30f0d9c5d959e4c0d1142170f3bad208c2570de4
[platform/framework/web/crosswalk.git] / src / third_party / webrtc / modules / audio_processing / include / audio_processing.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 #ifndef WEBRTC_MODULES_AUDIO_PROCESSING_INCLUDE_AUDIO_PROCESSING_H_
12 #define WEBRTC_MODULES_AUDIO_PROCESSING_INCLUDE_AUDIO_PROCESSING_H_
13
14 #include <stddef.h>  // size_t
15 #include <stdio.h>  // FILE
16
17 #include "webrtc/common.h"
18 #include "webrtc/typedefs.h"
19
20 struct AecCore;
21
22 namespace webrtc {
23
24 class AudioFrame;
25 class EchoCancellation;
26 class EchoControlMobile;
27 class GainControl;
28 class HighPassFilter;
29 class LevelEstimator;
30 class NoiseSuppression;
31 class VoiceDetection;
32
33 // Use to enable the delay correction feature. This now engages an extended
34 // filter mode in the AEC, along with robustness measures around the reported
35 // system delays. It comes with a significant increase in AEC complexity, but is
36 // much more robust to unreliable reported delays.
37 //
38 // Detailed changes to the algorithm:
39 // - The filter length is changed from 48 to 128 ms. This comes with tuning of
40 //   several parameters: i) filter adaptation stepsize and error threshold;
41 //   ii) non-linear processing smoothing and overdrive.
42 // - Option to ignore the reported delays on platforms which we deem
43 //   sufficiently unreliable. See WEBRTC_UNTRUSTED_DELAY in echo_cancellation.c.
44 // - Faster startup times by removing the excessive "startup phase" processing
45 //   of reported delays.
46 // - Much more conservative adjustments to the far-end read pointer. We smooth
47 //   the delay difference more heavily, and back off from the difference more.
48 //   Adjustments force a readaptation of the filter, so they should be avoided
49 //   except when really necessary.
50 struct DelayCorrection {
51   DelayCorrection() : enabled(false) {}
52   explicit DelayCorrection(bool enabled) : enabled(enabled) {}
53   bool enabled;
54 };
55
56 // Use to disable the reported system delays. By disabling the reported system
57 // delays the echo cancellation algorithm assumes the process and reverse
58 // streams to be aligned. This configuration only applies to EchoCancellation
59 // and not EchoControlMobile and is set with AudioProcessing::SetExtraOptions().
60 // Note that by disabling reported system delays the EchoCancellation may
61 // regress in performance.
62 struct ReportedDelay {
63   ReportedDelay() : enabled(true) {}
64   explicit ReportedDelay(bool enabled) : enabled(enabled) {}
65   bool enabled;
66 };
67
68 // Must be provided through AudioProcessing::Create(Confg&). It will have no
69 // impact if used with AudioProcessing::SetExtraOptions().
70 struct ExperimentalAgc {
71   ExperimentalAgc() : enabled(true) {}
72   explicit ExperimentalAgc(bool enabled) : enabled(enabled) {}
73   bool enabled;
74 };
75
76 // Use to enable experimental noise suppression. It can be set in the
77 // constructor or using AudioProcessing::SetExtraOptions().
78 struct ExperimentalNs {
79   ExperimentalNs() : enabled(false) {}
80   explicit ExperimentalNs(bool enabled) : enabled(enabled) {}
81   bool enabled;
82 };
83
84 static const int kAudioProcMaxNativeSampleRateHz = 32000;
85
86 // The Audio Processing Module (APM) provides a collection of voice processing
87 // components designed for real-time communications software.
88 //
89 // APM operates on two audio streams on a frame-by-frame basis. Frames of the
90 // primary stream, on which all processing is applied, are passed to
91 // |ProcessStream()|. Frames of the reverse direction stream, which are used for
92 // analysis by some components, are passed to |AnalyzeReverseStream()|. On the
93 // client-side, this will typically be the near-end (capture) and far-end
94 // (render) streams, respectively. APM should be placed in the signal chain as
95 // close to the audio hardware abstraction layer (HAL) as possible.
