opus/silk/resampler_private_down_FIR.c

   1 /***********************************************************************
   2 Copyright (c) 2006-2011, Skype Limited. All rights reserved.
   3 Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   4 modification, are permitted provided that the following conditions
   5 are met:
   6 - Redistributions of source code must retain the above copyright notice,
   7 this list of conditions and the following disclaimer.
   8 - Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
   9 notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  10 documentation and/or other materials provided with the distribution.
  11 - Neither the name of Internet Society, IETF or IETF Trust, nor the
  12 names of specific contributors, may be used to endorse or promote
  13 products derived from this software without specific prior written
  14 permission.
  15 THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS "AS IS"
  16 AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  17 IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  18 ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT OWNER OR CONTRIBUTORS BE
  19 LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR
  20 CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF
  21 SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS
  22 INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN
  23 CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)
  24 ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE
  25 POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  26 ***********************************************************************/
  27
  28 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  29 #include "config.h"
  30 #endif
  31
  32 #include "SigProc_FIX.h"
  33 #include "resampler_private.h"
  34 #include "stack_alloc.h"
  35
  36 static OPUS_INLINE opus_int16 *silk_resampler_private_down_FIR_INTERPOL(
  37     opus_int16          *out,
  38     opus_int32          *buf,
  39     const opus_int16    *FIR_Coefs,
  40     opus_int            FIR_Order,
  41     opus_int            FIR_Fracs,
  42     opus_int32          max_index_Q16,
  43     opus_int32          index_increment_Q16
  44 )
  45 {
  46     opus_int32 index_Q16, res_Q6;
  47     opus_int32 *buf_ptr;
  48     opus_int32 interpol_ind;
  49     const opus_int16 *interpol_ptr;
  50
  51     switch( FIR_Order ) {
  52         case RESAMPLER_DOWN_ORDER_FIR0:
  53             for( index_Q16 = 0; index_Q16 < max_index_Q16; index_Q16 += index_increment_Q16 ) {
  54                 /* Integer part gives pointer to buffered input */
  55                 buf_ptr = buf + silk_RSHIFT( index_Q16, 16 );
  56
  57                 /* Fractional part gives interpolation coefficients */
  58                 interpol_ind = silk_SMULWB( index_Q16 & 0xFFFF, FIR_Fracs );
  59
  60                 /* Inner product */
  61                 interpol_ptr = &FIR_Coefs[ RESAMPLER_DOWN_ORDER_FIR0 / 2 * interpol_ind ];
  62                 res_Q6 = silk_SMULWB(         buf_ptr[ 0 ], interpol_ptr[ 0 ] );
  63                 res_Q6 = silk_SMLAWB( res_Q6, buf_ptr[ 1 ], interpol_ptr[ 1 ] );
  64                 res_Q6 = silk_SMLAWB( res_Q6, buf_ptr[ 2 ], interpol_ptr[ 2 ] );
  65                 res_Q6 = silk_SMLAWB( res_Q6, buf_ptr[ 3 ], interpol_ptr[ 3 ] );
  66                 res_Q6 = silk_SMLAWB( res_Q6, buf_ptr[ 4 ], interpol_ptr[ 4 ] );
  67                 res_Q6 = silk_SMLAWB( res_Q6, buf_ptr[ 5 ], interpol_ptr[ 5 ] );
  68                 res_Q6 = silk_SMLAWB( res_Q6, buf_ptr[ 6 ], interpol_ptr[ 6 ] );
  69                 res_Q6 = silk_SMLAWB( res_Q6, buf_ptr[ 7 ], interpol_ptr[ 7 ] );
  70                 res_Q6 = silk_SMLAWB( res_Q6, buf_ptr[ 8 ], interpol_ptr[ 8 ] );
  71                 interpol_ptr = &FIR_Coefs[ RESAMPLER_DOWN_ORDER_FIR0 / 2 * ( FIR_Fracs - 1 - interpol_ind ) ];
