Line data Source code
1 : /******************************************************************************
2 : * ETSI TS 103 634 V1.6.1 *
3 : * Low Complexity Communication Codec Plus (LC3plus) *
4 : * *
5 : * Copyright licence is solely granted through ETSI Intellectual Property *
6 : * Rights Policy, 3rd April 2019. No patent licence is granted by implication, *
7 : * estoppel or otherwise. *
8 : ******************************************************************************/
9 :
10 : #include "options.h"
11 : #include "wmc_auto.h"
12 : #include "functions.h"
13 :
14 : static void xcorr(LC3_FLOAT* in, LC3_FLOAT* out, LC3_INT lag, LC3_INT inLen);
15 : static void levdown(LC3_FLOAT* anxt, LC3_FLOAT* out_a, LC3_INT* len);
16 : static void poly2rc(LC3_FLOAT* a, LC3_FLOAT* out, LC3_INT len);
17 :
18 2417465 : void xcorr(LC3_FLOAT* in, LC3_FLOAT* out, LC3_INT lag, LC3_INT inLen)
19 : {
20 : LC3_INT32 m;
21 :
22 :
23 15276306 : for (m = 0; m <= lag; m++) {
24 : /* Calculate correlation */
25 12858841 : out[m] = mac_loop(in, &in[m], (inLen - m));
26 : }
27 2417465 : }
28 :
29 1178514 : void levinsonDurbin(LC3_FLOAT* r, LC3_FLOAT* out_lev, LC3_FLOAT* rc_unq, LC3_FLOAT* error, LC3_INT len)
30 : {
31 : LC3_INT t, i, j;
32 : LC3_FLOAT g, v, sum, buf_tmp[10];
33 :
34 1178514 : g = r[1] / r[0];
35 1178514 : out_lev[0] = g;
36 :
37 1178514 : v = (1.0 - g * g) * r[0];
38 1178514 : rc_unq[0] = -g;
39 :
40 4971484 : for (t = 1; t < len; t++) {
41 :
42 3792970 : sum = 0;
43 12279908 : for (i = 1; i <= t; i++) {
44 8486938 : sum += out_lev[i - 1] * r[i];
45 : }
46 :
47 3792970 : g = (r[t + 1] - sum) / v;
48 :
49 3792970 : j = 1;
50 12279908 : for (i = t - 1; i >= 0; i--) {
51 8486938 : buf_tmp[j] = out_lev[j - 1] - g * out_lev[i];
52 8486938 : j++;
53 : }
54 :
55 3792970 : move_float(&out_lev[1], &buf_tmp[1], len);
56 :
57 3792970 : out_lev[0] = g;
58 :
59 3792970 : v = v * (1 - g * g);
60 3792970 : rc_unq[t] = -g;
61 : }
62 :
63 : /* Reorder out_lev */
64 1178514 : out_lev[0] = 1;
65 1178514 : j = 1;
66 6149998 : for (i = len - 1; i >= 0; i--) {
67 4971484 : buf_tmp[j] = -out_lev[i];
68 4971484 : j++;
69 : }
70 :
71 1178514 : move_float(&out_lev[1], &buf_tmp[1], (len - 1));
72 :
73 1178514 : out_lev[len] = rc_unq[len - 1];
74 :
75 1178514 : *error = v;
76 1178514 : }
77 :
78 0 : void levdown(LC3_FLOAT* anxt, LC3_FLOAT* out_a, LC3_INT* len)
79 : {
80 : LC3_INT32 i, j;
81 : LC3_FLOAT tmp_buf[8], knxt;
82 : LC3_FLOAT norm;
83 :
84 0 : memset(tmp_buf, 0, 8 * sizeof(LC3_FLOAT));
85 : /* Initial length = 9 */
86 :
87 : /* Drop the leading 1 */
88 :
89 0 : *len = *len - 1; /* Lenght = 8 */
90 :
91 : /* Last coefficient */
92 0 : knxt = anxt[*len]; /* At [7] */
93 :
94 0 : *len = *len - 1; /* Lenght = 7 */
95 :
96 0 : j = 0;
