src/libFLAC/window.c

   1 /* libFLAC - Free Lossless Audio Codec library
   2  * Copyright (C) 2006,2007  Josh Coalson
   3  *
   4  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   5  * modification, are permitted provided that the following conditions
   6  * are met:
   7  *
   8  * - Redistributions of source code must retain the above copyright
   9  * notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  10  *
  11  * - Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  12  * notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  13  * documentation and/or other materials provided with the distribution.
  14  *
  15  * - Neither the name of the Xiph.org Foundation nor the names of its
  16  * contributors may be used to endorse or promote products derived from
  17  * this software without specific prior written permission.
  18  *
  19  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
  20  * ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
  21  * LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR
  22  * A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE FOUNDATION OR
  23  * CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL,
  24  * EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO,
  25  * PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR
  26  * PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF
  27  * LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING
  28  * NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS
  29  * SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  30  */
  31
  32 #if HAVE_CONFIG_H
  33 #  include <config.h>
  34 #endif
  35
  36 #include <math.h>
  37 #include "FLAC/assert.h"
  38 #include "FLAC/format.h"
  39 #include "private/window.h"
  40
  41 #ifndef FLAC__INTEGER_ONLY_LIBRARY
  42
  43 #ifndef M_PI
  44 /* math.h in VC++ doesn't seem to have this (how Microsoft is that?) */
  45 #define M_PI 3.14159265358979323846
  46 #endif
  47
  48
  49 void FLAC__window_bartlett(FLAC__real *window, const FLAC__int32 L)
  50 {
  51         const FLAC__int32 N = L - 1;
  52         FLAC__int32 n;
  53
  54         if (L & 1) {
  55                 for (n = 0; n <= N/2; n++)
  56                         window[n] = 2.0f * n / (float)N;
  57                 for (; n <= N; n++)
  58                         window[n] = 2.0f - 2.0f * n / (float)N;
  59         }
  60         else {
  61                 for (n = 0; n <= L/2-1; n++)
  62                         window[n] = 2.0f * n / (float)N;
  63                 for (; n <= N; n++)
  64                         window[n] = 2.0f - 2.0f * (N-n) / (float)N;
  65         }
  66 }
  67
  68 void FLAC__window_bartlett_hann(FLAC__real *window, const FLAC__int32 L)
  69 {
  70         const FLAC__int32 N = L - 1;
  71         FLAC__int32 n;
  72
  73         for (n = 0; n < L; n++)
  74                 window[n] = (FLAC__real)(0.62f - 0.48f * fabs((float)n/(float)N+0.5f) + 0.38f * cos(2.0f * M_PI * ((float)n/(float)N+0.5f)));
  75 }
  76
  77 void FLAC__window_blackman(FLAC__real *window, const FLAC__int32 L)
  78 {
  79         const FLAC__int32 N = L - 1;
  80         FLAC__int32 n;
  81
  82         for (n = 0; n < L; n++)
  83                 window[n] = (FLAC__real)(0.42f - 0.5f * cos(2.0f * M_PI * n / N) + 0.08f * cos(4.0f * M_PI * n / N));
  84 }
  85
  86 /* 4-term -92dB side-lobe */
  87 void FLAC__window_blackman_harris_4term_92db_sidelobe(FLAC__real *window, const FLAC__int32 L)
  88 {
  89         const FLAC__int32 N = L - 1;
  90         FLAC__int32 n;
  91
  92         for (n = 0; n <= N; n++)
  93                 window[n] = (FLAC__real)(0.35875f - 0.48829f * cos(2.0f * M_PI * n / N) + 0.14128f * cos(4.0f * M_PI * n / N) - 0.01168f * cos(6.0f * M_PI * n / N));
  94 }
  95
  96 void FLAC__window_connes(FLAC__real *window, const FLAC__int32 L)
  97 {
  98         const FLAC__int32 N = L - 1;
  99         const double N2 = (double)N / 2.;
 100         FLAC__int32 n;
 101
 102         for (n = 0; n <= N; n++) {
 103                 double k = ((double)n - N2) / N2;
 104                 k = 1.0f - k * k;
 105                 window[n] = (FLAC__real)(k * k);
 106         }
 107 }
 108
 109 void FLAC__window_flattop(FLAC__real *window, const FLAC__int32 L)
 110 {
