Renamed SKP_[u]int* to opus_[u]int*
[opus.git] / silk / silk_CNG.c
1 /***********************************************************************\r
2 Copyright (c) 2006-2011, Skype Limited. All rights reserved. \r
3 Redistribution and use in source and binary forms, with or without \r
4 modification, (subject to the limitations in the disclaimer below) \r
5 are permitted provided that the following conditions are met:\r
6 - Redistributions of source code must retain the above copyright notice,\r
7 this list of conditions and the following disclaimer.\r
8 - Redistributions in binary form must reproduce the above copyright \r
9 notice, this list of conditions and the following disclaimer in the \r
10 documentation and/or other materials provided with the distribution.\r
11 - Neither the name of Skype Limited, nor the names of specific \r
12 contributors, may be used to endorse or promote products derived from \r
13 this software without specific prior written permission.\r
14 NO EXPRESS OR IMPLIED LICENSES TO ANY PARTY'S PATENT RIGHTS ARE GRANTED \r
15 BY THIS LICENSE. THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND \r
16 CONTRIBUTORS ''AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING,\r
17 BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND \r
18 FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE \r
19 COPYRIGHT OWNER OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, \r
20 INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT\r
21 NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF \r
22 USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON \r
23 ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT \r
24 (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE \r
25 OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.\r
26 ***********************************************************************/\r
27 \r
28 #include "silk_main.h"\r
29 \r
30 /* Generates excitation for CNG LPC synthesis */\r
31 SKP_INLINE void silk_CNG_exc(\r
32     opus_int32                       residual_Q10[],     /* O    CNG residual signal Q10                     */\r
33     opus_int32                       exc_buf_Q10[],      /* I    Random samples buffer Q10                   */\r
34     opus_int32                       Gain_Q16,           /* I    Gain to apply                               */\r
35     opus_int                         length,             /* I    Length                                      */\r
36     opus_int32                       *rand_seed          /* I/O  Seed to random index generator              */\r
37 )\r
38 {\r
39     opus_int32 seed;\r
40     opus_int   i, idx, exc_mask;\r
41 \r
42     exc_mask = CNG_BUF_MASK_MAX;\r
43     while( exc_mask > length ) {\r
44         exc_mask = SKP_RSHIFT( exc_mask, 1 );\r
45     }\r
46 \r
47     seed = *rand_seed;\r
48     for( i = 0; i < length; i++ ) {\r
49         seed = SKP_RAND( seed );\r
50         idx = ( opus_int )( SKP_RSHIFT( seed, 24 ) & exc_mask );\r
51         SKP_assert( idx >= 0 );\r
52         SKP_assert( idx <= CNG_BUF_MASK_MAX );\r
53         residual_Q10[ i ] = ( opus_int16 )SKP_SAT16( SKP_SMULWW( exc_buf_Q10[ idx ], Gain_Q16 ) );\r
54     }\r
55     *rand_seed = seed;\r
56 }\r
57 \r
58 void silk_CNG_Reset(\r
59     silk_decoder_state      *psDec              /* I/O  Decoder state                               */\r
60 )\r
61 {\r
62     opus_int i, NLSF_step_Q15, NLSF_acc_Q15;\r
63 \r
64     NLSF_step_Q15 = SKP_DIV32_16( SKP_int16_MAX, psDec->LPC_order + 1 );\r
65     NLSF_acc_Q15 = 0;\r
66     for( i = 0; i < psDec->LPC_order; i++ ) {\r
67         NLSF_acc_Q15 += NLSF_step_Q15;\r
68         psDec->sCNG.CNG_smth_NLSF_Q15[ i ] = NLSF_acc_Q15;\r
69     }\r
70     psDec->sCNG.CNG_smth_Gain_Q16 = 0;\r
71     psDec->sCNG.rand_seed = 3176576;\r
72 }\r
73 \r
74 /* Updates CNG estimate, and applies the CNG when packet was lost   */\r
75 void silk_CNG(\r
76     silk_decoder_state          *psDec,             /* I/O  Decoder state                               */\r
77     silk_decoder_control        *psDecCtrl,         /* I/O  Decoder control                             */\r
78     opus_int16                   signal[],           /* I/O  Signal                                      */\r
79     opus_int                     length              /* I    Length of residual                          */\r
