src/libFLAC/include/private/lpc.h

   1 /* libFLAC - Free Lossless Audio Codec library
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  30  */
  31
  32 #ifndef FLAC__PRIVATE__LPC_H
  33 #define FLAC__PRIVATE__LPC_H
  34
  35 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  36 #include <config.h>
  37 #endif
  38
  39 #include "private/float.h"
  40 #include "FLAC/format.h"
  41
  42 #ifndef FLAC__INTEGER_ONLY_LIBRARY
  43
  44 /*
  45  *      FLAC__lpc_compute_autocorrelation()
  46  *      --------------------------------------------------------------------
  47  *      Compute the autocorrelation for lags between 0 and lag-1.
  48  *      Assumes data[] outside of [0,data_len-1] == 0.
  49  *      Asserts that lag > 0.
  50  *
  51  *      IN data[0,data_len-1]
  52  *      IN data_len
  53  *      IN 0 < lag <= data_len
  54  *      OUT autoc[0,lag-1]
  55  */
  56 void FLAC__lpc_compute_autocorrelation(const FLAC__real data[], unsigned data_len, unsigned lag, FLAC__real autoc[]);
  57 #ifndef FLAC__NO_ASM
  58 #  ifdef FLAC__CPU_IA32
  59 #    ifdef FLAC__HAS_NASM
  60 void FLAC__lpc_compute_autocorrelation_asm_ia32(const FLAC__real data[], unsigned data_len, unsigned lag, FLAC__real autoc[]);
  61 void FLAC__lpc_compute_autocorrelation_asm_ia32_sse_lag_4(const FLAC__real data[], unsigned data_len, unsigned lag, FLAC__real autoc[]);
  62 void FLAC__lpc_compute_autocorrelation_asm_ia32_sse_lag_8(const FLAC__real data[], unsigned data_len, unsigned lag, FLAC__real autoc[]);
  63 void FLAC__lpc_compute_autocorrelation_asm_ia32_sse_lag_12(const FLAC__real data[], unsigned data_len, unsigned lag, FLAC__real autoc[]);
  64 void FLAC__lpc_compute_autocorrelation_asm_ia32_3dnow(const FLAC__real data[], unsigned data_len, unsigned lag, FLAC__real autoc[]);
  65 #    endif
  66 #  endif
  67 #endif
  68
  69 /*
  70  *      FLAC__lpc_compute_lp_coefficients()
  71  *      --------------------------------------------------------------------
  72  *      Computes LP coefficients for orders 1..max_order.
  73  *      Do not call if autoc[0] == 0.0.  This means the signal is zero
  74  *      and there is no point in calculating a predictor.
  75  *
  76  *      IN autoc[0,max_order]                      autocorrelation values
  77  *      IN 0 < max_order <= FLAC__MAX_LPC_ORDER    max LP order to compute
  78  *      OUT lp_coeff[0,max_order-1][0,max_order-1] LP coefficients for each order
  79  *      *** IMPORTANT:
  80  *      *** lp_coeff[0,max_order-1][max_order,FLAC__MAX_LPC_ORDER-1] are untouched
  81  *      OUT error[0,max_order-1]                   error for each order
  82  *
  83  *      Example: if max_order is 9, the LP coefficients for order 9 will be
  84  *               in lp_coeff[8][0,8], the LP coefficients for order 8 will be
  85  *                       in lp_coeff[7][0,7], etc.
  86  */
  87 void FLAC__lpc_compute_lp_coefficients(const FLAC__real autoc[], unsigned max_order, FLAC__real lp_coeff[][FLAC__MAX_LPC_ORDER], FLAC__double error[]);
  88
  89 /*
  90  *      FLAC__lpc_quantize_coefficients()
  91  *      --------------------------------------------------------------------
  92  *      Quantizes the LP coefficients.  NOTE: precision + bits_per_sample
  93  *      must be less than 32 (sizeof(FLAC__int32)*8).
  94  *
  95  *      IN lp_coeff[0,order-1]    LP coefficients
  96  *      IN order                  LP order
  97  *      IN FLAC__MIN_QLP_COEFF_PRECISION < precision
  98  *                                desired precision (in bits, including sign
  99  *                                bit) of largest coefficient
 100  *      OUT qlp_coeff[0,order-1]  quantized coefficients
 101  *      OUT shift                 # of bits to shift right to get approximated
 102  *                                LP coefficients.  NOTE: could be negative.
 103  *      RETURN 0 => quantization OK
 104  *             1 => coefficients require too much shifting for *shift to
 105  *              fit in the LPC subframe header.  'shift' is unset.
 106  *         2 => coefficients are all zero, which is bad.  'shift' is
 107  *              unset.
 108  */
 109 int FLAC__lpc_quantize_coefficients(const FLAC__real lp_coeff[], unsigned order, unsigned precision, FLAC__int32 qlp_coeff[], int *shift);
 110
 111 /*
 112  *      FLAC__lpc_compute_residual_from_qlp_coefficients()
 113  *      --------------------------------------------------------------------
 114  *      Compute the residual signal obtained from sutracting the predicted
 115  *      signal from the original.
 116  *
 117  *      IN data[-order,data_len-1] original signal (NOTE THE INDICES!)
