xref: /CTR-SDK-1.0.0/CTR_SDK/include/nn/snd/CTR/MPCore/snd_FxReverb.h

/*---------------------------------------------------------------------------*
  Project:  Horizon
  File:     snd_FxReverb.h

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  $Rev: $
 *---------------------------------------------------------------------------*/

#ifndef NN_SND_FX_REVERB_H_
#define NN_SND_FX_REVERB_H_

#ifdef __cplusplus

namespace nn  { namespace snd { namespace CTR {

//---------------------------------------------------------------------------
//! @brief  リバーブエフェクトクラスです。
//!
//!         エフェクトを実行するには、@ref SetEffect 関数を呼び出してください。
//!
//!         エフェクトは CPU で処理されます (DSP では処理されません)。
//!
//!         @ref FxDelay と異なり、前方の 2ch にしかエフェクト処理されません。
//!
//! @see FxDelay クラス
//!
//! @date 2010/10/20 初版
//---------------------------------------------------------------------------
class FxReverb
{
public:
    //---------------------------------------------------------------------------
    //! @brief  フィルタサイズを表現する構造体です。
    //!
    //!         m_Comb0 および m_Comb1 は、後置残響音
    //!         (詳しくは @ref Param の説明をご覧ください) にかかる
    //!         「くし型フィルタ」のサイズを表します。
    //!         この値を小さくすると、特定の周波数だけ際立った金属的な音になります。
    //!         m_Comb0 の初期値は 19 * 160、
    //!         m_Comb1 の初期値は 23 * 160 です。
    //!
    //!         m_AllPass は、後置残響音にかかる全域通過フィルタのサイズ (ディレイ長) を表します。
    //!         この値を大きくすると、後置残響音をきめ細かくすることができます。
    //!         初期値は 13 * 160 です。
    //!
    //!         160 は 1 オーディオフレーム (約 5 msec) で処理するサンプル数に由来します。
    //!         初期値で設定されているように 19, 23, 13 など、
    //!         「互いに素」な値を設定することが望ましいです。
    //!         互いに素な値に設定しないと、リバーブ音に周期性が出やすくなります。
    //!
    //!         エフェクト実行中にこれらの値を変更すると、
    //!         ノイズがのる可能性があります。
    //!
    //! @date 2010/10/20 初版
    //---------------------------------------------------------------------------
    struct FilterSize
    {
        u32  m_Comb0;    //!< くし型フィルタ 0 のサイズです。
        u32  m_Comb1;    //!< くし型フィルタ 1 のサイズです。
        u32  m_AllPass;  //!< 全域通過フィルタのサイズです。

        //---------------------------------------------------------------------------
        //! @brief    コンストラクタです。
        //!
        //! @date 2010/10/20 初版
        //---------------------------------------------------------------------------
        FilterSize()
        : m_Comb0( 19 * NN_SND_SAMPLES_PER_FRAME ),
          m_Comb1( 23 * NN_SND_SAMPLES_PER_FRAME ),
          m_AllPass( 13 * NN_SND_SAMPLES_PER_FRAME )
        {}
    };