 111         const FLAC__int32 N = L - 1;
 112         FLAC__int32 n;
 113
 114         for (n = 0; n < L; n++)
 115                 window[n] = (FLAC__real)(1.0f - 1.93f * cos(2.0f * M_PI * n / N) + 1.29f * cos(4.0f * M_PI * n / N) - 0.388f * cos(6.0f * M_PI * n / N) + 0.0322f * cos(8.0f * M_PI * n / N));
 116 }
 117
 118 void FLAC__window_gauss(FLAC__real *window, const FLAC__int32 L, const FLAC__real stddev)
 119 {
 120         const FLAC__int32 N = L - 1;
 121         const double N2 = (double)N / 2.;
 122         FLAC__int32 n;
 123
 124         for (n = 0; n <= N; n++) {
 125                 const double k = ((double)n - N2) / (stddev * N2);
 126                 window[n] = (FLAC__real)exp(-0.5f * k * k);
 127         }
 128 }
 129
 130 void FLAC__window_hamming(FLAC__real *window, const FLAC__int32 L)
 131 {
 132         const FLAC__int32 N = L - 1;
 133         FLAC__int32 n;
 134
 135         for (n = 0; n < L; n++)
 136                 window[n] = (FLAC__real)(0.54f - 0.46f * cos(2.0f * M_PI * n / N));
 137 }
 138
 139 void FLAC__window_hann(FLAC__real *window, const FLAC__int32 L)
 140 {
 141         const FLAC__int32 N = L - 1;
 142         FLAC__int32 n;
 143
 144         for (n = 0; n < L; n++)
 145                 window[n] = (FLAC__real)(0.5f - 0.5f * cos(2.0f * M_PI * n / N));
 146 }
 147
 148 void FLAC__window_kaiser_bessel(FLAC__real *window, const FLAC__int32 L)
 149 {
 150         const FLAC__int32 N = L - 1;
 151         FLAC__int32 n;
 152
 153         for (n = 0; n < L; n++)
 154                 window[n] = (FLAC__real)(0.402f - 0.498f * cos(2.0f * M_PI * n / N) + 0.098f * cos(4.0f * M_PI * n / N) - 0.001f * cos(6.0f * M_PI * n / N));
 155 }
 156
 157 void FLAC__window_nuttall(FLAC__real *window, const FLAC__int32 L)
 158 {
 159         const FLAC__int32 N = L - 1;
 160         FLAC__int32 n;
 161
 162         for (n = 0; n < L; n++)
 163                 window[n] = (FLAC__real)(0.3635819f - 0.4891775f*cos(2.0f*M_PI*n/N) + 0.1365995f*cos(4.0f*M_PI*n/N) - 0.0106411f*cos(6.0f*M_PI*n/N));
 164 }
 165
 166 void FLAC__window_rectangle(FLAC__real *window, const FLAC__int32 L)
 167 {
 168         FLAC__int32 n;
 169
 170         for (n = 0; n < L; n++)
 171                 window[n] = 1.0f;
 172 }
 173
 174 void FLAC__window_triangle(FLAC__real *window, const FLAC__int32 L)
 175 {
 176         FLAC__int32 n;
 177
 178         if (L & 1) {
 179                 for (n = 1; n <= L+1/2; n++)
 180                         window[n-1] = 2.0f * n / ((float)L + 1.0f);
 181                 for (; n <= L; n++)
 182                         window[n-1] = - (float)(2 * (L - n + 1)) / ((float)L + 1.0f);
 183         }
 184         else {
 185                 for (n = 1; n <= L/2; n++)
 186                         window[n-1] = 2.0f * n / (float)L;
 187                 for (; n <= L; n++)
 188                         window[n-1] = ((float)(2 * (L - n)) + 1.0f) / (float)L;
 189         }
 190 }
 191
 192 void FLAC__window_tukey(FLAC__real *window, const FLAC__int32 L, const FLAC__real p)
 193 {
 194         if (p <= 0.0)
 195                 FLAC__window_rectangle(window, L);
 196         else if (p >= 1.0)
 197                 FLAC__window_hann(window, L);
 198         else {
 199                 const FLAC__int32 Np = (FLAC__int32)(p / 2.0f * L) - 1;
 200                 FLAC__int32 n;
 201                 /* start with rectangle... */
 202                 FLAC__window_rectangle(window, L);
 203                 /* ...replace ends with hann */
 204                 if (Np > 0) {
 205                         for (n = 0; n <= Np; n++) {
 206                                 window[n] = (FLAC__real)(0.5f - 0.5f * cos(M_PI * n / Np));
 207                                 window[L-Np-1+n] = (FLAC__real)(0.5f - 0.5f * cos(M_PI * (n+Np) / Np));
 208                         }
 209                 }
 210         }
 211 }
 212
 213 void FLAC__window_welch(FLAC__real *window, const FLAC__int32 L)
 214 {
 215         const FLAC__int32 N = L - 1;
 216         const double N2 = (double)N / 2.;
 217         FLAC__int32 n;
 218
 219         for (n = 0; n <= N; n++) {
 220                 const double k = ((double)n - N2) / N2;
 221                 window[n] = (FLAC__real)(1.0f - k * k);
 222         }
 223 }
 224
 225 #endif /* !defined FLAC__INTEGER_ONLY_LIBRARY */