More decoding work
[opus.git] / libcelt / bands.c
1 /* (C) 2007 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 #include <math.h>
33 #include "bands.h"
34 #include "modes.h"
35 #include "vq.h"
36 #include "cwrs.h"
37
38
39 /* Compute the energy in each of the bands */
40 void compute_band_energies(const CELTMode *m, float *X, float *bank)
41 {
42    int i, B;
43    const int *eBands = m->eBands;
44    B = m->nbMdctBlocks;
45    for (i=0;i<m->nbEBands;i++)
46    {
47       int j;
48       bank[i] = 1e-10;
49       for (j=B*eBands[i];j<B*eBands[i+1];j++)
50          bank[i] += X[j]*X[j];
51       bank[i] = sqrt(bank[i]);
52    }
53 }
54
55 /* Normalise each band such that the energy is one. */
56 void normalise_bands(const CELTMode *m, float *X, float *bank)
57 {
58    int i, B;
59    const int *eBands = m->eBands;
60    B = m->nbMdctBlocks;
61    for (i=0;i<m->nbEBands;i++)
62    {
63       int j;
64       float x = 1.f/(1e-10+bank[i]);
65       for (j=B*eBands[i];j<B*eBands[i+1];j++)
66          X[j] *= x;
67    }
68    for (i=B*eBands[m->nbEBands];i<B*eBands[m->nbEBands+1];i++)
69       X[i] = 0;
70 }
71
72 /* De-normalise the energy to produce the synthesis from the unit-energy bands */
73 void denormalise_bands(const CELTMode *m, float *X, float *bank)
74 {
75    int i, B;
76    const int *eBands = m->eBands;
77    B = m->nbMdctBlocks;
78    for (i=0;i<m->nbEBands;i++)
79    {
80       int j;
81       float x = bank[i];
82       for (j=B*eBands[i];j<B*eBands[i+1];j++)
83          X[j] *= x;
84    }
85    for (i=B*eBands[m->nbEBands];i<B*eBands[m->nbEBands+1];i++)
86       X[i] = 0;
87 }
88
89
90 /* Compute the best gain for each "pitch band" */
91 void compute_pitch_gain(const CELTMode *m, float *X, float *P, float *gains, float *bank)
92 {
93    int i, B;
94    const int *eBands = m->eBands;
95    const int *pBands = m->pBands;
96    B = m->nbMdctBlocks;
97    float w[B*eBands[m->nbEBands]];
98    for (i=0;i<m->nbEBands;i++)
99    {
100       int j;
101       for (j=B*eBands[i];j<B*eBands[i+1];j++)
102          w[j] = bank[i];
103    }
104
105    
106    for (i=0;i<m->nbPBands;i++)
107    {
108       float Sxy=0;
109       float Sxx = 0;
110       int j;
111       float gain;
112       for (j=B*pBands[i];j<B*pBands[i+1];j++)
113       {
114          Sxy += X[j]*P[j]*w[j];
115          Sxx += X[j]*X[j]*w[j];
116       }
117       gain = Sxy/(1e-10+Sxx);
118       //gain = Sxy/(2*(pbank[i+1]-pbank[i]));
119       //if (i<3)
120       //gain *= 1+.02*gain;
121       if (gain > .90)
122          gain = .90;
123       if (gain < 0.0)
124          gain = 0.0;
125       
126       gains[i] = gain;
127    }
128    for (i=B*pBands[m->nbPBands];i<B*pBands[m->nbPBands+1];i++)
129       P[i] = 0;
130 }
131
132 /* Apply the (quantised) gain to each "pitch band" */
133 void pitch_quant_bands(const CELTMode *m, float *X, float *P, float *gains)
134 {
135    int i, B;
136    const int *pBands = m->pBands;
137    B = m->nbMdctBlocks;
138    for (i=0;i<m->nbPBands;i++)
139    {
140       int j;
141       for (j=B*pBands[i];j<B*pBands[i+1];j++)
142          P[j] *= gains[i];
143       //printf ("%f ", gain);
144    }
145    for (i=B*pBands[m->nbPBands];i<B*pBands[m->nbPBands+1];i++)
146       P[i] = 0;
147 }
148
149 void quant_bands(const CELTMode *m, float *X, float *P, ec_enc *enc)
150 {
151    int i, j, B;
152    const int *eBands = m->eBands;
153    B = m->nbMdctBlocks;
154    float norm[B*eBands[m->nbEBands+1]];
155    //float bits = 0;
156    
157    for (i=0;i<m->nbEBands;i++)
158    {
159       int q, id;
160       q = m->nbPulses[i];
161       if (q>0) {
162          float n = sqrt(B*(eBands[i+1]-eBands[i]));
163          alg_quant(X+B*eBands[i], B*(eBands[i+1]-eBands[i]), q, P+B*eBands[i], enc);
164          for (j=B*eBands[i];j<B*eBands[i+1];j++)
165             norm[j] = X[j] * n;
166          //bits += log2(ncwrs(B*(eBands[i+1]-eBands[i]), q));
167       } else {
168          float n = sqrt(B*(eBands[i+1]-eBands[i]));
169          copy_quant(X+B*eBands[i], B*(eBands[i+1]-eBands[i]), -q, norm, B, eBands[i], enc);
170          for (j=B*eBands[i];j<B*eBands[i+1];j++)
171             norm[j] = X[j] * n;
172          //bits += 1+log2(eBands[i]-(eBands[i+1]-eBands[i]))+log2(ncwrs(B*(eBands[i+1]-eBands[i]), -q));
173       }
174    }
175    //printf ("%f\n", bits);
176    for (i=B*eBands[m->nbEBands];i<B*eBands[m->nbEBands+1];i++)
177       X[i] = 0;
178 }
179
180 void unquant_bands(const CELTMode *m, float *X, float *P, ec_dec *dec)
181 {
182    int i, j, B;
183    const int *eBands = m->eBands;
184    B = m->nbMdctBlocks;
185    float norm[B*eBands[m->nbEBands+1]];
186    
187    for (i=0;i<m->nbEBands;i++)
188    {
189       int q, id;
190       q = m->nbPulses[i];
191       if (q>0) {
192          float n = sqrt(B*(eBands[i+1]-eBands[i]));
193          alg_unquant(X+B*eBands[i], B*(eBands[i+1]-eBands[i]), q, P+B*eBands[i], dec);
194          for (j=B*eBands[i];j<B*eBands[i+1];j++)
195             norm[j] = X[j] * n;
196       } else {
197          float n = sqrt(B*(eBands[i+1]-eBands[i]));
198          //copy_unquant(X+B*eBands[i], B*(eBands[i+1]-eBands[i]), -q, norm, B, eBands[i], dec);
199          for (j=B*eBands[i];j<B*eBands[i+1];j++)
200             norm[j] = X[j] * n;
201       }
202    }
203    for (i=B*eBands[m->nbEBands];i<B*eBands[m->nbEBands+1];i++)
204       X[i] = 0;
205 }