]> git.donarmstrong.com Git - samtools.git/blobdiff - bam_maqcns.c
added revised MAQ error model
[samtools.git] / bam_maqcns.c
index cad63d772268db289467c6a4fd625e50b7ac3889..9caa5d7b4dfac43d166d163339547a82def69ca3 100644 (file)
@@ -3,6 +3,7 @@
 #include "bam.h"
 #include "bam_maqcns.h"
 #include "ksort.h"
+#include "errmod.h"
 #include "kaln.h"
 KSORT_INIT_GENERIC(uint32_t)
 
@@ -12,12 +13,13 @@ KSORT_INIT_GENERIC(uint32_t)
 typedef struct __bmc_aux_t {
        int max;
        uint32_t *info;
+       uint16_t *info16;
+       errmod_t *em;
 } bmc_aux_t;
 
 typedef struct {
        float esum[4], fsum[4];
        uint32_t c[4];
-       uint32_t rms_mapQ;
 } glf_call_aux_t;
 
 char bam_nt16_nt4_table[] = { 4, 0, 1, 4, 2, 4, 4, 4, 3, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4 };
@@ -41,7 +43,7 @@ static void cal_het(bam_maqcns_t *aa)
        for (n1 = 0; n1 < 256; ++n1) {
                for (n2 = 0; n2 < 256; ++n2) {
                        long double sum = 0.0;
-                       double lC = aa->is_soap? 0 : lgamma(n1+n2+1) - lgamma(n1+1) - lgamma(n2+1); // \binom{n1+n2}{n1}
+                       double lC = aa->errmod == BAM_ERRMOD_SOAP? 0 : lgamma(n1+n2+1) - lgamma(n1+1) - lgamma(n2+1);
                        for (k = 1; k <= aa->n_hap - 1; ++k) {
                                double pk = 1.0 / k / sum_harmo;
                                double log1 = log((double)k/aa->n_hap);
@@ -62,6 +64,7 @@ static void cal_coef(bam_maqcns_t *aa)
        long double sum_a[257], b[256], q_c[256], tmp[256], fk2[256];
        double *lC;
 
+       if (aa->errmod == BAM_ERRMOD_MAQ2) return; // no need to do the following
        // aa->lhet will be allocated and initialized 
        free(aa->fk); free(aa->coef);
        aa->coef = 0;
@@ -71,7 +74,7 @@ static void cal_coef(bam_maqcns_t *aa)
                aa->fk[n] = pow(aa->theta, n) * (1.0 - aa->eta) + aa->eta;
                fk2[n] = aa->fk[n>>1]; // this is an approximation, assuming reads equally likely come from both strands
        }
-       if (aa->is_soap) return;
+       if (aa->errmod == BAM_ERRMOD_SOAP) return;
        aa->coef = (double*)calloc(256*256*64, sizeof(double));
        lC = (double*)calloc(256 * 256, sizeof(double));
        for (n = 1; n != 256; ++n)
@@ -116,19 +119,21 @@ bam_maqcns_t *bam_maqcns_init()
 
 void bam_maqcns_prepare(bam_maqcns_t *bm)
 {
+       if (bm->errmod == BAM_ERRMOD_MAQ2) bm->aux->em = errmod_init(1. - bm->theta);
        cal_coef(bm); cal_het(bm);
 }
 
 void bam_maqcns_destroy(bam_maqcns_t *bm)
 {
        if (bm == 0) return;
-       free(bm->lhet); free(bm->fk); free(bm->coef); free(bm->aux->info);
+       free(bm->lhet); free(bm->fk); free(bm->coef); free(bm->aux->info); free(bm->aux->info16);
+       if (bm->aux->em) errmod_destroy(bm->aux->em);
        free(bm->aux); free(bm);
 }
 