80 )\r
81 {\r
82     opus_int   i, j, subfr;\r
83     opus_int32 sum_Q6, max_Gain_Q16;\r
84     opus_int16 A_Q12[ MAX_LPC_ORDER ];\r
85     opus_int32 CNG_sig_Q10[ MAX_FRAME_LENGTH + MAX_LPC_ORDER ];\r
86     silk_CNG_struct *psCNG = &psDec->sCNG;\r
87 \r
88     if( psDec->fs_kHz != psCNG->fs_kHz ) {\r
89         /* Reset state */\r
90         silk_CNG_Reset( psDec );\r
91 \r
92         psCNG->fs_kHz = psDec->fs_kHz;\r
93     }\r
94     if( psDec->lossCnt == 0 && psDec->prevSignalType == TYPE_NO_VOICE_ACTIVITY ) {\r
95         /* Update CNG parameters */\r
96 \r
97         /* Smoothing of LSF's  */\r
98         for( i = 0; i < psDec->LPC_order; i++ ) {\r
99             psCNG->CNG_smth_NLSF_Q15[ i ] += SKP_SMULWB( psDec->prevNLSF_Q15[ i ] - psCNG->CNG_smth_NLSF_Q15[ i ], CNG_NLSF_SMTH_Q16 );\r
100         }\r
101         /* Find the subframe with the highest gain */\r
102         max_Gain_Q16 = 0;\r
103         subfr        = 0;\r
104         for( i = 0; i < psDec->nb_subfr; i++ ) {\r
105             if( psDecCtrl->Gains_Q16[ i ] > max_Gain_Q16 ) {\r
106                 max_Gain_Q16 = psDecCtrl->Gains_Q16[ i ];\r
107                 subfr        = i;\r
108             }\r
109         }\r
110         /* Update CNG excitation buffer with excitation from this subframe */\r
111         SKP_memmove( &psCNG->CNG_exc_buf_Q10[ psDec->subfr_length ], psCNG->CNG_exc_buf_Q10, ( psDec->nb_subfr - 1 ) * psDec->subfr_length * sizeof( opus_int32 ) );\r
112         SKP_memcpy(   psCNG->CNG_exc_buf_Q10, &psDec->exc_Q10[ subfr * psDec->subfr_length ], psDec->subfr_length * sizeof( opus_int32 ) );\r
113 \r
114         /* Smooth gains */\r
115         for( i = 0; i < psDec->nb_subfr; i++ ) {\r
116             psCNG->CNG_smth_Gain_Q16 += SKP_SMULWB( psDecCtrl->Gains_Q16[ i ] - psCNG->CNG_smth_Gain_Q16, CNG_GAIN_SMTH_Q16 );\r
117         }\r
118     }\r
119 \r
120     /* Add CNG when packet is lost or during DTX */\r
121     if( psDec->lossCnt ) {\r
122 \r
123         /* Generate CNG excitation */\r
124         silk_CNG_exc( CNG_sig_Q10 + MAX_LPC_ORDER, psCNG->CNG_exc_buf_Q10, psCNG->CNG_smth_Gain_Q16, length, &psCNG->rand_seed );\r
125 \r
126         /* Convert CNG NLSF to filter representation */\r
127         silk_NLSF2A( A_Q12, psCNG->CNG_smth_NLSF_Q15, psDec->LPC_order );\r
128 \r
129         /* Generate CNG signal, by synthesis filtering */\r
130         SKP_memcpy( CNG_sig_Q10, psCNG->CNG_synth_state, MAX_LPC_ORDER * sizeof( opus_int32 ) );\r
131         for( i = 0; i < length; i++ ) {\r
132             /* Partially unrolled */\r
133             sum_Q6 = SKP_SMULWB(         CNG_sig_Q10[ MAX_LPC_ORDER + i -  1 ], A_Q12[ 0 ] );\r
134             sum_Q6 = SKP_SMLAWB( sum_Q6, CNG_sig_Q10[ MAX_LPC_ORDER + i -  2 ], A_Q12[ 1 ] );\r
135             sum_Q6 = SKP_SMLAWB( sum_Q6, CNG_sig_Q10[ MAX_LPC_ORDER + i -  3 ], A_Q12[ 2 ] );\r
136             sum_Q6 = SKP_SMLAWB( sum_Q6, CNG_sig_Q10[ MAX_LPC_ORDER + i -  4 ], A_Q12[ 3 ] );\r
137             sum_Q6 = SKP_SMLAWB( sum_Q6, CNG_sig_Q10[ MAX_LPC_ORDER + i -  5 ], A_Q12[ 4 ] );\r
138             sum_Q6 = SKP_SMLAWB( sum_Q6, CNG_sig_Q10[ MAX_LPC_ORDER + i -  6 ], A_Q12[ 5 ] );\r
139             sum_Q6 = SKP_SMLAWB( sum_Q6, CNG_sig_Q10[ MAX_LPC_ORDER + i -  7 ], A_Q12[ 6 ] );\r
140             sum_Q6 = SKP_SMLAWB( sum_Q6, CNG_sig_Q10[ MAX_LPC_ORDER + i -  8 ], A_Q12[ 7 ] );\r
141             sum_Q6 = SKP_SMLAWB( sum_Q6, CNG_sig_Q10[ MAX_LPC_ORDER + i -  9 ], A_Q12[ 8 ] );\r
142             sum_Q6 = SKP_SMLAWB( sum_Q6, CNG_sig_Q10[ MAX_LPC_ORDER + i - 10 ], A_Q12[ 9 ] );\r
143             for( j = 10; j < psDec->LPC_order; j++ ) {\r
144                 sum_Q6 = SKP_SMLAWB( sum_Q6, CNG_sig_Q10[ MAX_LPC_ORDER + i - j - 1 ], A_Q12[ j ] );\r
145             }\r
146 \r
147             /* Update states */\r
148             CNG_sig_Q10[ MAX_LPC_ORDER + i ] = SKP_ADD_LSHIFT( CNG_sig_Q10[ MAX_LPC_ORDER + i ], sum_Q6, 4 );\r
149 \r
150             signal[ i ] = SKP_ADD_SAT16( signal[ i ], SKP_RSHIFT_ROUND( sum_Q6, 6 ) );\r
151         }\r
152         SKP_memcpy( psCNG->CNG_synth_state, &CNG_sig_Q10[ length ], MAX_LPC_ORDER * sizeof( opus_int32 ) );\r
153     } else {\r
154         SKP_memset( psCNG->CNG_synth_state, 0, psDec->LPC_order *  sizeof( opus_int32 ) );\r
155     }\r
156 }\r