Merge branch 'tmp_draft'
[opus.git] / silk / CNG.c
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26 ***********************************************************************/
27
28 #ifdef HAVE_CONFIG_H
29 #include "config.h"
30 #endif
31
32 #include "main.h"
33
34 /* Generates excitation for CNG LPC synthesis */
35 static inline void silk_CNG_exc(
36     opus_int32                       residual_Q10[],     /* O    CNG residual signal Q10                     */
37     opus_int32                       exc_buf_Q14[],      /* I    Random samples buffer Q10                   */
38     opus_int32                       Gain_Q16,           /* I    Gain to apply                               */
39     opus_int                         length,             /* I    Length                                      */
40     opus_int32                       *rand_seed          /* I/O  Seed to random index generator              */
41 )
42 {
43     opus_int32 seed;
44     opus_int   i, idx, exc_mask;
45
46     exc_mask = CNG_BUF_MASK_MAX;
47     while( exc_mask > length ) {
48         exc_mask = silk_RSHIFT( exc_mask, 1 );
49     }
50
51     seed = *rand_seed;
52     for( i = 0; i < length; i++ ) {
53         seed = silk_RAND( seed );
54         idx = (opus_int)( silk_RSHIFT( seed, 24 ) & exc_mask );
55         silk_assert( idx >= 0 );
56         silk_assert( idx <= CNG_BUF_MASK_MAX );
57         residual_Q10[ i ] = (opus_int16)silk_SAT16( silk_SMULWW( exc_buf_Q14[ idx ], Gain_Q16 >> 4 ) );
58     }
59     *rand_seed = seed;
60 }
61
62 void silk_CNG_Reset(
63     silk_decoder_state          *psDec                          /* I/O  Decoder state                               */
64 )
65 {
66     opus_int i, NLSF_step_Q15, NLSF_acc_Q15;
67
68     NLSF_step_Q15 = silk_DIV32_16( silk_int16_MAX, psDec->LPC_order + 1 );
69     NLSF_acc_Q15 = 0;
70     for( i = 0; i < psDec->LPC_order; i++ ) {
71         NLSF_acc_Q15 += NLSF_step_Q15;
72         psDec->sCNG.CNG_smth_NLSF_Q15[ i ] = NLSF_acc_Q15;
73     }
74     psDec->sCNG.CNG_smth_Gain_Q16 = 0;
75     psDec->sCNG.rand_seed = 3176576;
76 }
77
78 /* Updates CNG estimate, and applies the CNG when packet was lost   */
79 void silk_CNG(
80     silk_decoder_state          *psDec,                         /* I/O  Decoder state                               */
81     silk_decoder_control        *psDecCtrl,                     /* I/O  Decoder control                             */
82     opus_int16                  frame[],                        /* I/O  Signal                                      */
83     opus_int                    length                          /* I    Length of residual                          */
84 )
85 {
86     opus_int   i, subfr;
87     opus_int32 sum_Q6, max_Gain_Q16;
88     opus_int16 A_Q12[ MAX_LPC_ORDER ];
89     opus_int32 CNG_sig_Q10[ MAX_FRAME_LENGTH + MAX_LPC_ORDER ];
90     silk_CNG_struct *psCNG = &psDec->sCNG;
91
92     if( psDec->fs_kHz != psCNG->fs_kHz ) {
93         /* Reset state */
94         silk_CNG_Reset( psDec );
95
96         psCNG->fs_kHz = psDec->fs_kHz;
97     }
98     if( psDec->lossCnt == 0 && psDec->prevSignalType == TYPE_NO_VOICE_ACTIVITY ) {
99         /* Update CNG parameters */
100
101         /* Smoothing of LSF's  */
102         for( i = 0; i < psDec->LPC_order; i++ ) {
103             psCNG->CNG_smth_NLSF_Q15[ i ] += silk_SMULWB( (opus_int32)psDec->prevNLSF_Q15[ i ] - (opus_int32)psCNG->CNG_smth_NLSF_Q15[ i ], CNG_NLSF_SMTH_Q16 );
104         }
105         /* Find the subframe with the highest gain */
106         max_Gain_Q16 = 0;
107         subfr        = 0;
108         for( i = 0; i < psDec->nb_subfr; i++ ) {
109             if( psDecCtrl->Gains_Q16[ i ] > max_Gain_Q16 ) {
110                 max_Gain_Q16 = psDecCtrl->Gains_Q16[ i ];