 glf1_t *bam_maqcns_glfgen(int _n, const bam_pileup1_t *pl, uint8_t ref_base, bam_maqcns_t *bm)
 {
-       glf_call_aux_t *b;
+       glf_call_aux_t *b = 0;
        int i, j, k, w[8], c, n;
        glf1_t *g = (glf1_t*)calloc(1, sizeof(glf1_t));
        float p[16], min_p = 1e30;
@@ -142,28 +147,38 @@ glf1_t *bam_maqcns_glfgen(int _n, const bam_pileup1_t *pl, uint8_t ref_base, bam
                bm->aux->max = _n;
                kroundup32(bm->aux->max);
                bm->aux->info = (uint32_t*)realloc(bm->aux->info, 4 * bm->aux->max);
+               bm->aux->info16 = (uint16_t*)realloc(bm->aux->info16, 2 * bm->aux->max);
        }
-       for (i = n = 0; i < _n; ++i) {
+       for (i = n = 0, rms = 0; i < _n; ++i) {
                const bam_pileup1_t *p = pl + i;
                uint32_t q, x = 0, qq;
+               uint16_t y = 0;
                if (p->is_del || (p->b->core.flag&BAM_FUNMAP)) continue;
                q = (uint32_t)bam1_qual(p->b)[p->qpos];
                x |= (uint32_t)bam1_strand(p->b) << 18 | q << 8 | p->b->core.qual;
+               y |= bam1_strand(p->b)<<4;
                if (p->b->core.qual < q) q = p->b->core.qual;
+               c = p->b->core.qual < bm->cap_mapQ? p->b->core.qual : bm->cap_mapQ;
+               rms += c * c;
                x |= q << 24;
+               y |= q << 5;
                qq = bam1_seqi(bam1_seq(p->b), p->qpos);
                q = bam_nt16_nt4_table[qq? qq : ref_base];
-               if (!p->is_del && q < 4) x |= 1 << 21 | q << 16;
+               if (!p->is_del && q < 4) x |= 1 << 21 | q << 16, y |= q;
+               bm->aux->info16[n] = y;
                bm->aux->info[n++] = x;
        }
+       rms = (uint8_t)(sqrt((double)rms / n) + .499);
+       if (bm->errmod == BAM_ERRMOD_MAQ2) {
+               errmod_cal(bm->aux->em, n, 4, bm->aux->info16, p);
+               goto goto_glf;
+       }
        ks_introsort(uint32_t, n, bm->aux->info);
        // generate esum and fsum
        b = (glf_call_aux_t*)calloc(1, sizeof(glf_call_aux_t));
        for (k = 0; k != 8; ++k) w[k] = 0;
-       rms = 0;
        for (j = n - 1; j >= 0; --j) { // calculate esum and fsum
                uint32_t info = bm->aux->info[j];
-               int tmp;
                if (info>>24 < 4 && (info>>8&0x3f) != 0) info = 4<<24 | (info&0xffffff);
                k = info>>16&7;
                if (info>>24 > 0) {
@@ -172,17 +187,14 @@ glf1_t *bam_maqcns_glfgen(int _n, const bam_pileup1_t *pl, uint8_t ref_base, bam
                        if (w[k] < 0xff) ++w[k];
                        ++b->c[k&3];
                }
-               tmp = (int)(info&0xff) < bm->cap_mapQ? (int)(info&0xff) : bm->cap_mapQ;
-               rms += tmp * tmp;
        }
-       b->rms_mapQ = (uint8_t)(sqrt((double)rms / n) + .499);
        // rescale ->c[]
        for (j = c = 0; j != 4; ++j) c += b->c[j];
        if (c > 255) {
                for (j = 0; j != 4; ++j) b->c[j] = (int)(254.0 * b->c[j] / c + 0.5);
                for (j = c = 0; j != 4; ++j) c += b->c[j];
        }
-       if (!bm->is_soap) {
+       if (bm->errmod == BAM_ERRMOD_MAQ) {
                // generate likelihood
                for (j = 0; j != 4; ++j) {
                        // homozygous
@@ -234,7 +246,7 @@ glf1_t *bam_maqcns_glfgen(int _n, const bam_pileup1_t *pl, uint8_t ref_base, bam
                        if (max1 > max2 && (min_k != max_k || min1 + 1.0 > min2))
                                p[max_k<<2|max_k] = min1 > 1.0? min1 - 1.0 : 0.0;
                }
-       } else { // apply the SOAP model
+       } else if (bm->errmod == BAM_ERRMOD_SOAP) { // apply the SOAP model
                // generate likelihood
                for (j = 0; j != 4; ++j) {
                        float tmp;
@@ -251,8 +263,9 @@ glf1_t *bam_maqcns_glfgen(int _n, const bam_pileup1_t *pl, uint8_t ref_base, bam
                }
        }
 
+goto_glf:
        // convert necessary information to glf1_t
-       g->ref_base = ref_base; g->max_mapQ = b->rms_mapQ;
+       g->ref_base = ref_base; g->max_mapQ = rms;
        g->depth = n > 16777215? 16777215 : n;
        for (j = 0; j != 4; ++j)
                for (k = j; k < 4; ++k)