21c5663f80928fe9b59ce5713d44b0feab0e8f0f
[platform/framework/web/crosswalk.git] / src / third_party / webrtc / common_audio / signal_processing / include / signal_processing_library.h
1 /*
2  *  Copyright (c) 2012 The WebRTC project authors. All Rights Reserved.
3  *
4  *  Use of this source code is governed by a BSD-style license
5  *  that can be found in the LICENSE file in the root of the source
6  *  tree. An additional intellectual property rights grant can be found
7  *  in the file PATENTS.  All contributing project authors may
8  *  be found in the AUTHORS file in the root of the source tree.
9  */
10
11
12 /*
13  * This header file includes all of the fix point signal processing library (SPL) function
14  * descriptions and declarations.
15  * For specific function calls, see bottom of file.
16  */
17
18 #ifndef WEBRTC_SPL_SIGNAL_PROCESSING_LIBRARY_H_
19 #define WEBRTC_SPL_SIGNAL_PROCESSING_LIBRARY_H_
20
21 #include <string.h>
22 #include "webrtc/typedefs.h"
23
24 // Macros specific for the fixed point implementation
25 #define WEBRTC_SPL_WORD16_MAX       32767
26 #define WEBRTC_SPL_WORD16_MIN       -32768
27 #define WEBRTC_SPL_WORD32_MAX       (int32_t)0x7fffffff
28 #define WEBRTC_SPL_WORD32_MIN       (int32_t)0x80000000
29 #define WEBRTC_SPL_MAX_LPC_ORDER    14
30 #define WEBRTC_SPL_MIN(A, B)        (A < B ? A : B)  // Get min value
31 #define WEBRTC_SPL_MAX(A, B)        (A > B ? A : B)  // Get max value
32 // TODO(kma/bjorn): For the next two macros, investigate how to correct the code
33 // for inputs of a = WEBRTC_SPL_WORD16_MIN or WEBRTC_SPL_WORD32_MIN.
34 #define WEBRTC_SPL_ABS_W16(a) \
35     (((int16_t)a >= 0) ? ((int16_t)a) : -((int16_t)a))
36 #define WEBRTC_SPL_ABS_W32(a) \
37     (((int32_t)a >= 0) ? ((int32_t)a) : -((int32_t)a))
38
39 #define WEBRTC_SPL_MUL(a, b) \
40     ((int32_t) ((int32_t)(a) * (int32_t)(b)))
41 #define WEBRTC_SPL_UMUL(a, b) \
42     ((uint32_t) ((uint32_t)(a) * (uint32_t)(b)))
43 #define WEBRTC_SPL_UMUL_16_16(a, b) \
44     ((uint32_t) (uint16_t)(a) * (uint16_t)(b))
45 #define WEBRTC_SPL_UMUL_32_16(a, b) \
46     ((uint32_t) ((uint32_t)(a) * (uint16_t)(b)))
47 #define WEBRTC_SPL_MUL_16_U16(a, b) \
48     ((int32_t)(int16_t)(a) * (uint16_t)(b))
49
50 #ifndef WEBRTC_ARCH_ARM_V7
51 // For ARMv7 platforms, these are inline functions in spl_inl_armv7.h
52 #ifndef MIPS32_LE
53 // For MIPS platforms, these are inline functions in spl_inl_mips.h
54 #define WEBRTC_SPL_MUL_16_16(a, b) \
55     ((int32_t) (((int16_t)(a)) * ((int16_t)(b))))
56 #define WEBRTC_SPL_MUL_16_32_RSFT16(a, b) \
57     (WEBRTC_SPL_MUL_16_16(a, b >> 16) \
58      + ((WEBRTC_SPL_MUL_16_16(a, (b & 0xffff) >> 1) + 0x4000) >> 15))
59 #endif
60 #endif
61
62 #define WEBRTC_SPL_MUL_16_32_RSFT11(a, b) \
63     ((WEBRTC_SPL_MUL_16_16(a, (b) >> 16) << 5) \
64     + (((WEBRTC_SPL_MUL_16_U16(a, (uint16_t)(b)) >> 1) + 0x0200) >> 10))
65 #define WEBRTC_SPL_MUL_16_32_RSFT14(a, b) \
66     ((WEBRTC_SPL_MUL_16_16(a, (b) >> 16) << 2) \
67     + (((WEBRTC_SPL_MUL_16_U16(a, (uint16_t)(b)) >> 1) + 0x1000) >> 13))
68 #define WEBRTC_SPL_MUL_16_32_RSFT15(a, b) \
69     ((WEBRTC_SPL_MUL_16_16(a, (b) >> 16) << 1) \
70     + (((WEBRTC_SPL_MUL_16_U16(a, (uint16_t)(b)) >> 1) + 0x2000) >> 14))
71
72 #define WEBRTC_SPL_MUL_16_16_RSFT(a, b, c) \
73     (WEBRTC_SPL_MUL_16_16(a, b) >> (c))
74
75 #define WEBRTC_SPL_MUL_16_16_RSFT_WITH_ROUND(a, b, c) \
76     ((WEBRTC_SPL_MUL_16_16(a, b) + ((int32_t) \
77                                   (((int32_t)1) << ((c) - 1)))) >> (c))
78
79 // C + the 32 most significant bits of A * B
80 #define WEBRTC_SPL_SCALEDIFF32(A, B, C) \
81     (C + (B >> 16) * A + (((uint32_t)(0x0000FFFF & B) * A) >> 16))
82
83 #define WEBRTC_SPL_SAT(a, b, c)         (b > a ? a : b < c ? c : b)
84
85 // Shifting with negative numbers allowed
86 // Positive means left shift
87 #define WEBRTC_SPL_SHIFT_W32(x, c) \
88     (((c) >= 0) ? ((x) << (c)) : ((x) >> (-(c))))
89
90 // Shifting with negative numbers not allowed
91 // We cannot do casting here due to signed/unsigned problem
92 #define WEBRTC_SPL_RSHIFT_W16(x, c)     ((x) >> (c))
93 #define WEBRTC_SPL_LSHIFT_W16(x, c)     ((x) << (c))
94 #define WEBRTC_SPL_RSHIFT_W32(x, c)     ((x) >> (c))
95 #define WEBRTC_SPL_LSHIFT_W32(x, c)     ((x) << (c))
96
97 #define WEBRTC_SPL_RSHIFT_U32(x, c)     ((uint32_t)(x) >> (c))
98 #define WEBRTC_SPL_LSHIFT_U32(x, c)     ((uint32_t)(x) << (c))
99
100 #define WEBRTC_SPL_RAND(a) \
101     ((int16_t)(WEBRTC_SPL_MUL_16_16_RSFT((a), 18816, 7) & 0x00007fff))
102
103 #ifdef __cplusplus
104 extern "C" {
105 #endif
106
107 #define WEBRTC_SPL_MEMCPY_W16(v1, v2, length) \
108   memcpy(v1, v2, (length) * sizeof(int16_t))
109
110 // inline functions:
111 #include "webrtc/common_audio/signal_processing/include/spl_inl.h"
112
113 // Initialize SPL. Currently it contains only function pointer initialization.
114 // If the underlying platform is known to be ARM-Neon (WEBRTC_ARCH_ARM_NEON
115 // defined), the pointers will be assigned to code optimized for Neon; otherwise
116 // if run-time Neon detection (WEBRTC_DETECT_ARM_NEON) is enabled, the pointers
117 // will be assigned to either Neon code or generic C code; otherwise, generic C
118 // code will be assigned.
119 // Note that this function MUST be called in any application that uses SPL
120 // functions.
121 void WebRtcSpl_Init();
122
123 // Get SPL Version
124 int16_t WebRtcSpl_get_version(char* version, int16_t length_in_bytes);
125
126 int16_t WebRtcSpl_GetScalingSquare(int16_t* in_vector,
127                                    int in_vector_length,
128                                    int times);
129
130 // Copy and set operations. Implementation in copy_set_operations.c.
131 // Descriptions at bottom of file.
132 void WebRtcSpl_MemSetW16(int16_t* vector,
133                          int16_t set_value,
134                          int vector_length);
135 void WebRtcSpl_MemSetW32(int32_t* vector,
136                          int32_t set_value,
137                          int vector_length);
138 void WebRtcSpl_MemCpyReversedOrder(int16_t* out_vector,
139                                    int16_t* in_vector,
140                                    int vector_length);
141 void WebRtcSpl_CopyFromEndW16(const int16_t* in_vector,
142                               int in_vector_length,
143                               int samples,
144                               int16_t* out_vector);
145 void WebRtcSpl_ZerosArrayW16(int16_t* vector,
146                              int vector_length);
147 void WebRtcSpl_ZerosArrayW32(int32_t* vector,
148                              int vector_length);
149 // End: Copy and set operations.
150
151
152 // Minimum and maximum operation functions and their pointers.
153 // Implementation in min_max_operations.c.
154
155 // Returns the largest absolute value in a signed 16-bit vector.
156 //
157 // Input:
158 //      - vector : 16-bit input vector.
