avfilter/vf_framerate: change blend factor precision
[ffmpeg.git] / libavcodec / lpc.c
index 112a78d..f8da1e1 100644 (file)
@@ -1,4 +1,4 @@
-/**
+/*
  * LPC utility code
  * Copyright (c) 2006  Justin Ruggles <justin.ruggles@gmail.com>
  *
  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  */
 
+#include "libavutil/common.h"
 #include "libavutil/lls.h"
-#include "dsputil.h"
 
 #define LPC_USE_DOUBLE
 #include "lpc.h"
+#include "libavutil/avassert.h"
 
 
 /**
  * Apply Welch window function to audio block
  */
-static void apply_welch_window(const int32_t *data, int len, double *w_data)
+static void lpc_apply_welch_window_c(const int32_t *data, int len,
+                                     double *w_data)
 {
     int i, n2;
     double w;
     double c;
 
-    assert(!(len&1)); //the optimization in r11881 does not support odd len
-                      //if someone wants odd len extend the change in r11881
-
     n2 = (len >> 1);
     c = 2.0 / (len - 1.0);
 
+    if (len & 1) {
+        for(i=0; i<n2; i++) {
+            w = c - i - 1.0;
+            w = 1.0 - (w * w);
+            w_data[i] = data[i] * w;
+            w_data[len-1-i] = data[len-1-i] * w;
+        }
+        return;
+    }
+
     w_data+=n2;
       data+=n2;
     for(i=0; i<n2; i++) {
@@ -55,24 +64,16 @@ static void apply_welch_window(const int32_t *data, int len, double *w_data)
  * Calculate autocorrelation data from audio samples
  * A Welch window function is applied before calculation.
  */
-void ff_lpc_compute_autocorr(const int32_t *data, int len, int lag,
-                             double *autoc)
+static void lpc_compute_autocorr_c(const double *data, int len, int lag,
+                                   double *autoc)
 {
     int i, j;
-    double tmp[len + lag + 1];
-    double *data1= tmp + lag;
-
-    apply_welch_window(data, len, data1);
-
-    for(j=0; j<lag; j++)
-        data1[j-lag]= 0.0;
-    data1[len] = 0.0;
 
     for(j=0; j<lag; j+=2){
         double sum0 = 1.0, sum1 = 1.0;
         for(i=j; i<len; i++){
-            sum0 += data1[i] * data1[i-j];
-            sum1 += data1[i] * data1[i-j-1];
+            sum0 += data[i] * data[i-j];
+            sum1 += data[i] * data[i-j-1];
         }
         autoc[j  ] = sum0;
         autoc[j+1] = sum1;
@@ -81,8 +82,8 @@ void ff_lpc_compute_autocorr(const int32_t *data, int len, int lag,
     if(j==lag){
         double sum = 1.0;
         for(i=j-1; i<len; i+=2){
-            sum += data1[i  ] * data1[i-j  ]
-                 + data1[i+1] * data1[i-j+1];
+            sum += data[i  ] * data[i-j  ]
+                 + data[i+1] * data[i-j+1];
         }
         autoc[j] = sum;
     }
@@ -92,7 +93,8 @@ void ff_lpc_compute_autocorr(const int32_t *data, int len, int lag,
  * Quantize LPC coefficients
  */
 static void quantize_lpc_coefs(double *lpc_in, int order, int precision,
-                               int32_t *lpc_out, int *shift, int max_shift, int zero_shift)
+                               int32_t *lpc_out, int *shift, int min_shift,
+                               int max_shift, int zero_shift)
 {
     int i;
     double cmax, error;
@@ -117,7 +119,7 @@ static void quantize_lpc_coefs(double *lpc_in, int order, int precision,
 
     /* calculate level shift which scales max coeff to available bits */
     sh = max_shift;
-    while((cmax * (1 << sh) > qmax) && (sh > 0)) {
+    while((cmax * (1 << sh) > qmax) && (sh > min_shift)) {
         sh--;
     }
 
@@ -154,43 +156,98 @@ static int estimate_best_order(double *ref, int min_order, int max_order)
     return est;
 }
 
