mer feb 12 14:56:57 CET 2003
[asterisk/asterisk.git] / codecs / lpc10 / synths.c
1 /*
2
3 $Log$
4 Revision 1.14  2003/02/12 13:59:15  matteo
5 mer feb 12 14:56:57 CET 2003
6
7 Revision 1.1.1.1  2003/02/12 13:59:15  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  20:42:59  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  22:30:33  jaf
22  * Initial revision
23  *
24
25 */
26
27 #ifdef P_R_O_T_O_T_Y_P_E_S
28 extern int synths_(integer *voice, integer *pitch, real *rms, real *rc, real *speech, integer *k, struct lpc10_decoder_state *st);
29 /* comlen contrl_ 12 */
30 /*:ref: pitsyn_ 14 12 4 4 4 6 6 4 4 4 6 6 4 6 */
31 /*:ref: irc2pc_ 14 5 6 6 4 6 6 */
32 /*:ref: bsynz_ 14 7 6 4 4 6 6 6 6 */
33 /*:ref: deemp_ 14 2 6 4 */
34 /*:ref: initpitsyn_ 14 0 */
35 /*:ref: initbsynz_ 14 0 */
36 /*:ref: initdeemp_ 14 0 */
37 #endif
38
39 /*  -- translated by f2c (version 19951025).
40    You must link the resulting object file with the libraries:
41         -lf2c -lm   (in that order)
42 */
43
44 #include "f2c.h"
45
46 /* Common Block Declarations */
47
48 extern struct {
49     integer order, lframe;
50     logical corrp;
51 } contrl_;
52
53 #define contrl_1 contrl_
54
55 /* Table of constant values */
56
57 static real c_b2 = .7f;
58
59 /* ***************************************************************** */
60
61 /*      SYNTHS Version 54 */
62
63 /* $Log$
64  * Revision 1.14  2003/02/12 13:59:15  matteo
65  * mer feb 12 14:56:57 CET 2003
66  *
67 /* Revision 1.1.1.1  2003/02/12 13:59:15  matteo
68 /* mer feb 12 14:56:57 CET 2003
69 /*
70 /* Revision 1.2  2000/01/05 08:20:39  markster
71 /* Some OSS fixes and a few lpc changes to make it actually work
72 /*
73  * Revision 1.2  1996/08/20  20:42:59  jaf
74  * Removed all static local variables that were SAVE'd in the Fortran
75  * code, and put them in struct lpc10_decoder_state that is passed as an
76  * argument.
77  *
78  * Removed init function, since all initialization is now done in
79  * init_lpc10_decoder_state().
80  *
81  * Revision 1.1  1996/08/19  22:30:33  jaf
82  * Initial revision
83  * */
84 /* Revision 1.5  1996/03/26  19:31:58  jaf */
85 /* Commented out trace statements. */
86
87 /* Revision 1.4  1996/03/25  19:41:01  jaf */
88 /* Changed so that MAXFRM samples are always returned in the output array */
89 /* SPEECH. */
90
91 /* This required delaying the returned samples by MAXFRM sample times, */
92 /* and remembering any "left over" samples returned by PITSYN from one */
93 /* call of SYNTHS to the next. */
94
95 /* Changed size of SPEECH from 2*MAXFRM to MAXFRM.  Removed local */
96 /* variable SOUT.  Added local state variables BUF and BUFLEN. */
97
98 /* Revision 1.3  1996/03/25  19:20:10  jaf */
99 /* Added comments about the range of possible return values for argument */
100 /* K, and increased the size of the arrays filled in by PITSYN from 11 to */
101 /* 16, as has been already done inside of PITSYN. */
102
103 /* Revision 1.2  1996/03/22  00:18:18  jaf */
104 /* Added comments explaining meanings of input and output parameters, and */
105 /* indicating which array indices can be read or written. */
106
107 /* Added entry INITSYNTHS, which does nothing except call the */
108 /* corresponding initialization entries for subroutines PITSYN, BSYNZ, */
109 /* and DEEMP. */
110
111 /* Revision 1.1  1996/02/07 14:49:44  jaf */
112 /* Initial revision */
113
114
115 /* ***************************************************************** */
116
117 /* The note below is from the distributed version of the LPC10 coder. */
118 /* The version of the code below has been modified so that SYNTHS always */
119 /* has a constant frame length output of MAXFRM. */
120
121 /* Also, BSYNZ and DEEMP need not be modified to work on variable */
122 /* positions within an array.  It is only necessary to pass the first */
123 /* index desired as the array argument.  What actually gets passed is the */
124 /* address of that array position, which the subroutine treats as the */
125 /* first index of the array. */
126
