mer feb 12 14:56:57 CET 2003
[asterisk/asterisk.git] / codecs / lpc10 / bsynz.c
1 /*
2
3 $Log$
4 Revision 1.14  2003/02/12 13:59:14  matteo
5 mer feb 12 14:56:57 CET 2003
6
7 Revision 1.1.1.1  2003/02/12 13:59:14  matteo
8 mer feb 12 14:56:57 CET 2003
9
10 Revision 1.2  2000/01/05 08:20:39  markster
11 Some OSS fixes and a few lpc changes to make it actually work
12
13  * Revision 1.2  1996/08/20  20:18:55  jaf
14  * Removed all static local variables that were SAVE'd in the Fortran
15  * code, and put them in struct lpc10_decoder_state that is passed as an
16  * argument.
17  *
18  * Removed init function, since all initialization is now done in
19  * init_lpc10_decoder_state().
20  *
21  * Revision 1.1  1996/08/19  22:32:58  jaf
22  * Initial revision
23  *
24
25 */
26
27 #ifdef P_R_O_T_O_T_Y_P_E_S
28 extern int bsynz_(real *coef, integer *ip, integer *iv, real *sout, real *rms, real *ratio, real *g2pass, struct lpc10_decoder_state *st);
29 /* comlen contrl_ 12 */
30 /*:ref: random_ 4 0 */
31 #endif
32
33 /*  -- translated by f2c (version 19951025).
34    You must link the resulting object file with the libraries:
35         -lf2c -lm   (in that order)
36 */
37
38 #include "f2c.h"
39
40 /* Common Block Declarations */
41
42 extern struct {
43     integer order, lframe;
44     logical corrp;
45 } contrl_;
46
47 #define contrl_1 contrl_
48
49 /* ***************************************************************** */
50
51 /*      BSYNZ Version 54 */
52
53 /* $Log$
54  * Revision 1.14  2003/02/12 13:59:14  matteo
55  * mer feb 12 14:56:57 CET 2003
56  *
57 /* Revision 1.1.1.1  2003/02/12 13:59:14  matteo
58 /* mer feb 12 14:56:57 CET 2003
59 /*
60 /* Revision 1.2  2000/01/05 08:20:39  markster
61 /* Some OSS fixes and a few lpc changes to make it actually work
62 /*
63  * Revision 1.2  1996/08/20  20:18:55  jaf
64  * Removed all static local variables that were SAVE'd in the Fortran
65  * code, and put them in struct lpc10_decoder_state that is passed as an
66  * argument.
67  *
68  * Removed init function, since all initialization is now done in
69  * init_lpc10_decoder_state().
70  *
71  * Revision 1.1  1996/08/19  22:32:58  jaf
72  * Initial revision
73  * */
74 /* Revision 1.4  1996/03/27  18:11:22  jaf */
75 /* Changed the range of NOISE printed out in the debugging statements, */
76 /* even though they are commented out.  I didn't discover this until I */
77 /* tried comparing two different versions of the LPC-10 coder, each with */
78 /* full tracing enabled. */
79
80 /* Revision 1.3  1996/03/26  19:33:23  jaf */
81 /* Commented out trace statements. */
82
83 /* Revision 1.2  1996/03/20  17:12:54  jaf */
84 /* Added comments about which indices of array arguments are read or */
85 /* written. */
86
87 /* Rearranged local variable declarations to indicate which need to be */
88 /* saved from one invocation to the next.  Added entry INITBSYNZ to */
89 /* reinitialize the local state variables, if desired. */
90
91 /* Revision 1.1  1996/02/07 14:43:15  jaf */
92 /* Initial revision */
93
94
95 /* ***************************************************************** */
96
97 /*   Synthesize One Pitch Epoch */
98
99 /* Input: */
100 /*  COEF  - Predictor coefficients */
101 /*          Indices 1 through ORDER read. */
102 /*  IP    - Pitch period (number of samples to synthesize) */
103 /*  IV    - Voicing for the current epoch */
104 /*  RMS   - Energy for the current epoch */
105 /*  RATIO - Energy slope for plosives */
106 /*  G2PASS- Sharpening factor for 2 pass synthesis */
107 /* Output: */
108 /*  SOUT  - Synthesized speech */
109 /*          Indices 1 through IP written. */
110
111 /* This subroutine maintains local state from one call to the next.  If */
112 /* you want to switch to using a new audio stream for this filter, or */
113 /* reinitialize its state for any other reason, call the ENTRY */
114 /* INITBSYNZ. */
115
116 /* Subroutine */ int bsynz_(real *coef, integer *ip, integer *iv, 
117         real *sout, real *rms, real *ratio, real *g2pass,
118                             struct lpc10_decoder_state *st)
119 {
120     /* Initialized data */
121
122     integer *ipo;
123     real *rmso;
