Allocation table now in bits/sample
[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 *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<len;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<len;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/(len-start);
149       for (j=start;j<len;j++)
150          bits[j] += perband;
151       left = left-len*perband;
152       for (j=start;j<start+left;j++)
153          bits[j]++;
154    }
155    for (j=start;j<len;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;
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       /* Make sure not to bust */
177       if (C*ebits[j] > (bits[j]>>BITRES))
178          ebits[j] = bits[j]/C >> BITRES;
179
180       if (ebits[j]>7)
181          ebits[j]=7;
182       /* The bits used for fine allocation can't be used for pulses */
183       bits[j] -= C*ebits[j]<<BITRES;
184       if (bits[j] < 0)
185          bits[j] = 0;
186    }
187    RESTORE_STACK;
188 }
189
190 void compute_allocation(const CELTMode *m, int start, int *offsets, int total, int *pulses, int *ebits, int *fine_priority, int _C, int M)
191 {
192    int lo, hi, len, j;
193    const int C = CHANNELS(_C);
194    VARDECL(int, bits1);
195    VARDECL(int, bits2);
196    SAVE_STACK;
197    
198    len = m->nbEBands;
199    ALLOC(bits1, len, int);
200    ALLOC(bits2, len, int);
201
202    lo = 0;
203    hi = m->nbAllocVectors - 1;
204    while (hi-lo != 1)
205    {
206       int psum = 0;
207       int mid = (lo+hi) >> 1;
208       for (j=start;j<len;j++)
209       {
210          int N = m->eBands[j+1]-m->eBands[j];
211          bits1[j] = (C*M*N*m->allocVectors[mid*len+j] + offsets[j]);
212          if (bits1[j] < 0)
213             bits1[j] = 0;
214          psum += bits1[j];
215          /*printf ("%d ", bits[j]);*/
216       }
217       /*printf ("\n");*/
218       if (psum > (total<<BITRES))
219          hi = mid;
220       else
221          lo = mid;
222       /*printf ("lo = %d, hi = %d\n", lo, hi);*/
223    }
224    /*printf ("interp between %d and %d\n", lo, hi);*/
225    for (j=start;j<len;j++)
226    {
227       int N = m->eBands[j+1]-m->eBands[j];
228       bits1[j] = C*M*N*m->allocVectors[lo*len+j] + offsets[j];
229       bits2[j] = C*M*N*m->allocVectors[hi*len+j] + offsets[j];
230       if (bits1[j] < 0)
231          bits1[j] = 0;
232       if (bits2[j] < 0)
233          bits2[j] = 0;
234    }
235    interp_bits2pulses(m, start, bits1, bits2, total, pulses, ebits, fine_priority, len, C, M);
236    RESTORE_STACK;
237 }
238