Fixes the case of PLC before receiving any valid packet
[opus.git] / silk / silk_stereo_LR_to_MS.c
1 /***********************************************************************\r
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26 ***********************************************************************/\r
27 \r
28 #include "silk_main.h"\r
29 \r
30 /* Convert Left/Right stereo signal to adaptive Mid/Side representation */\r
31 void silk_stereo_LR_to_MS( \r
32     stereo_enc_state    *state,                         /* I/O  State                                       */\r
33     SKP_int16           x1[],                           /* I/O  Left input signal, becomes mid signal       */\r
34     SKP_int16           x2[],                           /* I/O  Right input signal, becomes side signal     */\r
35     SKP_int8            ix[ 2 ][ 4 ],                   /* O    Quantization indices                        */\r
36     SKP_int32           mid_side_rates_bps[],           /* O    Bitrates for mid and side signals           */\r
37     SKP_int32           total_rate_bps,                 /* I    Total bitrate                               */\r
38     SKP_int             prev_speech_act_Q8,             /* I    Speech activity level in previous frame     */\r
39     SKP_int             fs_kHz,                         /* I    Sample rate (kHz)                           */\r
40     SKP_int             frame_length                    /* I    Number of samples                           */\r
41 )\r
42 {\r
43     SKP_int   n, is10msFrame, denom_Q16, delta0_Q13, delta1_Q13;\r
44     SKP_int32 sum, diff, smooth_coef_Q16, pred_Q13[ 2 ], pred0_Q13, pred1_Q13;\r
45     SKP_int32 LP_ratio_Q14, HP_ratio_Q14, frac_Q16, frac_3_Q16, min_mid_rate_bps, width_Q14, w_Q24, deltaw_Q24;\r
46     SKP_int16 side[ MAX_FRAME_LENGTH + 2 ];\r
47     SKP_int16 LP_mid[  MAX_FRAME_LENGTH ], HP_mid[  MAX_FRAME_LENGTH ];\r
48     SKP_int16 LP_side[ MAX_FRAME_LENGTH ], HP_side[ MAX_FRAME_LENGTH ];\r
49     SKP_int16 *mid = &x1[ -2 ];\r
50 \r
51     /* Convert to basic mid/side signals */\r
52     for( n = 0; n < frame_length + 2; n++ ) {\r
53         sum  = x1[ n - 2 ] + (SKP_int32)x2[ n - 2 ];\r
54         diff = x1[ n - 2 ] - (SKP_int32)x2[ n - 2 ];\r
55         mid[  n ] = (SKP_int16)SKP_RSHIFT_ROUND( sum, 1 );\r
56         side[ n ] = (SKP_int16)SKP_SAT16( SKP_RSHIFT_ROUND( diff, 1 ) );\r
57     }\r
58 \r
59     /* Buffering */\r
60     SKP_memcpy( mid,  state->sMid,  2 * sizeof( SKP_int16 ) );\r
61     SKP_memcpy( side, state->sSide, 2 * sizeof( SKP_int16 ) );\r
62     SKP_memcpy( state->sMid,  &mid[  frame_length ], 2 * sizeof( SKP_int16 ) );\r
63     SKP_memcpy( state->sSide, &side[ frame_length ], 2 * sizeof( SKP_int16 ) );\r
64 \r
65     /* LP and HP filter mid signal */\r
66     for( n = 0; n < frame_length; n++ ) {\r
67         sum = SKP_RSHIFT_ROUND( SKP_ADD_LSHIFT( mid[ n ] + mid[ n + 2 ], mid[ n + 1 ], 1 ), 2 );\r
68         LP_mid[ n ] = sum;\r
69         HP_mid[ n ] = mid[ n + 1 ] - sum;\r
70     }\r
71 \r
72     /* LP and HP filter side signal */\r
73     for( n = 0; n < frame_length; n++ ) {\r
