One-at-a-time allocator now uses direct feedback from ec_*_tell().
[opus.git] / libcelt / rate.c
1 /* (C) 2007-2008 Jean-Marc Valin, CSIRO
2 */
3 /*
4    Redistribution and use in source and binary forms, with or without
5    modification, are permitted provided that the following conditions
6    are met:
7    
8    - Redistributions of source code must retain the above copyright
9    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
10    
11    - Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
12    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
13    documentation and/or other materials provided with the distribution.
14    
15    - Neither the name of the Xiph.org Foundation nor the names of its
16    contributors may be used to endorse or promote products derived from
17    this software without specific prior written permission.
18    
19    THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
20    ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
21    LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR
22    A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE FOUNDATION OR
23    CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL,
24    EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO,
25    PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR
26    PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF
27    LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING
28    NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS
29    SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
30 */
31
32 #ifdef HAVE_CONFIG_H
33 #include "config.h"
34 #endif
35
36 #include <math.h>
37 #include "modes.h"
38 #include "cwrs.h"
39 #include "arch.h"
40 #include "os_support.h"
41
42 #include "entcode.h"
43 #include "rate.h"
44
45
46 #ifndef STATIC_MODES
47
48 celt_int16_t **compute_alloc_cache(CELTMode *m, int C)
49 {
50    int i, prevN;
51    celt_int16_t **bits;
52    const celt_int16_t *eBands = m->eBands;
53
54    bits = celt_alloc(m->nbEBands*sizeof(celt_int16_t*));
55    
56    prevN = -1;
57    for (i=0;i<m->nbEBands;i++)
58    {
59       int N = C*(eBands[i+1]-eBands[i]);
60       if (N == prevN && eBands[i] < m->pitchEnd)
61       {
62          bits[i] = bits[i-1];
63       } else {
64          int j;
65          /* FIXME: We could save memory here */
66          bits[i] = celt_alloc(MAX_PULSES*sizeof(celt_int16_t));
67          for (j=0;j<MAX_PULSES;j++)
68          {
69             int pulses = j;
70             /* For bands where there's no pitch, id 1 corresponds to intra prediction 
71             with no pulse. id 2 means intra prediction with one pulse, and so on.*/
72             if (eBands[i] >= m->pitchEnd)
73                pulses -= 1;
74             if (pulses < 0)
75                bits[i][j] = 0;
76             else {
77                bits[i][j] = get_required_bits(N, pulses, BITRES);
78                /* Add the intra-frame prediction sign bit */
79                if (eBands[i] >= m->pitchEnd)
80                   bits[i][j] += (1<<BITRES);
81             }
82          }
83          for (;j<MAX_PULSES;j++)
84             bits[i][j] = BITOVERFLOW;
85          prevN = N;
86       }
87    }
88    return bits;
89 }
90
91 #endif /* !STATIC_MODES */
92
93
94
95 static int interp_bits2pulses(const CELTMode *m, const celt_int16_t * const *cache, int *bits1, int *bits2, int *ebits1, int *ebits2, int total, int *pulses, int *bits, int *ebits, int len)
96 {
97    int esum, psum;
98    int lo, hi;
99    int j;
100    const int C = CHANNELS(m);
101    SAVE_STACK;
102    lo = 0;
103    hi = 1<<BITRES;
104    while (hi-lo != 1)
105    {
106       int mid = (lo+hi)>>1;
107       psum = 0;
108       esum = 0;
109       for (j=0;j<len;j++)
110       {
111          esum += (((1<<BITRES)-mid)*ebits1[j] + mid*ebits2[j] + (1<<(BITRES-1)))>>BITRES;
112          psum += ((1<<BITRES)-mid)*bits1[j] + mid*bits2[j];
113       }
114       if (psum > (total-C*esum)<<BITRES)
115          hi = mid;
