Media Project Phase2: SILK 8khz-24khz, SLINEAR 8khz-192khz, SPEEX 32khz, hd audio...
[asterisk/asterisk.git] / codecs / speex / speex_resampler.h
1 /* Copyright (C) 2007 Jean-Marc Valin
2       
3    File: speex_resampler.h
4    Resampling code
5       
6    The design goals of this code are:
7       - Very fast algorithm
8       - Low memory requirement
9       - Good *perceptual* quality (and not best SNR)
10
11    Redistribution and use in source and binary forms, with or without
12    modification, are permitted provided that the following conditions are
13    met:
14
15    1. Redistributions of source code must retain the above copyright notice,
16    this list of conditions and the following disclaimer.
17
18    2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
19    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
20    documentation and/or other materials provided with the distribution.
21
22    3. The name of the author may not be used to endorse or promote products
23    derived from this software without specific prior written permission.
24
25    THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
26    IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
27    OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE
28    DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT,
29    INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES
30    (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR
31    SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
32    HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT,
33    STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN
34    ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE
35    POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
36 */
37
38
39 #ifndef SPEEX_RESAMPLER_H
40 #define SPEEX_RESAMPLER_H
41
42 #define OUTSIDE_SPEEX
43
44 #ifdef OUTSIDE_SPEEX
45
46 /********* WARNING: MENTAL SANITY ENDS HERE *************/
47
48 /* If the resampler is defined outside of Speex, we change the symbol names so that 
49    there won't be any clash if linking with Speex later on. */
50
51 #define RANDOM_PREFIX ast
52 #ifndef RANDOM_PREFIX
53 #error "Please define RANDOM_PREFIX (above) to something specific to your project to prevent symbol name clashes"
54 #endif
55
56 #define CAT_PREFIX2(a,b) a ## b
57 #define CAT_PREFIX(a,b) CAT_PREFIX2(a, b)
58       
59 #define speex_resampler_init CAT_PREFIX(RANDOM_PREFIX,_resampler_init)
60 #define speex_resampler_init_frac CAT_PREFIX(RANDOM_PREFIX,_resampler_init_frac)
61 #define speex_resampler_destroy CAT_PREFIX(RANDOM_PREFIX,_resampler_destroy)
62 #define speex_resampler_process_float CAT_PREFIX(RANDOM_PREFIX,_resampler_process_float)
63 #define speex_resampler_process_int CAT_PREFIX(RANDOM_PREFIX,_resampler_process_int)
64 #define speex_resampler_process_interleaved_float CAT_PREFIX(RANDOM_PREFIX,_resampler_process_interleaved_float)
65 #define speex_resampler_process_interleaved_int CAT_PREFIX(RANDOM_PREFIX,_resampler_process_interleaved_int)
66 #define speex_resampler_set_rate CAT_PREFIX(RANDOM_PREFIX,_resampler_set_rate)
67 #define speex_resampler_get_rate CAT_PREFIX(RANDOM_PREFIX,_resampler_get_rate)
68 #define speex_resampler_set_rate_frac CAT_PREFIX(RANDOM_PREFIX,_resampler_set_rate_frac)
69 #define speex_resampler_get_ratio CAT_PREFIX(RANDOM_PREFIX,_resampler_get_ratio)
70 #define speex_resampler_set_quality CAT_PREFIX(RANDOM_PREFIX,_resampler_set_quality)
71 #define speex_resampler_get_quality CAT_PREFIX(RANDOM_PREFIX,_resampler_get_quality)
72 #define speex_resampler_set_input_stride CAT_PREFIX(RANDOM_PREFIX,_resampler_set_input_stride)
73 #define speex_resampler_get_input_stride CAT_PREFIX(RANDOM_PREFIX,_resampler_get_input_stride)
74 #define speex_resampler_set_output_stride CAT_PREFIX(RANDOM_PREFIX,_resampler_set_output_stride)
75 #define speex_resampler_get_output_stride CAT_PREFIX(RANDOM_PREFIX,_resampler_get_output_stride)
76 #define speex_resampler_get_input_latency CAT_PREFIX(RANDOM_PREFIX,_resampler_get_input_latency)
77 #define speex_resampler_get_output_latency CAT_PREFIX(RANDOM_PREFIX,_resampler_get_output_latency)
78 #define speex_resampler_skip_zeros CAT_PREFIX(RANDOM_PREFIX,_resampler_skip_zeros)
79 #define speex_resampler_reset_mem CAT_PREFIX(RANDOM_PREFIX,_resampler_reset_mem)
80 #define speex_resampler_strerror CAT_PREFIX(RANDOM_PREFIX,_resampler_strerror)
81
82 #define spx_int16_t short
83 #define spx_int32_t int
84 #define spx_uint16_t unsigned short
85 #define spx_uint32_t unsigned int
86       
87 #else /* OUTSIDE_SPEEX */
88
89 #include "speex/speex_types.h"
90
91 #endif /* OUTSIDE_SPEEX */
92
93 #ifdef __cplusplus
94 extern "C" {
95 #endif
96
97 #define SPEEX_RESAMPLER_QUALITY_MAX 10
98 #define SPEEX_RESAMPLER_QUALITY_MIN 0
99 #define SPEEX_RESAMPLER_QUALITY_DEFAULT 4
100 #define SPEEX_RESAMPLER_QUALITY_VOIP 3
101 #define SPEEX_RESAMPLER_QUALITY_DESKTOP 5
102
103 enum {
104    RESAMPLER_ERR_SUCCESS         = 0,
105    RESAMPLER_ERR_ALLOC_FAILED    = 1,
106    RESAMPLER_ERR_BAD_STATE       = 2,
107    RESAMPLER_ERR_INVALID_ARG     = 3,
108    RESAMPLER_ERR_PTR_OVERLAP     = 4,
109    
110    RESAMPLER_ERR_MAX_ERROR
111 };
112
113 struct SpeexResamplerState_;
114 typedef struct SpeexResamplerState_ SpeexResamplerState;
115
116 /** Create a new resampler with integer input and output rates.