159 //      - length : Number of samples in vector.
160 //
161 // Return value  : Maximum absolute value in vector;
162 //                 or -1, if (vector == NULL || length <= 0).
163 typedef int16_t (*MaxAbsValueW16)(const int16_t* vector, int length);
164 extern MaxAbsValueW16 WebRtcSpl_MaxAbsValueW16;
165 int16_t WebRtcSpl_MaxAbsValueW16C(const int16_t* vector, int length);
166 #if (defined WEBRTC_DETECT_ARM_NEON) || (defined WEBRTC_ARCH_ARM_NEON)
167 int16_t WebRtcSpl_MaxAbsValueW16Neon(const int16_t* vector, int length);
168 #endif
169 #if defined(MIPS32_LE)
170 int16_t WebRtcSpl_MaxAbsValueW16_mips(const int16_t* vector, int length);
171 #endif
172
173 // Returns the largest absolute value in a signed 32-bit vector.
174 //
175 // Input:
176 //      - vector : 32-bit input vector.
177 //      - length : Number of samples in vector.
178 //
179 // Return value  : Maximum absolute value in vector;
180 //                 or -1, if (vector == NULL || length <= 0).
181 typedef int32_t (*MaxAbsValueW32)(const int32_t* vector, int length);
182 extern MaxAbsValueW32 WebRtcSpl_MaxAbsValueW32;
183 int32_t WebRtcSpl_MaxAbsValueW32C(const int32_t* vector, int length);
184 #if (defined WEBRTC_DETECT_ARM_NEON) || (defined WEBRTC_ARCH_ARM_NEON)
185 int32_t WebRtcSpl_MaxAbsValueW32Neon(const int32_t* vector, int length);
186 #endif
187 #if defined(MIPS_DSP_R1_LE)
188 int32_t WebRtcSpl_MaxAbsValueW32_mips(const int32_t* vector, int length);
189 #endif
190
191 // Returns the maximum value of a 16-bit vector.
192 //
193 // Input:
194 //      - vector : 16-bit input vector.
195 //      - length : Number of samples in vector.
196 //
197 // Return value  : Maximum sample value in |vector|.
198 //                 If (vector == NULL || length <= 0) WEBRTC_SPL_WORD16_MIN
199 //                 is returned. Note that WEBRTC_SPL_WORD16_MIN is a feasible
200 //                 value and we can't catch errors purely based on it.
201 typedef int16_t (*MaxValueW16)(const int16_t* vector, int length);
202 extern MaxValueW16 WebRtcSpl_MaxValueW16;
203 int16_t WebRtcSpl_MaxValueW16C(const int16_t* vector, int length);
204 #if (defined WEBRTC_DETECT_ARM_NEON) || (defined WEBRTC_ARCH_ARM_NEON)
205 int16_t WebRtcSpl_MaxValueW16Neon(const int16_t* vector, int length);
206 #endif
207 #if defined(MIPS32_LE)
208 int16_t WebRtcSpl_MaxValueW16_mips(const int16_t* vector, int length);
209 #endif
210
211 // Returns the maximum value of a 32-bit vector.
212 //
213 // Input:
214 //      - vector : 32-bit input vector.
215 //      - length : Number of samples in vector.
216 //
217 // Return value  : Maximum sample value in |vector|.
218 //                 If (vector == NULL || length <= 0) WEBRTC_SPL_WORD32_MIN
219 //                 is returned. Note that WEBRTC_SPL_WORD32_MIN is a feasible
220 //                 value and we can't catch errors purely based on it.
221 typedef int32_t (*MaxValueW32)(const int32_t* vector, int length);
222 extern MaxValueW32 WebRtcSpl_MaxValueW32;
223 int32_t WebRtcSpl_MaxValueW32C(const int32_t* vector, int length);
224 #if (defined WEBRTC_DETECT_ARM_NEON) || (defined WEBRTC_ARCH_ARM_NEON)
225 int32_t WebRtcSpl_MaxValueW32Neon(const int32_t* vector, int length);
226 #endif
227 #if defined(MIPS32_LE)
228 int32_t WebRtcSpl_MaxValueW32_mips(const int32_t* vector, int length);
229 #endif
230
231 // Returns the minimum value of a 16-bit vector.
232 //
233 // Input:
234 //      - vector : 16-bit input vector.
235 //      - length : Number of samples in vector.
236 //
237 // Return value  : Minimum sample value in |vector|.
238 //                 If (vector == NULL || length <= 0) WEBRTC_SPL_WORD16_MAX
239 //                 is returned. Note that WEBRTC_SPL_WORD16_MAX is a feasible
240 //                 value and we can't catch errors purely based on it.
241 typedef int16_t (*MinValueW16)(const int16_t* vector, int length);
242 extern MinValueW16 WebRtcSpl_MinValueW16;
243 int16_t WebRtcSpl_MinValueW16C(const int16_t* vector, int length);
244 #if (defined WEBRTC_DETECT_ARM_NEON) || (defined WEBRTC_ARCH_ARM_NEON)
245 int16_t WebRtcSpl_MinValueW16Neon(const int16_t* vector, int length);
246 #endif
247 #if defined(MIPS32_LE)
248 int16_t WebRtcSpl_MinValueW16_mips(const int16_t* vector, int length);
249 #endif
250
251 // Returns the minimum value of a 32-bit vector.
252 //
253 // Input:
254 //      - vector : 32-bit input vector.
255 //      - length : Number of samples in vector.
256 //
257 // Return value  : Minimum sample value in |vector|.
258 //                 If (vector == NULL || length <= 0) WEBRTC_SPL_WORD32_MAX
259 //                 is returned. Note that WEBRTC_SPL_WORD32_MAX is a feasible
260 //                 value and we can't catch errors purely based on it.
261 typedef int32_t (*MinValueW32)(const int32_t* vector, int length);
262 extern MinValueW32 WebRtcSpl_MinValueW32;
263 int32_t WebRtcSpl_MinValueW32C(const int32_t* vector, int length);
264 #if (defined WEBRTC_DETECT_ARM_NEON) || (defined WEBRTC_ARCH_ARM_NEON)
265 int32_t WebRtcSpl_MinValueW32Neon(const int32_t* vector, int length);
266 #endif
267 #if defined(MIPS32_LE)
268 int32_t WebRtcSpl_MinValueW32_mips(const int32_t* vector, int length);
269 #endif
270
271 // Returns the vector index to the largest absolute value of a 16-bit vector.
272 //
273 // Input:
274 //      - vector : 16-bit input vector.
275 //      - length : Number of samples in vector.
276 //
277 // Return value  : Index to the maximum absolute value in vector, or -1,
278 //                 if (vector == NULL || length <= 0).
279 //                 If there are multiple equal maxima, return the index of the
280 //                 first. -32768 will always have precedence over 32767 (despite
281 //                 -32768 presenting an int16 absolute value of 32767);
282 int WebRtcSpl_MaxAbsIndexW16(const int16_t* vector, int length);
283
284 // Returns the vector index to the maximum sample value of a 16-bit vector.
285 //
286 // Input:
287 //      - vector : 16-bit input vector.
288 //      - length : Number of samples in vector.
289 //
290 // Return value  : Index to the maximum value in vector (if multiple
291 //                 indexes have the maximum, return the first);
292 //                 or -1, if (vector == NULL || length <= 0).
293 int WebRtcSpl_MaxIndexW16(const int16_t* vector, int length);
294
295 // Returns the vector index to the maximum sample value of a 32-bit vector.
296 //
297 // Input:
298 //      - vector : 32-bit input vector.
299 //      - length : Number of samples in vector.
300 //
301 // Return value  : Index to the maximum value in vector (if multiple
302 //                 indexes have the maximum, return the first);
303 //                 or -1, if (vector == NULL || length <= 0).
304 int WebRtcSpl_MaxIndexW32(const int32_t* vector, int length);
305
306 // Returns the vector index to the minimum sample value of a 16-bit vector.
307 //
308 // Input:
309 //      - vector : 16-bit input vector.
310 //      - length : Number of samples in vector.
311 //
312 // Return value  : Index to the mimimum value in vector  (if multiple
313 //                 indexes have the minimum, return the first);
314 //                 or -1, if (vector == NULL || length <= 0).
315 int WebRtcSpl_MinIndexW16(const int16_t* vector, int length);
316
317 // Returns the vector index to the minimum sample value of a 32-bit vector.
318 //
319 // Input:
320 //      - vector : 32-bit input vector.
321 //      - length : Number of samples in vector.
322 //
323 // Return value  : Index to the mimimum value in vector  (if multiple
324 //                 indexes have the minimum, return the first);
325 //                 or -1, if (vector == NULL || length <= 0).
326 int WebRtcSpl_MinIndexW32(const int32_t* vector, int length);
327
328 // End: Minimum and maximum operations.
329
330
331 // Vector scaling operations. Implementation in vector_scaling_operations.c.
332 // Description at bottom of file.
