1a1152d130bbf084a09c13709b31e73cef2a3e92
[asterisk/asterisk.git] / codecs / lpc10 / bsynz.c
1 /*
2
3 $Log$
4 Revision 1.10  2000/01/05 08:20:39  markster
5 Version 0.1.11 from FTP
6
7 Revision 1.2  2000/01/05 08:20:39  markster
8 Some OSS fixes and a few lpc changes to make it actually work
9
10  * Revision 1.2  1996/08/20  20:18:55  jaf
11  * Removed all static local variables that were SAVE'd in the Fortran
12  * code, and put them in struct lpc10_decoder_state that is passed as an
13  * argument.
14  *
15  * Removed init function, since all initialization is now done in
16  * init_lpc10_decoder_state().
17  *
18  * Revision 1.1  1996/08/19  22:32:58  jaf
19  * Initial revision
20  *
21
22 */
23
24 #ifdef P_R_O_T_O_T_Y_P_E_S
25 extern int bsynz_(real *coef, integer *ip, integer *iv, real *sout, real *rms, real *ratio, real *g2pass, struct lpc10_decoder_state *st);
26 /* comlen contrl_ 12 */
27 /*:ref: random_ 4 0 */
28 #endif
29
30 /*  -- translated by f2c (version 19951025).
31    You must link the resulting object file with the libraries:
32         -lf2c -lm   (in that order)
33 */
34
35 #include "f2c.h"
36
37 /* Common Block Declarations */
38
39 extern struct {
40     integer order, lframe;
41     logical corrp;
42 } contrl_;
43
44 #define contrl_1 contrl_
45
46 /* ***************************************************************** */
47
48 /*      BSYNZ Version 54 */
49
50 /* $Log$
51  * Revision 1.10  2000/01/05 08:20:39  markster
52  * Version 0.1.11 from FTP
53  *
54 /* Revision 1.2  2000/01/05 08:20:39  markster
55 /* Some OSS fixes and a few lpc changes to make it actually work
56 /*
57  * Revision 1.2  1996/08/20  20:18:55  jaf
58  * Removed all static local variables that were SAVE'd in the Fortran
59  * code, and put them in struct lpc10_decoder_state that is passed as an
60  * argument.
61  *
62  * Removed init function, since all initialization is now done in
63  * init_lpc10_decoder_state().
64  *
65  * Revision 1.1  1996/08/19  22:32:58  jaf
66  * Initial revision
67  * */
68 /* Revision 1.4  1996/03/27  18:11:22  jaf */
69 /* Changed the range of NOISE printed out in the debugging statements, */
70 /* even though they are commented out.  I didn't discover this until I */
71 /* tried comparing two different versions of the LPC-10 coder, each with */
72 /* full tracing enabled. */
73
74 /* Revision 1.3  1996/03/26  19:33:23  jaf */
75 /* Commented out trace statements. */
76
77 /* Revision 1.2  1996/03/20  17:12:54  jaf */
78 /* Added comments about which indices of array arguments are read or */
79 /* written. */
80
81 /* Rearranged local variable declarations to indicate which need to be */
82 /* saved from one invocation to the next.  Added entry INITBSYNZ to */
83 /* reinitialize the local state variables, if desired. */
84
85 /* Revision 1.1  1996/02/07 14:43:15  jaf */
86 /* Initial revision */
87
88
89 /* ***************************************************************** */
90
91 /*   Synthesize One Pitch Epoch */
92
93 /* Input: */
94 /*  COEF  - Predictor coefficients */
95 /*          Indices 1 through ORDER read. */
96 /*  IP    - Pitch period (number of samples to synthesize) */
97 /*  IV    - Voicing for the current epoch */
98 /*  RMS   - Energy for the current epoch */
99 /*  RATIO - Energy slope for plosives */
100 /*  G2PASS- Sharpening factor for 2 pass synthesis */
101 /* Output: */
102 /*  SOUT  - Synthesized speech */
103 /*          Indices 1 through IP written. */
104
105 /* This subroutine maintains local state from one call to the next.  If */
106 /* you want to switch to using a new audio stream for this filter, or */
107 /* reinitialize its state for any other reason, call the ENTRY */
108 /* INITBSYNZ. */
109
110 /* Subroutine */ int bsynz_(real *coef, integer *ip, integer *iv, 
111         real *sout, real *rms, real *ratio, real *g2pass,
112                             struct lpc10_decoder_state *st)
113 {
114     /* Initialized data */
115
116     integer *ipo;
117     real *rmso;
118     static integer kexc[25] = { 8,-16,26,-48,86,-162,294,-502,718,-728,184,
119             672,-610,-672,184,728,718,502,294,162,86,48,26,16,8 };
120     real *exc;
121     real *exc2;
122     real *lpi1;
123     real *lpi2;
124     real *lpi3;
125     real *hpi1;
126     real *hpi2;
127     real *hpi3;
128
129     /* System generated locals */
130     integer i__1, i__2;
131     real r__1, r__2;
132
133     /* Builtin functions */
134     double sqrt(doublereal);
135
136     /* Local variables */
137     real gain, xssq;
138     integer i__, j, k;
139     real noise[166], pulse;
140     integer px;
141     real sscale;
142     extern integer random_(struct lpc10_decoder_state *);
143     real xy, sum, ssq;
144     real lpi0, hpi0;
145
146 /* $Log$
147  * Revision 1.10  2000/01/05 08:20:39  markster
148  * Version 0.1.11 from FTP
149  *
150 /* Revision 1.2  2000/01/05 08:20:39  markster
151 /* Some OSS fixes and a few lpc changes to make it actually work
152 /*
153  * Revision 1.2  1996/08/20  20:18:55  jaf
154  * Removed all static local variables that were SAVE'd in the Fortran
155  * code, and put them in struct lpc10_decoder_state that is passed as an
156  * argument.
