home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Amiga Plus 2002 #11 / Amiga Plus CD - 2002 - No. 11.iso / Tools / Development / libogg / libvorbis-1.0rc3 / lib / psytune.c < prev    next >
Encoding:
C/C++ Source or Header  |  2002-10-27  |  13.7 KB  |  521 lines
  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: simple utility that runs audio through the psychoacoustics
  14.            without encoding
  15.  last mod: $Id: psytune.c,v 1.18 2001/12/20 01:00:29 segher Exp $
  16.  
  17.  ********************************************************************/
  18.  
  19. #include <stdio.h>
  20. #include <stdlib.h>
  21. #include <string.h>
  22. #include <math.h>
  23.  
  24. #include "vorbis/codec.h"
  25. #include "codec_internal.h"
  26. #include "os.h"
  27. #include "psy.h"
  28. #include "mdct.h"
  29. #include "smallft.h"
  30. #include "window.h"
  31. #include "scales.h"
  32. #include "lpc.h"
  33. #include "lsp.h"
  34. #include "masking.h"
  35. #include "registry.h"
  36.  
  37. static vorbis_info_psy_global _psy_set0G={
  38.   0,   /* decaydBpms */
  39.   8,   /* lines per eighth octave */
  40.   
  41.   /* thresh sample period, preecho clamp trigger threshhold, range, minenergy */
  42.   256, {26.f,26.f,26.f,30.f}, {-90.f,-90.f,-90.f,-90.f}, -90.f,
  43.   -6.f, 
  44.   
  45.   0,
  46.  
  47.   0.,
  48.   0.,
  49. };
  50.  
  51. static vp_part _vp_part0[]={
  52.   {    1,9e10f, 9e10f,       1.f,9999.f},
  53.   { 9999,  .75f, 9e10f,       .5f,9999.f},
  54. /*{ 9999, 1.5f, 9e10f,       .5f,9999.f},*/
  55.   {   18,9e10f, 9e10f,       .5f,  30.f},
  56.   { 9999,9e10f, 9e10f,       .5f,  30.f}
  57. };
  58.  
  59. static vp_couple _vp_couple0[]={
  60.   {    1,  {9e10f,9e10f,0}, {   0.f,   0.f,0}, {   0.f, 0.f,0}, {0.f,0.f,0}},
  61.   {   18,  {9e10f,9e10f,0}, {   0.f,   0.f,0}, {   0.f, 0.f,0}, {0.f,0.f,0}},
  62.   { 9999,  {9e10f,9e10f,0}, {   0.f, 9e10f,0}, {   0.f,22.f,1}, {0.f,0.f,0}}
  63. };
  64.  
  65. static vorbis_info_psy _psy_set0={
  66.   ATH_Bark_dB_lineaggressive,
  67.   
  68.   -100.f,
  69.   -140.f,
  70.   6.f, /* floor master att */
  71.  
  72.   /*     0  1  2   3   4   5   6   7   8   9  10  11  12  13  14  15   16   */
  73.   /* x: 63 88 125 175 250 350 500 700 1k 1.4k 2k 2.8k 4k 5.6k 8k 11.5k 16k Hz */
  74.   /* y: 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 dB */
  75.    1,  /* tonemaskp */
  76.   0.f, /* tone master att */
  77.   /*  0   10   20   30   40   50   60   70   80   90   100 */
  78.   {
  79.    {-999.f,-999.f,-999.f,-999.f,-999.f,-999.f,-999.f,-999.f,-999.f,-999.f,-999.f}, /*63*/
  80.    {-999.f,-999.f,-999.f,-999.f,-999.f,-999.f,-999.f,-999.f,-999.f,-999.f,-999.f}, /*88*/
  81.    {-999.f,-999.f,-999.f,-999.f,-999.f,-999.f,-999.f,-999.f,-999.f,-999.f,-999.f}, /*125*/
  82.  