333 void WebRtcSpl_VectorBitShiftW16(int16_t* out_vector,
334                                  int16_t vector_length,
335                                  const int16_t* in_vector,
336                                  int16_t right_shifts);
337 void WebRtcSpl_VectorBitShiftW32(int32_t* out_vector,
338                                  int16_t vector_length,
339                                  const int32_t* in_vector,
340                                  int16_t right_shifts);
341 void WebRtcSpl_VectorBitShiftW32ToW16(int16_t* out_vector,
342                                       int vector_length,
343                                       const int32_t* in_vector,
344                                       int right_shifts);
345 void WebRtcSpl_ScaleVector(const int16_t* in_vector,
346                            int16_t* out_vector,
347                            int16_t gain,
348                            int16_t vector_length,
349                            int16_t right_shifts);
350 void WebRtcSpl_ScaleVectorWithSat(const int16_t* in_vector,
351                                   int16_t* out_vector,
352                                   int16_t gain,
353                                   int16_t vector_length,
354                                   int16_t right_shifts);
355 void WebRtcSpl_ScaleAndAddVectors(const int16_t* in_vector1,
356                                   int16_t gain1, int right_shifts1,
357                                   const int16_t* in_vector2,
358                                   int16_t gain2, int right_shifts2,
359                                   int16_t* out_vector,
360                                   int vector_length);
361
362 // The functions (with related pointer) perform the vector operation:
363 //   out_vector[k] = ((scale1 * in_vector1[k]) + (scale2 * in_vector2[k])
364 //        + round_value) >> right_shifts,
365 //   where  round_value = (1 << right_shifts) >> 1.
366 //
367 // Input:
368 //      - in_vector1       : Input vector 1
369 //      - in_vector1_scale : Gain to be used for vector 1
370 //      - in_vector2       : Input vector 2
371 //      - in_vector2_scale : Gain to be used for vector 2
372 //      - right_shifts     : Number of right bit shifts to be applied
373 //      - length           : Number of elements in the input vectors
374 //
375 // Output:
376 //      - out_vector       : Output vector
377 // Return value            : 0 if OK, -1 if (in_vector1 == NULL
378 //                           || in_vector2 == NULL || out_vector == NULL
379 //                           || length <= 0 || right_shift < 0).
380 typedef int (*ScaleAndAddVectorsWithRound)(const int16_t* in_vector1,
381                                            int16_t in_vector1_scale,
382                                            const int16_t* in_vector2,
383                                            int16_t in_vector2_scale,
384                                            int right_shifts,
385                                            int16_t* out_vector,
386                                            int length);
387 extern ScaleAndAddVectorsWithRound WebRtcSpl_ScaleAndAddVectorsWithRound;
388 int WebRtcSpl_ScaleAndAddVectorsWithRoundC(const int16_t* in_vector1,
389                                            int16_t in_vector1_scale,
390                                            const int16_t* in_vector2,
391                                            int16_t in_vector2_scale,
392                                            int right_shifts,
393                                            int16_t* out_vector,
394                                            int length);
395 #if (defined WEBRTC_DETECT_ARM_NEON) || (defined WEBRTC_ARCH_ARM_NEON)
396 int WebRtcSpl_ScaleAndAddVectorsWithRoundNeon(const int16_t* in_vector1,
397                                               int16_t in_vector1_scale,
398                                               const int16_t* in_vector2,
399                                               int16_t in_vector2_scale,
400                                               int right_shifts,
401                                               int16_t* out_vector,
402                                               int length);
403 #endif
404 #if defined(MIPS_DSP_R1_LE)
405 int WebRtcSpl_ScaleAndAddVectorsWithRound_mips(const int16_t* in_vector1,
406                                                int16_t in_vector1_scale,
407                                                const int16_t* in_vector2,
408                                                int16_t in_vector2_scale,
409                                                int right_shifts,
410                                                int16_t* out_vector,
411                                                int length);
412 #endif
413 // End: Vector scaling operations.
414
415 // iLBC specific functions. Implementations in ilbc_specific_functions.c.
416 // Description at bottom of file.
417 void WebRtcSpl_ReverseOrderMultArrayElements(int16_t* out_vector,
418                                              const int16_t* in_vector,
419                                              const int16_t* window,
420                                              int16_t vector_length,
421                                              int16_t right_shifts);
422 void WebRtcSpl_ElementwiseVectorMult(int16_t* out_vector,
423                                      const int16_t* in_vector,
424                                      const int16_t* window,
425                                      int16_t vector_length,
426                                      int16_t right_shifts);
427 void WebRtcSpl_AddVectorsAndShift(int16_t* out_vector,
428                                   const int16_t* in_vector1,
429                                   const int16_t* in_vector2,
430                                   int16_t vector_length,
431                                   int16_t right_shifts);
432 void WebRtcSpl_AddAffineVectorToVector(int16_t* out_vector,
433                                        int16_t* in_vector,
434                                        int16_t gain,
435                                        int32_t add_constant,
436                                        int16_t right_shifts,
437                                        int vector_length);
438 void WebRtcSpl_AffineTransformVector(int16_t* out_vector,
439                                      int16_t* in_vector,
440                                      int16_t gain,
441                                      int32_t add_constant,
442                                      int16_t right_shifts,
443                                      int vector_length);
444 // End: iLBC specific functions.
445
446 // Signal processing operations.
447
448 // A 32-bit fix-point implementation of auto-correlation computation
449 //
450 // Input:
451 //      - in_vector        : Vector to calculate autocorrelation upon
452 //      - in_vector_length : Length (in samples) of |vector|
453 //      - order            : The order up to which the autocorrelation should be
454 //                           calculated
455 //
456 // Output:
457 //      - result           : auto-correlation values (values should be seen
458 //                           relative to each other since the absolute values
459 //                           might have been down shifted to avoid overflow)
460 //
461 //      - scale            : The number of left shifts required to obtain the
462 //                           auto-correlation in Q0
463 //
464 // Return value            :
465 //      - -1, if |order| > |in_vector_length|;
466 //      - Number of samples in |result|, i.e. (order+1), otherwise.
467 int WebRtcSpl_AutoCorrelation(const int16_t* in_vector,
468                               int in_vector_length,
469                               int order,
470                               int32_t* result,
471                               int* scale);
472
473 // A 32-bit fix-point implementation of the Levinson-Durbin algorithm that
474 // does NOT use the 64 bit class
475 //
476 // Input:
477 //      - auto_corr : Vector with autocorrelation values of length >=
478 //                    |use_order|+1
479 //      - use_order : The LPC filter order (support up to order 20)
480 //
481 // Output:
482 //      - lpc_coef  : lpc_coef[0..use_order] LPC coefficients in Q12
483 //      - refl_coef : refl_coef[0...use_order-1]| Reflection coefficients in
484 //                    Q15
485 //
486 // Return value     : 1 for stable 0 for unstable
487 int16_t WebRtcSpl_LevinsonDurbin(int32_t* auto_corr,
488                                  int16_t* lpc_coef,
489                                  int16_t* refl_coef,
490                                  int16_t order);
491
492 // Converts reflection coefficients |refl_coef| to LPC coefficients |lpc_coef|.
493 // This version is a 16 bit operation.
494 //
495 // NOTE: The 16 bit refl_coef -> lpc_coef conversion might result in a
496 // "slightly unstable" filter (i.e., a pole just outside the unit circle) in
497 // "rare" cases even if the reflection coefficients are stable.
498 //
499 // Input:
500 //      - refl_coef : Reflection coefficients in Q15 that should be converted
501 //                    to LPC coefficients
502 //      - use_order : Number of coefficients in |refl_coef|
503 //
504 // Output:
505 //      - lpc_coef  : LPC coefficients in Q12
506 void WebRtcSpl_ReflCoefToLpc(const int16_t* refl_coef,
507                              int use_order,
508                              int16_t* lpc_coef);
509
510 // Converts LPC coefficients |lpc_coef| to reflection coefficients |refl_coef|.
511 // This version is a 16 bit operation.
512 // The conversion is implemented by the step-down algorithm.
513 //
514 // Input:
515 //      - lpc_coef  : LPC coefficients in Q12, that should be converted to
516 //                    reflection coefficients
517 //      - use_order : Number of coefficients in |lpc_coef|
518 //
519 // Output:
520 //      - refl_coef : Reflection coefficients in Q15.
521 void WebRtcSpl_LpcToReflCoef(int16_t* lpc_coef,
522                              int use_order,
523                              int16_t* refl_coef);
524
525 // Calculates reflection coefficients (16 bit) from auto-correlation values
526 //
527 // Input:
528 //      - auto_corr : Auto-correlation values
529 //      - use_order : Number of coefficients wanted be calculated
530 //
531 // Output:
532 //      - refl_coef : Reflection coefficients in Q15.
533 void WebRtcSpl_AutoCorrToReflCoef(const int32_t* auto_corr,
534                                   int use_order,
535                                   int16_t* refl_coef);
536
537 // The functions (with related pointer) calculate the cross-correlation between
538 // two sequences |seq1| and |seq2|.
