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[laserbrain_demo] / libs / vorbis / lpc.c
1 /********************************************************************
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11  ********************************************************************
12
13   function: LPC low level routines
14   last mod: $Id: lpc.c 16227 2009-07-08 06:58:46Z xiphmont $
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   double epsilon;
66   int i,j;
67
68   /* autocorrelation, p+1 lag coefficients */
69   j=m+1;
70   while(j--){
71     double d=0; /* double needed for accumulator depth */
72     for(i=j;i<n;i++)d+=(double)data[i]*data[i-j];
73     aut[j]=d;
74   }
75
76   /* Generate lpc coefficients from autocorr values */
77
78   /* set our noise floor to about -100dB */
79   error=aut[0] * (1. + 1e-10);
80   epsilon=1e-9*aut[0]+1e-10;
81
82   for(i=0;i<m;i++){
83     double r= -aut[i+1];
84
85     if(error<epsilon){
86       memset(lpc+i,0,(m-i)*sizeof(*lpc));
87       goto done;
88     }
89
90     /* Sum up this iteration's reflection coefficient; note that in
91        Vorbis we don't save it.  If anyone wants to recycle this code
92        and needs reflection coefficients, save the results of 'r' from
93        each iteration. */
94
95     for(j=0;j<i;j++)r-=lpc[j]*aut[i-j];
96     r/=error;
97
98     /* Update LPC coefficients and total error */
99
100     lpc[i]=r;
101     for(j=0;j<i/2;j++){
102       double tmp=lpc[j];
103
104       lpc[j]+=r*lpc[i-1-j];
105       lpc[i-1-j]+=r*tmp;
106     }
107     if(i&1)lpc[j]+=lpc[j]*r;
108
109     error*=1.-r*r;
110
111   }
112
113  done:
114
115   /* slightly damp the filter */
116   {
117     double g = .99;
118     double damp = g;
119     for(j=0;j<m;j++){
120       lpc[j]*=damp;
121       damp*=g;
122     }
123   }
124
125   for(j=0;j<m;j++)lpci[j]=(float)lpc[j];
126
127   /* we need the error value to know how big an impulse to hit the
128      filter with later */
129
130   return error;
131 }
132
133 void vorbis_lpc_predict(float *coeff,float *prime,int m,
134                      float *data,long n){
135
136   /* in: coeff[0...m-1] LPC coefficients
137          prime[0...m-1] initial values (allocated size of n+m-1)
138     out: data[0...n-1] data samples */
139
140   long i,j,o,p;
141   float y;
142   float *work=alloca(sizeof(*work)*(m+n));
143
144   if(!prime)
145     for(i=0;i<m;i++)
146       work[i]=0.f;
147   else
148     for(i=0;i<m;i++)
149       work[i]=prime[i];
150
151   for(i=0;i<n;i++){
152     y=0;
153     o=i;
154     p=m;
155     for(j=0;j<m;j++)
156       y-=work[o++]*coeff[--p];
157
158     data[i]=work[o]=y;
159   }
160 }