src/spectral/mfcc.c

   1 /*
   2   Copyright (C) 2007-2009 Paul Brossier <piem@aubio.org>
   3                       and Amaury Hazan <ahazan@iua.upf.edu>
   4
   5   This file is part of aubio.
   6
   7   aubio is free software: you can redistribute it and/or modify
   8   it under the terms of the GNU General Public License as published by
   9   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
  10   (at your option) any later version.
  11
  12   aubio is distributed in the hope that it will be useful,
  13   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  15   GNU General Public License for more details.
  16
  17   You should have received a copy of the GNU General Public License
  18   along with aubio.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  19
  20 */
  21
  22 #include "aubio_priv.h"
  23 #include "fvec.h"
  24 #include "cvec.h"
  25 #include "mathutils.h"
  26 #include "vecutils.h"
  27 #include "spectral/fft.h"
  28 #include "spectral/filterbank.h"
  29 #include "spectral/filterbank_mel.h"
  30 #include "spectral/mfcc.h"
  31
  32 /** Internal structure for mfcc object */
  33
  34 struct _aubio_mfcc_t
  35 {
  36   uint_t win_s;             /** grain length */
  37   uint_t samplerate;        /** sample rate (needed?) */
  38   uint_t n_filters;         /** number of  *filters */
  39   uint_t n_coefs;           /** number of coefficients (<= n_filters/2 +1) */
  40   aubio_filterbank_t *fb;   /** filter bank */
  41   fvec_t *in_dct;           /** input buffer for dct * [fb->n_filters] */
  42   fvec_t *dct_coeffs;       /** DCT transform n_filters * n_coeffs */
  43 };
  44
  45
  46 aubio_mfcc_t *
  47 new_aubio_mfcc (uint_t win_s, uint_t n_filters, uint_t n_coefs,
  48     uint_t samplerate)
  49 {
  50
  51   /* allocate space for mfcc object */
  52   aubio_mfcc_t *mfcc = AUBIO_NEW (aubio_mfcc_t);
  53
  54   uint_t i, j;
  55
  56   mfcc->win_s = win_s;
  57   mfcc->samplerate = samplerate;
  58   mfcc->n_filters = n_filters;
  59   mfcc->n_coefs = n_coefs;
  60
  61   /* filterbank allocation */
  62   mfcc->fb = new_aubio_filterbank (n_filters, mfcc->win_s);
  63   aubio_filterbank_set_mel_coeffs_slaney (mfcc->fb, samplerate);
  64
  65   /* allocating buffers */
  66   mfcc->in_dct = new_fvec (n_filters, 1);
  67
  68   mfcc->dct_coeffs = new_fvec (n_coefs, n_filters);
  69
  70   /* compute DCT transform dct_coeffs[i][j] as
  71      cos ( j * (i+.5) * PI / n_filters ) */
  72   smpl_t scaling = 1. / SQRT (n_filters / 2.);
  73   for (i = 0; i < n_filters; i++) {
  74     for (j = 0; j < n_coefs; j++) {
  75       mfcc->dct_coeffs->data[i][j] =
  76           scaling * COS (j * (i + 0.5) * PI / n_filters);
  77     }
  78     mfcc->dct_coeffs->data[i][0] *= SQRT (2.) / 2.;
  79   }
  80
  81   return mfcc;
  82 };
  83
  84 void
  85 del_aubio_mfcc (aubio_mfcc_t * mf)
  86 {
  87
  88   /* delete filterbank */
  89   del_aubio_filterbank (mf->fb);
  90
  91   /* delete buffers */
  92   del_fvec (mf->in_dct);
  93
  94   /* delete mfcc object */
  95   AUBIO_FREE (mf);
  96 }
  97
  98
  99 void
 100 aubio_mfcc_do (aubio_mfcc_t * mf, cvec_t * in, fvec_t * out)
 101 {
 102   uint_t i, j, k;
 103
 104   /* compute filterbank */
 105   aubio_filterbank_do (mf->fb, in, mf->in_dct);
 106
 107   /* compute log10 */
 108   fvec_log10 (mf->in_dct);
 109
 110   /* raise power */
 111   //fvec_pow (mf->in_dct, 3.);
 112
 113   /* zeros output */
 114   fvec_zeros(out);
 115
 116   /* compute discrete cosine transform */
 117   for (i = 0; i < out->channels; i++) {
 118     for (j = 0; j < mf->n_filters; j++) {
 119       for (k = 0; k < mf->n_coefs; k++) {
 120         out->data[i][k] += mf->in_dct->data[i][j]
 121             * mf->dct_coeffs->data[j][k];
 122       }
 123     }
 124   }
 125
 126   return;
 127 }