silk/LPC_inv_pred_gain.c

   1 /***********************************************************************
   2 Copyright (c) 2006-2011, Skype Limited. All rights reserved.
   3 Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   4 modification, (subject to the limitations in the disclaimer below)
   5 are permitted provided that the following conditions are met:
   6 - Redistributions of source code must retain the above copyright notice,
   7 this list of conditions and the following disclaimer.
   8 - Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
   9 notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  10 documentation and/or other materials provided with the distribution.
  11 - Neither the name of Skype Limited, nor the names of specific
  12 contributors, may be used to endorse or promote products derived from
  13 this software without specific prior written permission.
  14 NO EXPRESS OR IMPLIED LICENSES TO ANY PARTY'S PATENT RIGHTS ARE GRANTED
  15 BY THIS LICENSE. THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND
  16 CONTRIBUTORS ''AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING,
  17 BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND
  18 FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE
  19 COPYRIGHT OWNER OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
  20 INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
  21 NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF
  22 USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON
  23 ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
  24 (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE
  25 OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  26 ***********************************************************************/
  27
  28 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  29 #include "config.h"
  30 #endif
  31
  32 #include "SigProc_FIX.h"
  33
  34 #define QA                          24
  35 #define A_LIMIT                     SILK_FIX_CONST( 0.99975, QA )
  36
  37 #define MUL32_FRAC_Q(a32, b32, Q)   ((opus_int32)(silk_RSHIFT_ROUND64(silk_SMULL(a32, b32), Q)))
  38
  39 /* Compute inverse of LPC prediction gain, and                          */
  40 /* test if LPC coefficients are stable (all poles within unit circle)   */
  41 static opus_int LPC_inverse_pred_gain_QA(                   /* O   Returns 1 if unstable, otherwise 0          */
  42     opus_int32           *invGain_Q30,                      /* O   Inverse prediction gain, Q30 energy domain  */
  43     opus_int32           A_QA[ 2 ][ SILK_MAX_ORDER_LPC ],   /* I   Prediction coefficients                     */
  44     const opus_int       order                              /* I   Prediction order                            */
  45 )
  46 {
  47     opus_int   k, n, mult2Q;
  48     opus_int32 rc_Q31, rc_mult1_Q30, rc_mult2, tmp_QA;
  49     opus_int32 *Aold_QA, *Anew_QA;
  50
  51     Anew_QA = A_QA[ order & 1 ];
  52
  53     *invGain_Q30 = ( 1 << 30 );
  54     for( k = order - 1; k > 0; k-- ) {
  55         /* Check for stability */
  56         if( ( Anew_QA[ k ] > A_LIMIT ) || ( Anew_QA[ k ] < -A_LIMIT ) ) {
  57             return 1;
  58         }
  59
  60         /* Set RC equal to negated AR coef */
  61         rc_Q31 = -silk_LSHIFT( Anew_QA[ k ], 31 - QA );
  62
  63         /* rc_mult1_Q30 range: [ 1 : 2^30 ] */
  64         rc_mult1_Q30 = ( (opus_int32)1 << 30 ) - silk_SMMUL( rc_Q31, rc_Q31 );
  65         silk_assert( rc_mult1_Q30 > ( 1 << 15 ) );                   /* reduce A_LIMIT if fails */
  66         silk_assert( rc_mult1_Q30 <= ( 1 << 30 ) );
  67
  68         /* rc_mult2 range: [ 2^30 : silk_int32_MAX ] */