117  * @param nb_channels Number of channels to be processed
118  * @param in_rate Input sampling rate (integer number of Hz).
119  * @param out_rate Output sampling rate (integer number of Hz).
120  * @param quality Resampling quality between 0 and 10, where 0 has poor quality
121  * and 10 has very high quality.
122  * @return Newly created resampler state
123  * @retval NULL Error: not enough memory
124  */
125 SpeexResamplerState *speex_resampler_init(spx_uint32_t nb_channels, 
126                                           spx_uint32_t in_rate, 
127                                           spx_uint32_t out_rate, 
128                                           int quality,
129                                           int *err);
130
131 /** Create a new resampler with fractional input/output rates. The sampling 
132  * rate ratio is an arbitrary rational number with both the numerator and 
133  * denominator being 32-bit integers.
134  * @param nb_channels Number of channels to be processed
135  * @param ratio_num Numerator of the sampling rate ratio
136  * @param ratio_den Denominator of the sampling rate ratio
137  * @param in_rate Input sampling rate rounded to the nearest integer (in Hz).
138  * @param out_rate Output sampling rate rounded to the nearest integer (in Hz).
139  * @param quality Resampling quality between 0 and 10, where 0 has poor quality
140  * and 10 has very high quality.
141  * @return Newly created resampler state
142  * @retval NULL Error: not enough memory
143  */
144 SpeexResamplerState *speex_resampler_init_frac(spx_uint32_t nb_channels, 
145                                                spx_uint32_t ratio_num, 
146                                                spx_uint32_t ratio_den, 
147                                                spx_uint32_t in_rate, 
148                                                spx_uint32_t out_rate, 
149                                                int quality,
150                                                int *err);
151
152 /** Destroy a resampler state.
153  * @param st Resampler state
154  */
155 void speex_resampler_destroy(SpeexResamplerState *st);
156
157 /** Resample a float array. The input and output buffers must *not* overlap.
158  * @param st Resampler state
159  * @param channel_index Index of the channel to process for the multi-channel 
160  * base (0 otherwise)
161  * @param in Input buffer
162  * @param in_len Number of input samples in the input buffer. Returns the 
163  * number of samples processed
164  * @param out Output buffer
165  * @param out_len Size of the output buffer. Returns the number of samples written
166  */
167 int speex_resampler_process_float(SpeexResamplerState *st, 
168                                    spx_uint32_t channel_index, 
169                                    const float *in, 
170                                    spx_uint32_t *in_len, 
171                                    float *out, 
172                                    spx_uint32_t *out_len);
173
174 /** Resample an int array. The input and output buffers must *not* overlap.
175  * @param st Resampler state
176  * @param channel_index Index of the channel to process for the multi-channel 
177  * base (0 otherwise)
178  * @param in Input buffer
179  * @param in_len Number of input samples in the input buffer. Returns the number
180  * of samples processed
181  * @param out Output buffer
182  * @param out_len Size of the output buffer. Returns the number of samples written
183  */
184 int speex_resampler_process_int(SpeexResamplerState *st, 
185                                  spx_uint32_t channel_index, 
186                                  const spx_int16_t *in, 
187                                  spx_uint32_t *in_len, 
188                                  spx_int16_t *out, 
189                                  spx_uint32_t *out_len);
190
191 /** Resample an interleaved float array. The input and output buffers must *not* overlap.
192  * @param st Resampler state
193  * @param in Input buffer
194  * @param in_len Number of input samples in the input buffer. Returns the number
195  * of samples processed. This is all per-channel.
196  * @param out Output buffer
197  * @param out_len Size of the output buffer. Returns the number of samples written.
198  * This is all per-channel.
199  */
200 int speex_resampler_process_interleaved_float(SpeexResamplerState *st, 
201                                                const float *in, 
202                                                spx_uint32_t *in_len, 
203                                                float *out, 
204                                                spx_uint32_t *out_len);
205
206 /** Resample an interleaved int array. The input and output buffers must *not* overlap.
207  * @param st Resampler state
208  * @param in Input buffer
209  * @param in_len Number of input samples in the input buffer. Returns the number
210  * of samples processed. This is all per-channel.