127 /* This technique is used in subroutine ANALYS when calling PREEMP, so it */
128 /* appears that multiple people wrote different parts of this LPC10 code, */
129 /* and that they didn't necessarily have equivalent knowledge of Fortran */
130 /* (not surprising). */
131
132 /*  NOTE: There is excessive buffering here, BSYNZ and DEEMP should be */
133 /*        changed to operate on variable positions within SOUT.  Also, */
134 /*        the output length parameter is bogus, and PITSYN should be */
135 /*        rewritten to allow a constant frame length output. */
136
137 /* Input: */
138 /*  VOICE  - Half frame voicing decisions */
139 /*           Indices 1 through 2 read. */
140 /* Input/Output: */
141 /*  PITCH  - Pitch */
142 /*           PITCH is restricted to range 20 to 156, inclusive, */
143 /*           before calling subroutine PITSYN, and then PITSYN */
144 /*           can modify it further under some conditions. */
145 /*  RMS    - Energy */
146 /*           Only use is for debugging, and passed to PITSYN. */
147 /*           See comments there for how it can be modified. */
148 /*  RC     - Reflection coefficients */
149 /*           Indices 1 through ORDER restricted to range -.99 to .99, */
150 /*           before calling subroutine PITSYN, and then PITSYN */
151 /*           can modify it further under some conditions. */
152 /* Output: */
153 /*  SPEECH - Synthesized speech samples. */
154 /*           Indices 1 through the final value of K are written. */
155 /*  K      - Number of samples placed into array SPEECH. */
156 /*           This is always MAXFRM. */
157
158 /* Subroutine */ int synths_(integer *voice, integer *pitch, real *
159         rms, real *rc, real *speech, integer *k, struct lpc10_decoder_state *st)
160 {
161     /* Initialized data */
162
163     real *buf;
164     integer *buflen;
165
166     /* System generated locals */
167     integer i__1;
168     real r__1, r__2;
169
170     /* Local variables */
171     real rmsi[16];
172     integer nout, ivuv[16], i__, j;
173     extern /* Subroutine */ int deemp_(real *, integer *, struct lpc10_decoder_state *);
174     real ratio;
175     integer ipiti[16];
176     extern /* Subroutine */ bsynz_(real *, integer *, 
177             integer *, real *, real *, real *, real *, struct lpc10_decoder_state *), irc2pc_(real *, real *
178             , integer *, real *, real *);
179     real g2pass;
180     real pc[10];
181     extern /* Subroutine */ int pitsyn_(integer *, integer *, integer *, real 
182             *, real *, integer *, integer *, integer *, real *, real *, 
183             integer *, real *, struct lpc10_decoder_state *);
184     real rci[160]       /* was [10][16] */;
185
186 /* $Log$
187  * Revision 1.14  2003/02/12 13:59:15  matteo
188  * mer feb 12 14:56:57 CET 2003
189  *
190 /* Revision 1.1.1.1  2003/02/12 13:59:15  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  20:42:59  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  22:30:33  jaf
205  * Initial revision
206  * */
207 /* Revision 1.3  1996/03/29  22:03:47  jaf */
208 /* Removed definitions for any constants that were no longer used. */
209
210 /* Revision 1.2  1996/03/26  19:34:33  jaf */
211 /* Added comments indicating which constants are not needed in an */
212 /* application that uses the LPC-10 coder. */
213
214 /* Revision 1.1  1996/02/07  14:43:51  jaf */
215 /* Initial revision */
216
217 /*   LPC Configuration parameters: */
218 /* Frame size, Prediction order, Pitch period */
219 /*       Arguments */
220 /* $Log$
221  * Revision 1.14  2003/02/12 13:59:15  matteo
222  * mer feb 12 14:56:57 CET 2003
223  *
224 /* Revision 1.1.1.1  2003/02/12 13:59:15  matteo
225 /* mer feb 12 14:56:57 CET 2003
226 /*
227 /* Revision 1.2  2000/01/05 08:20:39  markster
228 /* Some OSS fixes and a few lpc changes to make it actually work
229 /*
230  * Revision 1.2  1996/08/20  20:42:59  jaf
231  * Removed all static local variables that were SAVE'd in the Fortran
232  * code, and put them in struct lpc10_decoder_state that is passed as an
233  * argument.