 118  *      IN data_len                length of original signal
 119  *      IN qlp_coeff[0,order-1]    quantized LP coefficients
 120  *      IN order > 0               LP order
 121  *      IN lp_quantization         quantization of LP coefficients in bits
 122  *      OUT residual[0,data_len-1] residual signal
 123  */
 124 void FLAC__lpc_compute_residual_from_qlp_coefficients(const FLAC__int32 *data, unsigned data_len, const FLAC__int32 qlp_coeff[], unsigned order, int lp_quantization, FLAC__int32 residual[]);
 125 void FLAC__lpc_compute_residual_from_qlp_coefficients_wide(const FLAC__int32 *data, unsigned data_len, const FLAC__int32 qlp_coeff[], unsigned order, int lp_quantization, FLAC__int32 residual[]);
 126 #ifndef FLAC__NO_ASM
 127 #  ifdef FLAC__CPU_IA32
 128 #    ifdef FLAC__HAS_NASM
 129 void FLAC__lpc_compute_residual_from_qlp_coefficients_asm_ia32(const FLAC__int32 *data, unsigned data_len, const FLAC__int32 qlp_coeff[], unsigned order, int lp_quantization, FLAC__int32 residual[]);
 130 void FLAC__lpc_compute_residual_from_qlp_coefficients_asm_ia32_mmx(const FLAC__int32 *data, unsigned data_len, const FLAC__int32 qlp_coeff[], unsigned order, int lp_quantization, FLAC__int32 residual[]);
 131 #    endif
 132 #  endif
 133 #endif
 134
 135 #endif /* !defined FLAC__INTEGER_ONLY_LIBRARY */
 136
 137 /*
 138  *      FLAC__lpc_restore_signal()
 139  *      --------------------------------------------------------------------
 140  *      Restore the original signal by summing the residual and the
 141  *      predictor.
 142  *
 143  *      IN residual[0,data_len-1]  residual signal
 144  *      IN data_len                length of original signal
 145  *      IN qlp_coeff[0,order-1]    quantized LP coefficients
 146  *      IN order > 0               LP order
 147  *      IN lp_quantization         quantization of LP coefficients in bits
 148  *      *** IMPORTANT: the caller must pass in the historical samples:
 149  *      IN  data[-order,-1]        previously-reconstructed historical samples
 150  *      OUT data[0,data_len-1]     original signal
 151  */
 152 void FLAC__lpc_restore_signal(const FLAC__int32 residual[], unsigned data_len, const FLAC__int32 qlp_coeff[], unsigned order, int lp_quantization, FLAC__int32 data[]);
 153 void FLAC__lpc_restore_signal_wide(const FLAC__int32 residual[], unsigned data_len, const FLAC__int32 qlp_coeff[], unsigned order, int lp_quantization, FLAC__int32 data[]);
 154 #ifndef FLAC__NO_ASM
 155 #  ifdef FLAC__CPU_IA32
 156 #    ifdef FLAC__HAS_NASM
 157 void FLAC__lpc_restore_signal_asm_ia32(const FLAC__int32 residual[], unsigned data_len, const FLAC__int32 qlp_coeff[], unsigned order, int lp_quantization, FLAC__int32 data[]);
 158 void FLAC__lpc_restore_signal_asm_ia32_mmx(const FLAC__int32 residual[], unsigned data_len, const FLAC__int32 qlp_coeff[], unsigned order, int lp_quantization, FLAC__int32 data[]);
 159 #    endif /* FLAC__HAS_NASM */
 160 #  elif defined FLAC__CPU_PPC
 161 void FLAC__lpc_restore_signal_asm_ppc_altivec_16(const FLAC__int32 residual[], unsigned data_len, const FLAC__int32 qlp_coeff[], unsigned order, int lp_quantization, FLAC__int32 data[]);
 162 void FLAC__lpc_restore_signal_asm_ppc_altivec_16_order8(const FLAC__int32 residual[], unsigned data_len, const FLAC__int32 qlp_coeff[], unsigned order, int lp_quantization, FLAC__int32 data[]);
 163 #  endif/* FLAC__CPU_IA32 || FLAC__CPU_PPC */
 164 #endif /* FLAC__NO_ASM */
 165
 166 #ifndef FLAC__INTEGER_ONLY_LIBRARY
 167
 168 /*
 169  *      FLAC__lpc_compute_expected_bits_per_residual_sample()
 170  *      --------------------------------------------------------------------
 171  *      Compute the expected number of bits per residual signal sample
 172  *      based on the LP error (which is related to the residual variance).
 173  *
 174  *      IN lpc_error >= 0.0   error returned from calculating LP coefficients
 175  *      IN total_samples > 0  # of samples in residual signal
 176  *      RETURN                expected bits per sample
 177  */
 178 FLAC__double FLAC__lpc_compute_expected_bits_per_residual_sample(FLAC__double lpc_error, unsigned total_samples);
 179 FLAC__double FLAC__lpc_compute_expected_bits_per_residual_sample_with_error_scale(FLAC__double lpc_error, FLAC__double error_scale);
 180
 181 /*
 182  *      FLAC__lpc_compute_best_order()
 183  *      --------------------------------------------------------------------
 184  *      Compute the best order from the array of signal errors returned
 185  *      during coefficient computation.
 186  *
 187  *      IN lpc_error[0,max_order-1] >= 0.0  error returned from calculating LP coefficients
 188  *      IN max_order > 0                    max LP order
 189  *      IN total_samples > 0                # of samples in residual signal
 190  *      IN bits_per_signal_sample           # of bits per sample in the original signal
 191  *      RETURN [1,max_order]                best order
 192  */
 193 unsigned FLAC__lpc_compute_best_order(const FLAC__double lpc_error[], unsigned max_order, unsigned total_samples, unsigned bits_per_signal_sample);
 194
 195 #endif /* !defined FLAC__INTEGER_ONLY_LIBRARY */
 196
 197 #endif