96 //
97 // On the server-side, the reverse stream will normally not be used, with
98 // processing occurring on each incoming stream.
99 //
100 // Component interfaces follow a similar pattern and are accessed through
101 // corresponding getters in APM. All components are disabled at create-time,
102 // with default settings that are recommended for most situations. New settings
103 // can be applied without enabling a component. Enabling a component triggers
104 // memory allocation and initialization to allow it to start processing the
105 // streams.
106 //
107 // Thread safety is provided with the following assumptions to reduce locking
108 // overhead:
109 //   1. The stream getters and setters are called from the same thread as
110 //      ProcessStream(). More precisely, stream functions are never called
111 //      concurrently with ProcessStream().
112 //   2. Parameter getters are never called concurrently with the corresponding
113 //      setter.
114 //
115 // APM accepts only linear PCM audio data in chunks of 10 ms. The int16
116 // interfaces use interleaved data, while the float interfaces use deinterleaved
117 // data.
118 //
119 // Usage example, omitting error checking:
120 // AudioProcessing* apm = AudioProcessing::Create(0);
121 //
122 // apm->high_pass_filter()->Enable(true);
123 //
124 // apm->echo_cancellation()->enable_drift_compensation(false);
125 // apm->echo_cancellation()->Enable(true);
126 //
127 // apm->noise_reduction()->set_level(kHighSuppression);
128 // apm->noise_reduction()->Enable(true);
129 //
130 // apm->gain_control()->set_analog_level_limits(0, 255);
131 // apm->gain_control()->set_mode(kAdaptiveAnalog);
132 // apm->gain_control()->Enable(true);
133 //
134 // apm->voice_detection()->Enable(true);
135 //
136 // // Start a voice call...
137 //
138 // // ... Render frame arrives bound for the audio HAL ...
139 // apm->AnalyzeReverseStream(render_frame);
140 //
141 // // ... Capture frame arrives from the audio HAL ...
142 // // Call required set_stream_ functions.
143 // apm->set_stream_delay_ms(delay_ms);
144 // apm->gain_control()->set_stream_analog_level(analog_level);
145 //
146 // apm->ProcessStream(capture_frame);
147 //
148 // // Call required stream_ functions.
149 // analog_level = apm->gain_control()->stream_analog_level();
150 // has_voice = apm->stream_has_voice();
151 //
152 // // Repeate render and capture processing for the duration of the call...
153 // // Start a new call...
154 // apm->Initialize();
155 //
156 // // Close the application...
157 // delete apm;
158 //
159 class AudioProcessing {
160  public:
161   enum ChannelLayout {
162     kMono,
163     // Left, right.
164     kStereo,
165     // Mono, keyboard mic.
166     kMonoAndKeyboard,
167     // Left, right, keyboard mic.
168     kStereoAndKeyboard
169   };
170
171   // Creates an APM instance. Use one instance for every primary audio stream
172   // requiring processing. On the client-side, this would typically be one
173   // instance for the near-end stream, and additional instances for each far-end
174   // stream which requires processing. On the server-side, this would typically
175   // be one instance for every incoming stream.
176   static AudioProcessing* Create();
177   // Allows passing in an optional configuration at create-time.
178   static AudioProcessing* Create(const Config& config);
179   // TODO(ajm): Deprecated; remove all calls to it.
180   static AudioProcessing* Create(int id);
181   virtual ~AudioProcessing() {}
182
183   // Initializes internal states, while retaining all user settings. This
184   // should be called before beginning to process a new audio stream. However,
185   // it is not necessary to call before processing the first stream after
186   // creation.
187   //
188   // It is also not necessary to call if the audio parameters (sample
189   // rate and number of channels) have changed. Passing updated parameters
190   // directly to |ProcessStream()| and |AnalyzeReverseStream()| is permissible.