  83.    {-30.f,-30.f,-35.f,-40.f,-40.f,-50.f,-60.f,-70.f,-80.f,-90.f,-100.f}, /*175*/
  84.    {-30.f,-30.f,-35.f,-40.f,-40.f,-50.f,-60.f,-70.f,-80.f,-90.f,-100.f}, /*250*/
  85.    {-30.f,-30.f,-35.f,-40.f,-40.f,-50.f,-60.f,-70.f,-80.f,-90.f,-100.f}, /*350*/
  86.    {-30.f,-30.f,-35.f,-40.f,-40.f,-50.f,-60.f,-70.f,-80.f,-90.f,-100.f}, /*500*/
  87.    {-30.f,-30.f,-35.f,-40.f,-40.f,-50.f,-60.f,-70.f,-80.f,-90.f,-100.f}, /*700*/
  88.    {-30.f,-30.f,-35.f,-40.f,-40.f,-50.f,-60.f,-70.f,-80.f,-90.f,-100.f}, /*1000*/
  89.    {-30.f,-30.f,-35.f,-40.f,-40.f,-50.f,-60.f,-70.f,-80.f,-90.f,-100.f}, /*1400*/
  90.    {-40.f,-40.f,-40.f,-40.f,-40.f,-50.f,-60.f,-70.f,-80.f,-90.f,-100.f}, /*2000*/
  91.    {-40.f,-40.f,-40.f,-40.f,-40.f,-50.f,-60.f,-70.f,-80.f,-90.f,-100.f}, /*2800*/
  92.    {-40.f,-40.f,-40.f,-40.f,-40.f,-50.f,-60.f,-70.f,-80.f,-90.f,-100.f}, /*4000*/
  93.  
  94.    {-30.f,-35.f,-35.f,-40.f,-40.f,-50.f,-60.f,-70.f,-80.f,-90.f,-100.f}, /*5600*/
  95.  
  96.    {-30.f,-30.f,-33.f,-35.f,-40.f,-50.f,-60.f,-70.f,-80.f,-90.f,-100.f}, /*8000*/
  97.    {-30.f,-30.f,-33.f,-35.f,-40.f,-45.f,-50.f,-60.f,-70.f,-85.f,-100.f}, /*11500*/
  98.    {-24.f,-24.f,-26.f,-32.f,-32.f,-42.f,-50.f,-60.f,-70.f,-85.f,-100.f}, /*16000*/
  99.  
  100.   },
  101.  
  102.   1,/* peakattp */
  103.   {{-14.f,-20.f,-20.f,-20.f,-26.f,-32.f,-40.f,-40.f,-40.f,-40.f,-40.f},/*63*/
  104.    {-14.f,-20.f,-20.f,-20.f,-26.f,-32.f,-40.f,-40.f,-40.f,-40.f,-40.f},/*88*/
  105.    {-14.f,-20.f,-20.f,-20.f,-26.f,-32.f,-40.f,-40.f,-40.f,-40.f,-40.f},/*125*/
  106.    {-14.f,-20.f,-20.f,-20.f,-26.f,-32.f,-40.f,-40.f,-40.f,-40.f,-40.f},/*175*/
  107.    {-14.f,-20.f,-20.f,-20.f,-26.f,-32.f,-40.f,-40.f,-40.f,-40.f,-40.f},/*250*/
  108.    {-14.f,-20.f,-20.f,-20.f,-26.f,-32.f,-40.f,-40.f,-40.f,-40.f,-40.f},/*350*/
  109.    {-14.f,-20.f,-20.f,-20.f,-26.f,-32.f,-40.f,-40.f,-40.f,-40.f,-40.f},/*500*/
  110.    {-14.f,-20.f,-20.f,-20.f,-26.f,-32.f,-40.f,-40.f,-40.f,-40.f,-40.f},/*700*/
  111.    {-14.f,-20.f,-20.f,-20.f,-26.f,-32.f,-40.f,-40.f,-40.f,-40.f,-40.f},/*1000*/
  112.    {-14.f,-20.f,-20.f,-20.f,-26.f,-32.f,-40.f,-40.f,-40.f,-40.f,-40.f},/*1400*/
  113.    {-14.f,-20.f,-20.f,-20.f,-26.f,-32.f,-40.f,-40.f,-40.f,-40.f,-40.f},/*2000*/
  114.    {-14.f,-20.f,-20.f,-20.f,-26.f,-32.f,-40.f,-40.f,-40.f,-40.f,-40.f},/*2800*/
  115.    {-14.f,-20.f,-20.f,-20.f,-26.f,-32.f,-40.f,-40.f,-40.f,-40.f,-40.f},/*4000*/
  116.    {-10.f,-12.f,-14.f,-16.f,-16.f,-20.f,-24.f,-30.f,-32.f,-40.f,-40.f},/*5600*/
  117.    {-10.f,-12.f,-14.f,-16.f,-16.f,-20.f,-24.f,-30.f,-32.f,-40.f,-40.f},/*8000*/
  118.    {-10.f,-10.f,-10.f,-12.f,-14.f,-18.f,-22.f,-28.f,-32.f,-40.f,-40.f},/*11500*/
  119.    {-10.f,-10.f,-10.f,-12.f,-14.f,-18.f,-22.f,-28.f,-32.f,-40.f,-40.f},/*16000*/
  120.   },
  121.  