  69         mult2Q = 32 - silk_CLZ32( silk_abs( rc_mult1_Q30 ) );
  70         rc_mult2 = silk_INVERSE32_varQ( rc_mult1_Q30, mult2Q + 30 );
  71
  72         /* Update inverse gain */
  73         /* invGain_Q30 range: [ 0 : 2^30 ] */
  74         *invGain_Q30 = silk_LSHIFT( silk_SMMUL( *invGain_Q30, rc_mult1_Q30 ), 2 );
  75         silk_assert( *invGain_Q30 >= 0           );
  76         silk_assert( *invGain_Q30 <= ( 1 << 30 ) );
  77
  78         /* Swap pointers */
  79         Aold_QA = Anew_QA;
  80         Anew_QA = A_QA[ k & 1 ];
  81
  82         /* Update AR coefficient */
  83         for( n = 0; n < k; n++ ) {
  84             tmp_QA = Aold_QA[ n ] - MUL32_FRAC_Q( Aold_QA[ k - n - 1 ], rc_Q31, 31 );
  85             Anew_QA[ n ] = MUL32_FRAC_Q( tmp_QA, rc_mult2 , mult2Q );
  86         }
  87     }
  88
  89     /* Check for stability */
  90     if( ( Anew_QA[ 0 ] > A_LIMIT ) || ( Anew_QA[ 0 ] < -A_LIMIT ) ) {
  91         return 1;
  92     }
  93
  94     /* Set RC equal to negated AR coef */
  95     rc_Q31 = -silk_LSHIFT( Anew_QA[ 0 ], 31 - QA );
  96
  97     /* Range: [ 1 : 2^30 ] */
  98     rc_mult1_Q30 = ( (opus_int32)1 << 30 ) - silk_SMMUL( rc_Q31, rc_Q31 );
  99
 100     /* Update inverse gain */
 101     /* Range: [ 0 : 2^30 ] */
 102     *invGain_Q30 = silk_LSHIFT( silk_SMMUL( *invGain_Q30, rc_mult1_Q30 ), 2 );
 103     silk_assert( *invGain_Q30 >= 0     );
 104     silk_assert( *invGain_Q30 <= 1<<30 );
 105
 106     return 0;
 107 }
 108
 109 /* For input in Q12 domain */
 110 opus_int silk_LPC_inverse_pred_gain(                /* O   Returns 1 if unstable, otherwise 0                           */
 111     opus_int32                  *invGain_Q30,       /* O   Inverse prediction gain, Q30 energy domain                   */
 112     const opus_int16            *A_Q12,             /* I   Prediction coefficients, Q12 [order]                         */
 113     const opus_int              order               /* I   Prediction order                                             */
 114 )
 115 {
 116     opus_int   k;
 117     opus_int32 Atmp_QA[ 2 ][ SILK_MAX_ORDER_LPC ];
 118     opus_int32 *Anew_QA;
 119     opus_int32 DC_resp=0;
 120
 121     Anew_QA = Atmp_QA[ order & 1 ];
 122
 123     /* Increase Q domain of the AR coefficients */
 124     for( k = 0; k < order; k++ ) {
 125         DC_resp += (opus_int32)A_Q12[ k ];
 126         Anew_QA[ k ] = silk_LSHIFT( (opus_int32)A_Q12[ k ], QA - 12 );
 127     }
 128     /* If the DC is unstable, we don't even need to do the full calculations */
 129     if( DC_resp >= 4096 ) {
 130        return 1;
 131     }
 132     return LPC_inverse_pred_gain_QA( invGain_Q30, Atmp_QA, order );
 133 }
 134
 135 /* For input in Q24 domain */
 136 opus_int silk_LPC_inverse_pred_gain_Q24(            /* O    Returns 1 if unstable, otherwise 0                          */
 137     opus_int32                  *invGain_Q30,       /* O    Inverse prediction gain, Q30 energy domain                  */
 138     const opus_int32            *A_Q24,             /* I    Prediction coefficients, Q24 [order]                        */
 139     const opus_int              order               /* I    Prediction order                                            */
 140 )
 141 {
 142     opus_int   k;
 143     opus_int32 Atmp_QA[ 2 ][ SILK_MAX_ORDER_LPC ];
 144     opus_int32 *Anew_QA;
 145
 146     Anew_QA = Atmp_QA[ order & 1 ];
 147
 148     /* Increase Q domain of the AR coefficients */
 149     for( k = 0; k < order; k++ ) {
 150         Anew_QA[ k ] = silk_RSHIFT( A_Q24[ k ], 24 - QA );
 151     }
 152
 153     return LPC_inverse_pred_gain_QA( invGain_Q30, Atmp_QA, order );
 154 }
 155