191   // If the parameters are known at init-time though, they may be provided.
192   virtual int Initialize() = 0;
193
194   // The int16 interfaces require:
195   //   - only |NativeRate|s be used
196   //   - that the input, output and reverse rates must match
197   //   - that |output_layout| matches |input_layout|
198   //
199   // The float interfaces accept arbitrary rates and support differing input
200   // and output layouts, but the output may only remove channels, not add.
201   virtual int Initialize(int input_sample_rate_hz,
202                          int output_sample_rate_hz,
203                          int reverse_sample_rate_hz,
204                          ChannelLayout input_layout,
205                          ChannelLayout output_layout,
206                          ChannelLayout reverse_layout) = 0;
207
208   // Pass down additional options which don't have explicit setters. This
209   // ensures the options are applied immediately.
210   virtual void SetExtraOptions(const Config& config) = 0;
211
212   // DEPRECATED.
213   // TODO(ajm): Remove after Chromium has upgraded to using Initialize().
214   virtual int set_sample_rate_hz(int rate) = 0;
215   // TODO(ajm): Remove after voice engine no longer requires it to resample
216   // the reverse stream to the forward rate.
217   virtual int input_sample_rate_hz() const = 0;
218   // TODO(ajm): Remove after Chromium no longer depends on it.
219   virtual int sample_rate_hz() const = 0;
220
221   // TODO(ajm): Only intended for internal use. Make private and friend the
222   // necessary classes?
223   virtual int proc_sample_rate_hz() const = 0;
224   virtual int proc_split_sample_rate_hz() const = 0;
225   virtual int num_input_channels() const = 0;
226   virtual int num_output_channels() const = 0;
227   virtual int num_reverse_channels() const = 0;
228
229   // Set to true when the output of AudioProcessing will be muted or in some
230   // other way not used. Ideally, the captured audio would still be processed,
231   // but some components may change behavior based on this information.
232   // Default false.
233   virtual void set_output_will_be_muted(bool muted) = 0;
234   virtual bool output_will_be_muted() const = 0;
235
236   // Processes a 10 ms |frame| of the primary audio stream. On the client-side,
237   // this is the near-end (or captured) audio.
238   //
239   // If needed for enabled functionality, any function with the set_stream_ tag
240   // must be called prior to processing the current frame. Any getter function
241   // with the stream_ tag which is needed should be called after processing.
242   //
243   // The |sample_rate_hz_|, |num_channels_|, and |samples_per_channel_|
244   // members of |frame| must be valid. If changed from the previous call to this
245   // method, it will trigger an initialization.
246   virtual int ProcessStream(AudioFrame* frame) = 0;
247
248   // Accepts deinterleaved float audio with the range [-1, 1]. Each element
249   // of |src| points to a channel buffer, arranged according to
250   // |input_layout|. At output, the channels will be arranged according to
251   // |output_layout| at |output_sample_rate_hz| in |dest|.
252   //
253   // The output layout may only remove channels, not add. |src| and |dest|
254   // may use the same memory, if desired.
255   virtual int ProcessStream(const float* const* src,
256                             int samples_per_channel,
257                             int input_sample_rate_hz,
258                             ChannelLayout input_layout,
259                             int output_sample_rate_hz,
260                             ChannelLayout output_layout,
261                             float* const* dest) = 0;
262
263   // Analyzes a 10 ms |frame| of the reverse direction audio stream. The frame
264   // will not be modified. On the client-side, this is the far-end (or to be
265   // rendered) audio.
266   //
267   // It is only necessary to provide this if echo processing is enabled, as the
268   // reverse stream forms the echo reference signal. It is recommended, but not
269   // necessary, to provide if gain control is enabled. On the server-side this
270   // typically will not be used. If you're not sure what to pass in here,
271   // chances are you don't need to use it.