  122.   1,/*noisemaskp */
  123.   -10.f,  /* suppress any noise curve over maxspec+n */
  124.   .5f,   /* low window */
  125.   .5f,   /* high window */
  126.   10,
  127.   10,
  128.   25,
  129.   {.000f, 0.f, /*63*/
  130.    .000f, 0.f, /*88*/
  131.    .000f, 0.f, /*125*/
  132.    .000f, 0.f, /*175*/
  133.    .000f, 0.f, /*250*/
  134.    .000f, 0.f, /*350*/
  135.    .000f, 0.f, /*500*/
  136.    .000f, 0.f, /*700*/
  137.    .000f, 0.f, /*1000*/
  138.    .300f, 0.f, /*1400*/
  139.    .300f, 0.f, /*2000*/
  140.    .300f, 0.f, /*2800*/
  141.    .500f, 0.f, /*4000*/
  142.    .700f, 0.f, /*5600*/
  143.    .850f, 0.f, /*8000*/
  144.    .900f, 0.f, /*11500*/
  145.    .900f, 1.f, /*16000*/
  146.   },
  147.  
  148.   95.f,  /* even decade + 5 is important; saves an rint() later in a
  149.             tight loop) */
  150.   -44.,
  151.  
  152.   32,
  153.   _vp_part0,_vp_couple0
  154. };
  155.  
  156. static vorbis_info_floor1 _floor_set0={1,
  157.                     {0},
  158.                     
  159.                     {32},
  160.                     {0},
  161.                     {0},
  162.                     {{-1}},
  163.  
  164.                     2,
  165.                     {0,1024,
  166.  
  167.                      88,31,243,
  168.  
  169.                      14,54,143,460,
  170.                      
  171.                      6,3,10, 22,18,26, 41,36,47, 
  172.                      69,61,78, 112,99,126, 185,162,211,  
  173.                      329,282,387, 672,553,825
  174.                      },
  175.                     
  176.                     60,30,400,
  177.                     20,8,1,18.,
  178.                     20,600,
  179.                     960};
  180.  
  181.  
  182. static vorbis_info_mapping0 mapping_info={1,{0,1},{0},{0},{0},0, 1, {0},{1}};
  183. static codec_setup_info codec_setup0={ {0,0}, 
  184.                        1,1,1,1,1,0,1,    
  185.                        {NULL},
  186.                        {0},{&mapping_info},
  187.                        {0},{NULL},
  188.                        {1},{&_floor_set0},
  189.                        {2},{NULL},
  190.                        {NULL},
  191.                        {&_psy_set0},
  192.                        &_psy_set0G};
  193.                        
  194. static int noisy=0;
  195. void analysis(char *base,int i,float *v,int n,int bark,int dB){
  196.   if(noisy){
  197.     int j;
  198.     FILE *of;
  199.     char buffer[80];
  200.     sprintf(buffer,"%s_%d.m",base,i);
  201.     of=fopen(buffer,"w");
  202.  
