git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/qcelp_lsp.c

   1 /*
   2  * QCELP decoder
   3  * Copyright (c) 2007 Reynaldo H. Verdejo Pinochet
   4  *
   5  * This file is part of FFmpeg.
   6  *
   7  * FFmpeg 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  * FFmpeg 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 FFmpeg; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21
  22 /**
  23  * @file libavcodec/qcelp_lsp.c
  24  * QCELP decoder
  25  * @author Reynaldo H. Verdejo Pinochet
  26  * @remark FFmpeg merging spearheaded by Kenan Gillet
  27  * @remark Development mentored by Benjamin Larson
  28  */
  29
  30 #include "libavutil/mathematics.h"
  31
  32 /**
  33  * initial coefficient to perform bandwidth expansion on LPC
  34  *
  35  * @note: 0.9883 looks like an approximation of 253/256.
  36  *
  37  * TIA/EIA/IS-733 2.4.3.3.6 6
  38  */
  39 #define QCELP_BANDWITH_EXPANSION_COEFF 0.9883
  40
  41 /**
  42  * Computes the Pa / (1 + z(-1)) or Qa / (1 - z(-1)) coefficients
  43  * needed for LSP to LPC conversion.
  44  * We only need to calculate the 6 first elements of the polynomial.
  45  *
  46  * @param lspf line spectral pair frequencies
  47  * @param f [out] polynomial input/output as a vector
  48  *
  49  * TIA/EIA/IS-733 2.4.3.3.5-1/2
  50  */
  51 static void lsp2polyf(const double *lspf, double *f, int lp_half_order)
  52 {
  53     int i, j;
  54
  55     f[0] = 1.0;
  56     f[1] = -2 * lspf[0];
  57     lspf -= 2;
  58     for(i=2; i<=lp_half_order; i++)
  59     {
  60         double val = -2 * lspf[2*i];
  61         f[i] = val * f[i-1] + 2*f[i-2];
  62         for(j=i-1; j>1; j--)
  63             f[j] += f[j-1] * val + f[j-2];
  64         f[1] += val;
  65     }
  66 }
  67
  68 /**
  69  * Reconstructs LPC coefficients from the line spectral pair frequencies.
  70  *
  71  * @param lspf line spectral pair frequencies
  72  * @param lpc linear predictive coding coefficients
  73  */
  74 void ff_celp_lspf2lpc(const double *lspf, float *lpc)
  75 {
  76     double pa[6], qa[6];
  77     int   i;
  78
  79     lsp2polyf(lspf,     pa, 5);
  80     lsp2polyf(lspf + 1, qa, 5);
  81
  82     for (i=4; i>=0; i--)
  83     {
  84         double paf = pa[i+1] + pa[i];
  85         double qaf = qa[i+1] - qa[i];
  86
  87         lpc[i  ] = 0.5 * (paf+qaf);
  88         lpc[9-i] = 0.5 * (paf-qaf);
  89     }
  90 }
  91
  92 /**
  93  * Reconstructs LPC coefficients from the line spectral pair frequencies
  94  * and performs bandwidth expansion.
  95  *
  96  * @param lspf line spectral pair frequencies
  97  * @param lpc linear predictive coding coefficients
  98  *
  99  * @note: bandwith_expansion_coeff could be precalculated into a table
 100  *        but it seems to be slower on x86
 101  *
 102  * TIA/EIA/IS-733 2.4.3.3.5
 103  */
 104 void ff_qcelp_lspf2lpc(const float *lspf, float *lpc)
 105 {
 106     double lsf[10];
 107     double bandwith_expansion_coeff = QCELP_BANDWITH_EXPANSION_COEFF;
 108     int   i;
 109
 110     for (i=0; i<10; i++)
 111         lsf[i] = cos(M_PI * lspf[i]);
 112
 113     ff_celp_lspf2lpc(lsf, lpc);
 114
 115     for (i=0; i<10; i++)
 116     {
 117         lpc[i] *= bandwith_expansion_coeff;
 118         bandwith_expansion_coeff *= QCELP_BANDWITH_EXPANSION_COEFF;
 119     }
 120 }