74         sum = SKP_RSHIFT_ROUND( SKP_ADD_LSHIFT( side[ n ] + side[ n + 2 ], side[ n + 1 ], 1 ), 2 );\r
75         LP_side[ n ] = sum;\r
76         HP_side[ n ] = side[ n + 1 ] - sum;\r
77     }\r
78 \r
79     /* Find energies and predictors */\r
80     is10msFrame = frame_length == 10 * fs_kHz;\r
81     smooth_coef_Q16 = is10msFrame ? \r
82         SILK_FIX_CONST( STEREO_RATIO_SMOOTH_COEF / 2, 16 ) : \r
83         SILK_FIX_CONST( STEREO_RATIO_SMOOTH_COEF,     16 );\r
84     smooth_coef_Q16 = SKP_SMULWB( SKP_SMULBB( prev_speech_act_Q8 , prev_speech_act_Q8 ), smooth_coef_Q16 );\r
85 \r
86     pred_Q13[ 0 ] = silk_stereo_find_predictor( &LP_ratio_Q14, LP_mid, LP_side, &state->mid_side_amp_Q0[ 0 ], frame_length, smooth_coef_Q16 );\r
87     pred_Q13[ 1 ] = silk_stereo_find_predictor( &HP_ratio_Q14, HP_mid, HP_side, &state->mid_side_amp_Q0[ 2 ], frame_length, smooth_coef_Q16 );\r
88     /* Ratio of the norms of residual and mid signals */\r
89     frac_Q16 = SKP_SMLABB( HP_ratio_Q14, LP_ratio_Q14, 3 );\r
90     frac_Q16 = SKP_min( frac_Q16, SILK_FIX_CONST( 1, 16 ) );\r
91 \r
92     /* Determine bitrate distribution between mid and side, and possibly reduce stereo width */\r
93     total_rate_bps -= is10msFrame ? 1200 : 600;      /* Subtract approximate bitrate for coding stereo parameters */\r
94     min_mid_rate_bps = SKP_SMLABB( 2000, fs_kHz, 900 );\r
95     SKP_assert( min_mid_rate_bps < 32767 );\r
96     /* Default bitrate distribution: 8 parts for Mid and (5+3*frac) parts for Side. so: mid_rate = ( 8 / ( 13 + 3 * frac ) ) * total_ rate */\r
97     frac_3_Q16 = SKP_MUL( 3, frac_Q16 );\r
98     mid_side_rates_bps[ 0 ] = silk_DIV32_varQ( total_rate_bps, SILK_FIX_CONST( 8 + 5, 16 ) + frac_3_Q16, 16+3 );\r
99     /* If Mid bitrate below minimum, reduce stereo width */\r
100     if( mid_side_rates_bps[ 0 ] < min_mid_rate_bps ) {\r
101         mid_side_rates_bps[ 0 ] = min_mid_rate_bps;\r
102         mid_side_rates_bps[ 1 ] = total_rate_bps - mid_side_rates_bps[ 0 ];\r
103         /* width = 4 * ( 2 * side_rate - min_rate ) / ( ( 1 + 3 * frac ) * min_rate ) */\r
104         width_Q14 = silk_DIV32_varQ( SKP_LSHIFT( mid_side_rates_bps[ 1 ], 1 ) - min_mid_rate_bps, \r
105             SKP_SMULWB( SILK_FIX_CONST( 1, 16 ) + frac_3_Q16, min_mid_rate_bps ), 14+2 );\r
106         width_Q14 = SKP_LIMIT( width_Q14, 0, SILK_FIX_CONST( 1, 14 ) );\r
107     } else {\r
108         mid_side_rates_bps[ 1 ] = total_rate_bps - mid_side_rates_bps[ 0 ];\r
109         width_Q14 = SILK_FIX_CONST( 1, 14 );\r
110     }\r
111 \r
112     /* Smoother */\r
113     state->smth_width_Q14 = (SKP_int16)SKP_SMLAWB( state->smth_width_Q14, width_Q14 - state->smth_width_Q14, smooth_coef_Q16 );\r
114 \r
115     /* Reduce predictors */\r
116     pred_Q13[ 0 ] = SKP_RSHIFT( SKP_SMULBB( state->smth_width_Q14, pred_Q13[ 0 ] ), 14 );\r
117     pred_Q13[ 1 ] = SKP_RSHIFT( SKP_SMULBB( state->smth_width_Q14, pred_Q13[ 1 ] ), 14 );\r
118 \r
119     ix[ 0 ][ 3 ] = 0;\r
120     if( state->width_prev_Q14 == 0 && \r
121         ( 8 * total_rate_bps < 13 * min_mid_rate_bps || SKP_SMULWB( frac_Q16, state->smth_width_Q14 ) < SILK_FIX_CONST( 0.05, 14 ) ) ) \r
122     {\r