539 // |seq1| is fixed and |seq2| slides as the pointer is increased with the
540 // amount |step_seq2|. Note the arguments should obey the relationship:
541 // |dim_seq| - 1 + |step_seq2| * (|dim_cross_correlation| - 1) <
542 //      buffer size of |seq2|
543 //
544 // Input:
545 //      - seq1           : First sequence (fixed throughout the correlation)
546 //      - seq2           : Second sequence (slides |step_vector2| for each
547 //                            new correlation)
548 //      - dim_seq        : Number of samples to use in the cross-correlation
549 //      - dim_cross_correlation : Number of cross-correlations to calculate (the
550 //                            start position for |vector2| is updated for each
551 //                            new one)
552 //      - right_shifts   : Number of right bit shifts to use. This will
553 //                            become the output Q-domain.
554 //      - step_seq2      : How many (positive or negative) steps the
555 //                            |vector2| pointer should be updated for each new
556 //                            cross-correlation value.
557 //
558 // Output:
559 //      - cross_correlation : The cross-correlation in Q(-right_shifts)
560 typedef void (*CrossCorrelation)(int32_t* cross_correlation,
561                                  const int16_t* seq1,
562                                  const int16_t* seq2,
563                                  int16_t dim_seq,
564                                  int16_t dim_cross_correlation,
565                                  int16_t right_shifts,
566                                  int16_t step_seq2);
567 extern CrossCorrelation WebRtcSpl_CrossCorrelation;
568 void WebRtcSpl_CrossCorrelationC(int32_t* cross_correlation,
569                                  const int16_t* seq1,
570                                  const int16_t* seq2,
571                                  int16_t dim_seq,
572                                  int16_t dim_cross_correlation,
573                                  int16_t right_shifts,
574                                  int16_t step_seq2);
575 #if (defined WEBRTC_DETECT_ARM_NEON) || (defined WEBRTC_ARCH_ARM_NEON)
576 void WebRtcSpl_CrossCorrelationNeon(int32_t* cross_correlation,
577                                     const int16_t* seq1,
578                                     const int16_t* seq2,
579                                     int16_t dim_seq,
580                                     int16_t dim_cross_correlation,
581                                     int16_t right_shifts,
582                                     int16_t step_seq2);
583 #endif
584 #if defined(MIPS32_LE)
585 void WebRtcSpl_CrossCorrelation_mips(int32_t* cross_correlation,
586                                      const int16_t* seq1,
587                                      const int16_t* seq2,
588                                      int16_t dim_seq,
589                                      int16_t dim_cross_correlation,
590                                      int16_t right_shifts,
591                                      int16_t step_seq2);
592 #endif
593
594 // Creates (the first half of) a Hanning window. Size must be at least 1 and
595 // at most 512.
596 //
597 // Input:
598 //      - size      : Length of the requested Hanning window (1 to 512)
599 //
600 // Output:
601 //      - window    : Hanning vector in Q14.
602 void WebRtcSpl_GetHanningWindow(int16_t* window, int16_t size);
603
604 // Calculates y[k] = sqrt(1 - x[k]^2) for each element of the input vector
605 // |in_vector|. Input and output values are in Q15.
606 //
607 // Inputs:
608 //      - in_vector     : Values to calculate sqrt(1 - x^2) of
609 //      - vector_length : Length of vector |in_vector|
610 //
611 // Output:
612 //      - out_vector    : Output values in Q15
613 void WebRtcSpl_SqrtOfOneMinusXSquared(int16_t* in_vector,
614                                       int vector_length,
615                                       int16_t* out_vector);
616 // End: Signal processing operations.
617
618 // Randomization functions. Implementations collected in
619 // randomization_functions.c and descriptions at bottom of this file.
620 int16_t WebRtcSpl_RandU(uint32_t* seed);
621 int16_t WebRtcSpl_RandN(uint32_t* seed);
622 int16_t WebRtcSpl_RandUArray(int16_t* vector,
623                              int16_t vector_length,
624                              uint32_t* seed);
625 // End: Randomization functions.
626
627 // Math functions
628 int32_t WebRtcSpl_Sqrt(int32_t value);
629 int32_t WebRtcSpl_SqrtFloor(int32_t value);
630
631 // Divisions. Implementations collected in division_operations.c and
632 // descriptions at bottom of this file.
633 uint32_t WebRtcSpl_DivU32U16(uint32_t num, uint16_t den);
634 int32_t WebRtcSpl_DivW32W16(int32_t num, int16_t den);
635 int16_t WebRtcSpl_DivW32W16ResW16(int32_t num, int16_t den);
636 int32_t WebRtcSpl_DivResultInQ31(int32_t num, int32_t den);
637 int32_t WebRtcSpl_DivW32HiLow(int32_t num, int16_t den_hi, int16_t den_low);
638 // End: Divisions.
639
640 int32_t WebRtcSpl_Energy(int16_t* vector, int vector_length, int* scale_factor);
641
642 // Calculates the dot product between two (int16_t) vectors.
643 //
644 // Input:
645 //      - vector1       : Vector 1
646 //      - vector2       : Vector 2
647 //      - vector_length : Number of samples used in the dot product
648 //      - scaling       : The number of right bit shifts to apply on each term
649 //                        during calculation to avoid overflow, i.e., the
650 //                        output will be in Q(-|scaling|)
651 //
652 // Return value         : The dot product in Q(-scaling)
653 int32_t WebRtcSpl_DotProductWithScale(const int16_t* vector1,
654                                       const int16_t* vector2,
655                                       int length,
656                                       int scaling);
657
658 // Filter operations.
659 int WebRtcSpl_FilterAR(const int16_t* ar_coef,
660                        int ar_coef_length,
661                        const int16_t* in_vector,
662                        int in_vector_length,
663                        int16_t* filter_state,
664                        int filter_state_length,
665                        int16_t* filter_state_low,
666                        int filter_state_low_length,
667                        int16_t* out_vector,
668                        int16_t* out_vector_low,
669                        int out_vector_low_length);
670
671 void WebRtcSpl_FilterMAFastQ12(int16_t* in_vector,
672                                int16_t* out_vector,
673                                int16_t* ma_coef,
674                                int16_t ma_coef_length,
675                                int16_t vector_length);
676
677 // Performs a AR filtering on a vector in Q12
678 // Input:
679 //      - data_in            : Input samples
680 //      - data_out           : State information in positions
681 //                               data_out[-order] .. data_out[-1]
682 //      - coefficients       : Filter coefficients (in Q12)
683 //      - coefficients_length: Number of coefficients (order+1)
684 //      - data_length        : Number of samples to be filtered
685 // Output:
686 //      - data_out           : Filtered samples
687 void WebRtcSpl_FilterARFastQ12(const int16_t* data_in,
688                                int16_t* data_out,
689                                const int16_t* __restrict coefficients,
690                                int coefficients_length,
691                                int data_length);
692
693 // The functions (with related pointer) perform a MA down sampling filter
694 // on a vector.
695 // Input:
696 //      - data_in            : Input samples (state in positions
697 //                               data_in[-order] .. data_in[-1])
698 //      - data_in_length     : Number of samples in |data_in| to be filtered.
699 //                               This must be at least
700 //                               |delay| + |factor|*(|out_vector_length|-1) + 1)
701 //      - data_out_length    : Number of down sampled samples desired
702 //      - coefficients       : Filter coefficients (in Q12)
703 //      - coefficients_length: Number of coefficients (order+1)
704 //      - factor             : Decimation factor
705 //      - delay              : Delay of filter (compensated for in out_vector)
706 // Output:
707 //      - data_out           : Filtered samples
708 // Return value              : 0 if OK, -1 if |in_vector| is too short
709 typedef int (*DownsampleFast)(const int16_t* data_in,
710                               int data_in_length,
711                               int16_t* data_out,
712                               int data_out_length,
713                               const int16_t* __restrict coefficients,
714                               int coefficients_length,
715                               int factor,
716                               int delay);
717 extern DownsampleFast WebRtcSpl_DownsampleFast;
718 int WebRtcSpl_DownsampleFastC(const int16_t* data_in,
719                               int data_in_length,
720                               int16_t* data_out,
721                               int data_out_length,
722                               const int16_t* __restrict coefficients,
723                               int coefficients_length,
724                               int factor,
725                               int delay);
726 #if (defined WEBRTC_DETECT_ARM_NEON) || (defined WEBRTC_ARCH_ARM_NEON)
727 int WebRtcSpl_DownsampleFastNeon(const int16_t* data_in,
728                                  int data_in_length,
729                                  int16_t* data_out,
730                                  int data_out_length,
731                                  const int16_t* __restrict coefficients,
732                                  int coefficients_length,
733                                  int factor,
734                                  int delay);
735 #endif
736 #if defined(MIPS32_LE)
737 int WebRtcSpl_DownsampleFast_mips(const int16_t* data_in,
738                                   int data_in_length,
739                                   int16_t* data_out,
740                                   int data_out_length,
741                                   const int16_t* __restrict coefficients,
742                                   int coefficients_length,
743                                   int factor,
744                                   int delay);
745 #endif
746
747 // End: Filter operations.