97 0 : for (i = *len - 1; i >= 0; i--) {
98 0 : tmp_buf[j] = knxt * anxt[i + 1];
99 0 : j++;
100 : }
101 :
102 0 : norm = 1.0 / (1.0 - (LC3_FABS(knxt)) * (LC3_FABS(knxt)));
103 :
104 0 : out_a[0] = 1;
105 0 : for (i = 0; i < *len; i++) {
106 0 : out_a[i + 1] = (anxt[i + 1] - tmp_buf[i]) * norm;
107 : }
108 :
109 0 : *len = *len + 1; /* Length = 8 */
110 0 : }
111 :
112 0 : void poly2rc(LC3_FLOAT* a, LC3_FLOAT* out, LC3_INT len)
113 : {
114 : LC3_INT k, i, len_old;
115 : LC3_FLOAT buf[9];
116 :
117 0 : len_old = len;
118 :
119 0 : zero_float(out, len - 1);
120 :
121 : /* Length = 9 */
122 :
123 : /* Normalize */
124 0 : for (i = 0; i < len; i++) {
125 0 : a[i] = a[i] / a[0];
126 : }
127 :
128 0 : out[len - 1] = a[len - 1];
129 :
130 : /* Process */
131 0 : for (k = len - 2; k >= 0; k--) {
132 0 : levdown(a, buf, &len);
133 0 : out[k] = buf[len - 1]; /* Store last value */
134 :
135 0 : move_float(a, buf, len);
136 : }
137 :
138 : /* Shift output array by one to the left to lose leading 1 */
139 0 : for (i = 0; i < len_old - 1; i++) {
140 0 : out[i] = out[i + 1];
141 : }
142 0 : }
143 :
144 :
145 590506 : void processTnsCoder_fl(LC3_FLOAT* x, LC3_INT bw_cutoff_idx, LC3_INT bw_fcbin, LC3_INT fs, LC3_INT N, LC3PLUS_FrameDuration frame_dms, LC3_INT nBits,
146 : LC3_INT* order_out, LC3_INT* rc_idx, LC3_INT* tns_numfilters, LC3_INT* bits_out
147 : , LC3_INT16 near_nyquist_flag
148 : )
149 : {
150 : LC3_INT i, stopfreq[2], startfreq[2], f, numfilters, maxOrder, bits, sub,
151 : subdiv_startfreq, subdiv_stopfreq, j, rc_idx_tmp[MAXLAG], order_tmp, tmp, tns;
152 : LC3_FLOAT minPGfac, minPredictionGain, maxPG, xcorr_out[MAXLAG + 1], sum,
153 : subdiv_len, nSubdivisions, r[MAXLAG + 1], rc_unq[MAXLAG + 1], error_lev, predGain,
154 590506 : alpha, rc[MAXLAG], st[MAXLAG + 1] = {0}, s, tmpSave, tmp_fl;
155 : const LC3_INT* order;
156 : LC3_FLOAT inv_sum, x_val;
157 : LC3_FLOAT alpha_loc;
158 : LC3_INT32 iIndex;
159 :
160 : /* Init */
161 :
162 590506 : if (fs >= 32000 && frame_dms >= LC3PLUS_FRAME_DURATION_5MS) {
163 590506 : numfilters = 2;
164 : } else {
165 0 : numfilters = 1;
166 : }
167 :
168 : /* 40 * frame_dms / 10 = 4 * frame_dms */
169 590506 : if (N > 40 * ((LC3_FLOAT) (frame_dms*1.25*10) / 10.0)) {
170 590506 : N = 40 * ((LC3_FLOAT) (frame_dms*1.25*10) / 10.0);
171 590506 : fs = 40000;
172 : }
173 :
174 590506 : if (numfilters == 1) {
175 0 : startfreq[0] = floor(600 * N * 2 / fs) + 1;
176 0 : stopfreq[0] = N;
177 : } else {
178 590506 : startfreq[0] = floor(600 * N * 2 / fs) + 1;
179 590506 : startfreq[1] = N / 2 + 1;
180 590506 : stopfreq[0] = N / 2;
181 590506 : stopfreq[1] = N;
182 : }
183 :
184 590506 : switch (frame_dms)
185 : {
186 : #ifdef CR9_C_ADD_1p25MS
187 0 : case LC3PLUS_FRAME_DURATION_1p25MS:
188 0 : maxOrder = 4;
