lib/celt-0.5.1.3/libcelt/pitch.c

   1 /* (C) 2007-2008 Jean-Marc Valin, CSIRO
   2 */
   3 /**
   4    @file pitch.c
   5    @brief Pitch analysis
   6  */
   7
   8 /*
   9    Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  10    modification, are permitted provided that the following conditions
  11    are met:
  12
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  15
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  19
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  33    NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS
  34    SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  35 */
  36
  37
  38 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  39 #include "config.h"
  40 #endif
  41
  42 /*#include "_kiss_fft_guts.h"
  43 #include "kiss_fftr.h"*/
  44 #include "kfft_single.h"
  45
  46 #include "pitch.h"
  47 #include "psy.h"
  48 #include "os_support.h"
  49 #include "mathops.h"
  50 #include "modes.h"
  51 #include "stack_alloc.h"
  52
  53 kiss_fftr_cfg pitch_state_alloc(int max_lag)
  54 {
  55    return real16_fft_alloc(max_lag);
  56 }
  57
  58 void pitch_state_free(kiss_fftr_cfg st)
  59 {
  60    real16_fft_free(st);
  61 }
  62
  63 #ifdef FIXED_POINT
  64 static void normalise16(celt_word16_t *x, int len, celt_word16_t val)
  65 {
  66    int i;
  67    celt_word16_t maxabs;
  68    maxabs = celt_maxabs16(x,len);
  69    if (maxabs > val)
  70    {
  71       int shift = 0;
  72       while (maxabs > val)
  73       {
  74          maxabs >>= 1;
  75          shift++;
  76       }
  77       if (shift==0)
  78          return;
  79       i=0;
  80       do{
  81          x[i] = SHR16(x[i], shift);
  82       } while (++i<len);
  83    } else {
  84       int shift=0;
  85       if (maxabs == 0)
  86          return;
  87       val >>= 1;
  88       while (maxabs < val)
  89       {
  90          val >>= 1;
  91          shift++;
  92       }
  93       if (shift==0)
  94          return;
  95       i=0;
  96       do{
  97          x[i] = SHL16(x[i], shift);
  98       } while (++i<len);
  99    }
 100 }
 101 #else
 102 #define normalise16(x,len,val)
 103 #endif
 104
 105 #define INPUT_SHIFT 15
 106
 107 void find_spectral_pitch(const CELTMode *m, kiss_fftr_cfg fft, const struct PsyDecay *decay, const celt_sig_t * restrict x, const celt_sig_t * restrict y, const celt_word16_t * restrict window, celt_word16_t * restrict spectrum, int len, int max_pitch, int *pitch)
 108 {
 109    int c, i;
 110    VARDECL(celt_word16_t, _X);
 111    VARDECL(celt_word16_t, _Y);
 112    const celt_word16_t * restrict wptr;
 113 #ifndef SHORTCUTS
 114    VARDECL(celt_mask_t, curve);
 115 #endif
 116    celt_word16_t * restrict X, * restrict Y;
 117    celt_word16_t * restrict Xptr, * restrict Yptr;
 118    const celt_sig_t * restrict yptr;
 119    int n2;
 120    int L2;
 121    const int C = CHANNELS(m);
 122    const int overlap = OVERLAP(m);
 123    const int lag = MAX_PERIOD;
 124    SAVE_STACK;
 125    n2 = lag>>1;
 126    L2 = len>>1;
 127    ALLOC(_X, lag, celt_word16_t);
 128    X = _X;
 129 #ifndef SHORTCUTS
 130    ALLOC(curve, n2, celt_mask_t);
 131 #endif
 132    CELT_MEMSET(X,0,lag);
 133    /* Sum all channels of the current frame and copy into X in bit-reverse order */
 134    for (c=0;c<C;c++)
 135    {
 136       const celt_sig_t * restrict xptr = &x[c];
 137       for (i=0;i<L2;i++)
 138       {
 139          X[2*BITREV(fft,i)] += SHR32(*xptr,INPUT_SHIFT);
 140          xptr += C;
