(double) if data is
  61      *              16-byte aligned or (len+2)*sizeof(double) if data is
  62      *              unaligned.
  63      * @param len   number of input samples to process
  64      * @param lag   maximum delay to calculate
  65      * @param autoc output autocorrelation coefficients.
  66      *              constraints: array size must be at least lag+1.
  67      */
  68     void (*lpc_compute_autocorr)(const double *data, int len, int lag,
  69                                  double *autoc);
  70 } LPCContext;
  71
  72
  73 /**
  74  * Calculate LPC coefficients for multiple orders
  75  */
  76 int ff_lpc_calc_coefs(LPCContext *s,
  77                       const int32_t *samples, int blocksize, int min_order,
  78                       int max_order, int precision,
  79                       int32_t coefs[][MAX_LPC_ORDER], int *shift,
  80                       enum AVLPCType lpc_type, int lpc_passes,
  81                       int omethod, int max_shift, int zero_shift);
  82
  83 /**
  84  * Initialize LPCContext.
  85  */
  86 int ff_lpc_init(LPCContext *s, int blocksize, int max_order,
  87                 enum AVLPCType lpc_type);
  88 void ff_lpc_init_x86(LPCContext *s);
  89
  90 /**
  91  * Uninitialize LPCContext.
  92  */
  93 void ff_lpc_end(LPCContext *s);
  94
  95 #ifdef LPC_USE_DOUBLE
  96 #define LPC_TYPE double
  97 #else
  98 #define LPC_TYPE float
  99 #endif
 100
 101 /**
 102  * Levinson-Durbin recursion.
 103  * Produce LPC coefficients from autocorrelation data.
 104  */
 105 static inline int compute_lpc_coefs(const LPC_TYPE *autoc, int max_order,
 106                                     LPC_TYPE *lpc, int lpc_stride, int fail,
 107                                     int normalize)
 108 {
 109     int i, j;
 110     LPC_TYPE err;
 111     LPC_TYPE *lpc_last = lpc;
 112
 113     if (normalize)
 114         err = *autoc++;
 115
 116     if (fail && (autoc[max_order - 1] == 0 || err <= 0))
 117         return -1;
 118
 119     for(i=0; i<max_order; i++) {
 120         LPC_TYPE r = -autoc[i];
 121
 122         if (normalize) {
 123             for(j=0; j<i; j++)
 124                 r -= lpc_last[j] * autoc[i-j-1];
 125
 126             r /= err;
 127             err *= 1.0 - (r * r);
 128         }
 129
 130         lpc[i] = r;
 131
 132         for(j=0; j < (i+1)>>1; j++) {
 133             LPC_TYPE f = lpc_last[    j];
 134             LPC_TYPE b = lpc_last[i-1-j];
 135             lpc[    j] = f + r * b;
 136             lpc[i-1-j] = b + r * f;
 137         }
 138
 139         if (fail && err < 0)
 140             return -1;
 141
 142         lpc_last = lpc;
 143         lpc += lpc_stride;
 144     }
 145
 146     return 0;
 147 }
 148
 149 #endif /* AVCODEC_LPC_H */