    //---------------------------------------------------------------------------
    //! @brief  リバーブパラメータの構造体です。
    //!
    //!         リバーブは大きく「初期反射音」と「後置残響音」とに分けて考えられます。
    //!
    //!         「初期反射音」は m_EarlyReflectionTime および m_EarlyGain で
    //!         調整することができます。
    //!
    //!         m_EarlyReflectionTime は初期反射音が返ってくるまでの時間を表します。
    //!         この値が大きければ大きいほど、音が反射して返ってくるまでの時間が長くなります。
    //!         単位は msec で、5 以上かつ 5 の倍数を設定する必要があります。
    //!         初期値は 60 に設定されています。
    //!
    //!         m_EarlyGain は初期反射音の出力ゲインを表します。
    //!         0.0f ～ 1.0f で設定します。
    //!         0.0f にすると初期反射音が聞こえなくなります。
    //!         初期値は 0.6f に設定されています。
    //!
    //!         「後置残響音」は m_FusedTime, m_FusedGain, m_PreDelayTime,
    //!         m_Coloration, m_Damping, m_pFilterSize で調整することができます。
    //!
    //!         m_FusedTime は後置残響音が鳴り続ける時間を表します。
    //!         この値を大きくすると、音が反射しやすい空間を表現することができます。
    //!         単位は msec で、初期値は 4000 に設定されています。
    //!
    //!         m_FusedGain は後置残響音の出力ゲインを表します。
    //!         0.0f ～ 1.0f で設定します。
    //!         0.0f にすると後置残響音が聞こえなくなります。
    //!         初期値は 0.4f に設定されています。
    //!
    //!         m_PreDelayTime は、後置残響音の前に置かれる遅延時間を表します。
    //!         この値が大きければ大きいほど、後置残響音が遅れて聞こえるようになります。
    //!         単位は msec で、5 以上かつ 5 の倍数で設定する必要があります。
    //!         初期値は 100 です。
    //!
    //!         m_Coloration は後置残響音の全域通過フィルタの係数を表します。
    //!         この値を大きくすると後置残響音がきめ細かくなり、
    //!         より複雑な残響が混じるようなります。
    //!         0.0f ～ 1.0f で設定します。
    //!         0.0f にすると全域通過フィルタはスルーされます。
    //!         初期値は 0.5f です。
    //!
    //!         m_Damping は後置残響音に対する LPF (ローパスフィルタ) のかかり具合を表します。
    //!         0.0f ～ 1.0f で設定します。
    //!         この値を大きくすればするほど、カットオフ周波数が下がっていきます。
    //!         0.0f にすると、LPF はかかりません。
    //!         初期値は 0.4f です。
    //!
    //!         m_pFilterSize の各メンバ変数については、@ref FilterSize の説明をご覧ください。
    //!
    //!         @ref GetRequiredMemSize で取得できる必要メモリサイズは、@n
    //!         ・m_EarlyReflectionTime @n
    //!         ・m_PreDelayTime @n
    //!         ・m_pFilterSize @n
    //!         に依存します。
    //!
    //!         エフェクト実行中に次の値を変更すると、ノイズがのる可能性があります。@n
    //!         ・m_EarlyReflectionTime @n
    //!         ・m_PreDelayTime
    //!
    //!         また、次の値はエフェクト実行中であっても、「連続的に」変化させる場合は、
    //!         ノイズはのりません。@n
    //!         ・m_FusedTime @n
    //!         ・m_Coloration @n
    //!         ・m_Damping @n
    //!         ・m_EarlyGain @n
    //!         ・m_FusedGain
    //!
    //!         エフェクト実行中にパラメータを変更する場合は、@ref SetParam を呼び出してください。
    //!
    //! @date 2010/10/20 初版
    //---------------------------------------------------------------------------
    struct Param
    {
        u32 m_EarlyReflectionTime;  //!< 初期反射時間 (msec) です。
        u32 m_FusedTime;            //!< 後置残響音の減衰時間 (msec) です。
        u32 m_PreDelayTime;         //!< 後置残響音のプリディレイ時間 (msec) です。
        f32 m_Coloration;           //!< 後置残響音の全域通過フィルタの係数です。
        f32 m_Damping;              //!< 後置残響音の LPF のかかり具合です。

        //! フィルタサイズです。NULL を指定すると、FilterSize 構造体の初期値値が設定されます。
        FilterSize* m_pFilterSize;

        f32 m_EarlyGain;            //!< 初期反射音の出力ゲインです。
        f32 m_FusedGain;            //!< 後置残響音の出力ゲインです。

        //---------------------------------------------------------------------------
        //! @brief    コンストラクタです。
        //!
        //! @date 2010/10/20 初版
        //---------------------------------------------------------------------------
        Param()
        : m_EarlyReflectionTime( 60 ),  // msec
          m_FusedTime( 4000 ),          // msec
          m_PreDelayTime( 100 ),        // msec
          m_Coloration( 0.5f ),
          m_Damping( 0.4f ),
          m_pFilterSize( &s_DefaultFilterSize ),
          m_EarlyGain( 0.6f ),
          m_FusedGain( 0.4f )
        {}
    };

    //----------------------------------------
    //! @name コンストラクタ / デストラクタ
    //@{
    //---------------------------------------------------------------------------
    //! @brief    コンストラクタです。
    //!
    //! @date 2010/10/20 初版
    //---------------------------------------------------------------------------
    FxReverb();

    //---------------------------------------------------------------------------
    //! @brief    デストラクタです。
    //!
    //! @date 2010/10/20 初版
    //---------------------------------------------------------------------------
    virtual ~FxReverb();
    //@}

    //----------------------------------------------------------------
    /// @name   パラメータ設定／取得
    //----------------------------------------------------------------
    //@{
    //---------------------------------------------------------------------------
    //! @brief  リバーブパラメータを設定します。
    //!
    //!         @ref GetRequiredMemSize 関数は、
    //!         ここで設定されたリバーブパラメータを元に必要なメモリサイズを計算します。
    //!
    //!         設定された @ref Param 構造体は、内部でコピーされます。
    //!
    //!         @ref SetEffect を呼び出して
    //!         FxReverb インスタンスを渡す前と後で挙動が変わります。
    //!
    //!         @ref SetEffect 呼び出し前は、
    //!         @ref Param 構造体のうち、m_Coloration, m_Damping, m_EarlyGain,
    //!         m_FusedGain の範囲チェックが行われます。
    //!         範囲外の場合は、Debug / Development 版ではアサートで停止し、
    //!         Release 版では false を返します。
    //!
    //!         @ref SetEffect 呼び出し後は、
    //!         呼び出し前に行われる範囲チェックに加え、
    //!         必要メモリサイズが増えるかどうかのチェックが行われます。
    //!         すなわち、@n
    //!         ・m_EarlyReflection に @ref SetEffect が呼び出された時より大きな値を設定する @n
    //!         ・m_PreDelay に @ref SetEffect が呼び出された時より大きな値を設定する @n
    //!         ・m_pFilterSize の各メンバには
    //!           @ref SetEffect が呼び出された時より大きな値を設定する @n
    //!         のような操作をした場合、本関数は失敗し false を返します。
    //!         上記の条件を満たさない場合は、
    //!         @ref SetEffect 以降でもパラメータの変更が可能です。
    //!
    //! @param[in] param  リバーブパラメータです。
    //!
    //! @return   設定に成功すると true を、失敗 (範囲外の値を設定するなど) した場合は
    //!           false を返します。
    //!
    //! @see GetRequiredMemSize
    //! @see GetParam
    //!
    //! @date 2010/11/04 関数名誤記修正 (Initialize → SetEffect)
    //! @date 2010/10/20 初版
    //---------------------------------------------------------------------------
    bool SetParam( const Param& param );