748
749 // FFT operations
750
751 int WebRtcSpl_ComplexFFT(int16_t vector[], int stages, int mode);
752 int WebRtcSpl_ComplexIFFT(int16_t vector[], int stages, int mode);
753
754 // Treat a 16-bit complex data buffer |complex_data| as an array of 32-bit
755 // values, and swap elements whose indexes are bit-reverses of each other.
756 //
757 // Input:
758 //      - complex_data  : Complex data buffer containing 2^|stages| real
759 //                        elements interleaved with 2^|stages| imaginary
760 //                        elements: [Re Im Re Im Re Im....]
761 //      - stages        : Number of FFT stages. Must be at least 3 and at most
762 //                        10, since the table WebRtcSpl_kSinTable1024[] is 1024
763 //                        elements long.
764 //
765 // Output:
766 //      - complex_data  : The complex data buffer.
767
768 void WebRtcSpl_ComplexBitReverse(int16_t* __restrict complex_data, int stages);
769
770 // End: FFT operations
771
772 /************************************************************
773  *
774  * RESAMPLING FUNCTIONS AND THEIR STRUCTS ARE DEFINED BELOW
775  *
776  ************************************************************/
777
778 /*******************************************************************
779  * resample.c
780  *
781  * Includes the following resampling combinations
782  * 22 kHz -> 16 kHz
783  * 16 kHz -> 22 kHz
784  * 22 kHz ->  8 kHz
785  *  8 kHz -> 22 kHz
786  *
787  ******************************************************************/
788
789 // state structure for 22 -> 16 resampler
790 typedef struct {
791   int32_t S_22_44[8];
792   int32_t S_44_32[8];
793   int32_t S_32_16[8];
794 } WebRtcSpl_State22khzTo16khz;
795
796 void WebRtcSpl_Resample22khzTo16khz(const int16_t* in,
797                                     int16_t* out,
798                                     WebRtcSpl_State22khzTo16khz* state,
799                                     int32_t* tmpmem);
800
801 void WebRtcSpl_ResetResample22khzTo16khz(WebRtcSpl_State22khzTo16khz* state);
802
803 // state structure for 16 -> 22 resampler
804 typedef struct {
805   int32_t S_16_32[8];
806   int32_t S_32_22[8];
807 } WebRtcSpl_State16khzTo22khz;
808
809 void WebRtcSpl_Resample16khzTo22khz(const int16_t* in,
810                                     int16_t* out,
811                                     WebRtcSpl_State16khzTo22khz* state,
812                                     int32_t* tmpmem);
813
814 void WebRtcSpl_ResetResample16khzTo22khz(WebRtcSpl_State16khzTo22khz* state);
815
816 // state structure for 22 -> 8 resampler
817 typedef struct {
818   int32_t S_22_22[16];
819   int32_t S_22_16[8];
820   int32_t S_16_8[8];
821 } WebRtcSpl_State22khzTo8khz;
822
823 void WebRtcSpl_Resample22khzTo8khz(const int16_t* in, int16_t* out,
824                                    WebRtcSpl_State22khzTo8khz* state,
825                                    int32_t* tmpmem);
826
827 void WebRtcSpl_ResetResample22khzTo8khz(WebRtcSpl_State22khzTo8khz* state);
828
829 // state structure for 8 -> 22 resampler
830 typedef struct {
831   int32_t S_8_16[8];
832   int32_t S_16_11[8];
833   int32_t S_11_22[8];
834 } WebRtcSpl_State8khzTo22khz;
835
836 void WebRtcSpl_Resample8khzTo22khz(const int16_t* in, int16_t* out,
837                                    WebRtcSpl_State8khzTo22khz* state,
838                                    int32_t* tmpmem);
839
840 void WebRtcSpl_ResetResample8khzTo22khz(WebRtcSpl_State8khzTo22khz* state);
841
842 /*******************************************************************
843  * resample_fractional.c
844  * Functions for internal use in the other resample functions
845  *
846  * Includes the following resampling combinations
847  * 48 kHz -> 32 kHz
848  * 32 kHz -> 24 kHz
849  * 44 kHz -> 32 kHz
850  *
851  ******************************************************************/
852
853 void WebRtcSpl_Resample48khzTo32khz(const int32_t* In, int32_t* Out,
854                                     int32_t K);
855
856 void WebRtcSpl_Resample32khzTo24khz(const int32_t* In, int32_t* Out,
857                                     int32_t K);
858
859 void WebRtcSpl_Resample44khzTo32khz(const int32_t* In, int32_t* Out,
860                                     int32_t K);
861
862 /*******************************************************************
863  * resample_48khz.c
864  *
865  * Includes the following resampling combinations
866  * 48 kHz -> 16 kHz
867  * 16 kHz -> 48 kHz
868  * 48 kHz ->  8 kHz
869  *  8 kHz -> 48 kHz
870  *
871  ******************************************************************/
872
873 typedef struct {
874   int32_t S_48_48[16];
875   int32_t S_48_32[8];
876   int32_t S_32_16[8];
877 } WebRtcSpl_State48khzTo16khz;
878
879 void WebRtcSpl_Resample48khzTo16khz(const int16_t* in, int16_t* out,
880                                     WebRtcSpl_State48khzTo16khz* state,
881                                     int32_t* tmpmem);
882
883 void WebRtcSpl_ResetResample48khzTo16khz(WebRtcSpl_State48khzTo16khz* state);
884
885 typedef struct {
886   int32_t S_16_32[8];
887   int32_t S_32_24[8];
888   int32_t S_24_48[8];
889 } WebRtcSpl_State16khzTo48khz;
890
891 void WebRtcSpl_Resample16khzTo48khz(const int16_t* in, int16_t* out,
892                                     WebRtcSpl_State16khzTo48khz* state,
893                                     int32_t* tmpmem);
894
895 void WebRtcSpl_ResetResample16khzTo48khz(WebRtcSpl_State16khzTo48khz* state);
896
897 typedef struct {
898   int32_t S_48_24[8];
899   int32_t S_24_24[16];
900   int32_t S_24_16[8];
901   int32_t S_16_8[8];
902 } WebRtcSpl_State48khzTo8khz;
903
904 void WebRtcSpl_Resample48khzTo8khz(const int16_t* in, int16_t* out,
905                                    WebRtcSpl_State48khzTo8khz* state,
906                                    int32_t* tmpmem);
907
908 void WebRtcSpl_ResetResample48khzTo8khz(WebRtcSpl_State48khzTo8khz* state);
909
910 typedef struct {
911   int32_t S_8_16[8];
912   int32_t S_16_12[8];
913   int32_t S_12_24[8];
914   int32_t S_24_48[8];
915 } WebRtcSpl_State8khzTo48khz;
916
917 void WebRtcSpl_Resample8khzTo48khz(const int16_t* in, int16_t* out,
918                                    WebRtcSpl_State8khzTo48khz* state,
919                                    int32_t* tmpmem);
920
921 void WebRtcSpl_ResetResample8khzTo48khz(WebRtcSpl_State8khzTo48khz* state);
922
923 /*******************************************************************
924  * resample_by_2.c
925  *
926  * Includes down and up sampling by a factor of two.
927  *
928  ******************************************************************/
929
930 void WebRtcSpl_DownsampleBy2(const int16_t* in, int len,
931                              int16_t* out, int32_t* filtState);
932
933 void WebRtcSpl_UpsampleBy2(const int16_t* in, int len,
934                            int16_t* out, int32_t* filtState);
935
936 /************************************************************
937  * END OF RESAMPLING FUNCTIONS
938  ************************************************************/
939 void WebRtcSpl_AnalysisQMF(const int16_t* in_data,
940                            int in_data_length,
941                            int16_t* low_band,
942                            int16_t* high_band,
943                            int32_t* filter_state1,
944                            int32_t* filter_state2);
945 void WebRtcSpl_SynthesisQMF(const int16_t* low_band,
946                             const int16_t* high_band,
947                             int band_length,
948                             int16_t* out_data,
949                             int32_t* filter_state1,
950                             int32_t* filter_state2);
951
952 #ifdef __cplusplus
953 }
954 #endif  // __cplusplus
955 #endif  // WEBRTC_SPL_SIGNAL_PROCESSING_LIBRARY_H_
956
957 //
958 // WebRtcSpl_AddSatW16(...)
959 // WebRtcSpl_AddSatW32(...)
960 //
961 // Returns the result of a saturated 16-bit, respectively 32-bit, addition of
962 // the numbers specified by the |var1| and |var2| parameters.
963 //
964 // Input:
965 //      - var1      : Input variable 1
966 //      - var2      : Input variable 2
967 //
968 // Return value     : Added and saturated value
969 //
970
971 //
972 // WebRtcSpl_SubSatW16(...)
973 // WebRtcSpl_SubSatW32(...)
974 //
975 // Returns the result of a saturated 16-bit, respectively 32-bit, subtraction
976 // of the numbers specified by the |var1| and |var2| parameters.