123         width_Q14 = 0;\r
124         /* Only encode mid channel */\r
125         mid_side_rates_bps[ 0 ] = total_rate_bps;\r
126         mid_side_rates_bps[ 1 ] = 0;\r
127         ix[ 0 ][ 3 ] = 1;\r
128     } else if( state->width_prev_Q14 != 0 && \r
129         ( 8 * total_rate_bps < 11 * min_mid_rate_bps || SKP_SMULWB( frac_Q16, state->smth_width_Q14 ) < SILK_FIX_CONST( 0.02, 14 ) ) ) \r
130     {\r
131         width_Q14 = 0;\r
132     } else if( state->smth_width_Q14 > SILK_FIX_CONST( 0.95, 14 ) ) {\r
133         width_Q14 = SILK_FIX_CONST( 1, 14 );\r
134     } else {\r
135         width_Q14 = state->smth_width_Q14;\r
136     }\r
137 \r
138 #if 0\r
139     DEBUG_STORE_DATA( midside.dat, &mid_side_rates_bps[ 0 ], 8 );\r
140     DEBUG_STORE_DATA( norms0.pcm, &state->mid_side_amp_Q0[0], 8 );\r
141     DEBUG_STORE_DATA( norms1.pcm, &state->mid_side_amp_Q0[2], 8 );\r
142     DEBUG_STORE_DATA( width.pcm, &width_Q14, 4 );\r
143 #endif\r
144 \r
145     /* Quantize predictors */\r
146     silk_stereo_quant_pred( state, pred_Q13, ix );\r
147 \r
148     /* Interpolate predictors and subtract prediction from side channel */\r
149     pred0_Q13  = -state->pred_prev_Q13[ 0 ];\r
150     pred1_Q13  = -state->pred_prev_Q13[ 1 ];\r
151     w_Q24      =  SKP_LSHIFT( state->width_prev_Q14, 10 );\r
152     denom_Q16  = SKP_DIV32_16( 1 << 16, STEREO_INTERP_LEN_MS * fs_kHz );\r
153     delta0_Q13 = -SKP_RSHIFT_ROUND( SKP_SMULBB( pred_Q13[ 0 ] - state->pred_prev_Q13[ 0 ], denom_Q16 ), 16 );\r
154     delta1_Q13 = -SKP_RSHIFT_ROUND( SKP_SMULBB( pred_Q13[ 1 ] - state->pred_prev_Q13[ 1 ], denom_Q16 ), 16 );\r
155     deltaw_Q24 =  SKP_LSHIFT( SKP_SMULWB( width_Q14 - state->width_prev_Q14, denom_Q16 ), 10 );\r
156     for( n = 0; n < STEREO_INTERP_LEN_MS * fs_kHz; n++ ) {\r
157         pred0_Q13 += delta0_Q13;\r
158         pred1_Q13 += delta1_Q13;\r
159         w_Q24   += deltaw_Q24;\r
160         sum = SKP_LSHIFT( SKP_ADD_LSHIFT( mid[ n ] + mid[ n + 2 ], mid[ n + 1 ], 1 ), 9 );      /* Q11 */ \r
161         sum = SKP_SMLAWB( SKP_SMULWB( w_Q24, side[ n + 1 ] ), sum, pred0_Q13 );                 /* Q8  */\r
162         sum = SKP_SMLAWB( sum, SKP_LSHIFT( ( SKP_int32 )mid[ n + 1 ], 11 ), pred1_Q13 );        /* Q8  */\r
163         x2[ n - 1 ] = (SKP_int16)SKP_SAT16( SKP_RSHIFT_ROUND( sum, 8 ) );\r
164     }\r
165     pred0_Q13 = -pred_Q13[ 0 ];\r
166     pred1_Q13 = -pred_Q13[ 1 ];\r
167     w_Q24     =  SKP_LSHIFT( width_Q14, 10 );\r
168     for( n = STEREO_INTERP_LEN_MS * fs_kHz; n < frame_length; n++ ) {\r
169         sum = SKP_LSHIFT( SKP_ADD_LSHIFT( mid[ n ] + mid[ n + 2 ], mid[ n + 1 ], 1 ), 9 );      /* Q11 */ \r
170         sum = SKP_SMLAWB( SKP_SMULWB( w_Q24, side[ n + 1 ] ), sum, pred0_Q13 );                 /* Q8  */\r
171         sum = SKP_SMLAWB( sum, SKP_LSHIFT( ( SKP_int32 )mid[ n + 1 ], 11 ), pred1_Q13 );        /* Q8  */\r
172         x2[ n - 1 ] = (SKP_int16)SKP_SAT16( SKP_RSHIFT_ROUND( sum, 8 ) );\r
173     }\r
174     state->pred_prev_Q13[ 0 ] = (SKP_int16)pred_Q13[ 0 ];\r
175     state->pred_prev_Q13[ 1 ] = (SKP_int16)pred_Q13[ 1 ];\r
176     state->width_prev_Q14     = (SKP_int16)width_Q14;\r
177 }\r