Adjust fine bits allocation.
[opus.git] / libcelt / rate.c
1 /* Copyright (c) 2007-2008 CSIRO
2    Copyright (c) 2007-2009 Xiph.Org Foundation
3    Written by Jean-Marc Valin */
4 /*
5    Redistribution and use in source and binary forms, with or without
6    modification, are permitted provided that the following conditions
7    are met:
8    
9    - Redistributions of source code must retain the above copyright
10    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
11    
12    - Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
13    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
14    documentation and/or other materials provided with the distribution.
15    
16    - Neither the name of the Xiph.org Foundation nor the names of its
17    contributors may be used to endorse or promote products derived from
18    this software without specific prior written permission.
19    
20    THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
21    ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
22    LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR
23    A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE FOUNDATION OR
24    CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL,
25    EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO,
26    PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR
27    PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF
28    LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING
29    NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS
30    SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
31 */
32
33 #ifdef HAVE_CONFIG_H
34 #include "config.h"
35 #endif
36
37 #include <math.h>
38 #include "modes.h"
39 #include "cwrs.h"
40 #include "arch.h"
41 #include "os_support.h"
42
43 #include "entcode.h"
44 #include "rate.h"
45
46
47 #ifndef STATIC_MODES
48
49 celt_int16 **compute_alloc_cache(CELTMode *m, int M)
50 {
51    int i, prevN;
52    int error = 0;
53    celt_int16 **bits;
54    const celt_int16 *eBands = m->eBands;
55
56    bits = celt_alloc(m->nbEBands*sizeof(celt_int16*));
57    if (bits==NULL)
58      return NULL;
59         
60    prevN = -1;
61    for (i=0;i<m->nbEBands;i++)
62    {
63       int N;
64       if (M>0)
65          N = M*(eBands[i+1]-eBands[i]);
66       else
67          N = (eBands[i+1]-eBands[i])>>1;
68       if (N==0)
69       {
70          bits[i] = NULL;
71          continue;
72       }
73       if (N == prevN)
74       {
75          bits[i] = bits[i-1];
76       } else {
77          bits[i] = celt_alloc(MAX_PSEUDO*sizeof(celt_int16));
78          if (bits[i]!=NULL) {
79             int j;
80             celt_int16 tmp[MAX_PULSES];
81             get_required_bits(tmp, N, MAX_PULSES, BITRES);
82             for (j=0;j<MAX_PSEUDO;j++)
83                bits[i][j] = tmp[get_pulses(j)];
84          } else {
85             error=1;
86          }
87          prevN = N;
88       }
89    }
90    if (error)
91    {
92       const celt_int16 *prevPtr = NULL;
93       if (bits!=NULL)
94       {
95          for (i=0;i<m->nbEBands;i++)
96          {
97             if (bits[i] != prevPtr && bits[i] != NULL)
98             {
99                prevPtr = bits[i];
100                celt_free((int*)bits[i]);
101             }
102          }
103          free(bits);
104          bits=NULL;
105       }   
106    }
107    return bits;
108 }
109
110 #endif /* !STATIC_MODES */
111
112
113
114 static inline void interp_bits2pulses(const CELTMode *m, int start, int end, int *bits1, int *bits2, int total, int *bits, int *ebits, int *fine_priority, int len, int _C, int M)
115 {
116    int psum;
117    int lo, hi;
118    int j;
119    int logM;
120    const int C = CHANNELS(_C);