 141          X[2*BITREV(fft,i)+1] += SHR32(*xptr,INPUT_SHIFT);
 142          xptr += C;
 143       }
 144    }
 145    /* Applying the window in the bit-reverse domain. It's a bit weird, but it
 146       can help save memory */
 147    wptr = window;
 148    for (i=0;i<overlap>>1;i++)
 149    {
 150       X[2*BITREV(fft,i)]        = MULT16_16_Q15(wptr[0], X[2*BITREV(fft,i)]);
 151       X[2*BITREV(fft,i)+1]      = MULT16_16_Q15(wptr[1], X[2*BITREV(fft,i)+1]);
 152       X[2*BITREV(fft,L2-i-1)]   = MULT16_16_Q15(wptr[1], X[2*BITREV(fft,L2-i-1)]);
 153       X[2*BITREV(fft,L2-i-1)+1] = MULT16_16_Q15(wptr[0], X[2*BITREV(fft,L2-i-1)+1]);
 154       wptr += 2;
 155    }
 156    normalise16(X, lag, 8192);
 157    /*for (i=0;i<lag;i++) printf ("%d ", X[i]);printf ("\n");*/
 158    /* Forward real FFT (in-place) */
 159    real16_fft_inplace(fft, X, lag);
 160
 161    if (spectrum)
 162    {
 163       for (i=0;i<lag/4;i++)
 164       {
 165          spectrum[2*i] = X[4*i];
 166          spectrum[2*i+1] = X[4*i+1];
 167       }
 168    }
 169 #ifndef SHORTCUTS
 170    compute_masking(decay, X, curve, lag);
 171 #endif
 172
 173    /* Deferred allocation to reduce peak stack usage */
 174    ALLOC(_Y, lag, celt_word16_t);
 175    Y = _Y;
 176    yptr = &y[0];
 177    /* Copy first channel of the past audio into Y in bit-reverse order */
 178    for (i=0;i<n2;i++)
 179    {
 180       Y[2*BITREV(fft,i)] = SHR32(*yptr,INPUT_SHIFT);
 181       yptr += C;
 182       Y[2*BITREV(fft,i)+1] = SHR32(*yptr,INPUT_SHIFT);
 183       yptr += C;
 184    }
 185    /* Add remaining channels into Y in bit-reverse order */
 186    for (c=1;c<C;c++)
 187    {
 188       yptr = &y[c];
 189       for (i=0;i<n2;i++)
 190       {
 191          Y[2*BITREV(fft,i)] += SHR32(*yptr,INPUT_SHIFT);
 192          yptr += C;
 193          Y[2*BITREV(fft,i)+1] += SHR32(*yptr,INPUT_SHIFT);
 194          yptr += C;
 195       }
 196    }
 197    normalise16(Y, lag, 8192);
 198    /* Forward real FFT (in-place) */
 199    real16_fft_inplace(fft, Y, lag);
 200
 201    /* Compute cross-spectrum using the inverse masking curve as weighting */
 202    Xptr = &X[2];
 203    Yptr = &Y[2];
 204    for (i=1;i<n2;i++)
 205    {
 206       celt_word16_t Xr, Xi, n;
 207       /* weight = 1/sqrt(curve) */
 208       Xr = Xptr[0];
 209       Xi = Xptr[1];
 210 #ifdef SHORTCUTS
 211       /*n = SHR32(32767,(celt_ilog2(EPSILON+curve[i])>>1));*/
 212       n = 1+(8192>>(celt_ilog2(1+MULT16_16(Xr,Xr)+MULT16_16(Xi,Xi))>>1));
 213       /* Pre-multiply X by n, so we can keep everything in 16 bits */
 214       Xr = MULT16_16_16(n, Xr);
 215       Xi = MULT16_16_16(n, Xi);
 216 #else
 217       n = celt_rsqrt(EPSILON+curve[i]);
 218       /* Pre-multiply X by n, so we can keep everything in 16 bits */
 219       Xr = EXTRACT16(SHR32(MULT16_16(n, Xr),3));
 220       Xi = EXTRACT16(SHR32(MULT16_16(n, Xi),3));
 221 #endif
 222       /* Cross-spectrum between X and conj(Y) */
 223       *Xptr++ = ADD16(MULT16_16_Q15(Xr, Yptr[0]), MULT16_16_Q15(Xi,Yptr[1]));
 224       *Xptr++ = SUB16(MULT16_16_Q15(Xr, Yptr[1]), MULT16_16_Q15(Xi,Yptr[0]));
 225       Yptr += 2;
 226    }
 227    /*printf ("\n");*/
 228    X[0] = X[1] = 0;
 229    /*for (i=0;i<lag;i++) printf ("%d ", X[i]);printf ("\n");*/
 230    normalise16(X, lag, 50);
 231    /* Inverse half-complex to real FFT gives us the correlation */
 232    real16_ifft(fft, X, Y, lag);
 233
 234    /* The peak in the correlation gives us the pitch */
 235    *pitch = find_max16(Y, max_pitch);
 236    RESTORE_STACK;
 237 }