Cisco optimization for x86 & fixed point
[opus.git] / silk / fixed / x86 / prefilter_FIX_sse.c
1 /* Copyright (c) 2014, Cisco Systems, INC
2    Written by XiangMingZhu WeiZhou MinPeng YanWang
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    THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
16    ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
17    LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR
18    A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT OWNER
19    OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL,
20    EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO,
21    PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR
22    PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF
23    LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING
24    NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS
25    SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
26 */
27
28 #ifdef HAVE_CONFIG_H
29 #include "config.h"
30 #endif
31
32 #include <xmmintrin.h>
33 #include <emmintrin.h>
34 #include <smmintrin.h>
35 #include "main.h"
36 #include "celt/x86/x86cpu.h"
37
38 void silk_warped_LPC_analysis_filter_FIX_sse4_1(
39     opus_int32                  state[],                    /* I/O  State [order + 1]                   */
40     opus_int32                  res_Q2[],                   /* O    Residual signal [length]            */
41     const opus_int16            coef_Q13[],                 /* I    Coefficients [order]                */
42     const opus_int16            input[],                    /* I    Input signal [length]               */
43     const opus_int16            lambda_Q16,                 /* I    Warping factor                      */
44     const opus_int              length,                     /* I    Length of input signal              */
45     const opus_int              order                       /* I    Filter order (even)                 */
46 )
47 {
48     opus_int     n, i;
49     opus_int32   acc_Q11, tmp1, tmp2;
50
51     /* Order must be even */
52     silk_assert( ( order & 1 ) == 0 );
53
54     if (order == 10)
55     {
56         if (0 == lambda_Q16)
57         {
58             __m128i coef_Q13_3210, coef_Q13_7654;
59             __m128i coef_Q13_0123, coef_Q13_4567;
60             __m128i state_0123, state_4567;
61             __m128i xmm_product1, xmm_product2;
62             __m128i xmm_tempa, xmm_tempb;
63
64             register opus_int32 sum;
65             register opus_int32 state_8, state_9, state_a;
66             register opus_int64 coef_Q13_8, coef_Q13_9;
67
68             silk_assert( length > 0 );
69
70             coef_Q13_3210 = OP_CVTEPI16_EPI32_M64( &coef_Q13[ 0 ] );
71             coef_Q13_7654 = OP_CVTEPI16_EPI32_M64( &coef_Q13[ 4 ] );
72
73             coef_Q13_0123 = _mm_shuffle_epi32( coef_Q13_3210, _MM_SHUFFLE( 0, 1, 2, 3 ) );
74             coef_Q13_4567 = _mm_shuffle_epi32( coef_Q13_7654, _MM_SHUFFLE( 0, 1, 2, 3 ) );
75
76             coef_Q13_8 = (opus_int64) coef_Q13[ 8 ];
77             coef_Q13_9 = (opus_int64) coef_Q13[ 9 ];
78
79             state_0123 = _mm_loadu_si128( (__m128i *)(&state[ 0 ] ) );
80             state_4567 = _mm_loadu_si128( (__m128i *)(&state[ 4 ] ) );
81
82             state_0123 = _mm_shuffle_epi32( state_0123, _MM_SHUFFLE( 0, 1, 2, 3 ) );
83             state_4567 = _mm_shuffle_epi32( state_4567, _MM_SHUFFLE( 0, 1, 2, 3 ) );
84
85             state_8 = state[ 8 ];
86             state_9 = state[ 9 ];
87             state_a = 0;
88
89             for( n = 0; n < length; n++ )
90             {