+int ff_lpc_calc_ref_coefs(LPCContext *s,
+                          const int32_t *samples, int order, double *ref)
+{
+    double autoc[MAX_LPC_ORDER + 1];
+
+    s->lpc_apply_welch_window(samples, s->blocksize, s->windowed_samples);
+    s->lpc_compute_autocorr(s->windowed_samples, s->blocksize, order, autoc);
+    compute_ref_coefs(autoc, order, ref, NULL);
+
+    return order;
+}
+
+double ff_lpc_calc_ref_coefs_f(LPCContext *s, const float *samples, int len,
+                               int order, double *ref)
+{
+    int i;
+    double signal = 0.0f, avg_err = 0.0f;
+    double autoc[MAX_LPC_ORDER+1] = {0}, error[MAX_LPC_ORDER+1] = {0};
+    const double a = 0.5f, b = 1.0f - a;
+
+    /* Apply windowing */
+    for (i = 0; i <= len / 2; i++) {
+        double weight = a - b*cos((2*M_PI*i)/(len - 1));
+        s->windowed_samples[i] = weight*samples[i];
+        s->windowed_samples[len-1-i] = weight*samples[len-1-i];
+    }
+
+    s->lpc_compute_autocorr(s->windowed_samples, len, order, autoc);
+    signal = autoc[0];
+    compute_ref_coefs(autoc, order, ref, error);
+    for (i = 0; i < order; i++)
+        avg_err = (avg_err + error[i])/2.0f;
+    return signal/avg_err;
+}
+
 /**
  * Calculate LPC coefficients for multiple orders
  *
- * @param use_lpc LPC method for determining coefficients
- * 0  = LPC with fixed pre-defined coeffs
- * 1  = LPC with coeffs determined by Levinson-Durbin recursion
- * 2+ = LPC with coeffs determined by Cholesky factorization using (use_lpc-1) passes.
+ * @param lpc_type LPC method for determining coefficients,
+ *                 see #FFLPCType for details
  */
-int ff_lpc_calc_coefs(DSPContext *s,
+int ff_lpc_calc_coefs(LPCContext *s,
                       const int32_t *samples, int blocksize, int min_order,
                       int max_order, int precision,
                       int32_t coefs[][MAX_LPC_ORDER], int *shift,
-                      enum AVLPCType lpc_type, int lpc_passes,
-                      int omethod, int max_shift, int zero_shift)
+                      enum FFLPCType lpc_type, int lpc_passes,
+                      int omethod, int min_shift, int max_shift, int zero_shift)
 {
     double autoc[MAX_LPC_ORDER+1];
-    double ref[MAX_LPC_ORDER];
+    double ref[MAX_LPC_ORDER] = { 0 };
     double lpc[MAX_LPC_ORDER][MAX_LPC_ORDER];
-    int i, j, pass;
+    int i, j, pass = 0;
     int opt_order;
 
-    assert(max_order >= MIN_LPC_ORDER && max_order <= MAX_LPC_ORDER &&
-           lpc_type > AV_LPC_TYPE_FIXED);
+    av_assert2(max_order >= MIN_LPC_ORDER && max_order <= MAX_LPC_ORDER &&
+           lpc_type > FF_LPC_TYPE_FIXED);
+    av_assert0(lpc_type == FF_LPC_TYPE_CHOLESKY || lpc_type == FF_LPC_TYPE_LEVINSON);
 
-    if (lpc_type == AV_LPC_TYPE_LEVINSON) {
-        s->lpc_compute_autocorr(samples, blocksize, max_order, autoc);
+    /* reinit LPC context if parameters have changed */
+    if (blocksize != s->blocksize || max_order != s->max_order ||
+        lpc_type  != s->lpc_type) {
+        ff_lpc_end(s);
+        ff_lpc_init(s, blocksize, max_order, lpc_type);
+    }
+
+    if(lpc_passes <= 0)
+        lpc_passes = 2;
+
+    if (lpc_type == FF_LPC_TYPE_LEVINSON || (lpc_type == FF_LPC_TYPE_CHOLESKY && lpc_passes > 1)) {
+        s->lpc_apply_welch_window(samples, blocksize, s->windowed_samples);
+
+        s->lpc_compute_autocorr(s->windowed_samples, blocksize, max_order, autoc);
 
         compute_lpc_coefs(autoc, max_order, &lpc[0][0], MAX_LPC_ORDER, 0, 1);
 
         for(i=0; i<max_order; i++)
             ref[i] = fabs(lpc[i][i]);
-    } else if (lpc_type == AV_LPC_TYPE_CHOLESKY) {
-        LLSModel m[2];
-        double var[MAX_LPC_ORDER+1], av_uninit(weight);
 