157  *
158  * Removed init function, since all initialization is now done in
159  * init_lpc10_decoder_state().
160  *
161  * Revision 1.1  1996/08/19  22:32:58  jaf
162  * Initial revision
163  * */
164 /* Revision 1.3  1996/03/29  22:03:47  jaf */
165 /* Removed definitions for any constants that were no longer used. */
166
167 /* Revision 1.2  1996/03/26  19:34:33  jaf */
168 /* Added comments indicating which constants are not needed in an */
169 /* application that uses the LPC-10 coder. */
170
171 /* Revision 1.1  1996/02/07  14:43:51  jaf */
172 /* Initial revision */
173
174 /*   LPC Configuration parameters: */
175 /* Frame size, Prediction order, Pitch period */
176 /*       Arguments */
177 /* $Log$
178  * Revision 1.10  2000/01/05 08:20:39  markster
179  * Version 0.1.11 from FTP
180  *
181 /* Revision 1.2  2000/01/05 08:20:39  markster
182 /* Some OSS fixes and a few lpc changes to make it actually work
183 /*
184  * Revision 1.2  1996/08/20  20:18:55  jaf
185  * Removed all static local variables that were SAVE'd in the Fortran
186  * code, and put them in struct lpc10_decoder_state that is passed as an
187  * argument.
188  *
189  * Removed init function, since all initialization is now done in
190  * init_lpc10_decoder_state().
191  *
192  * Revision 1.1  1996/08/19  22:32:58  jaf
193  * Initial revision
194  * */
195 /* Revision 1.3  1996/03/29  22:05:55  jaf */
196 /* Commented out the common block variables that are not needed by the */
197 /* embedded version. */
198
199 /* Revision 1.2  1996/03/26  19:34:50  jaf */
200 /* Added comments indicating which constants are not needed in an */
201 /* application that uses the LPC-10 coder. */
202
203 /* Revision 1.1  1996/02/07  14:44:09  jaf */
204 /* Initial revision */
205
206 /*   LPC Processing control variables: */
207
208 /* *** Read-only: initialized in setup */
209
210 /*  Files for Speech, Parameter, and Bitstream Input & Output, */
211 /*    and message and debug outputs. */
212
213 /* Here are the only files which use these variables: */
214
215 /* lpcsim.f setup.f trans.f error.f vqsetup.f */
216
217 /* Many files which use fdebug are not listed, since it is only used in */
218 /* those other files conditionally, to print trace statements. */
219 /*      integer fsi, fso, fpi, fpo, fbi, fbo, pbin, fmsg, fdebug */
220 /*  LPC order, Frame size, Quantization rate, Bits per frame, */
221 /*    Error correction */
222 /* Subroutine SETUP is the only place where order is assigned a value, */
223 /* and that value is 10.  It could increase efficiency 1% or so to */
224 /* declare order as a constant (i.e., a Fortran PARAMETER) instead of as 
225 */
226 /* a variable in a COMMON block, since it is used in many places in the */
227 /* core of the coding and decoding routines.  Actually, I take that back. 