  72                 res_Q6 = silk_SMLAWB( res_Q6, buf_ptr[ 17 ], interpol_ptr[ 0 ] );
  73                 res_Q6 = silk_SMLAWB( res_Q6, buf_ptr[ 16 ], interpol_ptr[ 1 ] );
  74                 res_Q6 = silk_SMLAWB( res_Q6, buf_ptr[ 15 ], interpol_ptr[ 2 ] );
  75                 res_Q6 = silk_SMLAWB( res_Q6, buf_ptr[ 14 ], interpol_ptr[ 3 ] );
  76                 res_Q6 = silk_SMLAWB( res_Q6, buf_ptr[ 13 ], interpol_ptr[ 4 ] );
  77                 res_Q6 = silk_SMLAWB( res_Q6, buf_ptr[ 12 ], interpol_ptr[ 5 ] );
  78                 res_Q6 = silk_SMLAWB( res_Q6, buf_ptr[ 11 ], interpol_ptr[ 6 ] );
  79                 res_Q6 = silk_SMLAWB( res_Q6, buf_ptr[ 10 ], interpol_ptr[ 7 ] );
  80                 res_Q6 = silk_SMLAWB( res_Q6, buf_ptr[  9 ], interpol_ptr[ 8 ] );
  81
  82                 /* Scale down, saturate and store in output array */
  83                 *out++ = (opus_int16)silk_SAT16( silk_RSHIFT_ROUND( res_Q6, 6 ) );
  84             }
  85             break;
  86         case RESAMPLER_DOWN_ORDER_FIR1:
  87             for( index_Q16 = 0; index_Q16 < max_index_Q16; index_Q16 += index_increment_Q16 ) {
  88                 /* Integer part gives pointer to buffered input */
  89                 buf_ptr = buf + silk_RSHIFT( index_Q16, 16 );
  90
  91                 /* Inner product */
  92                 res_Q6 = silk_SMULWB(         silk_ADD32( buf_ptr[  0 ], buf_ptr[ 23 ] ), FIR_Coefs[  0 ] );
  93                 res_Q6 = silk_SMLAWB( res_Q6, silk_ADD32( buf_ptr[  1 ], buf_ptr[ 22 ] ), FIR_Coefs[  1 ] );
  94                 res_Q6 = silk_SMLAWB( res_Q6, silk_ADD32( buf_ptr[  2 ], buf_ptr[ 21 ] ), FIR_Coefs[  2 ] );
  95                 res_Q6 = silk_SMLAWB( res_Q6, silk_ADD32( buf_ptr[  3 ], buf_ptr[ 20 ] ), FIR_Coefs[  3 ] );
  96                 res_Q6 = silk_SMLAWB( res_Q6, silk_ADD32( buf_ptr[  4 ], buf_ptr[ 19 ] ), FIR_Coefs[  4 ] );
  97                 res_Q6 = silk_SMLAWB( res_Q6, silk_ADD32( buf_ptr[  5 ], buf_ptr[ 18 ] ), FIR_Coefs[  5 ] );
  98                 res_Q6 = silk_SMLAWB( res_Q6, silk_ADD32( buf_ptr[  6 ], buf_ptr[ 17 ] ), FIR_Coefs[  6 ] );
  99                 res_Q6 = silk_SMLAWB( res_Q6, silk_ADD32( buf_ptr[  7 ], buf_ptr[ 16 ] ), FIR_Coefs[  7 ] );
 100                 res_Q6 = silk_SMLAWB( res_Q6, silk_ADD32( buf_ptr[  8 ], buf_ptr[ 15 ] ), FIR_Coefs[  8 ] );
 101                 res_Q6 = silk_SMLAWB( res_Q6, silk_ADD32( buf_ptr[  9 ], buf_ptr[ 14 ] ), FIR_Coefs[  9 ] );
 102                 res_Q6 = silk_SMLAWB( res_Q6, silk_ADD32( buf_ptr[ 10 ], buf_ptr[ 13 ] ), FIR_Coefs[ 10 ] );
 103                 res_Q6 = silk_SMLAWB( res_Q6, silk_ADD32( buf_ptr[ 11 ], buf_ptr[ 12 ] ), FIR_Coefs[ 11 ] );
 104
 105                 /* Scale down, saturate and store in output array */
 106                 *out++ = (opus_int16)silk_SAT16( silk_RSHIFT_ROUND( res_Q6, 6 ) );
 107             }
 108             break;
 109         case RESAMPLER_DOWN_ORDER_FIR2:
 110             for( index_Q16 = 0; index_Q16 < max_index_Q16; index_Q16 += index_increment_Q16 ) {
 111                 /* Integer part gives pointer to buffered input */
 112                 buf_ptr = buf + silk_RSHIFT( index_Q16, 16 );
 113
 114                 /* Inner product */
 115                 res_Q6 = silk_SMULWB(         silk_ADD32( buf_ptr[  0 ], buf_ptr[ 35 ] ), FIR_Coefs[  0 ] );
 116                 res_Q6 = silk_SMLAWB( res_Q6, silk_ADD32( buf_ptr[  1 ], buf_ptr[ 34 ] ), FIR_Coefs[  1 ] );
 117                 res_Q6 = silk_SMLAWB( res_Q6, silk_ADD32( buf_ptr[  2 ], buf_ptr[ 33 ] ), FIR_Coefs[  2 ] );
 118                 res_Q6 = silk_SMLAWB( res_Q6, silk_ADD32( buf_ptr[  3 ], buf_ptr[ 32 ] ), FIR_Coefs[  3 ] );
 119                 res_Q6 = silk_SMLAWB( res_Q6, silk_ADD32( buf_ptr[  4 ], buf_ptr[ 31 ] ), FIR_Coefs[  4 ] );
 120                 res_Q6 = silk_SMLAWB( res_Q6, silk_ADD32( buf_ptr[  5 ], buf_ptr[ 30 ] ), FIR_Coefs[  5 ] );