111                 subfr        = i;
112             }
113         }
114         /* Update CNG excitation buffer with excitation from this subframe */
115         silk_memmove( &psCNG->CNG_exc_buf_Q14[ psDec->subfr_length ], psCNG->CNG_exc_buf_Q14, ( psDec->nb_subfr - 1 ) * psDec->subfr_length * sizeof( opus_int32 ) );
116         silk_memcpy(   psCNG->CNG_exc_buf_Q14, &psDec->exc_Q14[ subfr * psDec->subfr_length ], psDec->subfr_length * sizeof( opus_int32 ) );
117
118         /* Smooth gains */
119         for( i = 0; i < psDec->nb_subfr; i++ ) {
120             psCNG->CNG_smth_Gain_Q16 += silk_SMULWB( psDecCtrl->Gains_Q16[ i ] - psCNG->CNG_smth_Gain_Q16, CNG_GAIN_SMTH_Q16 );
121         }
122     }
123
124     /* Add CNG when packet is lost or during DTX */
125     if( psDec->lossCnt ) {
126
127         /* Generate CNG excitation */
128         silk_CNG_exc( CNG_sig_Q10 + MAX_LPC_ORDER, psCNG->CNG_exc_buf_Q14, psCNG->CNG_smth_Gain_Q16, length, &psCNG->rand_seed );
129
130         /* Convert CNG NLSF to filter representation */
131         silk_NLSF2A( A_Q12, psCNG->CNG_smth_NLSF_Q15, psDec->LPC_order );
132
133         /* Generate CNG signal, by synthesis filtering */
134         silk_memcpy( CNG_sig_Q10, psCNG->CNG_synth_state, MAX_LPC_ORDER * sizeof( opus_int32 ) );
135         for( i = 0; i < length; i++ ) {
136             silk_assert( psDec->LPC_order == 10 || psDec->LPC_order == 16 );
137             /* Avoids introducing a bias because silk_SMLAWB() always rounds to -inf */
138             sum_Q6 = silk_RSHIFT( psDec->LPC_order, 1 );
139             sum_Q6 = silk_SMLAWB( sum_Q6, CNG_sig_Q10[ MAX_LPC_ORDER + i -  1 ], A_Q12[ 0 ] );
140             sum_Q6 = silk_SMLAWB( sum_Q6, CNG_sig_Q10[ MAX_LPC_ORDER + i -  2 ], A_Q12[ 1 ] );
141             sum_Q6 = silk_SMLAWB( sum_Q6, CNG_sig_Q10[ MAX_LPC_ORDER + i -  3 ], A_Q12[ 2 ] );
142             sum_Q6 = silk_SMLAWB( sum_Q6, CNG_sig_Q10[ MAX_LPC_ORDER + i -  4 ], A_Q12[ 3 ] );
143             sum_Q6 = silk_SMLAWB( sum_Q6, CNG_sig_Q10[ MAX_LPC_ORDER + i -  5 ], A_Q12[ 4 ] );
144             sum_Q6 = silk_SMLAWB( sum_Q6, CNG_sig_Q10[ MAX_LPC_ORDER + i -  6 ], A_Q12[ 5 ] );
145             sum_Q6 = silk_SMLAWB( sum_Q6, CNG_sig_Q10[ MAX_LPC_ORDER + i -  7 ], A_Q12[ 6 ] );
146             sum_Q6 = silk_SMLAWB( sum_Q6, CNG_sig_Q10[ MAX_LPC_ORDER + i -  8 ], A_Q12[ 7 ] );
147             sum_Q6 = silk_SMLAWB( sum_Q6, CNG_sig_Q10[ MAX_LPC_ORDER + i -  9 ], A_Q12[ 8 ] );
148             sum_Q6 = silk_SMLAWB( sum_Q6, CNG_sig_Q10[ MAX_LPC_ORDER + i - 10 ], A_Q12[ 9 ] );
149             if( psDec->LPC_order == 16 ) {
150                 sum_Q6 = silk_SMLAWB( sum_Q6, CNG_sig_Q10[ MAX_LPC_ORDER + i - 11 ], A_Q12[ 10 ] );
151                 sum_Q6 = silk_SMLAWB( sum_Q6, CNG_sig_Q10[ MAX_LPC_ORDER + i - 12 ], A_Q12[ 11 ] );
152                 sum_Q6 = silk_SMLAWB( sum_Q6, CNG_sig_Q10[ MAX_LPC_ORDER + i - 13 ], A_Q12[ 12 ] );
153                 sum_Q6 = silk_SMLAWB( sum_Q6, CNG_sig_Q10[ MAX_LPC_ORDER + i - 14 ], A_Q12[ 13 ] );
154                 sum_Q6 = silk_SMLAWB( sum_Q6, CNG_sig_Q10[ MAX_LPC_ORDER + i - 15 ], A_Q12[ 14 ] );
155                 sum_Q6 = silk_SMLAWB( sum_Q6, CNG_sig_Q10[ MAX_LPC_ORDER + i - 16 ], A_Q12[ 15 ] );
156             }
157
158             /* Update states */
159             CNG_sig_Q10[ MAX_LPC_ORDER + i ] = silk_ADD_LSHIFT( CNG_sig_Q10[ MAX_LPC_ORDER + i ], sum_Q6, 4 );
160
161             frame[ i ] = silk_ADD_SAT16( frame[ i ], silk_RSHIFT_ROUND( sum_Q6, 6 ) );
162         }
163         silk_memcpy( psCNG->CNG_synth_state, &CNG_sig_Q10[ length ], MAX_LPC_ORDER * sizeof( opus_int32 ) );
164     } else {
165         silk_memset( psCNG->CNG_synth_state, 0, psDec->LPC_order *  sizeof( opus_int32 ) );
166     }
167 }