228 */
229 /* At least when compiling with f2c, the upper bound of DO loops is */
230 /* stored in a local variable before the DO loop begins, and then that is 
231 */
232 /* compared against on each iteration. */
233 /* Similarly for lframe, which is given a value of MAXFRM in SETUP. */
234 /* Similarly for quant, which is given a value of 2400 in SETUP.  quant */
235 /* is used in only a few places, and never in the core coding and */
236 /* decoding routines, so it could be eliminated entirely. */
237 /* nbits is similar to quant, and is given a value of 54 in SETUP. */
238 /* corrp is given a value of .TRUE. in SETUP, and is only used in the */
239 /* subroutines ENCODE and DECODE.  It doesn't affect the speed of the */
240 /* coder significantly whether it is .TRUE. or .FALSE., or whether it is 
241 */
242 /* a constant or a variable, since it is only examined once per frame. */
243 /* Leaving it as a variable that is set to .TRUE.  seems like a good */
244 /* idea, since it does enable some error-correction capability for */
245 /* unvoiced frames, with no change in the coding rate, and no noticeable 
246 */
247 /* quality difference in the decoded speech. */
248 /*      integer quant, nbits */
249 /* *** Read/write: variables for debugging, not needed for LPC algorithm 
250 */
251
252 /*  Current frame, Unstable frames, Output clip count, Max onset buffer, 
253 */
254 /*    Debug listing detail level, Line count on listing page */
255
256 /* nframe is not needed for an embedded LPC10 at all. */
257 /* nunsfm is initialized to 0 in SETUP, and incremented in subroutine */
258 /* ERROR, which is only called from RCCHK.  When LPC10 is embedded into */
259 /* an application, I would recommend removing the call to ERROR in RCCHK, 
260 */
261 /* and remove ERROR and nunsfm completely. */
262 /* iclip is initialized to 0 in SETUP, and incremented in entry SWRITE in 
263 */
264 /* sread.f.  When LPC10 is embedded into an application, one might want */
265 /* to cause it to be incremented in a routine that takes the output of */
266 /* SYNTHS and sends it to an audio device.  It could be optionally */
267 /* displayed, for those that might want to know what it is. */
268 /* maxosp is never initialized to 0 in SETUP, although it probably should 
269 */
270 /* be, and it is updated in subroutine ANALYS.  I doubt that its value */
271 /* would be of much interest to an application in which LPC10 is */
272 /* embedded. */
273 /* listl and lincnt are not needed for an embedded LPC10 at all. */
274 /*      integer nframe, nunsfm, iclip, maxosp, listl, lincnt */
275 /*      common /contrl/ fsi, fso, fpi, fpo, fbi, fbo, pbin, fmsg, fdebug */
276 /*      common /contrl/ quant, nbits */
277 /*      common /contrl/ nframe, nunsfm, iclip, maxosp, listl, lincnt */
278 /*       Function return value definitions */
279 /*      Parameters/constants */
280 /*       KEXC is not a Fortran PARAMETER, but it is an array initialized 
281 */
282 /*       with a DATA statement that is never modified. */
283 /*       Local variables that need not be saved */
284 /*       NOISE is declared with range (1:MAXPIT+MAXORD), but only indices 
285 */
286 /*       ORDER+1 through ORDER+IP are ever used, and I think that IP */
287 /*       .LE. MAXPIT.  Why not declare it to be in the range (1:MAXPIT) */
288 /*       and use that range? */
289 /*       Local state */
290 /*       I believe that only indices 1 through ORDER of EXC need to be */
291 /*       saved from one invocation to the next, but we may as well save */
292 /*       the whole array. */
293 /*       None of these local variables were given initial values in the */
294 /*       original code.  I'm guessing that 0 is a reasonable initial */
295 /*       value for all of them. */
296     /* Parameter adjustments */
297     if (coef) {
298         --coef;
299         }
300     if (sout) {
301         --sout;
302         }
303
304     /* Function Body */
305     ipo = &(st->ipo);
306     exc = &(st->exc[0]);
307     exc2 = &(st->exc2[0]);
308     lpi1 = &(st->lpi1);
309     lpi2 = &(st->lpi2);
310     lpi3 = &(st->lpi3);
311     hpi1 = &(st->hpi1);