977 //
978 // Input:
979 //      - var1      : Input variable 1
980 //      - var2      : Input variable 2
981 //
982 // Returned value   : Subtracted and saturated value
983 //
984
985 //
986 // WebRtcSpl_GetSizeInBits(...)
987 //
988 // Returns the # of bits that are needed at the most to represent the number
989 // specified by the |value| parameter.
990 //
991 // Input:
992 //      - value     : Input value
993 //
994 // Return value     : Number of bits needed to represent |value|
995 //
996
997 //
998 // WebRtcSpl_NormW32(...)
999 //
1000 // Norm returns the # of left shifts required to 32-bit normalize the 32-bit
1001 // signed number specified by the |value| parameter.
1002 //
1003 // Input:
1004 //      - value     : Input value
1005 //
1006 // Return value     : Number of bit shifts needed to 32-bit normalize |value|
1007 //
1008
1009 //
1010 // WebRtcSpl_NormW16(...)
1011 //
1012 // Norm returns the # of left shifts required to 16-bit normalize the 16-bit
1013 // signed number specified by the |value| parameter.
1014 //
1015 // Input:
1016 //      - value     : Input value
1017 //
1018 // Return value     : Number of bit shifts needed to 32-bit normalize |value|
1019 //
1020
1021 //
1022 // WebRtcSpl_NormU32(...)
1023 //
1024 // Norm returns the # of left shifts required to 32-bit normalize the unsigned
1025 // 32-bit number specified by the |value| parameter.
1026 //
1027 // Input:
1028 //      - value     : Input value
1029 //
1030 // Return value     : Number of bit shifts needed to 32-bit normalize |value|
1031 //
1032
1033 //
1034 // WebRtcSpl_GetScalingSquare(...)
1035 //
1036 // Returns the # of bits required to scale the samples specified in the
1037 // |in_vector| parameter so that, if the squares of the samples are added the
1038 // # of times specified by the |times| parameter, the 32-bit addition will not
1039 // overflow (result in int32_t).
1040 //
1041 // Input:
1042 //      - in_vector         : Input vector to check scaling on
1043 //      - in_vector_length  : Samples in |in_vector|
1044 //      - times             : Number of additions to be performed
1045 //
1046 // Return value             : Number of right bit shifts needed to avoid
1047 //                            overflow in the addition calculation
1048 //
1049
1050 //
1051 // WebRtcSpl_MemSetW16(...)
1052 //
1053 // Sets all the values in the int16_t vector |vector| of length
1054 // |vector_length| to the specified value |set_value|
1055 //
1056 // Input:
1057 //      - vector        : Pointer to the int16_t vector
1058 //      - set_value     : Value specified
1059 //      - vector_length : Length of vector
1060 //
1061
1062 //
1063 // WebRtcSpl_MemSetW32(...)
1064 //
1065 // Sets all the values in the int32_t vector |vector| of length
1066 // |vector_length| to the specified value |set_value|
1067 //
1068 // Input:
1069 //      - vector        : Pointer to the int16_t vector
1070 //      - set_value     : Value specified
1071 //      - vector_length : Length of vector
1072 //
1073
1074 //
1075 // WebRtcSpl_MemCpyReversedOrder(...)
1076 //
1077 // Copies all the values from the source int16_t vector |in_vector| to a
1078 // destination int16_t vector |out_vector|. It is done in reversed order,
1079 // meaning that the first sample of |in_vector| is copied to the last sample of
1080 // the |out_vector|. The procedure continues until the last sample of
1081 // |in_vector| has been copied to the first sample of |out_vector|. This
1082 // creates a reversed vector. Used in e.g. prediction in iLBC.
1083 //
1084 // Input:
1085 //      - in_vector     : Pointer to the first sample in a int16_t vector
1086 //                        of length |length|
1087 //      - vector_length : Number of elements to copy
1088 //
1089 // Output:
1090 //      - out_vector    : Pointer to the last sample in a int16_t vector
1091 //                        of length |length|
1092 //
1093
1094 //
1095 // WebRtcSpl_CopyFromEndW16(...)
1096 //
1097 // Copies the rightmost |samples| of |in_vector| (of length |in_vector_length|)
1098 // to the vector |out_vector|.
1099 //
1100 // Input:
1101 //      - in_vector         : Input vector
1102 //      - in_vector_length  : Number of samples in |in_vector|
1103 //      - samples           : Number of samples to extract (from right side)
1104 //                            from |in_vector|
1105 //
1106 // Output:
1107 //      - out_vector        : Vector with the requested samples
1108 //
1109
1110 //
1111 // WebRtcSpl_ZerosArrayW16(...)
1112 // WebRtcSpl_ZerosArrayW32(...)
1113 //
1114 // Inserts the value "zero" in all positions of a w16 and a w32 vector
1115 // respectively.
1116 //
1117 // Input:
1118 //      - vector_length : Number of samples in vector
1119 //
1120 // Output:
1121 //      - vector        : Vector containing all zeros
1122 //
1123
1124 //
1125 // WebRtcSpl_VectorBitShiftW16(...)
1126 // WebRtcSpl_VectorBitShiftW32(...)
1127 //
1128 // Bit shifts all the values in a vector up or downwards. Different calls for
1129 // int16_t and int32_t vectors respectively.
1130 //
1131 // Input:
1132 //      - vector_length : Length of vector
1133 //      - in_vector     : Pointer to the vector that should be bit shifted
1134 //      - right_shifts  : Number of right bit shifts (negative value gives left
1135 //                        shifts)
1136 //
1137 // Output:
1138 //      - out_vector    : Pointer to the result vector (can be the same as
1139 //                        |in_vector|)
1140 //
1141
1142 //
1143 // WebRtcSpl_VectorBitShiftW32ToW16(...)
1144 //
1145 // Bit shifts all the values in a int32_t vector up or downwards and
1146 // stores the result as an int16_t vector. The function will saturate the
1147 // signal if needed, before storing in the output vector.
1148 //
1149 // Input:
1150 //      - vector_length : Length of vector
1151 //      - in_vector     : Pointer to the vector that should be bit shifted
1152 //      - right_shifts  : Number of right bit shifts (negative value gives left
1153 //                        shifts)
1154 //
1155 // Output:
1156 //      - out_vector    : Pointer to the result vector (can be the same as
1157 //                        |in_vector|)
1158 //
1159
1160 //
1161 // WebRtcSpl_ScaleVector(...)
1162 //
1163 // Performs the vector operation:
1164 //  out_vector[k] = (gain*in_vector[k])>>right_shifts
1165 //
1166 // Input:
1167 //      - in_vector     : Input vector
1168 //      - gain          : Scaling gain
1169 //      - vector_length : Elements in the |in_vector|
1170 //      - right_shifts  : Number of right bit shifts applied
1171 //
1172 // Output:
1173 //      - out_vector    : Output vector (can be the same as |in_vector|)
1174 //
1175
1176 //
1177 // WebRtcSpl_ScaleVectorWithSat(...)
1178 //
1179 // Performs the vector operation:
1180 //  out_vector[k] = SATURATE( (gain*in_vector[k])>>right_shifts )
1181 //
1182 // Input:
1183 //      - in_vector     : Input vector
1184 //      - gain          : Scaling gain
1185 //      - vector_length : Elements in the |in_vector|
1186 //      - right_shifts  : Number of right bit shifts applied
1187 //
1188 // Output:
1189 //      - out_vector    : Output vector (can be the same as |in_vector|)
1190 //
1191
1192 //
1193 // WebRtcSpl_ScaleAndAddVectors(...)
1194 //
1195 // Performs the vector operation:
1196 //  out_vector[k] = (gain1*in_vector1[k])>>right_shifts1
1197 //                  + (gain2*in_vector2[k])>>right_shifts2
1198 //
1199 // Input:
1200 //      - in_vector1    : Input vector 1
1201 //      - gain1         : Gain to be used for vector 1
1202 //      - right_shifts1 : Right bit shift to be used for vector 1
1203 //      - in_vector2    : Input vector 2
1204 //      - gain2         : Gain to be used for vector 2
1205 //      - right_shifts2 : Right bit shift to be used for vector 2
1206 //      - vector_length : Elements in the input vectors
1207 //
1208 // Output:
1209 //      - out_vector    : Output vector
1210 //
1211
1212 //
1213 // WebRtcSpl_ReverseOrderMultArrayElements(...)
1214 //
1215 // Performs the vector operation:
1216 //  out_vector[n] = (in_vector[n]*window[-n])>>right_shifts
1217 //
1218 // Input:
1219 //      - in_vector     : Input vector
1220 //      - window        : Window vector (should be reversed). The pointer
1221 //                        should be set to the last value in the vector
1222 //      - right_shifts  : Number of right bit shift to be applied after the
1223 //                        multiplication
1224 //      - vector_length : Number of elements in |in_vector|
1225 //
1226 // Output:
1227 //      - out_vector    : Output vector (can be same as |in_vector|)
1228 //
1229
1230 //
1231 // WebRtcSpl_ElementwiseVectorMult(...)