  203.     for(j=0;j<n;j++){
  204.       if(dB && v[j]==0)
  205.       fprintf(of,"\n\n");
  206.       else{
  207.     if(bark)
  208.       fprintf(of,"%g ",toBARK(22050.f*j/n));
  209.     else
  210.       fprintf(of,"%g ",(float)j);
  211.       
  212.     if(dB){
  213.       fprintf(of,"%g\n",todB(v+j));
  214.     }else{
  215.       fprintf(of,"%g\n",v[j]);
  216.     }
  217.       }
  218.     }
  219.     fclose(of);
  220.   }
  221. }
  222.  
  223. long frameno=0;
  224.  
  225. /****************************************************************/
  226.  
  227. int main(int argc,char *argv[]){
  228.   int eos=0;
  229.   float nonz=0.f;
  230.   float acc=0.f;
  231.   float tot=0.f;
  232.   float ampmax=-9999,newmax;
  233.   float local_ampmax[2];
  234.  
  235.   int framesize=2048;
  236.   float ampmax_att_per_sec=-6.;
  237.  
  238.   float *pcm[2],*out[2],*window,*flr[2],*mask[2],*work[2];
  239.   signed char *buffer,*buffer2;
  240.   mdct_lookup m_look;
  241.   drft_lookup f_look;
  242.   vorbis_look_psy p_look;
  243.   vorbis_look_psy_global *pg_look;
  244.   vorbis_look_floor *floor_look;
  245.   vorbis_info vi;
  246.   long i,j,k;
  247.  
  248.   int ath=0;
  249.   int decayp=0;
  250.  
  251.   argv++;
  252.   while(*argv){
  253.     if(*argv[0]=='-'){
  254.       /* option */
  255.       if(argv[0][1]=='v'){
  256.     noisy=0;
  257.       }
  258.     }else
  259.       if(*argv[0]=='+'){
  260.     /* option */
  261.     if(argv[0][1]=='v'){
  262.       noisy=1;
  263.     }
  264.       }else
  265.     framesize=atoi(argv[0]);
  266.     argv++;
  267.   }
  268.   
  269.   vi.channels=2;
  270.   vi.codec_setup=&codec_setup0;
  271.  
  272.   pcm[0]=_ogg_malloc(framesize*sizeof(float));
  273.   pcm[1]=_ogg_malloc(framesize*sizeof(float));
  274.   out[0]=_ogg_calloc(framesize/2,sizeof(float));
  275.   out[1]=_ogg_calloc(framesize/2,sizeof(float));
  276.   work[0]=_ogg_calloc(framesize,sizeof(float));
  277.   work[1]=_ogg_calloc(framesize,sizeof(float));
  278.   flr[0]=_ogg_calloc(framesize/2,sizeof(float));
  279.   flr[1]=_ogg_calloc(framesize/2,sizeof(float));
  280.   buffer=_ogg_malloc(framesize*4);
  281.   buffer2=buffer+framesize*2;
  282.   window=_vorbis_window(0,framesize,framesize/2,framesize/2);
  283.   mdct_init(&m_look,framesize);
  284.   drft_init(&f_look,framesize);
  285.   _vp_psy_init(&p_look,&_psy_set0,&_psy_set0G,framesize/2,44100);
  286.   pg_look=_vp_global_look(&vi);
  287.   floor_look=_floor_P[1]->look(NULL,NULL,&_floor_set0);
  288.  
  289.   /* we cheat on the WAV header; we just bypass 44 bytes and never
  290.      verify that it matches 16bit/stereo/44.1kHz. */
  291.   
  292.   fread(buffer,1,44,stdin);
  293.   fwrite(buffer,1,44,stdout);
  294.   memset(buffer,0,framesize*2);
  295.  
  296.   analysis("window",0,window,framesize,0,0);
  297.  
  298.   fprintf(stderr,"Processing for frame size %d...\n",framesize);
  299.  
  300.   while(!eos){
  301.     long bytes=fread(buffer2,1,framesize*2,stdin); 
  302.     if(bytes<framesize*2)
  303.       memset(buffer2+bytes,0,framesize*2-bytes);
  304.     
  305.     if(bytes!=0){
  306.       int nonzero[2];
  307.  
