lib/scales.h

   1 /********************************************************************
   2  *                                                                  *
   3  * THIS FILE IS PART OF THE OggVorbis SOFTWARE CODEC SOURCE CODE.   *
   4  * USE, DISTRIBUTION AND REPRODUCTION OF THIS LIBRARY SOURCE IS     *
   5  * GOVERNED BY A BSD-STYLE SOURCE LICENSE INCLUDED WITH THIS SOURCE *
   6  * IN 'COPYING'. PLEASE READ THESE TERMS BEFORE DISTRIBUTING.       *
   7  *                                                                  *
   8  * THE OggVorbis SOURCE CODE IS (C) COPYRIGHT 1994-2001             *
   9  * by the XIPHOPHORUS Company http://www.xiph.org/                  *
  10  *                                                                  *
  11  ********************************************************************
  12
  13  function: linear scale -> dB, Bark and Mel scales
  14  last mod: $Id: scales.h,v 1.21 2002/03/17 19:50:47 xiphmont Exp $
  15
  16  ********************************************************************/
  17
  18 #ifndef _V_SCALES_H_
  19 #define _V_SCALES_H_
  20
  21 #include <math.h>
  22 #include "os.h"
  23
  24 /* 20log10(x) */
  25 #ifdef VORBIS_IEEE_FLOAT32
  26
  27 static float unitnorm(float x){
  28   ogg_uint32_t *ix=(ogg_uint32_t *)&x;
  29   *ix=(*ix&0x80000000UL)|(0x3f800000UL);
  30   return(x);
  31 }
  32
  33 static float FABS(float x){
  34   ogg_uint32_t *ix=(ogg_uint32_t *)&x;
  35   *ix&=0x7fffffffUL;
  36   return(x);
  37 }
  38
  39 static float todB_LOOKUP[256]={
  40         -140.277330f, -139.633636f, -139.034372f, -138.473797f,
  41         -137.450747f, -136.535597f, -135.707743f, -134.951972f,
  42         -134.256730f, -133.613036f, -133.013772f, -132.453198f,
  43         -131.430147f, -130.514997f, -129.687144f, -128.931372f,
  44         -128.236130f, -127.592437f, -126.993172f, -126.432598f,
  45         -125.409547f, -124.494397f, -123.666544f, -122.910772f,
  46         -122.215530f, -121.571837f, -120.972572f, -120.411998f,
  47         -119.388947f, -118.473797f, -117.645944f, -116.890173f,
  48         -116.194930f, -115.551237f, -114.951972f, -114.391398f,
  49         -113.368347f, -112.453198f, -111.625344f, -110.869573f,
  50         -110.174331f, -109.530637f, -108.931372f, -108.370798f,
  51         -107.347748f, -106.432598f, -105.604744f, -104.848973f,
  52         -104.153731f, -103.510037f, -102.910773f, -102.350198f,
  53         -101.327148f, -100.411998f,  -99.584144f,  -98.828373f,
  54          -98.133131f,  -97.489437f,  -96.890173f,  -96.329598f,
  55          -95.306548f,  -94.391398f,  -93.563544f,  -92.807773f,
  56          -92.112531f,  -91.468837f,  -90.869573f,  -90.308998f,
  57          -89.285948f,  -88.370798f,  -87.542944f,  -86.787173f,
  58          -86.091931f,  -85.448237f,  -84.848973f,  -84.288398f,
  59          -83.265348f,  -82.350198f,  -81.522344f,  -80.766573f,
  60          -80.071331f,  -79.427637f,  -78.828373f,  -78.267799f,
  61          -77.244748f,  -76.329598f,  -75.501745f,  -74.745973f,
  62          -74.050731f,  -73.407038f,  -72.807773f,  -72.247199f,
  63          -71.224148f,  -70.308998f,  -69.481145f,  -68.725373f,
  64          -68.030131f,  -67.386438f,  -66.787173f,  -66.226599f,
  65          -65.203548f,  -64.288399f,  -63.460545f,  -62.704774f,
  66          -62.009531f,  -61.365838f,  -60.766573f,  -60.205999f,
  67          -59.182948f,  -58.267799f,  -57.439945f,  -56.684174f,
  68          -55.988932f,  -55.345238f,  -54.745973f,  -54.185399f,
  69          -53.162349f,  -52.247199f,  -51.419345f,  -50.663574f,
  70          -49.968332f,  -49.324638f,  -48.725374f,  -48.164799f,
  71          -47.141749f,  -46.226599f,  -45.398745f,  -44.642974f,