189 0 : nSubdivisions = 2.0;
190 0 : break;
191 : #endif
192 0 : case LC3PLUS_FRAME_DURATION_2p5MS:
193 0 : maxOrder = 4;
194 0 : nSubdivisions = 2.0;
195 0 : break;
196 558314 : case LC3PLUS_FRAME_DURATION_5MS:
197 558314 : maxOrder = 4;
198 558314 : nSubdivisions = 2.0;
199 558314 : break;
200 0 : case LC3PLUS_FRAME_DURATION_7p5MS:
201 0 : maxOrder = 8;
202 0 : nSubdivisions = 3;
203 0 : break;
204 32192 : case LC3PLUS_FRAME_DURATION_10MS:
205 32192 : maxOrder = 8;
206 32192 : nSubdivisions = 3.0;
207 32192 : break;
208 0 : case LC3PLUS_FRAME_DURATION_UNDEFINED:
209 0 : assert(0);
210 : }
211 :
212 590506 : minPredictionGain = 1.5;
213 :
214 590506 : if (nBits >= 4.8 * ((LC3_FLOAT) frame_dms * 1.25 * 10)) {
215 590506 : order = order1_tns;
216 : } else {
217 0 : order = order2_tns;
218 : }
219 :
220 : /* Processing */
221 590506 : if (bw_cutoff_idx >= 3 && numfilters == 2) {
222 588008 : numfilters = 2;
223 588008 : startfreq[1] = bw_fcbin / 2 + 1;
224 588008 : stopfreq[0] = bw_fcbin / 2;
225 588008 : stopfreq[1] = bw_fcbin;
226 : } else {
227 2498 : numfilters = 1;
228 2498 : stopfreq[0] = bw_fcbin;
229 : }
230 :
231 590506 : bits = 0;
232 :
233 1769020 : for (f = 0; f < numfilters; f++) {
234 1178514 : subdiv_len = ((LC3_FLOAT)stopfreq[f] + 1.0 - (LC3_FLOAT)startfreq[f]) / nSubdivisions;
235 :
236 1178514 : zero_float(r, MAXLAG+1);
237 :
238 3595979 : for (sub = 1; sub <= nSubdivisions; sub++) {
239 2419393 : subdiv_startfreq = floor(subdiv_len * (sub - 1)) + startfreq[f] - 1;
240 2419393 : subdiv_stopfreq = floor(subdiv_len * sub) + startfreq[f] - 1;
241 :
242 2419393 : if (fs == 32000 && frame_dms == 75)
243 : {
244 0 : if (subdiv_startfreq == 83)
245 : {
246 0 : subdiv_startfreq = 82;
247 : }
248 :
249 0 : if (subdiv_stopfreq == 83)
250 : {
251 0 : subdiv_stopfreq = 82;
252 : }
253 :
254 0 : if (subdiv_startfreq == 160)
255 : {
256 0 : subdiv_startfreq = 159;
257 : }
258 :
259 0 : if (subdiv_stopfreq == 160)
260 : {
261 0 : subdiv_stopfreq = 159;
262 : }
263 : }
264 :
265 2419393 : sum = 0;
266 122154241 : for (i = subdiv_startfreq; i < subdiv_stopfreq; i++) {
267 119734848 : sum += x[i] * x[i];
268 : }
269 :
270 2419393 : if (sum < LC3_EPS) {
271 1928 : zero_float(r, MAXLAG+1);
272 1928 : r[0] = 1;
273 1928 : break;
274 : }
275 :
276 2417465 : xcorr(&x[subdiv_startfreq], xcorr_out, maxOrder, subdiv_stopfreq - subdiv_startfreq);
277 :
278 2417465 : inv_sum = 1.0 / sum;
279 15276306 : for (i = 0; i <= maxOrder; i++) {
280 12858841 : r[i] = r[i] + xcorr_out[i] * inv_sum;
281 : }
282 : }
283 :
284 7328512 : for (i = 0; i <= maxOrder; i++) {
285 6149998 : r[i] = r[i] * lagw_tns[i];
286 : }
287 :
288 1178514 : levinsonDurbin(r, xcorr_out, rc_unq, &error_lev, maxOrder);
289 :
290 1178514 : predGain = r[0] / error_lev;