 121                 res_Q6 = silk_SMLAWB( res_Q6, silk_ADD32( buf_ptr[  6 ], buf_ptr[ 29 ] ), FIR_Coefs[  6 ] );
 122                 res_Q6 = silk_SMLAWB( res_Q6, silk_ADD32( buf_ptr[  7 ], buf_ptr[ 28 ] ), FIR_Coefs[  7 ] );
 123                 res_Q6 = silk_SMLAWB( res_Q6, silk_ADD32( buf_ptr[  8 ], buf_ptr[ 27 ] ), FIR_Coefs[  8 ] );
 124                 res_Q6 = silk_SMLAWB( res_Q6, silk_ADD32( buf_ptr[  9 ], buf_ptr[ 26 ] ), FIR_Coefs[  9 ] );
 125                 res_Q6 = silk_SMLAWB( res_Q6, silk_ADD32( buf_ptr[ 10 ], buf_ptr[ 25 ] ), FIR_Coefs[ 10 ] );
 126                 res_Q6 = silk_SMLAWB( res_Q6, silk_ADD32( buf_ptr[ 11 ], buf_ptr[ 24 ] ), FIR_Coefs[ 11 ] );
 127                 res_Q6 = silk_SMLAWB( res_Q6, silk_ADD32( buf_ptr[ 12 ], buf_ptr[ 23 ] ), FIR_Coefs[ 12 ] );
 128                 res_Q6 = silk_SMLAWB( res_Q6, silk_ADD32( buf_ptr[ 13 ], buf_ptr[ 22 ] ), FIR_Coefs[ 13 ] );
 129                 res_Q6 = silk_SMLAWB( res_Q6, silk_ADD32( buf_ptr[ 14 ], buf_ptr[ 21 ] ), FIR_Coefs[ 14 ] );
 130                 res_Q6 = silk_SMLAWB( res_Q6, silk_ADD32( buf_ptr[ 15 ], buf_ptr[ 20 ] ), FIR_Coefs[ 15 ] );
 131                 res_Q6 = silk_SMLAWB( res_Q6, silk_ADD32( buf_ptr[ 16 ], buf_ptr[ 19 ] ), FIR_Coefs[ 16 ] );
 132                 res_Q6 = silk_SMLAWB( res_Q6, silk_ADD32( buf_ptr[ 17 ], buf_ptr[ 18 ] ), FIR_Coefs[ 17 ] );
 133
 134                 /* Scale down, saturate and store in output array */
 135                 *out++ = (opus_int16)silk_SAT16( silk_RSHIFT_ROUND( res_Q6, 6 ) );
 136             }
 137             break;
 138         default:
 139             silk_assert( 0 );
 140     }
 141     return out;
 142 }
 143
 144 /* Resample with a 2nd order AR filter followed by FIR interpolation */
 145 void silk_resampler_private_down_FIR(
 146     void                            *SS,            /* I/O  Resampler state             */
 147     opus_int16                      out[],          /* O    Output signal               */
 148     const opus_int16                in[],           /* I    Input signal                */
 149     opus_int32                      inLen           /* I    Number of input samples     */
 150 )
 151 {
 152     silk_resampler_state_struct *S = (silk_resampler_state_struct *)SS;
 153     opus_int32 nSamplesIn;
 154     opus_int32 max_index_Q16, index_increment_Q16;
 155     VARDECL( opus_int32, buf );
 156     const opus_int16 *FIR_Coefs;
 157     SAVE_STACK;
 158
 159     ALLOC( buf, S->batchSize + S->FIR_Order, opus_int32 );
 160
 161     /* Copy buffered samples to start of buffer */
 162     silk_memcpy( buf, S->sFIR.i32, S->FIR_Order * sizeof( opus_int32 ) );
 163
 164     FIR_Coefs = &S->Coefs[ 2 ];
 165
 166     /* Iterate over blocks of frameSizeIn input samples */
 167     index_increment_Q16 = S->invRatio_Q16;
 168     while( 1 ) {
 169         nSamplesIn = silk_min( inLen, S->batchSize );
 170
 171         /* Second-order AR filter (output in Q8) */
 172         silk_resampler_private_AR2( S->sIIR, &buf[ S->FIR_Order ], in, S->Coefs, nSamplesIn );
 173
 174         max_index_Q16 = silk_LSHIFT32( nSamplesIn, 16 );
 175
 176         /* Interpolate filtered signal */
 177         out = silk_resampler_private_down_FIR_INTERPOL( out, buf, FIR_Coefs, S->FIR_Order,
 178             S->FIR_Fracs, max_index_Q16, index_increment_Q16 );
 179
 180         in += nSamplesIn;
 181         inLen -= nSamplesIn;
 182
 183         if( inLen > 1 ) {
 184             /* More iterations to do; copy last part of filtered signal to beginning of buffer */
 185             silk_memcpy( buf, &buf[ nSamplesIn ], S->FIR_Order * sizeof( opus_int32 ) );
 186         } else {
 187             break;
 188         }
 189     }
 190
 191     /* Copy last part of filtered signal to the state for the next call */
 192     silk_memcpy( S->sFIR.i32, &buf[ nSamplesIn ], S->FIR_Order * sizeof( opus_int32 ) );
 193     RESTORE_STACK;
 194 }