SILK update
[opus.git] / src_FIX / SKP_Silk_noise_shape_analysis_FIX.c
1 /***********************************************************************\r
2 Copyright (c) 2006-2010, Skype Limited. All rights reserved. \r
3 Redistribution and use in source and binary forms, with or without \r
4 modification, (subject to the limitations in the disclaimer below) \r
5 are permitted provided that the following conditions are met:\r
6 - Redistributions of source code must retain the above copyright notice,\r
7 this list of conditions and the following disclaimer.\r
8 - Redistributions in binary form must reproduce the above copyright \r
9 notice, this list of conditions and the following disclaimer in the \r
10 documentation and/or other materials provided with the distribution.\r
11 - Neither the name of Skype Limited, nor the names of specific \r
12 contributors, may be used to endorse or promote products derived from \r
13 this software without specific prior written permission.\r
14 NO EXPRESS OR IMPLIED LICENSES TO ANY PARTY'S PATENT RIGHTS ARE GRANTED \r
15 BY THIS LICENSE. THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND \r
16 CONTRIBUTORS ''AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING,\r
17 BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND \r
18 FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE \r
19 COPYRIGHT OWNER OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, \r
20 INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT\r
21 NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF \r
22 USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON \r
23 ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT \r
24 (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE \r
25 OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.\r
26 ***********************************************************************/\r
27 \r
28 #include "SKP_Silk_main_FIX.h"\r
29 #include "SKP_Silk_tuning_parameters.h"\r
30 \r
31 /* Compute gain to make warped filter coefficients have a zero mean log frequency response on a     */\r
32 /* non-warped frequency scale. (So that it can be implemented with a minimum-phase monic filter.)   */\r
33 SKP_INLINE SKP_int32 warped_gain( // gain in Q16\r
34     const SKP_int32     *coefs_Q24, \r
35     SKP_int             lambda_Q16, \r
36     SKP_int             order \r
37 ) {\r
38     SKP_int   i;\r
39     SKP_int32 gain_Q24;\r
40 \r
41     lambda_Q16 = -lambda_Q16;\r
42     gain_Q24 = coefs_Q24[ order - 1 ];\r
43     for( i = order - 2; i >= 0; i-- ) {\r
44         gain_Q24 = SKP_SMLAWB( coefs_Q24[ i ], gain_Q24, lambda_Q16 );\r
45     }\r
46     gain_Q24  = SKP_SMLAWB( SKP_FIX_CONST( 1.0, 24 ), gain_Q24, -lambda_Q16 );\r
47     return SKP_INVERSE32_varQ( gain_Q24, 40 );\r
48 }\r
49 \r
50 /* Convert warped filter coefficients to monic pseudo-warped coefficients and limit maximum     */\r
51 /* amplitude of monic warped coefficients by using bandwidth expansion on the true coefficients */\r
52 SKP_INLINE void limit_warped_coefs( \r
53     SKP_int32           *coefs_syn_Q24,\r
54     SKP_int32           *coefs_ana_Q24,\r
55     SKP_int             lambda_Q16,\r
56     SKP_int32           limit_Q24,\r
57     SKP_int             order\r
58 ) {\r
59     SKP_int   i, iter, ind = 0;\r
60     SKP_int32 tmp, maxabs_Q24, chirp_Q16, gain_syn_Q16, gain_ana_Q16;\r
61     SKP_int32 nom_Q16, den_Q24;\r
62 \r
63     /* Convert to monic coefficients */\r
64     lambda_Q16 = -lambda_Q16;\r
65     for( i = order - 1; i > 0; i-- ) {\r
66         coefs_syn_Q24[ i - 1 ] = SKP_SMLAWB( coefs_syn_Q24[ i - 1 ], coefs_syn_Q24[ i ], lambda_Q16 );\r
