d8b0f66fde0922f9a546dc310f142b68cce494be
[opus.git] / src_FLP / SKP_Silk_prefilter_FLP.c
1 /***********************************************************************\r
2 Copyright (c) 2006-2010, 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 "SKP_Silk_main_FLP.h"\r
29 #include "SKP_Silk_tuning_parameters.h"\r
30 \r
31 /*\r
32 * SKP_Silk_prefilter. Prefilter for finding Quantizer input signal  \r
33 */\r
34 SKP_INLINE void SKP_Silk_prefilt_FLP(\r
35     SKP_Silk_prefilter_state_FLP *P,/* I/O state */\r
36     SKP_float st_res[],             /* I */\r
37     SKP_float xw[],                 /* O */\r
38     SKP_float *HarmShapeFIR,        /* I */\r
39     SKP_float Tilt,                 /* I */\r
40     SKP_float LF_MA_shp,            /* I */\r
41     SKP_float LF_AR_shp,            /* I */\r
42     SKP_int   lag,                  /* I */\r
43     SKP_int   length                /* I */\r
44 );\r
45 \r
46 void SKP_Silk_warped_LPC_analysis_filter_FLP(\r
47           SKP_float                 state[],            /* I/O  State [order + 1]                       */\r
48           SKP_float                 res[],              /* O    Residual signal [length]                */\r
49     const SKP_float                 coef[],             /* I    Coefficients [order]                    */\r
50     const SKP_float                 input[],            /* I    Input signal [length]                   */\r
51     const SKP_float                 lambda,             /* I    Warping factor                          */\r
52     const SKP_int                   length,             /* I    Length of input signal                  */\r
53     const SKP_int                   order               /* I    Filter order (even)                     */\r
54 )\r
55 {\r
56     SKP_int     n, i;\r
57     SKP_float   acc, tmp1, tmp2;\r
58 \r
59     /* Order must be even */\r
60     SKP_assert( ( order & 1 ) == 0 );\r
61 \r
62     for( n = 0; n < length; n++ ) {\r
63         /* Output of lowpass section */\r
64         tmp2 = state[ 0 ] + lambda * state[ 1 ];\r
65         state[ 0 ] = input[ n ];\r
66         /* Output of allpass section */\r
67         tmp1 = state[ 1 ] + lambda * ( state[ 2 ] - tmp2 );\r
68         state[ 1 ] = tmp2;\r
69         acc = coef[ 0 ] * tmp2;\r
70         /* Loop over allpass sections */\r
71         for( i = 2; i < order; i += 2 ) {\r
72             /* Output of allpass section */\r
73             tmp2 = state[ i ] + lambda * ( state[ i + 1 ] - tmp1 );\r
74             state[ i ] = tmp1;\r
75             acc += coef[ i - 1 ] * tmp1;\r
76             /* Output of allpass section */\r
77             tmp1 = state[ i + 1 ] + lambda * ( state[ i + 2 ] - tmp2 );\r
78             state[ i + 1 ] = tmp2;\r
79             acc += coef[ i ] * tmp2;\r
80         }\r
81         state[ order ] = tmp1;\r
82         acc += coef[ order - 1 ] * tmp1;\r
83         res[ n ] = input[ n ] - acc;\r
84     }\r
85 }\r
86 \r
87 /*\r
88 * SKP_Silk_prefilter. Main prefilter function   \r
89 */\r
90 void SKP_Silk_prefilter_FLP(\r
91     SKP_Silk_encoder_state_FLP          *psEnc,         /* I/O  Encoder state FLP                       */\r
92     const SKP_Silk_encoder_control_FLP  *psEncCtrl,     /* I    Encoder control FLP                     */\r
93           SKP_float                     xw[],           /* O    Weighted signal                         */\r
94     const SKP_float                     x[]             /* I    Speech signal                           */\r
95 )\r
96 {\r
97     SKP_Silk_prefilter_state_FLP *P = &psEnc->sPrefilt;\r
98     SKP_int   j, k, lag;\r
99     SKP_float HarmShapeGain, Tilt, LF_MA_shp, LF_AR_shp;\r
100     SKP_float B[ 2 ];\r
101     const SKP_float *AR1_shp;\r
102     const SKP_float *px;\r
103     SKP_float *pxw;\r
104     SKP_float HarmShapeFIR[ 3 ];\r
105     SKP_float st_res[ MAX_SUB_FRAME_LENGTH + MAX_LPC_ORDER ];\r
106 \r
107     /* Setup pointers */\r
108     px  = x;\r
109     pxw = xw;\r
110     lag = P->lagPrev;\r
111     for( k = 0; k < psEnc->sCmn.nb_subfr; k++ ) {\r
112         /* Update Variables that change per sub frame */\r
113         if( psEncCtrl->sCmn.signalType == TYPE_VOICED ) {\r
