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 /** Internal structure for mfcc object */
  35
  36 struct _aubio_mfcc_t
  37 {
  38   uint_t win_s;             /** grain length */
  39   uint_t samplerate;        /** sample rate (needed?) */
  40   uint_t n_filters;         /** number of filters */
  41   uint_t n_coefs;           /** number of coefficients (<= n_filters/2 +1) */
  42   aubio_filterbank_t *fb;   /** filter bank */
  43   fvec_t *in_dct;           /** input buffer for dct * [fb->n_filters] */
  44   aubio_dct_t *dct;         /** dct object */
  45   fvec_t *output;           /** dct output */
  46   smpl_t scale;
  47 };
  48
  49
  50 aubio_mfcc_t *
  51 new_aubio_mfcc (uint_t win_s, uint_t n_filters, uint_t n_coefs,
  52     uint_t samplerate)
  53 {
  54
  55   /* allocate space for mfcc object */
  56   aubio_mfcc_t *mfcc = AUBIO_NEW (aubio_mfcc_t);
  57
  58   if ((sint_t)n_coefs <= 0) {
  59     AUBIO_ERR("mfcc: n_coefs should be > 0, got %d\n", n_coefs);
  60     goto failure;
  61   }
  62   if ((sint_t)samplerate <= 0) {
  63     AUBIO_ERR("mfcc: samplerate should be > 0, got %d\n", samplerate);
  64     goto failure;
  65   }
  66
  67   mfcc->win_s = win_s;
  68   mfcc->samplerate = samplerate;
  69   mfcc->n_filters = n_filters;
  70   mfcc->n_coefs = n_coefs;
  71
  72   /* filterbank allocation */
  73   mfcc->fb = new_aubio_filterbank (n_filters, mfcc->win_s);
  74
  75   if (!mfcc->fb)
  76     goto failure;
  77
  78   if (n_filters == 40)
  79     aubio_filterbank_set_mel_coeffs_slaney (mfcc->fb, samplerate);
  80   else
  81     aubio_filterbank_set_mel_coeffs(mfcc->fb, samplerate,
  82         0, samplerate/2.);
  83
  84   /* allocating buffers */
  85   mfcc->in_dct = new_fvec (n_filters);
  86
  87   mfcc->dct = new_aubio_dct (n_filters);
  88   mfcc->output = new_fvec (n_filters);
  89
  90   if (!mfcc->in_dct || !mfcc->dct || !mfcc->output)
  91     goto failure;
  92
  93   mfcc->scale = 1.;
  94
  95   return mfcc;
  96
  97 failure:
  98   del_aubio_mfcc(mfcc);
  99   return NULL;
 100 }
 101
 102 void
 103 del_aubio_mfcc (aubio_mfcc_t * mf)
 104 {
 105   if (mf->fb)
 106     del_aubio_filterbank (mf->fb);
 107   if (mf->in_dct)
 108     del_fvec (mf->in_dct);
 109   if (mf->dct)
 110     del_aubio_dct (mf->dct);
 111   if (mf->output)
 112     del_fvec (mf->output);
 113   AUBIO_FREE (mf);
 114 }
 115
 116
 117 void
 118 aubio_mfcc_do (aubio_mfcc_t * mf, const cvec_t * in, fvec_t * out)
 119 {
 120   fvec_t tmp;
 121
 122   /* compute filterbank */
 123   aubio_filterbank_do (mf->fb, in, mf->in_dct);
 124
 125   /* compute log10 */
 126   fvec_log10 (mf->in_dct);
 127
 128   if (mf->scale != 1) fvec_mul (mf->in_dct, mf->scale);
 129
 130   /* compute mfccs */
 131   aubio_dct_do(mf->dct, mf->in_dct, mf->output);
 132   // copy only first n_coeffs elements
 133   // TODO assert mf->output->length == n_coeffs
 134   tmp.data = mf->output->data;
 135   tmp.length = out->length;
 136   fvec_copy(&tmp, out);
 137
 138   return;
 139 }
 140
 141 uint_t aubio_mfcc_set_power (aubio_mfcc_t *mf, smpl_t power)
 142 {
 143   return aubio_filterbank_set_power(mf->fb, power);
 144 }
 145
 146 smpl_t aubio_mfcc_get_power (aubio_mfcc_t *mf)
 147 {
 148   return aubio_filterbank_get_power(mf->fb);
 149 }
 150
 151 uint_t aubio_mfcc_set_scale (aubio_mfcc_t *mf, smpl_t scale)
 152 {
 153   mf->scale = scale;
 154   return AUBIO_OK;
 155 }
 156
 157 smpl_t aubio_mfcc_get_scale (aubio_mfcc_t *mf)
 158 {
 159   return mf->scale;
 160 }
 161
 162 uint_t aubio_mfcc_set_mel_coeffs (aubio_mfcc_t *mf, smpl_t freq_min,
 163     smpl_t freq_max)
 164 {
 165   return aubio_filterbank_set_mel_coeffs(mf->fb, mf->samplerate,
 166       freq_min, freq_max);
 167 }
 168
 169 uint_t aubio_mfcc_set_mel_coeffs_htk (aubio_mfcc_t *mf, smpl_t freq_min,
 170     smpl_t freq_max)
 171 {
 172   return aubio_filterbank_set_mel_coeffs_htk(mf->fb, mf->samplerate,
 173       freq_min, freq_max);
 174 }
 175
 176 uint_t aubio_mfcc_set_mel_coeffs_slaney (aubio_mfcc_t *mf)
 177 {
 178   return aubio_filterbank_set_mel_coeffs_slaney (mf->fb, mf->samplerate);
 179 }