-        for(pass=0; pass<lpc_passes; pass++){
-            av_init_lls(&m[pass&1], max_order);
+        pass++;
+    }
+
+    if (lpc_type == FF_LPC_TYPE_CHOLESKY) {
+        LLSModel *m = s->lls_models;
+        LOCAL_ALIGNED(32, double, var, [FFALIGN(MAX_LPC_ORDER+1,4)]);
+        double av_uninit(weight);
+        memset(var, 0, FFALIGN(MAX_LPC_ORDER+1,4)*sizeof(*var));
+
+        for(j=0; j<max_order; j++)
+            m[0].coeff[max_order-1][j] = -lpc[max_order-1][j];
+
+        for(; pass<lpc_passes; pass++){
+            avpriv_init_lls(&m[pass&1], max_order);
 
             weight=0;
             for(i=max_order; i<blocksize; i++){
@@ -199,7 +256,7 @@ int ff_lpc_calc_coefs(DSPContext *s,
 
                 if(pass){
                     double eval, inv, rinv;
-                    eval= av_evaluate_lls(&m[(pass-1)&1], var+1, max_order-1);
+                    eval= m[pass&1].evaluate_lls(&m[(pass-1)&1], var+1, max_order-1);
                     eval= (512>>pass) + fabs(eval - var[0]);
                     inv = 1/eval;
                     rinv = sqrt(inv);
@@ -209,9 +266,9 @@ int ff_lpc_calc_coefs(DSPContext *s,
                 }else
                     weight++;
 
-                av_update_lls(&m[pass&1], var, 1.0);
+                m[pass&1].update_lls(&m[pass&1], var);
             }
-            av_solve_lls(&m[pass&1], 0.001, 0);
+            avpriv_solve_lls(&m[pass&1], 0.001, 0);
         }
 
         for(i=0; i<max_order; i++){
@@ -222,17 +279,47 @@ int ff_lpc_calc_coefs(DSPContext *s,
         for(i=max_order-1; i>0; i--)
             ref[i] = ref[i-1] - ref[i];
     }
+
     opt_order = max_order;
 
     if(omethod == ORDER_METHOD_EST) {
         opt_order = estimate_best_order(ref, min_order, max_order);
         i = opt_order-1;
-        quantize_lpc_coefs(lpc[i], i+1, precision, coefs[i], &shift[i], max_shift, zero_shift);
+        quantize_lpc_coefs(lpc[i], i+1, precision, coefs[i], &shift[i],
+                           min_shift, max_shift, zero_shift);
     } else {
         for(i=min_order-1; i<max_order; i++) {
-            quantize_lpc_coefs(lpc[i], i+1, precision, coefs[i], &shift[i], max_shift, zero_shift);
+            quantize_lpc_coefs(lpc[i], i+1, precision, coefs[i], &shift[i],
+                               min_shift, max_shift, zero_shift);
         }
     }
 
     return opt_order;
 }
+
+av_cold int ff_lpc_init(LPCContext *s, int blocksize, int max_order,
+                        enum FFLPCType lpc_type)
+{
+    s->blocksize = blocksize;
+    s->max_order = max_order;
+    s->lpc_type  = lpc_type;
+
+    s->windowed_buffer = av_mallocz((blocksize + 2 + FFALIGN(max_order, 4)) *
+                                    sizeof(*s->windowed_samples));
+    if (!s->windowed_buffer)
+        return AVERROR(ENOMEM);
+    s->windowed_samples = s->windowed_buffer + FFALIGN(max_order, 4);
+
+    s->lpc_apply_welch_window = lpc_apply_welch_window_c;
+    s->lpc_compute_autocorr   = lpc_compute_autocorr_c;
+
+    if (ARCH_X86)
+        ff_lpc_init_x86(s);
+
+    return 0;
+}
+
+av_cold void ff_lpc_end(LPCContext *s)
+{
+    av_freep(&s->windowed_buffer);
+}