272   //
273   // The |sample_rate_hz_|, |num_channels_|, and |samples_per_channel_|
274   // members of |frame| must be valid. |sample_rate_hz_| must correspond to
275   // |input_sample_rate_hz()|
276   //
277   // TODO(ajm): add const to input; requires an implementation fix.
278   virtual int AnalyzeReverseStream(AudioFrame* frame) = 0;
279
280   // Accepts deinterleaved float audio with the range [-1, 1]. Each element
281   // of |data| points to a channel buffer, arranged according to |layout|.
282   virtual int AnalyzeReverseStream(const float* const* data,
283                                    int samples_per_channel,
284                                    int sample_rate_hz,
285                                    ChannelLayout layout) = 0;
286
287   // This must be called if and only if echo processing is enabled.
288   //
289   // Sets the |delay| in ms between AnalyzeReverseStream() receiving a far-end
290   // frame and ProcessStream() receiving a near-end frame containing the
291   // corresponding echo. On the client-side this can be expressed as
292   //   delay = (t_render - t_analyze) + (t_process - t_capture)
293   // where,
294   //   - t_analyze is the time a frame is passed to AnalyzeReverseStream() and
295   //     t_render is the time the first sample of the same frame is rendered by
296   //     the audio hardware.
297   //   - t_capture is the time the first sample of a frame is captured by the
298   //     audio hardware and t_pull is the time the same frame is passed to
299   //     ProcessStream().
300   virtual int set_stream_delay_ms(int delay) = 0;
301   virtual int stream_delay_ms() const = 0;
302   virtual bool was_stream_delay_set() const = 0;
303
304   // Call to signal that a key press occurred (true) or did not occur (false)
305   // with this chunk of audio.
306   virtual void set_stream_key_pressed(bool key_pressed) = 0;
307   virtual bool stream_key_pressed() const = 0;
308
309   // Sets a delay |offset| in ms to add to the values passed in through
310   // set_stream_delay_ms(). May be positive or negative.
311   //
312   // Note that this could cause an otherwise valid value passed to
313   // set_stream_delay_ms() to return an error.
314   virtual void set_delay_offset_ms(int offset) = 0;
315   virtual int delay_offset_ms() const = 0;
316
317   // Starts recording debugging information to a file specified by |filename|,
318   // a NULL-terminated string. If there is an ongoing recording, the old file
319   // will be closed, and recording will continue in the newly specified file.
320   // An already existing file will be overwritten without warning.
321   static const size_t kMaxFilenameSize = 1024;
322   virtual int StartDebugRecording(const char filename[kMaxFilenameSize]) = 0;
323
324   // Same as above but uses an existing file handle. Takes ownership
325   // of |handle| and closes it at StopDebugRecording().
326   virtual int StartDebugRecording(FILE* handle) = 0;
327
328   // Stops recording debugging information, and closes the file. Recording
329   // cannot be resumed in the same file (without overwriting it).
330   virtual int StopDebugRecording() = 0;
331
332   // These provide access to the component interfaces and should never return
333   // NULL. The pointers will be valid for the lifetime of the APM instance.
334   // The memory for these objects is entirely managed internally.
335   virtual EchoCancellation* echo_cancellation() const = 0;
336   virtual EchoControlMobile* echo_control_mobile() const = 0;
337   virtual GainControl* gain_control() const = 0;
338   virtual HighPassFilter* high_pass_filter() const = 0;
339   virtual LevelEstimator* level_estimator() const = 0;
340   virtual NoiseSuppression* noise_suppression() const = 0;
341   virtual VoiceDetection* voice_detection() const = 0;
342
343   struct Statistic {
344     int instant;  // Instantaneous value.
345     int average;  // Long-term average.
346     int maximum;  // Long-term maximum.
347     int minimum;  // Long-term minimum.
348   };
349
350   enum Error {
351     // Fatal errors.