124     static integer kexc[25] = { 8,-16,26,-48,86,-162,294,-502,718,-728,184,
125             672,-610,-672,184,728,718,502,294,162,86,48,26,16,8 };
126     real *exc;
127     real *exc2;
128     real *lpi1;
129     real *lpi2;
130     real *lpi3;
131     real *hpi1;
132     real *hpi2;
133     real *hpi3;
134
135     /* System generated locals */
136     integer i__1, i__2;
137     real r__1, r__2;
138
139     /* Builtin functions */
140     double sqrt(doublereal);
141
142     /* Local variables */
143     real gain, xssq;
144     integer i__, j, k;
145     real noise[166], pulse;
146     integer px;
147     real sscale;
148     extern integer random_(struct lpc10_decoder_state *);
149     real xy, sum, ssq;
150     real lpi0, hpi0;
151
152 /* $Log$
153  * Revision 1.14  2003/02/12 13:59:14  matteo
154  * mer feb 12 14:56:57 CET 2003
155  *
156 /* Revision 1.1.1.1  2003/02/12 13:59:14  matteo
157 /* mer feb 12 14:56:57 CET 2003
158 /*
159 /* Revision 1.2  2000/01/05 08:20:39  markster
160 /* Some OSS fixes and a few lpc changes to make it actually work
161 /*
162  * Revision 1.2  1996/08/20  20:18:55  jaf
163  * Removed all static local variables that were SAVE'd in the Fortran
164  * code, and put them in struct lpc10_decoder_state that is passed as an
165  * argument.
166  *
167  * Removed init function, since all initialization is now done in
168  * init_lpc10_decoder_state().
169  *
170  * Revision 1.1  1996/08/19  22:32:58  jaf
171  * Initial revision
172  * */
173 /* Revision 1.3  1996/03/29  22:03:47  jaf */
174 /* Removed definitions for any constants that were no longer used. */
175
176 /* Revision 1.2  1996/03/26  19:34:33  jaf */
177 /* Added comments indicating which constants are not needed in an */
178 /* application that uses the LPC-10 coder. */
179
180 /* Revision 1.1  1996/02/07  14:43:51  jaf */
181 /* Initial revision */
182
183 /*   LPC Configuration parameters: */
184 /* Frame size, Prediction order, Pitch period */
185 /*       Arguments */
186 /* $Log$
187  * Revision 1.14  2003/02/12 13:59:14  matteo
188  * mer feb 12 14:56:57 CET 2003
189  *
190 /* Revision 1.1.1.1  2003/02/12 13:59:14  matteo
191 /* mer feb 12 14:56:57 CET 2003
192 /*
193 /* Revision 1.2  2000/01/05 08:20:39  markster
194 /* Some OSS fixes and a few lpc changes to make it actually work
195 /*
196  * Revision 1.2  1996/08/20  20:18:55  jaf
197  * Removed all static local variables that were SAVE'd in the Fortran
198  * code, and put them in struct lpc10_decoder_state that is passed as an
199  * argument.
200  *
201  * Removed init function, since all initialization is now done in
202  * init_lpc10_decoder_state().
203  *
204  * Revision 1.1  1996/08/19  22:32:58  jaf
205  * Initial revision
206  * */
207 /* Revision 1.3  1996/03/29  22:05:55  jaf */
208 /* Commented out the common block variables that are not needed by the */
209 /* embedded version. */
210
211 /* Revision 1.2  1996/03/26  19:34:50  jaf */
212 /* Added comments indicating which constants are not needed in an */
213 /* application that uses the LPC-10 coder. */
214
215 /* Revision 1.1  1996/02/07  14:44:09  jaf */
216 /* Initial revision */
217
218 /*   LPC Processing control variables: */
219
220 /* *** Read-only: initialized in setup */
221
222 /*  Files for Speech, Parameter, and Bitstream Input & Output, */
223 /*    and message and debug outputs. */
224
225 /* Here are the only files which use these variables: */
226
227 /* lpcsim.f setup.f trans.f error.f vqsetup.f */
228
229 /* Many files which use fdebug are not listed, since it is only used in */
230 /* those other files conditionally, to print trace statements. */
231 /*      integer fsi, fso, fpi, fpo, fbi, fbo, pbin, fmsg, fdebug */
232 /*  LPC order, Frame size, Quantization rate, Bits per frame, */
233 /*    Error correction */
234 /* Subroutine SETUP is the only place where order is assigned a value, */
235 /* and that value is 10.  It could increase efficiency 1% or so to */
236 /* declare order as a constant (i.e., a Fortran PARAMETER) instead of as 
237 */
238 /* a variable in a COMMON block, since it is used in many places in the */
239 /* core of the coding and decoding routines.  Actually, I take that back. 