211  * @param out Output buffer
212  * @param out_len Size of the output buffer. Returns the number of samples written.
213  * This is all per-channel.
214  */
215 int speex_resampler_process_interleaved_int(SpeexResamplerState *st, 
216                                              const spx_int16_t *in, 
217                                              spx_uint32_t *in_len, 
218                                              spx_int16_t *out, 
219                                              spx_uint32_t *out_len);
220
221 /** Set (change) the input/output sampling rates (integer value).
222  * @param st Resampler state
223  * @param in_rate Input sampling rate (integer number of Hz).
224  * @param out_rate Output sampling rate (integer number of Hz).
225  */
226 int speex_resampler_set_rate(SpeexResamplerState *st, 
227                               spx_uint32_t in_rate, 
228                               spx_uint32_t out_rate);
229
230 /** Get the current input/output sampling rates (integer value).
231  * @param st Resampler state
232  * @param in_rate Input sampling rate (integer number of Hz) copied.
233  * @param out_rate Output sampling rate (integer number of Hz) copied.
234  */
235 void speex_resampler_get_rate(SpeexResamplerState *st, 
236                               spx_uint32_t *in_rate, 
237                               spx_uint32_t *out_rate);
238
239 /** Set (change) the input/output sampling rates and resampling ratio 
240  * (fractional values in Hz supported).
241  * @param st Resampler state
242  * @param ratio_num Numerator of the sampling rate ratio
243  * @param ratio_den Denominator of the sampling rate ratio
244  * @param in_rate Input sampling rate rounded to the nearest integer (in Hz).
245  * @param out_rate Output sampling rate rounded to the nearest integer (in Hz).
246  */
247 int speex_resampler_set_rate_frac(SpeexResamplerState *st, 
248                                    spx_uint32_t ratio_num, 
249                                    spx_uint32_t ratio_den, 
250                                    spx_uint32_t in_rate, 
251                                    spx_uint32_t out_rate);
252
253 /** Get the current resampling ratio. This will be reduced to the least
254  * common denominator.
255  * @param st Resampler state
256  * @param ratio_num Numerator of the sampling rate ratio copied
257  * @param ratio_den Denominator of the sampling rate ratio copied
258  */
259 void speex_resampler_get_ratio(SpeexResamplerState *st, 
260                                spx_uint32_t *ratio_num, 
261                                spx_uint32_t *ratio_den);
262
263 /** Set (change) the conversion quality.
264  * @param st Resampler state
265  * @param quality Resampling quality between 0 and 10, where 0 has poor 
266  * quality and 10 has very high quality.
267  */
268 int speex_resampler_set_quality(SpeexResamplerState *st, 
269                                  int quality);
270
271 /** Get the conversion quality.
272  * @param st Resampler state
273  * @param quality Resampling quality between 0 and 10, where 0 has poor 
274  * quality and 10 has very high quality.
275  */
276 void speex_resampler_get_quality(SpeexResamplerState *st, 
277                                  int *quality);
278
279 /** Set (change) the input stride.
280  * @param st Resampler state
281  * @param stride Input stride
282  */
283 void speex_resampler_set_input_stride(SpeexResamplerState *st, 
284                                       spx_uint32_t stride);
285
286 /** Get the input stride.
287  * @param st Resampler state
288  * @param stride Input stride copied
289  */
290 void speex_resampler_get_input_stride(SpeexResamplerState *st, 
291                                       spx_uint32_t *stride);
292
293 /** Set (change) the output stride.
294  * @param st Resampler state
295  * @param stride Output stride
296  */
297 void speex_resampler_set_output_stride(SpeexResamplerState *st, 
298                                       spx_uint32_t stride);
299
300 /** Get the output stride.
301  * @param st Resampler state copied
302  * @param stride Output stride
303  */
304 void speex_resampler_get_output_stride(SpeexResamplerState *st, 
305                                       spx_uint32_t *stride);
306
307 /** Get the latency in input samples introduced by the resampler.
308  * @param st Resampler state
309  */
310 int speex_resampler_get_input_latency(SpeexResamplerState *st);
311
312 /** Get the latency in output samples introduced by the resampler.
313  * @param st Resampler state
314  */
315 int speex_resampler_get_output_latency(SpeexResamplerState *st);
316
317 /** Make sure that the first samples to go out of the resamplers don't have 
318  * leading zeros. This is only useful before starting to use a newly created 
319  * resampler. It is recommended to use that when resampling an audio file, as
320  * it will generate a file with the same length. For real-time processing,
321  * it is probably easier not to use this call (so that the output duration
322  * is the same for the first frame).
323  * @param st Resampler state
324  */
325 int speex_resampler_skip_zeros(SpeexResamplerState *st);
326
327 /** Reset a resampler so a new (unrelated) stream can be processed.
328  * @param st Resampler state
329  */
330 int speex_resampler_reset_mem(SpeexResamplerState *st);
331
332 /** Returns the English meaning for an error code
333  * @param err Error code
334  * @return English string
335  */
336 const char *speex_resampler_strerror(int err);
337
338 #ifdef __cplusplus
339 }
340 #endif
341
342 #endif