352     kNoError = 0,
353     kUnspecifiedError = -1,
354     kCreationFailedError = -2,
355     kUnsupportedComponentError = -3,
356     kUnsupportedFunctionError = -4,
357     kNullPointerError = -5,
358     kBadParameterError = -6,
359     kBadSampleRateError = -7,
360     kBadDataLengthError = -8,
361     kBadNumberChannelsError = -9,
362     kFileError = -10,
363     kStreamParameterNotSetError = -11,
364     kNotEnabledError = -12,
365
366     // Warnings are non-fatal.
367     // This results when a set_stream_ parameter is out of range. Processing
368     // will continue, but the parameter may have been truncated.
369     kBadStreamParameterWarning = -13
370   };
371
372   enum NativeRate {
373     kSampleRate8kHz = 8000,
374     kSampleRate16kHz = 16000,
375     kSampleRate32kHz = 32000
376   };
377
378   static const int kChunkSizeMs = 10;
379 };
380
381 // The acoustic echo cancellation (AEC) component provides better performance
382 // than AECM but also requires more processing power and is dependent on delay
383 // stability and reporting accuracy. As such it is well-suited and recommended
384 // for PC and IP phone applications.
385 //
386 // Not recommended to be enabled on the server-side.
387 class EchoCancellation {
388  public:
389   // EchoCancellation and EchoControlMobile may not be enabled simultaneously.
390   // Enabling one will disable the other.
391   virtual int Enable(bool enable) = 0;
392   virtual bool is_enabled() const = 0;
393
394   // Differences in clock speed on the primary and reverse streams can impact
395   // the AEC performance. On the client-side, this could be seen when different
396   // render and capture devices are used, particularly with webcams.
397   //
398   // This enables a compensation mechanism, and requires that
399   // set_stream_drift_samples() be called.
400   virtual int enable_drift_compensation(bool enable) = 0;
401   virtual bool is_drift_compensation_enabled() const = 0;
402
403   // Sets the difference between the number of samples rendered and captured by
404   // the audio devices since the last call to |ProcessStream()|. Must be called
405   // if drift compensation is enabled, prior to |ProcessStream()|.
406   virtual void set_stream_drift_samples(int drift) = 0;
407   virtual int stream_drift_samples() const = 0;
408
409   enum SuppressionLevel {
410     kLowSuppression,
411     kModerateSuppression,
412     kHighSuppression
413   };
414
415   // Sets the aggressiveness of the suppressor. A higher level trades off
416   // double-talk performance for increased echo suppression.
417   virtual int set_suppression_level(SuppressionLevel level) = 0;
418   virtual SuppressionLevel suppression_level() const = 0;
419
420   // Returns false if the current frame almost certainly contains no echo
421   // and true if it _might_ contain echo.
422   virtual bool stream_has_echo() const = 0;
423
424   // Enables the computation of various echo metrics. These are obtained
425   // through |GetMetrics()|.
426   virtual int enable_metrics(bool enable) = 0;
427   virtual bool are_metrics_enabled() const = 0;
428
429   // Each statistic is reported in dB.
430   // P_far:  Far-end (render) signal power.
431   // P_echo: Near-end (capture) echo signal power.
432   // P_out:  Signal power at the output of the AEC.
433   // P_a:    Internal signal power at the point before the AEC's non-linear
434   //         processor.
435   struct Metrics {
436     // RERL = ERL + ERLE
437     AudioProcessing::Statistic residual_echo_return_loss;
438
439     // ERL = 10log_10(P_far / P_echo)
440     AudioProcessing::Statistic echo_return_loss;
441
442     // ERLE = 10log_10(P_echo / P_out)
443     AudioProcessing::Statistic echo_return_loss_enhancement;
444
445     // (Pre non-linear processing suppression) A_NLP = 10log_10(P_echo / P_a)
446     AudioProcessing::Statistic a_nlp;
447   };
448
449   // TODO(ajm): discuss the metrics update period.