    //---------------------------------------------------------------------------
    //! @brief  リバーブパラメータを取得します。
    //!
    //! @return   現在のリバーブパラメータを返します。
    //!
    //! @see SetParam
    //!
    //! @date 2010/10/20 初版
    //---------------------------------------------------------------------------
    const Param& GetParam() const
    {
        return m_Param;
    }
    //@}

    //----------------------------------------
    //! @name メモリ割り当て
    //@{

    //---------------------------------------------------------------------------
    //! @brief    エフェクトに必要なメモリサイズを取得します。
    //!
    //!           あらかじめ @ref SetParam 関数で、
    //!           リバーブパラメータを設定しておく必要があります。
    //!
    //! @return   リバーブエフェクトに必要なメモリサイズを返します。
    //!
    //! @see AssignWorkBuffer
    //!
    //! @date 2010/10/20 初版
    //---------------------------------------------------------------------------
    size_t GetRequiredMemSize();

    //---------------------------------------------------------------------------
    //! @brief    エフェクトで使用するメモリ領域を割り当てます。
    //!
    //!           メモリ領域の割り当ては、エフェクトを
    //!           @ref SetEffect 関数で追加する前に行う必要があります。
    //!
    //!           エフェクトが必要とするバッファサイズは、パラメータの値によって変化しますので、
    //!           @ref GetRequiredMemSize を呼び出して、必要なメモリサイズを取得してください。
    //!
    //! @param[in] buffer 割り当てるメモリの先頭アドレスです。
    //! @param[in] size   割り当てるメモリのサイズです。
    //!
    //! @return   メモリ領域の割り当てに成功すると true を、
    //!           失敗すると false を返します。
    //!
    //! @see GetRequiredMemSize
    //! @see ReleaseWorkBuffer
    //! @see SetEffect
    //!
    //! @date 2010/10/20 初版
    //---------------------------------------------------------------------------
    bool AssignWorkBuffer( uptr buffer, size_t size );

    //---------------------------------------------------------------------------
    //! @brief    エフェクトで使用していたメモリ領域を解放します。
    //!
    //!           この関数で解放を行う前に、@ref SoundSystem::ClearEffect
    //!           関数でエフェクトを削除しておく必要があります。
    //!
    //! @see AssignWorkBuffer
    //! @see SoundSystem::ClearEffect
    //!
    //! @date 2010/11/04 誤植修正 (開放→解放)
    //! @date 2010/10/20 初版
    //---------------------------------------------------------------------------
    void ReleaseWorkBuffer();
    //@}

    /*! :private */
    bool Initialize();

    /*! :private */
    void Finalize();

    /*! :private */
    void UpdateBuffer( uptr data );

private:
    struct WorkBuffer
    {
        s32*  m_EarlyReflection[4]; // 初期反射用
        s32*  m_PreDelay[4];        // プリディレイ用
        s32*  m_CombFilter[4][2];   // くし型フィルタ用（２段）
        s32*  m_AllPassFilter[4];   // 全域通過フィルタ用（１段）
        s32   m_Lpf[4];             // LPF用
    };

    static FilterSize s_DefaultFilterSize;

    void AllocBuffer();
    void FreeBuffer();

    void InitializeParam();

    Param           m_Param;
    uptr            m_pBuffer;
    size_t          m_BufferSize;
    FilterSize      m_FilterSize;
    WorkBuffer      m_WorkBuffer;

    s32  m_EarlyLength;
    s32  m_EarlyPos;

    s32  m_PreDelayLength;
    s32  m_PreDelayPos;

    s32  m_CombFilterLength[2];
    s32  m_CombFilterPos[2];
    s32  m_CombFilterCoef[2];

    s32  m_AllPassFilterLength;
    s32  m_AllPassFilterPos;
    s32  m_AllPassFilterCoef;

    s32  m_LastLpfOut[4];


    // 以下のパラメータは、InitializeParam() で算出されるように変更
    s32 m_EarlyGain;
    s32 m_FusedGain;
    s32 m_LpfCoef1;
    s32 m_LpfCoef2;

    u32 m_EarlyReflectionTimeAtInitialize;
    u32 m_PreDelayTimeAtInitialize;
    FilterSize m_FilterSizeAtInitialize;

    bool m_IsActive;

    NN_PADDING3;
};

}}} // namespace nn::snd::CTR

#endif // __cplusplus

#endif /* NN_SND_FX_REVERB_H_ */