91                 xmm_product1 = _mm_mul_epi32( coef_Q13_0123, state_0123 ); /* 64-bit multiply, only 2 pairs */
92                 xmm_product2 = _mm_mul_epi32( coef_Q13_4567, state_4567 );
93
94                 xmm_tempa = _mm_shuffle_epi32( state_0123, _MM_SHUFFLE( 0, 1, 2, 3 ) );
95                 xmm_tempb = _mm_shuffle_epi32( state_4567, _MM_SHUFFLE( 0, 1, 2, 3 ) );
96
97                 xmm_product1 = _mm_srli_epi64( xmm_product1, 16 ); /* >> 16, zero extending works */
98                 xmm_product2 = _mm_srli_epi64( xmm_product2, 16 );
99
100                 xmm_tempa = _mm_mul_epi32( coef_Q13_3210, xmm_tempa );
101                 xmm_tempb = _mm_mul_epi32( coef_Q13_7654, xmm_tempb );
102
103                 xmm_tempa = _mm_srli_epi64( xmm_tempa, 16 );
104                 xmm_tempb = _mm_srli_epi64( xmm_tempb, 16 );
105
106                 xmm_tempa = _mm_add_epi32( xmm_tempa, xmm_product1 );
107                 xmm_tempb = _mm_add_epi32( xmm_tempb, xmm_product2 );
108                 xmm_tempa = _mm_add_epi32( xmm_tempa, xmm_tempb );
109
110                 sum  = (coef_Q13_8 * state_8) >> 16;
111                 sum += (coef_Q13_9 * state_9) >> 16;
112
113                 xmm_tempa = _mm_add_epi32( xmm_tempa, _mm_shuffle_epi32( xmm_tempa, _MM_SHUFFLE( 0, 0, 0, 2 ) ) );
114                 sum += _mm_cvtsi128_si32( xmm_tempa);
115                 res_Q2[ n ] = silk_LSHIFT( (opus_int32)input[ n ], 2 ) - silk_RSHIFT_ROUND( ( 5 + sum ), 9);
116
117                 /* move right */
118                 state_a = state_9;
119                 state_9 = state_8;
120                 state_8 = _mm_cvtsi128_si32( state_4567 );
121                 state_4567 = _mm_alignr_epi8( state_0123, state_4567, 4 );
122
123                 state_0123 = _mm_alignr_epi8( _mm_cvtsi32_si128( silk_LSHIFT( input[ n ], 14 ) ), state_0123, 4 );
124             }
125
126             _mm_storeu_si128( (__m128i *)( &state[ 0 ] ), _mm_shuffle_epi32( state_0123, _MM_SHUFFLE( 0, 1, 2, 3 ) ) );
127             _mm_storeu_si128( (__m128i *)( &state[ 4 ] ), _mm_shuffle_epi32( state_4567, _MM_SHUFFLE( 0, 1, 2, 3 ) ) );
128             state[ 8 ] = state_8;
129             state[ 9 ] = state_9;
130             state[ 10 ] = state_a;
131
132             return;
133         }
134     }
135
136     for( n = 0; n < length; n++ ) {
137         /* Output of lowpass section */
138         tmp2 = silk_SMLAWB( state[ 0 ], state[ 1 ], lambda_Q16 );
139         state[ 0 ] = silk_LSHIFT( input[ n ], 14 );
140         /* Output of allpass section */
141         tmp1 = silk_SMLAWB( state[ 1 ], state[ 2 ] - tmp2, lambda_Q16 );
142         state[ 1 ] = tmp2;
143         acc_Q11 = silk_RSHIFT( order, 1 );
144         acc_Q11 = silk_SMLAWB( acc_Q11, tmp2, coef_Q13[ 0 ] );
145         /* Loop over allpass sections */
146         for( i = 2; i < order; i += 2 ) {
147             /* Output of allpass section */
148             tmp2 = silk_SMLAWB( state[ i ], state[ i + 1 ] - tmp1, lambda_Q16 );
149             state[ i ] = tmp1;
150             acc_Q11 = silk_SMLAWB( acc_Q11, tmp1, coef_Q13[ i - 1 ] );
151             /* Output of allpass section */
152             tmp1 = silk_SMLAWB( state[ i + 1 ], state[ i + 2 ] - tmp2, lambda_Q16 );
153             state[ i + 1 ] = tmp2;
154             acc_Q11 = silk_SMLAWB( acc_Q11, tmp2, coef_Q13[ i ] );
155         }
156         state[ order ] = tmp1;
157         acc_Q11 = silk_SMLAWB( acc_Q11, tmp1, coef_Q13[ order - 1 ] );
158         res_Q2[ n ] = silk_LSHIFT( (opus_int32)input[ n ], 2 ) - silk_RSHIFT_ROUND( acc_Q11, 9 );
159     }
160 }