450   virtual int GetMetrics(Metrics* metrics) = 0;
451
452   // Enables computation and logging of delay values. Statistics are obtained
453   // through |GetDelayMetrics()|.
454   virtual int enable_delay_logging(bool enable) = 0;
455   virtual bool is_delay_logging_enabled() const = 0;
456
457   // The delay metrics consists of the delay |median| and the delay standard
458   // deviation |std|. The values are averaged over the time period since the
459   // last call to |GetDelayMetrics()|.
460   virtual int GetDelayMetrics(int* median, int* std) = 0;
461
462   // Returns a pointer to the low level AEC component.  In case of multiple
463   // channels, the pointer to the first one is returned.  A NULL pointer is
464   // returned when the AEC component is disabled or has not been initialized
465   // successfully.
466   virtual struct AecCore* aec_core() const = 0;
467
468  protected:
469   virtual ~EchoCancellation() {}
470 };
471
472 // The acoustic echo control for mobile (AECM) component is a low complexity
473 // robust option intended for use on mobile devices.
474 //
475 // Not recommended to be enabled on the server-side.
476 class EchoControlMobile {
477  public:
478   // EchoCancellation and EchoControlMobile may not be enabled simultaneously.
479   // Enabling one will disable the other.
480   virtual int Enable(bool enable) = 0;
481   virtual bool is_enabled() const = 0;
482
483   // Recommended settings for particular audio routes. In general, the louder
484   // the echo is expected to be, the higher this value should be set. The
485   // preferred setting may vary from device to device.
486   enum RoutingMode {
487     kQuietEarpieceOrHeadset,
488     kEarpiece,
489     kLoudEarpiece,
490     kSpeakerphone,
491     kLoudSpeakerphone
492   };
493
494   // Sets echo control appropriate for the audio routing |mode| on the device.
495   // It can and should be updated during a call if the audio routing changes.
496   virtual int set_routing_mode(RoutingMode mode) = 0;
497   virtual RoutingMode routing_mode() const = 0;
498
499   // Comfort noise replaces suppressed background noise to maintain a
500   // consistent signal level.
501   virtual int enable_comfort_noise(bool enable) = 0;
502   virtual bool is_comfort_noise_enabled() const = 0;
503
504   // A typical use case is to initialize the component with an echo path from a
505   // previous call. The echo path is retrieved using |GetEchoPath()|, typically
506   // at the end of a call. The data can then be stored for later use as an
507   // initializer before the next call, using |SetEchoPath()|.
508   //
509   // Controlling the echo path this way requires the data |size_bytes| to match
510   // the internal echo path size. This size can be acquired using
511   // |echo_path_size_bytes()|. |SetEchoPath()| causes an entire reset, worth
512   // noting if it is to be called during an ongoing call.
513   //
514   // It is possible that version incompatibilities may result in a stored echo
515   // path of the incorrect size. In this case, the stored path should be
516   // discarded.
517   virtual int SetEchoPath(const void* echo_path, size_t size_bytes) = 0;
518   virtual int GetEchoPath(void* echo_path, size_t size_bytes) const = 0;
519
520   // The returned path size is guaranteed not to change for the lifetime of
521   // the application.
522   static size_t echo_path_size_bytes();
523
524  protected:
525   virtual ~EchoControlMobile() {}
526 };
527
528 // The automatic gain control (AGC) component brings the signal to an
529 // appropriate range. This is done by applying a digital gain directly and, in
530 // the analog mode, prescribing an analog gain to be applied at the audio HAL.
531 //
532 // Recommended to be enabled on the client-side.
533 class GainControl {
534  public:
535   virtual int Enable(bool enable) = 0;
536   virtual bool is_enabled() const = 0;
537
538   // When an analog mode is set, this must be called prior to |ProcessStream()|
539   // to pass the current analog level from the audio HAL. Must be within the
540   // range provided to |set_analog_level_limits()|.
