Add 8088flex TMV video decoder.
[ffmpeg.git] / libavcodec / lpc.c
1 /**
2  * LPC utility code
3  * Copyright (c) 2006  Justin Ruggles <justin.ruggles@gmail.com>
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 #include "libavutil/lls.h"
23 #include "dsputil.h"
24
25 #define LPC_USE_DOUBLE
26 #include "lpc.h"
27
28
29 /**
30  * Quantize LPC coefficients
31  */
32 static void quantize_lpc_coefs(double *lpc_in, int order, int precision,
33                                int32_t *lpc_out, int *shift, int max_shift, int zero_shift)
34 {
35     int i;
36     double cmax, error;
37     int32_t qmax;
38     int sh;
39
40     /* define maximum levels */
41     qmax = (1 << (precision - 1)) - 1;
42
43     /* find maximum coefficient value */
44     cmax = 0.0;
45     for(i=0; i<order; i++) {
46         cmax= FFMAX(cmax, fabs(lpc_in[i]));
47     }
48
49     /* if maximum value quantizes to zero, return all zeros */
50     if(cmax * (1 << max_shift) < 1.0) {
51         *shift = zero_shift;
52         memset(lpc_out, 0, sizeof(int32_t) * order);
53         return;
54     }
55
56     /* calculate level shift which scales max coeff to available bits */
57     sh = max_shift;
58     while((cmax * (1 << sh) > qmax) && (sh > 0)) {
59         sh--;
60     }
61
62     /* since negative shift values are unsupported in decoder, scale down
63        coefficients instead */
64     if(sh == 0 && cmax > qmax) {
65         double scale = ((double)qmax) / cmax;
66         for(i=0; i<order; i++) {
67             lpc_in[i] *= scale;
68         }
69     }
70
71     /* output quantized coefficients and level shift */
72     error=0;
73     for(i=0; i<order; i++) {
74         error -= lpc_in[i] * (1 << sh);
75         lpc_out[i] = av_clip(lrintf(error), -qmax, qmax);
76         error -= lpc_out[i];
77     }
78     *shift = sh;
79 }
80
81 static int estimate_best_order(double *ref, int min_order, int max_order)
82 {
83     int i, est;
84
85     est = min_order;
86     for(i=max_order-1; i>=min_order-1; i--) {
87         if(ref[i] > 0.10) {
88             est = i+1;
89             break;
90         }
91     }
92     return est;
93 }
94
95 /**
96  * Calculate LPC coefficients for multiple orders
97  *
98  * @param use_lpc LPC method for determining coefficients
99  * 0  = LPC with fixed pre-defined coeffs
100  * 1  = LPC with coeffs determined by Levinson-Durbin recursion
101  * 2+ = LPC with coeffs determined by Cholesky factorization using (use_lpc-1) passes.
102  */
103 int ff_lpc_calc_coefs(DSPContext *s,
104                       const int32_t *samples, int blocksize, int min_order,
105                       int max_order, int precision,
106                       int32_t coefs[][MAX_LPC_ORDER], int *shift, int use_lpc,
107                       int omethod, int max_shift, int zero_shift)
108 {
109     double autoc[MAX_LPC_ORDER+1];
110     double ref[MAX_LPC_ORDER];
111     double lpc[MAX_LPC_ORDER][MAX_LPC_ORDER];
112     int i, j, pass;
113     int opt_order;
114
115     assert(max_order >= MIN_LPC_ORDER && max_order <= MAX_LPC_ORDER && use_lpc > 0);
116
117     if(use_lpc == 1){
118         s->flac_compute_autocorr(samples, blocksize, max_order, autoc);
119
120         compute_lpc_coefs(autoc, max_order, &lpc[0][0], MAX_LPC_ORDER, 0, 1);
121
122         for(i=0; i<max_order; i++)
123             ref[i] = fabs(lpc[i][i]);
124     }else{
125         LLSModel m[2];
126         double var[MAX_LPC_ORDER+1], av_uninit(weight);
127
128         for(pass=0; pass<use_lpc-1; pass++){
129             av_init_lls(&m[pass&1], max_order);
130
131             weight=0;
132             for(i=max_order; i<blocksize; i++){
133                 for(j=0; j<=max_order; j++)
134                     var[j]= samples[i-j];
135
136                 if(pass){
137                     double eval, inv, rinv;
138                     eval= av_evaluate_lls(&m[(pass-1)&1], var+1, max_order-1);
139                     eval= (512>>pass) + fabs(eval - var[0]);
140                     inv = 1/eval;
141                     rinv = sqrt(inv);
142                     for(j=0; j<=max_order; j++)
143                         var[j] *= rinv;
144                     weight += inv;
145                 }else
146                     weight++;
147
148                 av_update_lls(&m[pass&1], var, 1.0);
149             }
150             av_solve_lls(&m[pass&1], 0.001, 0);
151         }
152
153         for(i=0; i<max_order; i++){
154             for(j=0; j<max_order; j++)
155                 lpc[i][j]=-m[(pass-1)&1].coeff[i][j];
156             ref[i]= sqrt(m[(pass-1)&1].variance[i] / weight) * (blocksize - max_order) / 4000;
157         }
158         for(i=max_order-1; i>0; i--)
159             ref[i] = ref[i-1] - ref[i];
160     }
161     opt_order = max_order;
162
163     if(omethod == ORDER_METHOD_EST) {
164         opt_order = estimate_best_order(ref, min_order, max_order);
165         i = opt_order-1;
166         quantize_lpc_coefs(lpc[i], i+1, precision, coefs[i], &shift[i], max_shift, zero_shift);
167     } else {
168         for(i=min_order-1; i<max_order; i++) {
169             quantize_lpc_coefs(lpc[i], i+1, precision, coefs[i], &shift[i], max_shift, zero_shift);
170         }
171     }
172
173     return opt_order;
174 }