  308.       /* uninterleave samples */
  309.       for(i=0;i<framesize;i++){
  310.         pcm[0][i]=((buffer[i*4+1]<<8)|
  311.                       (0x00ff&(int)buffer[i*4]))/32768.f;
  312.         pcm[1][i]=((buffer[i*4+3]<<8)|
  313.            (0x00ff&(int)buffer[i*4+2]))/32768.f;
  314.       }
  315.       
  316.       {
  317.     float secs=framesize/44100.;
  318.     
  319.     ampmax+=secs*ampmax_att_per_sec;
  320.     if(ampmax<-9999)ampmax=-9999;
  321.       }
  322.  
  323.       for(i=0;i<2;i++){
  324.     float scale=4.f/framesize;
  325.     float *fft=work[i];
  326.     float *mdct=pcm[i];
  327.     float *logmdct=mdct+framesize/2;
  328.  
  329.     analysis("pre",frameno+i,pcm[i],framesize,0,0);
  330.     
  331.     /* fft and mdct transforms  */
  332.     for(j=0;j<framesize;j++)
  333.       fft[j]=pcm[i][j]*=window[j];
  334.     
  335.     drft_forward(&f_look,fft);
  336.  
  337.     local_ampmax[i]=-9999.f;
  338.     fft[0]*=scale;
  339.     fft[0]=todB(fft);
  340.     for(j=1;j<framesize-1;j+=2){
  341.       float temp=scale*FAST_HYPOT(fft[j],fft[j+1]);
  342.       temp=fft[(j+1)>>1]=todB(&temp);
  343.       if(temp>local_ampmax[i])local_ampmax[i]=temp;
  344.     }
  345.     if(local_ampmax[i]>ampmax)ampmax=local_ampmax[i];
  346.     
  347.     mdct_forward(&m_look,pcm[i],mdct);
  348.     for(j=0;j<framesize/2;j++)
  349.       logmdct[j]=todB(mdct+j);
  350.  
  351.     analysis("mdct",frameno+i,logmdct,framesize/2,1,0);
  352.     analysis("fft",frameno+i,fft,framesize/2,1,0);
  353.       }
  354.  
  355.       for(i=0;i<2;i++){
  356.     float amp;
  357.     float *fft=work[i];
  358.     float *logmax=fft;
  359.     float *mdct=pcm[i];
  360.     float *logmdct=mdct+framesize/2;
  361.     float *mask=fft+framesize/2;
  362.  
  363.     /* floor psychoacoustics */
  364.     _vp_compute_mask(&p_look,
  365.              pg_look,
  366.              i,
  367.              fft,
  368.              logmdct,
  369.              mask,
  370.              ampmax,
  371.              local_ampmax[i],
  372.              framesize/2);
  373.  
  374.     analysis("mask",frameno+i,mask,framesize/2,1,0);
  375.  
  376.     {
  377.       vorbis_block vb;
  378.       vorbis_dsp_state vd;
  379.       memset(&vd,0,sizeof(vd));
  380.       vd.vi=&vi;
  381.       vb.vd=&vd;
  382.       vb.pcmend=framesize;
  383.  
  384.       /* floor quantization/application */
  385.       nonzero[i]=_floor_P[1]->forward(&vb,floor_look,
  386.                       mdct,
  387.                       logmdct,
  388.                       mask,
  389.                       logmax,
  390.                       
  391.                       flr[i]);
  392.     }
  393.  
  394.     _vp_remove_floor(&p_look,
  395.              pg_look,
  396.              logmdct,
  397.              mdct,
  398.              flr[i],
  399.              pcm[i],
  400.              local_ampmax[i]);
  401.  
  402.     for(j=0;j<framesize/2;j++)
  403.       if(fabs(pcm[i][j])>1500)
  404.         fprintf(stderr,"%ld ",frameno+i);
  405.     
  406.     analysis("res",frameno+i,pcm[i],framesize/2,1,0);
  407.     analysis("codedflr",frameno+i,flr[i],framesize/2,1,1);
  408.       }
  409.  
  410.       /* residue prequantization */
  411.       _vp_partition_prequant(&p_look,
  412.                  &vi,
  413.                  pcm,
  414.                  nonzero);
  415.     