541   virtual int set_stream_analog_level(int level) = 0;
542
543   // When an analog mode is set, this should be called after |ProcessStream()|
544   // to obtain the recommended new analog level for the audio HAL. It is the
545   // users responsibility to apply this level.
546   virtual int stream_analog_level() = 0;
547
548   enum Mode {
549     // Adaptive mode intended for use if an analog volume control is available
550     // on the capture device. It will require the user to provide coupling
551     // between the OS mixer controls and AGC through the |stream_analog_level()|
552     // functions.
553     //
554     // It consists of an analog gain prescription for the audio device and a
555     // digital compression stage.
556     kAdaptiveAnalog,
557
558     // Adaptive mode intended for situations in which an analog volume control
559     // is unavailable. It operates in a similar fashion to the adaptive analog
560     // mode, but with scaling instead applied in the digital domain. As with
561     // the analog mode, it additionally uses a digital compression stage.
562     kAdaptiveDigital,
563
564     // Fixed mode which enables only the digital compression stage also used by
565     // the two adaptive modes.
566     //
567     // It is distinguished from the adaptive modes by considering only a
568     // short time-window of the input signal. It applies a fixed gain through
569     // most of the input level range, and compresses (gradually reduces gain
570     // with increasing level) the input signal at higher levels. This mode is
571     // preferred on embedded devices where the capture signal level is
572     // predictable, so that a known gain can be applied.
573     kFixedDigital
574   };
575
576   virtual int set_mode(Mode mode) = 0;
577   virtual Mode mode() const = 0;
578
579   // Sets the target peak |level| (or envelope) of the AGC in dBFs (decibels
580   // from digital full-scale). The convention is to use positive values. For
581   // instance, passing in a value of 3 corresponds to -3 dBFs, or a target
582   // level 3 dB below full-scale. Limited to [0, 31].
583   //
584   // TODO(ajm): use a negative value here instead, if/when VoE will similarly
585   //            update its interface.
586   virtual int set_target_level_dbfs(int level) = 0;
587   virtual int target_level_dbfs() const = 0;
588
589   // Sets the maximum |gain| the digital compression stage may apply, in dB. A
590   // higher number corresponds to greater compression, while a value of 0 will
591   // leave the signal uncompressed. Limited to [0, 90].
592   virtual int set_compression_gain_db(int gain) = 0;
593   virtual int compression_gain_db() const = 0;
594
595   // When enabled, the compression stage will hard limit the signal to the
596   // target level. Otherwise, the signal will be compressed but not limited
597   // above the target level.
598   virtual int enable_limiter(bool enable) = 0;
599   virtual bool is_limiter_enabled() const = 0;
600
601   // Sets the |minimum| and |maximum| analog levels of the audio capture device.
602   // Must be set if and only if an analog mode is used. Limited to [0, 65535].
603   virtual int set_analog_level_limits(int minimum,
604                                       int maximum) = 0;
605   virtual int analog_level_minimum() const = 0;
606   virtual int analog_level_maximum() const = 0;
607
608   // Returns true if the AGC has detected a saturation event (period where the
609   // signal reaches digital full-scale) in the current frame and the analog
610   // level cannot be reduced.
611   //
612   // This could be used as an indicator to reduce or disable analog mic gain at
613   // the audio HAL.
614   virtual bool stream_is_saturated() const = 0;
615
616  protected:
617   virtual ~GainControl() {}
618 };
619
620 // A filtering component which removes DC offset and low-frequency noise.
621 // Recommended to be enabled on the client-side.
622 class HighPassFilter {
623  public:
624   virtual int Enable(bool enable) = 0;
625   virtual bool is_enabled() const = 0;
626
627  protected:
628   virtual ~HighPassFilter() {}
629 };
630
631 // An estimation component used to retrieve level metrics.
