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_ */