240 */
241 /* At least when compiling with f2c, the upper bound of DO loops is */
242 /* stored in a local variable before the DO loop begins, and then that is 
243 */
244 /* compared against on each iteration. */
245 /* Similarly for lframe, which is given a value of MAXFRM in SETUP. */
246 /* Similarly for quant, which is given a value of 2400 in SETUP.  quant */
247 /* is used in only a few places, and never in the core coding and */
248 /* decoding routines, so it could be eliminated entirely. */
249 /* nbits is similar to quant, and is given a value of 54 in SETUP. */
250 /* corrp is given a value of .TRUE. in SETUP, and is only used in the */
251 /* subroutines ENCODE and DECODE.  It doesn't affect the speed of the */
252 /* coder significantly whether it is .TRUE. or .FALSE., or whether it is 
253 */
254 /* a constant or a variable, since it is only examined once per frame. */
255 /* Leaving it as a variable that is set to .TRUE.  seems like a good */
256 /* idea, since it does enable some error-correction capability for */
257 /* unvoiced frames, with no change in the coding rate, and no noticeable 
258 */
259 /* quality difference in the decoded speech. */
260 /*      integer quant, nbits */
261 /* *** Read/write: variables for debugging, not needed for LPC algorithm 
262 */
263
264 /*  Current frame, Unstable frames, Output clip count, Max onset buffer, 
265 */
266 /*    Debug listing detail level, Line count on listing page */
267
268 /* nframe is not needed for an embedded LPC10 at all. */
269 /* nunsfm is initialized to 0 in SETUP, and incremented in subroutine */
270 /* ERROR, which is only called from RCCHK.  When LPC10 is embedded into */
271 /* an application, I would recommend removing the call to ERROR in RCCHK, 
272 */
273 /* and remove ERROR and nunsfm completely. */
274 /* iclip is initialized to 0 in SETUP, and incremented in entry SWRITE in 
275 */
276 /* sread.f.  When LPC10 is embedded into an application, one might want */
277 /* to cause it to be incremented in a routine that takes the output of */
278 /* SYNTHS and sends it to an audio device.  It could be optionally */
279 /* displayed, for those that might want to know what it is. */
280 /* maxosp is never initialized to 0 in SETUP, although it probably should 
281 */
282 /* be, and it is updated in subroutine ANALYS.  I doubt that its value */
283 /* would be of much interest to an application in which LPC10 is */
284 /* embedded. */
285 /* listl and lincnt are not needed for an embedded LPC10 at all. */
286 /*      integer nframe, nunsfm, iclip, maxosp, listl, lincnt */
287 /*      common /contrl/ fsi, fso, fpi, fpo, fbi, fbo, pbin, fmsg, fdebug */
288 /*      common /contrl/ quant, nbits */
289 /*      common /contrl/ nframe, nunsfm, iclip, maxosp, listl, lincnt */
290 /*       Function return value definitions */
291 /*      Parameters/constants */
292 /*       KEXC is not a Fortran PARAMETER, but it is an array initialized 
293 */
294 /*       with a DATA statement that is never modified. */
295 /*       Local variables that need not be saved */
296 /*       NOISE is declared with range (1:MAXPIT+MAXORD), but only indices 
297 */
298 /*       ORDER+1 through ORDER+IP are ever used, and I think that IP */
299 /*       .LE. MAXPIT.  Why not declare it to be in the range (1:MAXPIT) */
300 /*       and use that range? */
301 /*       Local state */
302 /*       I believe that only indices 1 through ORDER of EXC need to be */
303 /*       saved from one invocation to the next, but we may as well save */
304 /*       the whole array. */
305 /*       None of these local variables were given initial values in the */
306 /*       original code.  I'm guessing that 0 is a reasonable initial */
307 /*       value for all of them. */
308     /* Parameter adjustments */
309     if (coef) {
310         --coef;
311         }
312     if (sout) {
313         --sout;
314         }
315
316     /* Function Body */
317     ipo = &(st->ipo);
318     exc = &(st->exc[0]);
319     exc2 = &(st->exc2[0]);
320     lpi1 = &(st->lpi1);
