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 "fmat.h"
  25 #include "cvec.h"
  26 #include "mathutils.h"
  27 #include "vecutils.h"
  28 #include "spectral/fft.h"
  29 #include "spectral/filterbank.h"
  30 #include "spectral/filterbank_mel.h"
  31 #include "spectral/dct.h"
  32 #include "spectral/mfcc.h"
  33
  34 #undef HAVE_SLOW_DCT
  35
  36 /** Internal structure for mfcc object */
  37
  38 struct _aubio_mfcc_t
  39 {
  40   uint_t win_s;             /** grain length */
  41   uint_t samplerate;        /** sample rate (needed?) */
  42   uint_t n_filters;         /** number of filters */
  43   uint_t n_coefs;           /** number of coefficients (<= n_filters/2 +1) */
  44   aubio_filterbank_t *fb;   /** filter bank */
  45   fvec_t *in_dct;           /** input buffer for dct * [fb->n_filters] */
  46 #if defined(HAVE_SLOW_DCT)
  47   fmat_t *dct_coeffs;       /** DCT transform n_filters * n_coeffs */
  48 #else
  49   aubio_dct_t *dct;
  50   fvec_t *output;
  51 #endif
  52 };
  53
  54
  55 aubio_mfcc_t *
  56 new_aubio_mfcc (uint_t win_s, uint_t n_filters, uint_t n_coefs,
  57     uint_t samplerate)
  58 {
  59
  60   /* allocate space for mfcc object */
  61   aubio_mfcc_t *mfcc = AUBIO_NEW (aubio_mfcc_t);
  62 #if defined(HAVE_SLOW_DCT)
  63   smpl_t scaling;
  64
  65   uint_t i, j;
  66 #endif
  67
  68   mfcc->win_s = win_s;
  69   mfcc->samplerate = samplerate;
  70   mfcc->n_filters = n_filters;
  71   mfcc->n_coefs = n_coefs;
  72
  73   /* filterbank allocation */
  74   mfcc->fb = new_aubio_filterbank (n_filters, mfcc->win_s);
  75   aubio_filterbank_set_mel_coeffs_slaney (mfcc->fb, samplerate);
  76
  77   /* allocating buffers */
  78   mfcc->in_dct = new_fvec (n_filters);
  79
  80 #if defined(HAVE_SLOW_DCT)
  81   mfcc->dct_coeffs = new_fmat (n_coefs, n_filters);
  82
  83   /* compute DCT transform dct_coeffs[j][i] as
  84      cos ( j * (i+.5) * PI / n_filters ) */
  85   scaling = 1. / SQRT (n_filters / 2.);
  86   for (i = 0; i < n_filters; i++) {
  87     for (j = 0; j < n_coefs; j++) {
  88       mfcc->dct_coeffs->data[j][i] =
  89           scaling * COS (j * (i + 0.5) * PI / n_filters);
  90     }
  91     mfcc->dct_coeffs->data[0][i] *= SQRT (2.) / 2.;
  92   }
  93 #else
  94   mfcc->dct = new_aubio_dct (n_filters);
  95   mfcc->output = new_fvec (n_filters);
  96 #endif
  97
  98   return mfcc;
  99 }
 100
 101 void
 102 del_aubio_mfcc (aubio_mfcc_t * mf)
 103 {
 104
 105   /* delete filterbank */
 106   del_aubio_filterbank (mf->fb);
 107
 108   /* delete buffers */
 109   del_fvec (mf->in_dct);
 110 #if defined(HAVE_SLOW_DCT)
 111   del_fmat (mf->dct_coeffs);
 112 #else
 113   del_aubio_dct (mf->dct);
 114   del_fvec (mf->output);
 115 #endif
 116
 117   /* delete mfcc object */
 118   AUBIO_FREE (mf);
 119 }
 120
 121
 122 void
 123 aubio_mfcc_do (aubio_mfcc_t * mf, const cvec_t * in, fvec_t * out)
 124 {
 125 #ifndef HAVE_SLOW_DCT
 126   fvec_t tmp;
 127 #endif
 128   /* compute filterbank */
 129   aubio_filterbank_do (mf->fb, in, mf->in_dct);
 130
 131   /* compute log10 */
 132   fvec_log10 (mf->in_dct);
 133
 134   /* raise power */
 135   //fvec_pow (mf->in_dct, 3.);
 136
 137   /* compute mfccs */
 138 #if defined(HAVE_SLOW_DCT)
 139   fmat_vecmul(mf->dct_coeffs, mf->in_dct, out);
 140 #else
 141   aubio_dct_do(mf->dct, mf->in_dct, mf->output);
 142   // copy only first n_coeffs elements
 143   // TODO assert mf->output->length == n_coeffs
 144   tmp.data = mf->output->data;
 145   tmp.length = out->length;
 146   fvec_copy(&tmp, out);
 147 #endif
 148
 149   return;
 150 }