116       else
117          lo = mid;
118    }
119    esum = 0;
120    psum = 0;
121    /*printf ("interp bisection gave %d\n", lo);*/
122    for (j=0;j<len;j++)
123    {
124       ebits[j] = (((1<<BITRES)-lo)*ebits1[j] + lo*ebits2[j] + (1<<(BITRES-1)))>>BITRES;
125       esum += ebits[j];
126    }
127    for (j=0;j<len;j++)
128    {
129       bits[j] = ((1<<BITRES)-lo)*bits1[j] + lo*bits2[j];
130       psum += bits[j];
131    }
132    /* Allocate the remaining bits */
133    {
134       int left, perband;
135       left = ((total-C*esum)<<BITRES)-psum;
136       perband = left/len;
137       for (j=0;j<len;j++)
138          bits[j] += perband;
139       left = left-len*perband;
140       for (j=0;j<left;j++)
141          bits[j]++;
142    }
143    return (total-C*esum)<<BITRES;
144    RESTORE_STACK;
145 }
146
147 void compute_allocation(const CELTMode *m, int *offsets, const int *stereo_mode, int total, int *pulses, int *ebits)
148 {
149    int lo, hi, len, i, j;
150    int remaining_bits;
151    VARDECL(int, bits);
152    VARDECL(int, bits1);
153    VARDECL(int, bits2);
154    VARDECL(int, ebits1);
155    VARDECL(int, ebits2);
156    VARDECL(const celt_int16_t*, cache);
157    const int C = CHANNELS(m);
158    SAVE_STACK;
159    
160    len = m->nbEBands;
161    ALLOC(bits, len, int);
162    ALLOC(bits1, len, int);
163    ALLOC(bits2, len, int);
164    ALLOC(ebits1, len, int);
165    ALLOC(ebits2, len, int);
166    ALLOC(cache, len, const celt_int16_t*);
167    
168    if (m->nbChannels==2)
169    {
170       for (i=0;i<len;i++)
171       {
172          if (stereo_mode[i]==0)
173             cache[i] = m->bits_stereo[i];
174          else
175             cache[i] = m->bits[i];
176       }
177    } else {
178       for (i=0;i<len;i++)
179          cache[i] = m->bits[i];
180    }
181    
182    lo = 0;
183    hi = m->nbAllocVectors - 1;
184    while (hi-lo != 1)
185    {
186       int psum = 0;
187       int mid = (lo+hi) >> 1;
188       for (j=0;j<len;j++)
189       {
190          bits1[j] = (m->allocVectors[mid*len+j] + offsets[j])<<BITRES;
191          if (bits1[j] < 0)
192             bits1[j] = 0;
193          psum += bits1[j];
194          /*printf ("%d ", bits[j]);*/
195       }
196       /*printf ("\n");*/
197       if (psum > (total-C*m->energy_alloc[mid*(len+1)+len])<<BITRES)
198          hi = mid;
199       else
200          lo = mid;
201       /*printf ("lo = %d, hi = %d\n", lo, hi);*/
202    }
203    /*printf ("interp between %d and %d\n", lo, hi);*/
204    for (j=0;j<len;j++)
205    {
206       ebits1[j] = m->energy_alloc[lo*(len+1)+j];
207       ebits2[j] = m->energy_alloc[hi*(len+1)+j];
208       bits1[j] = m->allocVectors[lo*len+j] + offsets[j];
209       bits2[j] = m->allocVectors[hi*len+j] + offsets[j];
210       if (bits1[j] < 0)
211          bits1[j] = 0;
212       if (bits2[j] < 0)
213          bits2[j] = 0;
214    }
215 #if 0
216    remaining_bits = interp_bits2pulses(m, cache, bits1, bits2, ebits1, ebits2, total, pulses, bits, ebits, len);
217    {
218       int balance = 0;
219       for (i=0;i<len;i++)
220       {
221          int P, curr_balance, curr_bits;
222          curr_balance = (len-i);
223          if (curr_balance > 3)
224                curr_balance = 3;
225          curr_balance = balance / curr_balance;
226          P = bits2pulses(m, cache[i], bits[i]+curr_balance);
227          curr_bits = cache[i][P];
228          remaining_bits -= curr_bits;
229          if (remaining_bits < 0)
230          {
231             P--;
232             remaining_bits -= curr_bits;
233             curr_bits = cache[i][P];
234             remaining_bits += curr_bits;
235          }
236          balance += bits[i] - curr_bits;
237          pulses[i] = P;
238          printf ("%d ", P);
239       }
240       printf ("\n");
241    }
242 #else
243    remaining_bits = interp_bits2pulses(m, cache, bits1, bits2, ebits1, ebits2, total, bits, pulses, ebits, len);
244 #endif
245    RESTORE_STACK;
246 }
247