utun2/lib/speex_aec.c

// speex_aec.c — C-обёртка над SpeexDSP mdf.c (акустическое эхоподавление).
//
// API см. в speex_aec.h. Ключевые детали реализации:
//  - собственная линия задержки рендера на depth кадров (SpeexDSP даёт только
//    фиксированные 2 кадра — PLAYBACK_DELAY в mdf.c);
//  - синхронный speex_echo_cancellation(rec, play_delayed, out) с выравниванием
//    рендер↔захват по линии задержки;
//  - дрейф независимых потоков: переполнение линии → отбрасываем старый кадр,
//    недозаполнение (старт/underflow) → passthrough без канселлера.
//
// Захват и рендер приходят чанками разного размера (480/960), поэтому обе
// стороны накапливаются до полного кадра (frame_samples) внутри обёртки.

#include "speex_aec.h"
#include "debug_config.h"
#include "mem.h"

#include <string.h>

#include <speex/speex_echo.h>

#define AEC_ID "speex_aec"

struct speex_aec {
    SpeexEchoState* st;
    int frame_samples;      /* сэмплов в кадре (960 @48кГц) */
    int depth;              /* глубина линии задержки в кадрах (>=1) */
    int16_t* line;          /* кольцо depth*frame_samples */
    int head;               /* индекс самого старого кадра в line */
    int count;              /* кадров в линии (0..depth) */
    int16_t* play_acc;      /* аккумулятор рендера до кадра */
    int play_len;
    int16_t* cap_acc;       /* аккумулятор захвата до кадра */
    int cap_len;
    uint32_t overruns;      /* отброшено рендер-кадров (дрейф: рендер быстрее) */
    uint32_t underruns;     /* passthrough-кадров (дрейф: рендер медленнее/старт) */
};

/* Положить полный рендер-кадр в линию задержки (вытесняя старейший при переполнении). */
static void aec_enqueue(speex_aec_t* a, const int16_t* frame) {
    if (a->count == a->depth) {
        a->head = (a->head + 1) % a->depth;
        a->count--;
        a->overruns++;
        if (a->overruns == 1 || (a->overruns & 0xff) == 0) {
            DEBUG_WARN(DEBUG_CATEGORY_AEC,
                       "%s: delay line overflow (render faster than capture) overruns=%u", AEC_ID, a->overruns);
        }
    }
    memcpy(a->line + (size_t)((a->head + a->count) % a->depth) * a->frame_samples,
           frame, (size_t)a->frame_samples * sizeof(int16_t));
    a->count++;
}

speex_aec_t* speex_aec_create(int sample_rate, int frame_samples, int filter_samples, int delay_frames) {
    speex_aec_t* a;
    int rate;

    if (sample_rate <= 0 || frame_samples <= 0 || filter_samples < frame_samples) {
        DEBUG_ERROR(DEBUG_CATEGORY_AEC, "%s: bad args rate=%d frame=%d filter=%d delay=%d",
                    AEC_ID, sample_rate, frame_samples, filter_samples, delay_frames);
        return NULL;
    }

    a = (speex_aec_t*)u_calloc(1, sizeof(*a));
    if (!a) {
        DEBUG_ERROR(DEBUG_CATEGORY_AEC, "%s: OOM for state", AEC_ID);
        return NULL;
    }

    a->st = speex_echo_state_init(frame_samples, filter_samples);
    rate = sample_rate;
    if (speex_echo_ctl(a->st, SPEEX_ECHO_SET_SAMPLING_RATE, &rate) != 0) {
        DEBUG_ERROR(DEBUG_CATEGORY_AEC, "%s: SET_SAMPLING_RATE(%d) failed", AEC_ID, sample_rate);
        speex_echo_state_destroy(a->st);
        u_free(a);
        return NULL;
    }

    a->frame_samples = frame_samples;
    a->depth = delay_frames > 0 ? delay_frames : 1;
    a->line = (int16_t*)u_calloc((uint32_t)(a->depth * frame_samples), sizeof(int16_t));
    a->play_acc = (int16_t*)u_calloc((uint32_t)frame_samples, sizeof(int16_t));
    a->cap_acc = (int16_t*)u_calloc((uint32_t)frame_samples, sizeof(int16_t));
    if (!a->line || !a->play_acc || !a->cap_acc) {
        DEBUG_ERROR(DEBUG_CATEGORY_AEC, "%s: OOM for buffers", AEC_ID);
        if (a->line) u_free(a->line);
        if (a->play_acc) u_free(a->play_acc);
        if (a->cap_acc) u_free(a->cap_acc);
        speex_echo_state_destroy(a->st);
        u_free(a);
        return NULL;
    }

    DEBUG_INFO(DEBUG_CATEGORY_AEC, "%s: created rate=%d frame=%d filter=%d delay=%d frames",
               AEC_ID, sample_rate, frame_samples, filter_samples, a->depth);
    return a;
}

void speex_aec_destroy(speex_aec_t* a) {
    if (!a) return;
    speex_echo_state_destroy(a->st);
    u_free(a->line);
    u_free(a->play_acc);
    u_free(a->cap_acc);
    u_free(a);
}

void speex_aec_reset(speex_aec_t* a) {
    if (!a) return;
    speex_echo_state_reset(a->st);
    a->head = 0;
    a->count = 0;
    a->play_len = 0;
    a->cap_len = 0;
    DEBUG_INFO(DEBUG_CATEGORY_AEC, "%s: reset (filter + delay line)", AEC_ID);
}

void speex_aec_feed_playback(speex_aec_t* a, const int16_t* pcm, int count) {
    int fs, take;

    if (!a || !pcm || count <= 0) return;
    fs = a->frame_samples;

    take = count;
    if (a->play_len + count > fs) take = fs - a->play_len;
    memcpy(a->play_acc + a->play_len, pcm, (size_t)take * sizeof(int16_t));
    a->play_len += take;
    if (a->play_len < fs) return;

    aec_enqueue(a, a->play_acc);
    a->play_len = 0;
}

int speex_aec_process_capture(speex_aec_t* a, const int16_t* pcm, int count, int16_t* out) {
    int fs, take;

    if (!a || !pcm || !out || count <= 0) return 0;
    fs = a->frame_samples;

    take = count;
    if (a->cap_len + count > fs) take = fs - a->cap_len;
    memcpy(a->cap_acc + a->cap_len, pcm, (size_t)take * sizeof(int16_t));
    a->cap_len += take;
    if (a->cap_len < fs) return 0;

    if (a->count == a->depth) {
        const int16_t* ref = a->line + (size_t)a->head * fs;
        speex_echo_cancellation(a->st, a->cap_acc, ref, out);
        a->head = (a->head + 1) % a->depth;
        a->count--;
    } else {
        /* линия не наполнена (старт или рендер отстаёт): passthrough без канселлера */
        if (a->underruns == 0 || (a->underruns & 0xff) == 0) {
            DEBUG_WARN(DEBUG_CATEGORY_AEC,
                       "%s: delay line underflow (render slower than capture) underruns=%u fill=%d/%d",
                       AEC_ID, a->underruns, a->count, a->depth);
        }
        memcpy(out, a->cap_acc, (size_t)fs * sizeof(int16_t));
        a->underruns++;
    }

    a->cap_len = 0;
    return fs;
}

int speex_aec_delay_fill(const speex_aec_t* a) {
    return a ? a->count : 0;
}