234  *
235  * Removed init function, since all initialization is now done in
236  * init_lpc10_decoder_state().
237  *
238  * Revision 1.1  1996/08/19  22:30:33  jaf
239  * Initial revision
240  * */
241 /* Revision 1.3  1996/03/29  22:05:55  jaf */
242 /* Commented out the common block variables that are not needed by the */
243 /* embedded version. */
244
245 /* Revision 1.2  1996/03/26  19:34:50  jaf */
246 /* Added comments indicating which constants are not needed in an */
247 /* application that uses the LPC-10 coder. */
248
249 /* Revision 1.1  1996/02/07  14:44:09  jaf */
250 /* Initial revision */
251
252 /*   LPC Processing control variables: */
253
254 /* *** Read-only: initialized in setup */
255
256 /*  Files for Speech, Parameter, and Bitstream Input & Output, */
257 /*    and message and debug outputs. */
258
259 /* Here are the only files which use these variables: */
260
261 /* lpcsim.f setup.f trans.f error.f vqsetup.f */
262
263 /* Many files which use fdebug are not listed, since it is only used in */
264 /* those other files conditionally, to print trace statements. */
265 /*      integer fsi, fso, fpi, fpo, fbi, fbo, pbin, fmsg, fdebug */
266 /*  LPC order, Frame size, Quantization rate, Bits per frame, */
267 /*    Error correction */
268 /* Subroutine SETUP is the only place where order is assigned a value, */
269 /* and that value is 10.  It could increase efficiency 1% or so to */
270 /* declare order as a constant (i.e., a Fortran PARAMETER) instead of as 
271 */
272 /* a variable in a COMMON block, since it is used in many places in the */
273 /* core of the coding and decoding routines.  Actually, I take that back. 
274 */
275 /* At least when compiling with f2c, the upper bound of DO loops is */
276 /* stored in a local variable before the DO loop begins, and then that is 
277 */
278 /* compared against on each iteration. */
279 /* Similarly for lframe, which is given a value of MAXFRM in SETUP. */
280 /* Similarly for quant, which is given a value of 2400 in SETUP.  quant */
281 /* is used in only a few places, and never in the core coding and */
282 /* decoding routines, so it could be eliminated entirely. */
283 /* nbits is similar to quant, and is given a value of 54 in SETUP. */
284 /* corrp is given a value of .TRUE. in SETUP, and is only used in the */
285 /* subroutines ENCODE and DECODE.  It doesn't affect the speed of the */
286 /* coder significantly whether it is .TRUE. or .FALSE., or whether it is 
287 */
288 /* a constant or a variable, since it is only examined once per frame. */
289 /* Leaving it as a variable that is set to .TRUE.  seems like a good */
290 /* idea, since it does enable some error-correction capability for */
291 /* unvoiced frames, with no change in the coding rate, and no noticeable 
292 */
293 /* quality difference in the decoded speech. */
294 /*      integer quant, nbits */
295 /* *** Read/write: variables for debugging, not needed for LPC algorithm 
296 */
297
298 /*  Current frame, Unstable frames, Output clip count, Max onset buffer, 
299 */
300 /*    Debug listing detail level, Line count on listing page */
301
302 /* nframe is not needed for an embedded LPC10 at all. */
303 /* nunsfm is initialized to 0 in SETUP, and incremented in subroutine */
304 /* ERROR, which is only called from RCCHK.  When LPC10 is embedded into */
305 /* an application, I would recommend removing the call to ERROR in RCCHK, 
306 */
307 /* and remove ERROR and nunsfm completely. */
308 /* iclip is initialized to 0 in SETUP, and incremented in entry SWRITE in 
309 */
310 /* sread.f.  When LPC10 is embedded into an application, one might want */