114             lag = psEncCtrl->sCmn.pitchL[ k ];\r
115         }\r
116 \r
117         /* Noise shape parameters */\r
118         HarmShapeGain = psEncCtrl->HarmShapeGain[ k ] * ( 1.0f - psEncCtrl->HarmBoost[ k ] );\r
119         HarmShapeFIR[ 0 ] = 0.25f               * HarmShapeGain;\r
120         HarmShapeFIR[ 1 ] = 32767.0f / 65536.0f * HarmShapeGain;\r
121         HarmShapeFIR[ 2 ] = 0.25f               * HarmShapeGain;\r
122         Tilt      =  psEncCtrl->Tilt[ k ];\r
123         LF_MA_shp =  psEncCtrl->LF_MA_shp[ k ];\r
124         LF_AR_shp =  psEncCtrl->LF_AR_shp[ k ];\r
125         AR1_shp   = &psEncCtrl->AR1[ k * MAX_SHAPE_LPC_ORDER ];\r
126 \r
127         /* Short term FIR filtering */\r
128         SKP_Silk_warped_LPC_analysis_filter_FLP( P->sAR_shp, st_res, AR1_shp, px, \r
129             (SKP_float)psEnc->sCmn.warping_Q16 / 65536.0f, psEnc->sCmn.subfr_length, psEnc->sCmn.shapingLPCOrder );\r
130 \r
131         /* Reduce (mainly) low frequencies during harmonic emphasis */\r
132         B[ 0 ] =  psEncCtrl->GainsPre[ k ];\r
133         B[ 1 ] = -psEncCtrl->GainsPre[ k ] * \r
134             ( psEncCtrl->HarmBoost[ k ] * HarmShapeGain + INPUT_TILT + psEncCtrl->coding_quality * HIGH_RATE_INPUT_TILT );\r
135         pxw[ 0 ] = B[ 0 ] * st_res[ 0 ] + B[ 1 ] * P->sHarmHP;\r
136         for( j = 1; j < psEnc->sCmn.subfr_length; j++ ) {\r
137             pxw[ j ] = B[ 0 ] * st_res[ j ] + B[ 1 ] * st_res[ j - 1 ];\r
138         }\r
139         P->sHarmHP = st_res[ psEnc->sCmn.subfr_length - 1 ];\r
140 \r
141         SKP_Silk_prefilt_FLP( P, pxw, pxw, HarmShapeFIR, Tilt, LF_MA_shp, LF_AR_shp, lag, psEnc->sCmn.subfr_length );\r
142 \r
143         px  += psEnc->sCmn.subfr_length;\r
144         pxw += psEnc->sCmn.subfr_length;\r
145     }\r
146     P->lagPrev = psEncCtrl->sCmn.pitchL[ psEnc->sCmn.nb_subfr - 1 ];\r
147 }\r
148 \r
149 /*\r
150 * Prefilter for finding Quantizer input signal    \r
151 */\r
152 SKP_INLINE void SKP_Silk_prefilt_FLP(\r
153     SKP_Silk_prefilter_state_FLP *P,/* I/O state */\r
154     SKP_float st_res[],                         /* I */\r
155     SKP_float xw[],                                     /* O */\r
156     SKP_float *HarmShapeFIR,            /* I */\r
157     SKP_float Tilt,                                     /* I */\r
158     SKP_float LF_MA_shp,                        /* I */\r
159     SKP_float LF_AR_shp,                        /* I */\r
160     SKP_int   lag,                                      /* I */\r
161     SKP_int   length                            /* I */\r
162 )\r
163 {\r
164     SKP_int   i;\r
165     SKP_int   idx, LTP_shp_buf_idx;\r
166     SKP_float n_Tilt, n_LF, n_LTP; \r
167     SKP_float sLF_AR_shp, sLF_MA_shp;\r
168     SKP_float *LTP_shp_buf;\r
169 \r
170     /* To speed up use temp variables instead of using the struct */\r
171     LTP_shp_buf     = P->sLTP_shp;\r
172     LTP_shp_buf_idx = P->sLTP_shp_buf_idx;\r
173     sLF_AR_shp      = P->sLF_AR_shp;\r
174     sLF_MA_shp      = P->sLF_MA_shp;\r
175 \r
176     for( i = 0; i < length; i++ ) {\r
177         if( lag > 0 ) {\r
178             SKP_assert( HARM_SHAPE_FIR_TAPS == 3 );\r
179             idx = lag + LTP_shp_buf_idx;\r
180             n_LTP  = LTP_shp_buf[ ( idx - HARM_SHAPE_FIR_TAPS / 2 - 1) & LTP_MASK ] * HarmShapeFIR[ 0 ];\r
181             n_LTP += LTP_shp_buf[ ( idx - HARM_SHAPE_FIR_TAPS / 2    ) & LTP_MASK ] * HarmShapeFIR[ 1 ];\r
182             n_LTP += LTP_shp_buf[ ( idx - HARM_SHAPE_FIR_TAPS / 2 + 1) & LTP_MASK ] * HarmShapeFIR[ 2 ];\r
183         } else {\r
184             n_LTP = 0;\r
185         }\r
186 \r
187         n_Tilt = sLF_AR_shp * Tilt;\r
188         n_LF   = sLF_AR_shp * LF_AR_shp + sLF_MA_shp * LF_MA_shp;\r
189 \r
190         sLF_AR_shp = st_res[ i ] - n_Tilt;\r
191         sLF_MA_shp = sLF_AR_shp - n_LF;\r
192 \r
193         LTP_shp_buf_idx = ( LTP_shp_buf_idx - 1 ) & LTP_MASK;\r
194         LTP_shp_buf[ LTP_shp_buf_idx ] = sLF_MA_shp;\r
195 \r
196         xw[ i ] = sLF_MA_shp - n_LTP;\r
197     }\r
198     /* Copy temp variable back to state */\r
199     P->sLF_AR_shp       = sLF_AR_shp;\r
200     P->sLF_MA_shp       = sLF_MA_shp;\r
201     P->sLTP_shp_buf_idx = LTP_shp_buf_idx;\r
202 }\r