1232 //
1233 // Performs the vector operation:
1234 //  out_vector[n] = (in_vector[n]*window[n])>>right_shifts
1235 //
1236 // Input:
1237 //      - in_vector     : Input vector
1238 //      - window        : Window vector.
1239 //      - right_shifts  : Number of right bit shift to be applied after the
1240 //                        multiplication
1241 //      - vector_length : Number of elements in |in_vector|
1242 //
1243 // Output:
1244 //      - out_vector    : Output vector (can be same as |in_vector|)
1245 //
1246
1247 //
1248 // WebRtcSpl_AddVectorsAndShift(...)
1249 //
1250 // Performs the vector operation:
1251 //  out_vector[k] = (in_vector1[k] + in_vector2[k])>>right_shifts
1252 //
1253 // Input:
1254 //      - in_vector1    : Input vector 1
1255 //      - in_vector2    : Input vector 2
1256 //      - right_shifts  : Number of right bit shift to be applied after the
1257 //                        multiplication
1258 //      - vector_length : Number of elements in |in_vector1| and |in_vector2|
1259 //
1260 // Output:
1261 //      - out_vector    : Output vector (can be same as |in_vector1|)
1262 //
1263
1264 //
1265 // WebRtcSpl_AddAffineVectorToVector(...)
1266 //
1267 // Adds an affine transformed vector to another vector |out_vector|, i.e,
1268 // performs
1269 //  out_vector[k] += (in_vector[k]*gain+add_constant)>>right_shifts
1270 //
1271 // Input:
1272 //      - in_vector     : Input vector
1273 //      - gain          : Gain value, used to multiply the in vector with
1274 //      - add_constant  : Constant value to add (usually 1<<(right_shifts-1),
1275 //                        but others can be used as well
1276 //      - right_shifts  : Number of right bit shifts (0-16)
1277 //      - vector_length : Number of samples in |in_vector| and |out_vector|
1278 //
1279 // Output:
1280 //      - out_vector    : Vector with the output
1281 //
1282
1283 //
1284 // WebRtcSpl_AffineTransformVector(...)
1285 //
1286 // Affine transforms a vector, i.e, performs
1287 //  out_vector[k] = (in_vector[k]*gain+add_constant)>>right_shifts
1288 //
1289 // Input:
1290 //      - in_vector     : Input vector
1291 //      - gain          : Gain value, used to multiply the in vector with
1292 //      - add_constant  : Constant value to add (usually 1<<(right_shifts-1),
1293 //                        but others can be used as well
1294 //      - right_shifts  : Number of right bit shifts (0-16)
1295 //      - vector_length : Number of samples in |in_vector| and |out_vector|
1296 //
1297 // Output:
1298 //      - out_vector    : Vector with the output
1299 //
1300
1301 //
1302 // WebRtcSpl_IncreaseSeed(...)
1303 //
1304 // Increases the seed (and returns the new value)
1305 //
1306 // Input:
1307 //      - seed      : Seed for random calculation
1308 //
1309 // Output:
1310 //      - seed      : Updated seed value
1311 //
1312 // Return value     : The new seed value
1313 //
1314
1315 //
1316 // WebRtcSpl_RandU(...)
1317 //
1318 // Produces a uniformly distributed value in the int16_t range
1319 //
1320 // Input:
1321 //      - seed      : Seed for random calculation
1322 //
1323 // Output:
1324 //      - seed      : Updated seed value
1325 //
1326 // Return value     : Uniformly distributed value in the range
1327 //                    [Word16_MIN...Word16_MAX]
1328 //
1329
1330 //
1331 // WebRtcSpl_RandN(...)
1332 //
1333 // Produces a normal distributed value in the int16_t range
1334 //
1335 // Input:
1336 //      - seed      : Seed for random calculation
1337 //
1338 // Output:
1339 //      - seed      : Updated seed value
1340 //
1341 // Return value     : N(0,1) value in the Q13 domain
1342 //
1343
1344 //
1345 // WebRtcSpl_RandUArray(...)
1346 //
1347 // Produces a uniformly distributed vector with elements in the int16_t
1348 // range
1349 //
1350 // Input:
1351 //      - vector_length : Samples wanted in the vector
1352 //      - seed          : Seed for random calculation
1353 //
1354 // Output:
1355 //      - vector        : Vector with the uniform values
1356 //      - seed          : Updated seed value
1357 //
1358 // Return value         : Number of samples in vector, i.e., |vector_length|
1359 //
1360
1361 //
1362 // WebRtcSpl_Sqrt(...)
1363 //
1364 // Returns the square root of the input value |value|. The precision of this
1365 // function is integer precision, i.e., sqrt(8) gives 2 as answer.
1366 // If |value| is a negative number then 0 is returned.
1367 //
1368 // Algorithm:
1369 //
1370 // A sixth order Taylor Series expansion is used here to compute the square
1371 // root of a number y^0.5 = (1+x)^0.5
1372 // where
1373 // x = y-1
1374 //   = 1+(x/2)-0.5*((x/2)^2+0.5*((x/2)^3-0.625*((x/2)^4+0.875*((x/2)^5)
1375 // 0.5 <= x < 1
1376 //
1377 // Input:
1378 //      - value     : Value to calculate sqrt of
1379 //
1380 // Return value     : Result of the sqrt calculation
1381 //
1382
1383 //
1384 // WebRtcSpl_SqrtFloor(...)
1385 //
1386 // Returns the square root of the input value |value|. The precision of this
1387 // function is rounding down integer precision, i.e., sqrt(8) gives 2 as answer.
1388 // If |value| is a negative number then 0 is returned.
1389 //
1390 // Algorithm:
1391 //
1392 // An iterative 4 cylce/bit routine
1393 //
1394 // Input:
1395 //      - value     : Value to calculate sqrt of
1396 //
1397 // Return value     : Result of the sqrt calculation
1398 //
1399
1400 //
1401 // WebRtcSpl_DivU32U16(...)
1402 //
1403 // Divides a uint32_t |num| by a uint16_t |den|.
1404 //
1405 // If |den|==0, (uint32_t)0xFFFFFFFF is returned.
1406 //
1407 // Input:
1408 //      - num       : Numerator
1409 //      - den       : Denominator
1410 //
1411 // Return value     : Result of the division (as a uint32_t), i.e., the
1412 //                    integer part of num/den.
1413 //
1414
1415 //
1416 // WebRtcSpl_DivW32W16(...)
1417 //
1418 // Divides a int32_t |num| by a int16_t |den|.
1419 //
1420 // If |den|==0, (int32_t)0x7FFFFFFF is returned.
1421 //
1422 // Input:
1423 //      - num       : Numerator
1424 //      - den       : Denominator
1425 //
1426 // Return value     : Result of the division (as a int32_t), i.e., the
1427 //                    integer part of num/den.
1428 //
1429
1430 //
1431 // WebRtcSpl_DivW32W16ResW16(...)
1432 //
1433 // Divides a int32_t |num| by a int16_t |den|, assuming that the
1434 // result is less than 32768, otherwise an unpredictable result will occur.
1435 //
1436 // If |den|==0, (int16_t)0x7FFF is returned.
1437 //
1438 // Input:
1439 //      - num       : Numerator
1440 //      - den       : Denominator
1441 //
1442 // Return value     : Result of the division (as a int16_t), i.e., the
1443 //                    integer part of num/den.
1444 //
1445
1446 //
1447 // WebRtcSpl_DivResultInQ31(...)
1448 //
1449 // Divides a int32_t |num| by a int16_t |den|, assuming that the
1450 // absolute value of the denominator is larger than the numerator, otherwise
1451 // an unpredictable result will occur.
1452 //
1453 // Input:
1454 //      - num       : Numerator
1455 //      - den       : Denominator
1456 //
1457 // Return value     : Result of the division in Q31.
1458 //
1459
1460 //
1461 // WebRtcSpl_DivW32HiLow(...)
1462 //
1463 // Divides a int32_t |num| by a denominator in hi, low format. The
1464 // absolute value of the denominator has to be larger (or equal to) the
1465 // numerator.
1466 //
1467 // Input:
1468 //      - num       : Numerator
1469 //      - den_hi    : High part of denominator
1470 //      - den_low   : Low part of denominator
1471 //
1472 // Return value     : Divided value in Q31
1473 //
1474
1475 //
1476 // WebRtcSpl_Energy(...)
1477 //
1478 // Calculates the energy of a vector
1479 //
1480 // Input:
1481 //      - vector        : Vector which the energy should be calculated on
1482 //      - vector_length : Number of samples in vector
1483 //
1484 // Output:
1485 //      - scale_factor  : Number of left bit shifts needed to get the physical
1486 //                        energy value, i.e, to get the Q0 value
1487 //
1488 // Return value         : Energy value in Q(-|scale_factor|)
1489 //
1490
1491 //
1492 // WebRtcSpl_FilterAR(...)