291 :
292 1178514 : if (predGain > minPredictionGain && near_nyquist_flag == 0) {
293 13810 : tns = 1;
294 : } else {
295 1164704 : tns = 0;
296 : }
297 :
298 1178514 : bits++;
299 :
300 1178514 : if (tns == 1) {
301 13810 : minPGfac = 0.85;
302 13810 : maxPG = 2;
303 13810 : if (nBits >= 4.8 * frame_dms*1.25*10) {
304 13810 : maxPG = minPredictionGain;
305 : }
306 :
307 : /* LPC weighting */
308 13810 : if (predGain < maxPG) {
309 0 : alpha = (maxPG - predGain) * (minPGfac - 1.0) / (maxPG - minPredictionGain) + 1.0;
310 :
311 0 : alpha_loc = 1;
312 0 : for (i = 0; i <= maxOrder; i++) {
313 0 : xcorr_out[i] = xcorr_out[i] * alpha_loc;
314 0 : alpha_loc *= alpha;
315 : }
316 :
317 0 : poly2rc(xcorr_out, rc_unq, maxOrder + 1);
318 : }
319 :
320 : /* PARCOR Quantization */
321 72006 : for (i = 0; i < maxOrder; i++)
322 : {
323 58196 : iIndex = 1;
324 58196 : x_val = rc_unq[i];
325 :
326 606440 : while ((iIndex < 17) && (x_val > quants_thr_tns[iIndex - 1]))
327 : {
328 548244 : iIndex = (iIndex + 1);
329 : }
330 58196 : rc_idx_tmp[i] = (iIndex - 2);
331 : }
332 :
333 : /* Filter Order */
334 13810 : order_tmp = 0;
335 72006 : for (i = 0; i < maxOrder; i++) {
336 58196 : rc[i] = quants_pts_tns[rc_idx_tmp[i]];
337 :
338 58196 : if (rc[i] != 0) {
339 44219 : order_tmp = i + 1;
340 : }
341 : }
342 :
343 13810 : order_out[f] = order_tmp;
344 :
345 : /* Disable TNS if order is 0: */
346 13810 : if (order_out[f] == 0) {
347 0 : tns = 0;
348 :
349 : /* Jump to else statement */
350 0 : goto tns_disabled;
351 : }
352 13810 : tmp = order[order_out[f] - 1];
353 :
354 : /* Huffman Coding of PARCOR coefficients */
355 63730 : for (i = 0; i <= order_out[f] - 1; i++) {
356 49920 : tmp += huff_bits_tns[i][rc_idx_tmp[i]];
357 : }
358 :
359 13810 : bits = bits + ceil((LC3_FLOAT)tmp / 2048.0);
360 :
361 13810 : j = 0;
362 63730 : for (i = f * 8; i <= f * 8 + order_out[f] - 1; i++) {
363 49920 : rc_idx[i] = rc_idx_tmp[j];
364 49920 : j++;
365 : }
366 : } else {
367 1164704 : tns_disabled:
368 1164704 : order_out[f] = 0;
369 : }
370 :
371 : /* Filtering */
372 1178514 : if (tns == 1) {
373 1414828 : for (i = startfreq[f]; i <= stopfreq[f]; i++) {
374 1401018 : s = x[i - 1];
375 1401018 : tmpSave = s;
376 :
377 5220518 : for (j = 0; j < order_out[f] - 1; j++) {
378 3819500 : tmp_fl = rc[j] * s + st[j];
379 3819500 : s += rc[j] * st[j];
380 :
381 3819500 : st[j] = tmpSave;
382 3819500 : tmpSave = tmp_fl;
383 : }
384 :
385 1401018 : s += rc[order_out[f] - 1] * st[order_out[f] - 1];
386 :
387 1401018 : st[order_out[f] - 1] = tmpSave;
388 1401018 : x[i - 1] = s;
389 : }
390 : }
391 : }
392 :
393 590506 : *tns_numfilters = numfilters;
394 590506 : *bits_out = bits;
395 590506 : }
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