311 /* to cause it to be incremented in a routine that takes the output of */
312 /* SYNTHS and sends it to an audio device.  It could be optionally */
313 /* displayed, for those that might want to know what it is. */
314 /* maxosp is never initialized to 0 in SETUP, although it probably should 
315 */
316 /* be, and it is updated in subroutine ANALYS.  I doubt that its value */
317 /* would be of much interest to an application in which LPC10 is */
318 /* embedded. */
319 /* listl and lincnt are not needed for an embedded LPC10 at all. */
320 /*      integer nframe, nunsfm, iclip, maxosp, listl, lincnt */
321 /*      common /contrl/ fsi, fso, fpi, fpo, fbi, fbo, pbin, fmsg, fdebug */
322 /*      common /contrl/ quant, nbits */
323 /*      common /contrl/ nframe, nunsfm, iclip, maxosp, listl, lincnt */
324 /*       Parameters/constants */
325 /*       Local variables that need not be saved */
326 /*       Local state */
327 /*       BUF is a buffer of speech samples that would have been returned 
328 */
329 /*       by the older version of SYNTHS, but the newer version doesn't, */
330 /*       so that the newer version can always return MAXFRM samples on */
331 /*       every call.  This has the effect of delaying the return of */
332 /*       samples for one additional frame time. */
333
334 /*       Indices 1 through BUFLEN contain samples that are left over from 
335 */
336 /*       the last call to SYNTHS.  Given the way that PITSYN works, */
337 /*       BUFLEN should always be in the range MAXFRM-MAXPIT+1 through */
338 /*       MAXFRM, inclusive, after a call to SYNTHS is complete. */
339
340 /*       On the first call to SYNTHS (or the first call after */
341 /*       reinitializing with the entry INITSYNTHS), BUFLEN is MAXFRM, and 
342 */
343 /*       a frame of silence is always returned. */
344     /* Parameter adjustments */
345     if (voice) {
346         --voice;
347         }
348     if (rc) {
349         --rc;
350         }
351     if (speech) {
352         --speech;
353         }
354
355     /* Function Body */
356     buf = &(st->buf[0]);
357     buflen = &(st->buflen);
358
359 /* Computing MAX */
360     i__1 = min(*pitch,156);
361     *pitch = max(i__1,20);
362     i__1 = contrl_1.order;
363     for (i__ = 1; i__ <= i__1; ++i__) {
364 /* Computing MAX */
365 /* Computing MIN */
366         r__2 = rc[i__];
367         r__1 = min(r__2,.99f);
368         rc[i__] = max(r__1,-.99f);
369     }
370     pitsyn_(&contrl_1.order, &voice[1], pitch, rms, &rc[1], &contrl_1.lframe, 
371             ivuv, ipiti, rmsi, rci, &nout, &ratio, st);
372     if (nout > 0) {
373         i__1 = nout;
374         for (j = 1; j <= i__1; ++j) {
375
376 /*             Add synthesized speech for pitch period J to the en
377 d of */
378 /*             BUF. */
379
380             irc2pc_(&rci[j * 10 - 10], pc, &contrl_1.order, &c_b2, &g2pass);
381             bsynz_(pc, &ipiti[j - 1], &ivuv[j - 1], &buf[*buflen], &rmsi[j - 1]
382                     , &ratio, &g2pass, st);
383             deemp_(&buf[*buflen], &ipiti[j - 1], st);
384             *buflen += ipiti[j - 1];
385         }
386
387 /*          Copy first MAXFRM samples from BUF to output array SPEECH 
388 */
389 /*          (scaling them), and then remove them from the beginning of
390  */
391 /*          BUF. */
392
393         for (i__ = 1; i__ <= 180; ++i__) {
394             speech[i__] = buf[i__ - 1] / 4096.f;
395         }
396         *k = 180;
397         *buflen += -180;
398         i__1 = *buflen;
399         for (i__ = 1; i__ <= i__1; ++i__) {
400             buf[i__ - 1] = buf[i__ + 179];
401         }
402     }
403     return 0;
404 } /* synths_ */