1493 //
1494 // Performs a 32-bit AR filtering on a vector in Q12
1495 //
1496 // Input:
1497 //  - ar_coef                   : AR-coefficient vector (values in Q12),
1498 //                                ar_coef[0] must be 4096.
1499 //  - ar_coef_length            : Number of coefficients in |ar_coef|.
1500 //  - in_vector                 : Vector to be filtered.
1501 //  - in_vector_length          : Number of samples in |in_vector|.
1502 //  - filter_state              : Current state (higher part) of the filter.
1503 //  - filter_state_length       : Length (in samples) of |filter_state|.
1504 //  - filter_state_low          : Current state (lower part) of the filter.
1505 //  - filter_state_low_length   : Length (in samples) of |filter_state_low|.
1506 //  - out_vector_low_length     : Maximum length (in samples) of
1507 //                                |out_vector_low|.
1508 //
1509 // Output:
1510 //  - filter_state              : Updated state (upper part) vector.
1511 //  - filter_state_low          : Updated state (lower part) vector.
1512 //  - out_vector                : Vector containing the upper part of the
1513 //                                filtered values.
1514 //  - out_vector_low            : Vector containing the lower part of the
1515 //                                filtered values.
1516 //
1517 // Return value                 : Number of samples in the |out_vector|.
1518 //
1519
1520 //
1521 // WebRtcSpl_FilterMAFastQ12(...)
1522 //
1523 // Performs a MA filtering on a vector in Q12
1524 //
1525 // Input:
1526 //      - in_vector         : Input samples (state in positions
1527 //                            in_vector[-order] .. in_vector[-1])
1528 //      - ma_coef           : Filter coefficients (in Q12)
1529 //      - ma_coef_length    : Number of B coefficients (order+1)
1530 //      - vector_length     : Number of samples to be filtered
1531 //
1532 // Output:
1533 //      - out_vector        : Filtered samples
1534 //
1535
1536 //
1537 // WebRtcSpl_ComplexIFFT(...)
1538 //
1539 // Complex Inverse FFT
1540 //
1541 // Computes an inverse complex 2^|stages|-point FFT on the input vector, which
1542 // is in bit-reversed order. The original content of the vector is destroyed in
1543 // the process, since the input is overwritten by the output, normal-ordered,
1544 // FFT vector. With X as the input complex vector, y as the output complex
1545 // vector and with M = 2^|stages|, the following is computed:
1546 //
1547 //        M-1
1548 // y(k) = sum[X(i)*[cos(2*pi*i*k/M) + j*sin(2*pi*i*k/M)]]
1549 //        i=0
1550 //
1551 // The implementations are optimized for speed, not for code size. It uses the
1552 // decimation-in-time algorithm with radix-2 butterfly technique.
1553 //
1554 // Input:
1555 //      - vector    : In pointer to complex vector containing 2^|stages|
1556 //                    real elements interleaved with 2^|stages| imaginary
1557 //                    elements.
1558 //                    [ReImReImReIm....]
1559 //                    The elements are in Q(-scale) domain, see more on Return
1560 //                    Value below.
1561 //
1562 //      - stages    : Number of FFT stages. Must be at least 3 and at most 10,
1563 //                    since the table WebRtcSpl_kSinTable1024[] is 1024
1564 //                    elements long.
1565 //
1566 //      - mode      : This parameter gives the user to choose how the FFT
1567 //                    should work.
1568 //                    mode==0: Low-complexity and Low-accuracy mode
1569 //                    mode==1: High-complexity and High-accuracy mode
1570 //
1571 // Output:
1572 //      - vector    : Out pointer to the FFT vector (the same as input).
1573 //
1574 // Return Value     : The scale value that tells the number of left bit shifts
1575 //                    that the elements in the |vector| should be shifted with
1576 //                    in order to get Q0 values, i.e. the physically correct
1577 //                    values. The scale parameter is always 0 or positive,
1578 //                    except if N>1024 (|stages|>10), which returns a scale
1579 //                    value of -1, indicating error.
1580 //
1581
1582 //
1583 // WebRtcSpl_ComplexFFT(...)
1584 //
1585 // Complex FFT
1586 //
1587 // Computes a complex 2^|stages|-point FFT on the input vector, which is in
1588 // bit-reversed order. The original content of the vector is destroyed in
1589 // the process, since the input is overwritten by the output, normal-ordered,
1590 // FFT vector. With x as the input complex vector, Y as the output complex
1591 // vector and with M = 2^|stages|, the following is computed:
1592 //
1593 //              M-1
1594 // Y(k) = 1/M * sum[x(i)*[cos(2*pi*i*k/M) + j*sin(2*pi*i*k/M)]]
1595 //              i=0
1596 //
1597 // The implementations are optimized for speed, not for code size. It uses the
1598 // decimation-in-time algorithm with radix-2 butterfly technique.
1599 //
1600 // This routine prevents overflow by scaling by 2 before each FFT stage. This is
1601 // a fixed scaling, for proper normalization - there will be log2(n) passes, so
1602 // this results in an overall factor of 1/n, distributed to maximize arithmetic
1603 // accuracy.
1604 //
1605 // Input:
1606 //      - vector    : In pointer to complex vector containing 2^|stages| real
1607 //                    elements interleaved with 2^|stages| imaginary elements.
1608 //                    [ReImReImReIm....]
1609 //                    The output is in the Q0 domain.
1610 //
1611 //      - stages    : Number of FFT stages. Must be at least 3 and at most 10,
1612 //                    since the table WebRtcSpl_kSinTable1024[] is 1024
1613 //                    elements long.
1614 //
1615 //      - mode      : This parameter gives the user to choose how the FFT
1616 //                    should work.
1617 //                    mode==0: Low-complexity and Low-accuracy mode
1618 //                    mode==1: High-complexity and High-accuracy mode
1619 //
1620 // Output:
1621 //      - vector    : The output FFT vector is in the Q0 domain.
1622 //
1623 // Return value     : The scale parameter is always 0, except if N>1024,
1624 //                    which returns a scale value of -1, indicating error.
1625 //
1626
1627 //
1628 // WebRtcSpl_AnalysisQMF(...)
1629 //
1630 // Splits a 0-2*F Hz signal into two sub bands: 0-F Hz and F-2*F Hz. The
1631 // current version has F = 8000, therefore, a super-wideband audio signal is
1632 // split to lower-band 0-8 kHz and upper-band 8-16 kHz.
1633 //
1634 // Input:
1635 //      - in_data       : Wide band speech signal, 320 samples (10 ms)
1636 //
1637 // Input & Output:
1638 //      - filter_state1 : Filter state for first All-pass filter
1639 //      - filter_state2 : Filter state for second All-pass filter
1640 //
1641 // Output:
1642 //      - low_band      : Lower-band signal 0-8 kHz band, 160 samples (10 ms)
1643 //      - high_band     : Upper-band signal 8-16 kHz band (flipped in frequency
1644 //                        domain), 160 samples (10 ms)
1645 //
1646
1647 //
1648 // WebRtcSpl_SynthesisQMF(...)
1649 //
1650 // Combines the two sub bands (0-F and F-2*F Hz) into a signal of 0-2*F
1651 // Hz, (current version has F = 8000 Hz). So the filter combines lower-band
1652 // (0-8 kHz) and upper-band (8-16 kHz) channels to obtain super-wideband 0-16
1653 // kHz audio.
1654 //
1655 // Input:
1656 //      - low_band      : The signal with the 0-8 kHz band, 160 samples (10 ms)
1657 //      - high_band     : The signal with the 8-16 kHz band, 160 samples (10 ms)
1658 //
1659 // Input & Output:
1660 //      - filter_state1 : Filter state for first All-pass filter
1661 //      - filter_state2 : Filter state for second All-pass filter
1662 //
1663 // Output:
1664 //      - out_data      : Super-wideband speech signal, 0-16 kHz
1665 //
1666
1667 // int16_t WebRtcSpl_SatW32ToW16(...)
1668 //
1669 // This function saturates a 32-bit word into a 16-bit word.
1670 //
1671 // Input:
1672 //      - value32   : The value of a 32-bit word.
1673 //
1674 // Output:
1675 //      - out16     : the saturated 16-bit word.
1676 //
1677
1678 // int32_t WebRtc_MulAccumW16(...)
1679 //
1680 // This function multiply a 16-bit word by a 16-bit word, and accumulate this
1681 // value to a 32-bit integer.
1682 //
1683 // Input:
1684 //      - a    : The value of the first 16-bit word.
1685 //      - b    : The value of the second 16-bit word.
1686 //      - c    : The value of an 32-bit integer.
1687 //
1688 // Return Value: The value of a * b + c.
1689 //
1690
1691 // int16_t WebRtcSpl_get_version(...)
1692 //
1693 // This function gives the version string of the Signal Processing Library.
1694 //
1695 // Input:
1696 //      - length_in_bytes : The size of Allocated space (in Bytes) where
1697 //                          the version number is written to (in string format).
1698 //
1699 // Output:
1700 //      - version         : Pointer to a buffer where the version number is
1701 //                          written to.
1702 //