321     lpi2 = &(st->lpi2);
322     lpi3 = &(st->lpi3);
323     hpi1 = &(st->hpi1);
324     hpi2 = &(st->hpi2);
325     hpi3 = &(st->hpi3);
326     rmso = &(st->rmso_bsynz);
327
328 /*                  MAXPIT+MAXORD=166 */
329 /*  Calculate history scale factor XY and scale filter state */
330 /* Computing MIN */
331     r__1 = *rmso / (*rms + 1e-6f);
332     xy = min(r__1,8.f);
333     *rmso = *rms;
334     i__1 = contrl_1.order;
335     for (i__ = 1; i__ <= i__1; ++i__) {
336         exc2[i__ - 1] = exc2[*ipo + i__ - 1] * xy;
337     }
338     *ipo = *ip;
339     if (*iv == 0) {
340 /*  Generate white noise for unvoiced */
341         i__1 = *ip;
342         for (i__ = 1; i__ <= i__1; ++i__) {
343             exc[contrl_1.order + i__ - 1] = (real) (random_(st) / 64);
344         }
345 /*  Impulse doublet excitation for plosives */
346 /*       (RANDOM()+32768) is in the range 0 to 2**16-1.  Therefore the
347  */
348 /*       following expression should be evaluated using integers with 
349 at */
350 /*       least 32 bits (16 isn't enough), and PX should be in the rang
351 e */
352 /*       ORDER+1+0 through ORDER+1+(IP-2) .EQ. ORDER+IP-1. */
353         px = (random_(st) + 32768) * (*ip - 1) / 65536 + contrl_1.order + 1;
354         r__1 = *ratio / 4 * 1.f;
355         pulse = r__1 * 342;
356         if (pulse > 2e3f) {
357             pulse = 2e3f;
358         }
359         exc[px - 1] += pulse;
360         exc[px] -= pulse;
361 /*  Load voiced excitation */
362     } else {
363         sscale = sqrt((real) (*ip)) / 6.928f;
364         i__1 = *ip;
365         for (i__ = 1; i__ <= i__1; ++i__) {
366             exc[contrl_1.order + i__ - 1] = 0.f;
367             if (i__ <= 25) {
368                 exc[contrl_1.order + i__ - 1] = sscale * kexc[i__ - 1];
369             }
370             lpi0 = exc[contrl_1.order + i__ - 1];
371             r__2 = exc[contrl_1.order + i__ - 1] * .125f + *lpi1 * .75f;
372             r__1 = r__2 + *lpi2 * .125f;
373             exc[contrl_1.order + i__ - 1] = r__1 + *lpi3 * 0.f;
374             *lpi3 = *lpi2;
375             *lpi2 = *lpi1;
376             *lpi1 = lpi0;
377         }
378         i__1 = *ip;
379         for (i__ = 1; i__ <= i__1; ++i__) {
380             noise[contrl_1.order + i__ - 1] = random_(st) * 1.f / 64;
381             hpi0 = noise[contrl_1.order + i__ - 1];
382             r__2 = noise[contrl_1.order + i__ - 1] * -.125f + *hpi1 * .25f;
383             r__1 = r__2 + *hpi2 * -.125f;
384             noise[contrl_1.order + i__ - 1] = r__1 + *hpi3 * 0.f;
385             *hpi3 = *hpi2;
386             *hpi2 = *hpi1;
387             *hpi1 = hpi0;
388         }
389         i__1 = *ip;
390         for (i__ = 1; i__ <= i__1; ++i__) {
391             exc[contrl_1.order + i__ - 1] += noise[contrl_1.order + i__ - 1];
392         }
393     }
394 /*   Synthesis filters: */
395 /*    Modify the excitation with all-zero filter  1 + G*SUM */
396     xssq = 0.f;
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] * exc[k - j - 1];
404         }
405         sum *= *g2pass;
406         exc2[k - 1] = sum + exc[k - 1];
407     }
408 /*   Synthesize using the all pole filter  1 / (1 - SUM) */
409     i__1 = *ip;
410     for (i__ = 1; i__ <= i__1; ++i__) {
411         k = contrl_1.order + i__;
412         sum = 0.f;
413         i__2 = contrl_1.order;
414         for (j = 1; j <= i__2; ++j) {
415             sum += coef[j] * exc2[k - j - 1];
416         }
417         exc2[k - 1] = sum + exc2[k - 1];
418         xssq += exc2[k - 1] * exc2[k - 1];
419     }
420 /*  Save filter history for next epoch */
421     i__1 = contrl_1.order;
422     for (i__ = 1; i__ <= i__1; ++i__) {
423         exc[i__ - 1] = exc[*ip + i__ - 1];
424         exc2[i__ - 1] = exc2[*ip + i__ - 1];
425     }
426 /*  Apply gain to match RMS */
427     r__1 = *rms * *rms;
428     ssq = r__1 * *ip;
429     gain = sqrt(ssq / xssq);
430     i__1 = *ip;
431     for (i__ = 1; i__ <= i__1; ++i__) {
432         sout[i__] = gain * exc2[contrl_1.order + i__ - 1];
433     }
434     return 0;
435 } /* bsynz_ */