  416.       for(i=0;i<2;i++)
  417.     analysis("quant",frameno+i,pcm[i],framesize/2,1,0);
  418.  
  419.       /* channel coupling / stereo quantization */
  420.  
  421.       _vp_couple(&p_look,
  422.          &mapping_info,
  423.          pcm,
  424.          nonzero);
  425.   
  426.       for(i=0;i<2;i++)
  427.     analysis("coupled",frameno+i,pcm[i],framesize/2,1,0);
  428.  
  429.       /* decoupling */
  430.       for(i=mapping_info.coupling_steps-1;i>=0;i--){
  431.     float *pcmM=pcm[mapping_info.coupling_mag[i]];
  432.     float *pcmA=pcm[mapping_info.coupling_ang[i]];
  433.     
  434.     for(j=0;j<framesize/2;j++){
  435.       float mag=pcmM[j];
  436.       float ang=pcmA[j];
  437.       
  438.       if(mag>0)
  439.         if(ang>0){
  440.           pcmM[j]=mag;
  441.           pcmA[j]=mag-ang;
  442.         }else{
  443.           pcmA[j]=mag;
  444.           pcmM[j]=mag+ang;
  445.         }
  446.       else
  447.         if(ang>0){
  448.           pcmM[j]=mag;
  449.           pcmA[j]=mag+ang;
  450.         }else{
  451.           pcmA[j]=mag;
  452.           pcmM[j]=mag-ang;
  453.         }
  454.     }
  455.       }
  456.     
  457.       for(i=0;i<2;i++)
  458.     analysis("decoupled",frameno+i,pcm[i],framesize/2,1,0);
  459.  
  460.       for(i=0;i<2;i++){
  461.     float amp;
  462.  
  463.     for(j=0;j<framesize/2;j++)
  464.       pcm[i][j]*=flr[i][j];
  465.  
  466.     analysis("final",frameno+i,pcm[i],framesize/2,1,1);
  467.  
  468.     /* take it back to time */
  469.     mdct_backward(&m_look,pcm[i],pcm[i]);
  470.  
  471.     for(j=0;j<framesize/2;j++)
  472.       out[i][j]+=pcm[i][j]*window[j];
  473.  
  474.     analysis("out",frameno+i,out[i],framesize/2,0,0);
  475.  
  476.  
  477.       }
  478.            
  479.       /* write data.  Use the part of buffer we're about to shift out */
  480.       for(i=0;i<2;i++){
  481.     char  *ptr=buffer+i*2;
  482.     float *mono=out[i];
  483.     int flag=0;
  484.     for(j=0;j<framesize/2;j++){
  485.       int val=mono[j]*32767.;
  486.       /* might as well guard against clipping */
  487.       if(val>32767){
  488.         if(!flag)fprintf(stderr,"clipping in frame %ld ",frameno+i);
  489.         flag=1;
  490.         val=32767;
  491.       }
  492.       if(val<-32768){
  493.         if(!flag)fprintf(stderr,"clipping in frame %ld ",frameno+i);
  494.         flag=1;
  495.         val=-32768;
  496.       }
  497.       ptr[0]=val&0xff;
  498.       ptr[1]=(val>>8)&0xff;
  499.       ptr+=4;
  500.     }
  501.       }
  502.  
  503.       fprintf(stderr,"*");
  504.       fwrite(buffer,1,framesize*2,stdout);
  505.       memmove(buffer,buffer2,framesize*2);
  506.  
  507.       for(i=0;i<2;i++){
  508.     for(j=0,k=framesize/2;j<framesize/2;j++,k++)
  509.       out[i][j]=pcm[i][k]*window[k];
  510.       }
  511.       frameno+=2;
  512.     }else
  513.       eos=1;
  514.   }
  515.   fprintf(stderr,"average raw bits of entropy: %.03g/sample\n",acc/tot);
  516.   fprintf(stderr,"average nonzero samples: %.03g/%d\n",nonz/tot*framesize/2,
  517.       framesize/2);
  518.   fprintf(stderr,"Done\n\n");
  519.   return 0;
  520. }
  521.