632 class LevelEstimator {
633  public:
634   virtual int Enable(bool enable) = 0;
635   virtual bool is_enabled() const = 0;
636
637   // Returns the root mean square (RMS) level in dBFs (decibels from digital
638   // full-scale), or alternately dBov. It is computed over all primary stream
639   // frames since the last call to RMS(). The returned value is positive but
640   // should be interpreted as negative. It is constrained to [0, 127].
641   //
642   // The computation follows: https://tools.ietf.org/html/rfc6465
643   // with the intent that it can provide the RTP audio level indication.
644   //
645   // Frames passed to ProcessStream() with an |_energy| of zero are considered
646   // to have been muted. The RMS of the frame will be interpreted as -127.
647   virtual int RMS() = 0;
648
649  protected:
650   virtual ~LevelEstimator() {}
651 };
652
653 // The noise suppression (NS) component attempts to remove noise while
654 // retaining speech. Recommended to be enabled on the client-side.
655 //
656 // Recommended to be enabled on the client-side.
657 class NoiseSuppression {
658  public:
659   virtual int Enable(bool enable) = 0;
660   virtual bool is_enabled() const = 0;
661
662   // Determines the aggressiveness of the suppression. Increasing the level
663   // will reduce the noise level at the expense of a higher speech distortion.
664   enum Level {
665     kLow,
666     kModerate,
667     kHigh,
668     kVeryHigh
669   };
670
671   virtual int set_level(Level level) = 0;
672   virtual Level level() const = 0;
673
674   // Returns the internally computed prior speech probability of current frame
675   // averaged over output channels. This is not supported in fixed point, for
676   // which |kUnsupportedFunctionError| is returned.
677   virtual float speech_probability() const = 0;
678
679  protected:
680   virtual ~NoiseSuppression() {}
681 };
682
683 // The voice activity detection (VAD) component analyzes the stream to
684 // determine if voice is present. A facility is also provided to pass in an
685 // external VAD decision.
686 //
687 // In addition to |stream_has_voice()| the VAD decision is provided through the
688 // |AudioFrame| passed to |ProcessStream()|. The |vad_activity_| member will be
689 // modified to reflect the current decision.
690 class VoiceDetection {
691  public:
692   virtual int Enable(bool enable) = 0;
693   virtual bool is_enabled() const = 0;
694
695   // Returns true if voice is detected in the current frame. Should be called
696   // after |ProcessStream()|.
697   virtual bool stream_has_voice() const = 0;
698
699   // Some of the APM functionality requires a VAD decision. In the case that
700   // a decision is externally available for the current frame, it can be passed
701   // in here, before |ProcessStream()| is called.
702   //
703   // VoiceDetection does _not_ need to be enabled to use this. If it happens to
704   // be enabled, detection will be skipped for any frame in which an external
705   // VAD decision is provided.
706   virtual int set_stream_has_voice(bool has_voice) = 0;
707
708   // Specifies the likelihood that a frame will be declared to contain voice.
709   // A higher value makes it more likely that speech will not be clipped, at
710   // the expense of more noise being detected as voice.
711   enum Likelihood {
712     kVeryLowLikelihood,
713     kLowLikelihood,
714     kModerateLikelihood,
715     kHighLikelihood
716   };
717
718   virtual int set_likelihood(Likelihood likelihood) = 0;
719   virtual Likelihood likelihood() const = 0;
720
721   // Sets the |size| of the frames in ms on which the VAD will operate. Larger
722   // frames will improve detection accuracy, but reduce the frequency of
723   // updates.
724   //
725   // This does not impact the size of frames passed to |ProcessStream()|.
726   virtual int set_frame_size_ms(int size) = 0;
727   virtual int frame_size_ms() const = 0;
728
729  protected:
730   virtual ~VoiceDetection() {}
731 };
732 }  // namespace webrtc
733
734 #endif  // WEBRTC_MODULES_AUDIO_PROCESSING_INCLUDE_AUDIO_PROCESSING_H_