312     hpi2 = &(st->hpi2);
313     hpi3 = &(st->hpi3);
314     rmso = &(st->rmso_bsynz);
315
316 /*                  MAXPIT+MAXORD=166 */
317 /*  Calculate history scale factor XY and scale filter state */
318 /* Computing MIN */
319     r__1 = *rmso / (*rms + 1e-6f);
320     xy = min(r__1,8.f);
321     *rmso = *rms;
322     i__1 = contrl_1.order;
323     for (i__ = 1; i__ <= i__1; ++i__) {
324         exc2[i__ - 1] = exc2[*ipo + i__ - 1] * xy;
325     }
326     *ipo = *ip;
327     if (*iv == 0) {
328 /*  Generate white noise for unvoiced */
329         i__1 = *ip;
330         for (i__ = 1; i__ <= i__1; ++i__) {
331             exc[contrl_1.order + i__ - 1] = (real) (random_(st) / 64);
332         }
333 /*  Impulse doublet excitation for plosives */
334 /*       (RANDOM()+32768) is in the range 0 to 2**16-1.  Therefore the
335  */
336 /*       following expression should be evaluated using integers with 
337 at */
338 /*       least 32 bits (16 isn't enough), and PX should be in the rang
339 e */
340 /*       ORDER+1+0 through ORDER+1+(IP-2) .EQ. ORDER+IP-1. */
341         px = (random_(st) + 32768) * (*ip - 1) / 65536 + contrl_1.order + 1;
342         r__1 = *ratio / 4 * 1.f;
343         pulse = r__1 * 342;
344         if (pulse > 2e3f) {
345             pulse = 2e3f;
346         }
347         exc[px - 1] += pulse;
348         exc[px] -= pulse;
349 /*  Load voiced excitation */
350     } else {
351         sscale = sqrt((real) (*ip)) / 6.928f;
352         i__1 = *ip;
353         for (i__ = 1; i__ <= i__1; ++i__) {
354             exc[contrl_1.order + i__ - 1] = 0.f;
355             if (i__ <= 25) {
356                 exc[contrl_1.order + i__ - 1] = sscale * kexc[i__ - 1];
357             }
358             lpi0 = exc[contrl_1.order + i__ - 1];
359             r__2 = exc[contrl_1.order + i__ - 1] * .125f + *lpi1 * .75f;
360             r__1 = r__2 + *lpi2 * .125f;
361             exc[contrl_1.order + i__ - 1] = r__1 + *lpi3 * 0.f;
362             *lpi3 = *lpi2;
363             *lpi2 = *lpi1;
364             *lpi1 = lpi0;
365         }
366         i__1 = *ip;
367         for (i__ = 1; i__ <= i__1; ++i__) {
368             noise[contrl_1.order + i__ - 1] = random_(st) * 1.f / 64;
369             hpi0 = noise[contrl_1.order + i__ - 1];
370             r__2 = noise[contrl_1.order + i__ - 1] * -.125f + *hpi1 * .25f;
371             r__1 = r__2 + *hpi2 * -.125f;
372             noise[contrl_1.order + i__ - 1] = r__1 + *hpi3 * 0.f;
373             *hpi3 = *hpi2;
374             *hpi2 = *hpi1;
375             *hpi1 = hpi0;
376         }
377         i__1 = *ip;
378         for (i__ = 1; i__ <= i__1; ++i__) {
379             exc[contrl_1.order + i__ - 1] += noise[contrl_1.order + i__ - 1];
380         }
381     }
382 /*   Synthesis filters: */
383 /*    Modify the excitation with all-zero filter  1 + G*SUM */
384     xssq = 0.f;
385     i__1 = *ip;
386     for (i__ = 1; i__ <= i__1; ++i__) {
387         k = contrl_1.order + i__;
388         sum = 0.f;
389         i__2 = contrl_1.order;
390         for (j = 1; j <= i__2; ++j) {
391             sum += coef[j] * exc[k - j - 1];
392         }
393         sum *= *g2pass;
394         exc2[k - 1] = sum + exc[k - 1];
395     }
396 /*   Synthesize using the all pole filter  1 / (1 - SUM) */
397     i__1 = *ip;
398     for (i__ = 1; i__ <= i__1; ++i__) {
399         k = contrl_1.order + i__;
400         sum = 0.f;
401         i__2 = contrl_1.order;
402         for (j = 1; j <= i__2; ++j) {
403             sum += coef[j] * exc2[k - j - 1];
404         }
405         exc2[k - 1] = sum + exc2[k - 1];
406         xssq += exc2[k - 1] * exc2[k - 1];
407     }
408 /*  Save filter history for next epoch */
409     i__1 = contrl_1.order;
410     for (i__ = 1; i__ <= i__1; ++i__) {
411         exc[i__ - 1] = exc[*ip + i__ - 1];
412         exc2[i__ - 1] = exc2[*ip + i__ - 1];
413     }
414 /*  Apply gain to match RMS */
415     r__1 = *rms * *rms;
416     ssq = r__1 * *ip;
417     gain = sqrt(ssq / xssq);
418     i__1 = *ip;
419     for (i__ = 1; i__ <= i__1; ++i__) {
420         sout[i__] = gain * exc2[contrl_1.order + i__ - 1];
421     }
422     return 0;
423 } /* bsynz_ */