libvorbis-1.0.1/lib/lpc.c

   1 /********************************************************************
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  11  ********************************************************************
  12
  13   function: LPC low level routines
  14   last mod: $Id: lpc.c,v 1.37 2003/03/08 07:15:32 xiphmont Exp $
  15
  16  ********************************************************************/
  17
  18 /* Some of these routines (autocorrelator, LPC coefficient estimator)
  19    are derived from code written by Jutta Degener and Carsten Bormann;
  20    thus we include their copyright below.  The entirety of this file
  21    is freely redistributable on the condition that both of these
  22    copyright notices are preserved without modification.  */
  23
  24 /* Preserved Copyright: *********************************************/
  25
  26 /* Copyright 1992, 1993, 1994 by Jutta Degener and Carsten Bormann,
  27 Technische Universita"t Berlin
  28
  29 Any use of this software is permitted provided that this notice is not
  30 removed and that neither the authors nor the Technische Universita"t
  31 Berlin are deemed to have made any representations as to the
  32 suitability of this software for any purpose nor are held responsible
  33 for any defects of this software. THERE IS ABSOLUTELY NO WARRANTY FOR
  34 THIS SOFTWARE.
  35
  36 As a matter of courtesy, the authors request to be informed about uses
  37 this software has found, about bugs in this software, and about any
  38 improvements that may be of general interest.
  39
  40 Berlin, 28.11.1994
  41 Jutta Degener
  42 Carsten Bormann
  43
  44 *********************************************************************/
  45
  46 #include <stdlib.h>
  47 #include <string.h>
  48 #include <math.h>
  49 #include "os.h"
  50 #include "smallft.h"
  51 #include "lpc.h"
  52 #include "scales.h"
  53 #include "misc.h"
  54
  55 /* Autocorrelation LPC coeff generation algorithm invented by
  56    N. Levinson in 1947, modified by J. Durbin in 1959. */
  57
  58 /* Input : n elements of time doamin data
  59    Output: m lpc coefficients, excitation energy */
  60
  61 float vorbis_lpc_from_data(float *data,float *lpci,int n,int m){
  62   double *aut=alloca(sizeof(*aut)*(m+1));
  63   double *lpc=alloca(sizeof(*lpc)*(m));
  64   double error;
  65   int i,j;
  66
  67   /* autocorrelation, p+1 lag coefficients */
  68   j=m+1;
  69   while(j--){
  70     double d=0; /* double needed for accumulator depth */
  71     for(i=j;i<n;i++)d+=(double)data[i]*data[i-j];
  72     aut[j]=d;
  73   }
  74
  75   /* Generate lpc coefficients from autocorr values */
  76
  77   error=aut[0];
  78
  79   for(i=0;i<m;i++){
  80     double r= -aut[i+1];
  81
  82     if(error==0){
  83       memset(lpci,0,m*sizeof(*lpci));
  84       return 0;
  85     }
  86
  87     /* Sum up this iteration's reflection coefficient; note that in
  88        Vorbis we don't save it.  If anyone wants to recycle this code
  89        and needs reflection coefficients, save the results of 'r' from
  90        each iteration. */
  91
  92     for(j=0;j<i;j++)r-=lpc[j]*aut[i-j];
  93     r/=error;
  94
  95     /* Update LPC coefficients and total error */
  96
  97     lpc[i]=r;
  98     for(j=0;j<i/2;j++){
  99       double tmp=lpc[j];
 100
 101       lpc[j]+=r*lpc[i-1-j];
 102       lpc[i-1-j]+=r*tmp;
 103     }
 104     if(i%2)lpc[j]+=lpc[j]*r;
 105
 106     error*=1.f-r*r;
 107   }
 108
 109   for(j=0;j<m;j++)lpci[j]=(float)lpc[j];
 110
 111   /* we need the error value to know how big an impulse to hit the
 112      filter with later */
 113
 114   return error;
 115 }
 116
 117 void vorbis_lpc_predict(float *coeff,float *prime,int m,
 118                      float *data,long n){
 119
 120   /* in: coeff[0...m-1] LPC coefficients
 121          prime[0...m-1] initial values (allocated size of n+m-1)
 122     out: data[0...n-1] data samples */
 123
 124   long i,j,o,p;
 125   float y;
 126   float *work=alloca(sizeof(*work)*(m+n));
 127
 128   if(!prime)
 129     for(i=0;i<m;i++)
 130       work[i]=0.f;
 131   else
 132     for(i=0;i<m;i++)
 133       work[i]=prime[i];
 134
 135   for(i=0;i<n;i++){
 136     y=0;
 137     o=i;
 138     p=m;
 139     for(j=0;j<m;j++)
 140       y-=work[o++]*coeff[--p];
 141
 142     data[i]=work[o]=y;
 143   }
 144 }
 145
 146
 147
 148
 149