121    SAVE_STACK;
122
123    logM = log2_frac(M, BITRES);
124    lo = 0;
125    hi = 1<<BITRES;
126    while (hi-lo != 1)
127    {
128       int mid = (lo+hi)>>1;
129       psum = 0;
130       for (j=start;j<end;j++)
131          psum += (((1<<BITRES)-mid)*bits1[j] + mid*bits2[j])>>BITRES;
132       if (psum > (total<<BITRES))
133          hi = mid;
134       else
135          lo = mid;
136    }
137    psum = 0;
138    /*printf ("interp bisection gave %d\n", lo);*/
139    for (j=start;j<end;j++)
140    {
141       bits[j] = (((1<<BITRES)-lo)*bits1[j] + lo*bits2[j])>>BITRES;
142       psum += bits[j];
143    }
144    /* Allocate the remaining bits */
145    {
146       int left, perband;
147       left = (total<<BITRES)-psum;
148       perband = left/(end-start);
149       for (j=start;j<end;j++)
150          bits[j] += perband;
151       left = left-end*perband;
152       for (j=start;j<start+left;j++)
153          bits[j]++;
154    }
155    for (j=start;j<end;j++)
156    {
157       int N, d;
158       int offset;
159
160       N=M*(m->eBands[j+1]-m->eBands[j]);
161       /* Compensate for the extra DoF in stereo */
162       d=(C*N+ ((C==2 && N>2) ? 1 : 0))<<BITRES; 
163       offset = FINE_OFFSET - ((m->logN[j] + logM)>>1);
164       /* Offset for the number of fine bits compared to their "fair share" of total/N */
165       offset = bits[j]-offset*N*C;
166       /* Compensate for the prediction gain in stereo */
167       if (C==2)
168          offset -= 1<<BITRES;
169       if (offset < 0)
170          offset = 0;
171       ebits[j] = (2*offset+d)/(2*d);
172       fine_priority[j] = ebits[j]*d >= offset;
173
174       if (N==1)
175          ebits[j] = (bits[j]/C >> BITRES)-1;
176       if (ebits[j] < 1)
177          ebits[j] = 1;
178       /* Make sure not to bust */
179       if (C*ebits[j] > (bits[j]>>BITRES))
180          ebits[j] = bits[j]/C >> BITRES;
181
182       if (ebits[j]>7)
183          ebits[j]=7;
184       /* The bits used for fine allocation can't be used for pulses */
185       bits[j] -= C*ebits[j]<<BITRES;
186       if (bits[j] < 0)
187          bits[j] = 0;
188    }
189    RESTORE_STACK;
190 }
191
192 void compute_allocation(const CELTMode *m, int start, int end, int *offsets, int total, int *pulses, int *ebits, int *fine_priority, int _C, int M)
193 {
194    int lo, hi, len, j;
195    const int C = CHANNELS(_C);
196    VARDECL(int, bits1);
197    VARDECL(int, bits2);
198    SAVE_STACK;
199    
200    len = m->nbEBands;
201    ALLOC(bits1, len, int);
202    ALLOC(bits2, len, int);
203
204    lo = 0;
205    hi = m->nbAllocVectors - 1;
206    while (hi-lo != 1)
207    {
208       int psum = 0;
209       int mid = (lo+hi) >> 1;
210       for (j=start;j<end;j++)
211       {
212          int N = m->eBands[j+1]-m->eBands[j];
213          bits1[j] = (C*M*N*m->allocVectors[mid*len+j] + offsets[j]);
214          if (bits1[j] < 0)
215             bits1[j] = 0;
216          psum += bits1[j];
217          /*printf ("%d ", bits[j]);*/
218       }
219       /*printf ("\n");*/
220       if (psum > (total<<BITRES))
221          hi = mid;
222       else
223          lo = mid;
224       /*printf ("lo = %d, hi = %d\n", lo, hi);*/
225    }
226    /*printf ("interp between %d and %d\n", lo, hi);*/
227    for (j=start;j<end;j++)
228    {
229       int N = m->eBands[j+1]-m->eBands[j];
230       bits1[j] = C*M*N*m->allocVectors[lo*len+j] + offsets[j];
231       bits2[j] = C*M*N*m->allocVectors[hi*len+j] + offsets[j];
232       if (bits1[j] < 0)
233          bits1[j] = 0;
234       if (bits2[j] < 0)
235          bits2[j] = 0;
236    }
237    interp_bits2pulses(m, start, end, bits1, bits2, total, pulses, ebits, fine_priority, len, C, M);
238    RESTORE_STACK;
239 }
240