  72          -43.947732f,  -43.304038f,  -42.704774f,  -42.144199f,
  73          -41.121149f,  -40.205999f,  -39.378145f,  -38.622374f,
  74          -37.927132f,  -37.283438f,  -36.684174f,  -36.123599f,
  75          -35.100549f,  -34.185399f,  -33.357545f,  -32.601774f,
  76          -31.906532f,  -31.262838f,  -30.663574f,  -30.102999f,
  77          -29.079949f,  -28.164799f,  -27.336945f,  -26.581174f,
  78          -25.885932f,  -25.242238f,  -24.642974f,  -24.082400f,
  79          -23.059349f,  -22.144199f,  -21.316346f,  -20.560574f,
  80          -19.865332f,  -19.221639f,  -18.622374f,  -18.061800f,
  81          -17.038749f,  -16.123599f,  -15.295746f,  -14.539974f,
  82          -13.844732f,  -13.201039f,  -12.601774f,  -12.041200f,
  83          -11.018149f,  -10.103000f,   -9.275146f,   -8.519375f,
  84           -7.824132f,   -7.180439f,   -6.581174f,   -6.020600f,
  85           -4.997549f,   -4.082400f,   -3.254546f,   -2.498775f,
  86           -1.803533f,   -1.159839f,   -0.560574f,    0.000000f,
  87            1.023050f,    1.938200f,    2.766054f,    3.521825f,
  88            4.217067f,    4.860761f,    5.460025f,    6.020600f,
  89            7.043650f,    7.958800f,    8.786654f,    9.542425f,
  90           10.237667f,   10.881361f,   11.480625f,   12.041200f,
  91           13.064250f,   13.979400f,   14.807254f,   15.563025f,
  92           16.258267f,   16.901961f,   17.501225f,   18.061800f,
  93           19.084850f,   20.000000f,   20.827854f,   21.583625f,
  94           22.278867f,   22.922561f,   23.521825f,   24.082400f,
  95           25.105450f,   26.020600f,   26.848453f,   27.604225f,
  96           28.299467f,   28.943161f,   29.542425f,   30.102999f,
  97           31.126050f,   32.041200f,   32.869053f,   33.624825f,
  98           34.320067f,   34.963760f,   35.563025f,   36.123599f,
  99           37.146650f,   38.061800f,   38.889653f,   39.645424f,
 100           40.340667f,   40.984360f,   41.583625f,   42.144199f,
 101           43.167250f,   44.082399f,   44.910253f,   45.666024f,
 102           46.361266f,   47.004960f,   47.604225f,   48.164799f,
 103           49.187850f,   50.102999f,   50.930853f,   51.686624f
 104 };
 105
 106 static float todB(const float *x){
 107   ogg_int32_t *i=(ogg_int32_t *)x;
 108   ogg_int32_t temp=((*i&0x7fffffff)-0x33c7ffff)>>20;
 109   if(temp<0)return -400.f;
 110   return(todB_LOOKUP[temp]);
 111 }
 112
 113 #define todB_nn(x) todB(x)
 114
 115 #else
 116
 117 static float unitnorm(float x){
 118   if(x<0)return(-1.f);
 119   return(1.f);
 120 }
 121
 122 #define FABS(x) fabs(*(x))
 123
 124 #define todB(x)   (*(x)==0?-400.f:log(*(x)**(x))*4.34294480f)
 125 #define todB_nn(x)   (*(x)==0.f?-400.f:log(*(x))*8.6858896f)
 126
 127 #endif
 128
 129 #define fromdB(x) (exp((x)*.11512925f))
 130
 131 /* The bark scale equations are approximations, since the original
 132    table was somewhat hand rolled.  The below are chosen to have the
 133    best possible fit to the rolled tables, thus their somewhat odd
 134    appearance (these are more accurate and over a longer range than
 135    the oft-quoted bark equations found in the texts I have).  The
 136    approximations are valid from 0 - 30kHz (nyquist) or so.
 137
 138    all f in Hz, z in Bark */
 139
 140 #define toBARK(n)   (13.1f*atan(.00074f*(n))+2.24f*atan((n)*(n)*1.85e-8f)+1e-4f*(n))
 141 #define fromBARK(z) (102.f*(z)-2.f*pow(z,2.f)+.4f*pow(z,3.f)+pow(1.46f,z)-1.f)
 142 #define toMEL(n)    (log(1.f+(n)*.001f)*1442.695f)
 143 #define fromMEL(m)  (1000.f*exp((m)/1442.695f)-1000.f)
 144
 145 /* Frequency to octave.  We arbitrarily declare 63.5 Hz to be octave
 146    0.0 */
 147
 148 #define toOC(n)     (log(n)*1.442695f-5.965784f)
 149 #define fromOC(o)   (exp(((o)+5.965784f)*.693147f))
 150
 151 #endif
 152