67         coefs_ana_Q24[ i - 1 ] = SKP_SMLAWB( coefs_ana_Q24[ i - 1 ], coefs_ana_Q24[ i ], lambda_Q16 );\r
68     }\r
69     lambda_Q16 = -lambda_Q16;\r
70     nom_Q16  = SKP_SMLAWB( SKP_FIX_CONST( 1.0, 16 ), -lambda_Q16,        lambda_Q16 );\r
71     den_Q24  = SKP_SMLAWB( SKP_FIX_CONST( 1.0, 24 ), coefs_syn_Q24[ 0 ], lambda_Q16 );\r
72     gain_syn_Q16 = SKP_DIV32_varQ( nom_Q16, den_Q24, 24 );\r
73     den_Q24  = SKP_SMLAWB( SKP_FIX_CONST( 1.0, 24 ), coefs_ana_Q24[ 0 ], lambda_Q16 );\r
74     gain_ana_Q16 = SKP_DIV32_varQ( nom_Q16, den_Q24, 24 );\r
75     for( i = 0; i < order; i++ ) {\r
76         coefs_syn_Q24[ i ] = SKP_SMULWW( gain_syn_Q16, coefs_syn_Q24[ i ] );\r
77         coefs_ana_Q24[ i ] = SKP_SMULWW( gain_ana_Q16, coefs_ana_Q24[ i ] );\r
78     }\r
79 \r
80     for( iter = 0; iter < 10; iter++ ) {\r
81         /* Find maximum absolute value */\r
82         maxabs_Q24 = -1;\r
83         for( i = 0; i < order; i++ ) {\r
84             tmp = SKP_max( SKP_abs_int32( coefs_syn_Q24[ i ] ), SKP_abs_int32( coefs_ana_Q24[ i ] ) );\r
85             if( tmp > maxabs_Q24 ) {\r
86                 maxabs_Q24 = tmp;\r
87                 ind = i;\r
88             }\r
89         }\r
90         if( maxabs_Q24 <= limit_Q24 ) {\r
91             /* Coefficients are within range - done */\r
92             return;\r
93         }\r
94 \r
95         /* Convert back to true warped coefficients */\r
96         for( i = 1; i < order; i++ ) {\r
97             coefs_syn_Q24[ i - 1 ] = SKP_SMLAWB( coefs_syn_Q24[ i - 1 ], coefs_syn_Q24[ i ], lambda_Q16 );\r
98             coefs_ana_Q24[ i - 1 ] = SKP_SMLAWB( coefs_ana_Q24[ i - 1 ], coefs_ana_Q24[ i ], lambda_Q16 );\r
99         }\r
100         gain_syn_Q16 = SKP_INVERSE32_varQ( gain_syn_Q16, 32 );\r
101         gain_ana_Q16 = SKP_INVERSE32_varQ( gain_ana_Q16, 32 );\r
102         for( i = 0; i < order; i++ ) {\r
103             coefs_syn_Q24[ i ] = SKP_SMULWW( gain_syn_Q16, coefs_syn_Q24[ i ] );\r
104             coefs_ana_Q24[ i ] = SKP_SMULWW( gain_ana_Q16, coefs_ana_Q24[ i ] );\r
105         }\r
106 \r
107         /* Apply bandwidth expansion */\r
108         chirp_Q16 = SKP_FIX_CONST( 0.99, 16 ) - SKP_DIV32_varQ(\r
109             SKP_SMULWB( maxabs_Q24 - limit_Q24, SKP_SMLABB( SKP_FIX_CONST( 0.8, 10 ), SKP_FIX_CONST( 0.1, 10 ), iter ) ), \r
110             SKP_MUL( maxabs_Q24, ind + 1 ), 22 );\r
111         SKP_Silk_bwexpander_32( coefs_syn_Q24, order, chirp_Q16 );\r
112         SKP_Silk_bwexpander_32( coefs_ana_Q24, order, chirp_Q16 );\r
113 \r
114         /* Convert to monic warped coefficients */\r
115         lambda_Q16 = -lambda_Q16;\r
116         for( i = order - 1; i > 0; i-- ) {\r
117             coefs_syn_Q24[ i - 1 ] = SKP_SMLAWB( coefs_syn_Q24[ i - 1 ], coefs_syn_Q24[ i ], lambda_Q16 );\r
118             coefs_ana_Q24[ i - 1 ] = SKP_SMLAWB( coefs_ana_Q24[ i - 1 ], coefs_ana_Q24[ i ], lambda_Q16 );\r
119         }\r
120         lambda_Q16 = -lambda_Q16;\r
121         nom_Q16  = SKP_SMLAWB( SKP_FIX_CONST( 1.0, 16 ), -lambda_Q16,        lambda_Q16 );\r
122         den_Q24  = SKP_SMLAWB( SKP_FIX_CONST( 1.0, 24 ), coefs_syn_Q24[ 0 ], lambda_Q16 );\r
123         gain_syn_Q16 = SKP_DIV32_varQ( nom_Q16, den_Q24, 24 );\r
124         den_Q24  = SKP_SMLAWB( SKP_FIX_CONST( 1.0, 24 ), coefs_ana_Q24[ 0 ], lambda_Q16 );\r
125         gain_ana_Q16 = SKP_DIV32_varQ( nom_Q16, den_Q24, 24 );\r
126         for( i = 0; i < order; i++ ) {\r
127             coefs_syn_Q24[ i ] = SKP_SMULWW( gain_syn_Q16, coefs_syn_Q24[ i ] );\r
128             coefs_ana_Q24[ i ] = SKP_SMULWW( gain_ana_Q16, coefs_ana_Q24[ i ] );\r
129         }\r
130     }\r
131         SKP_assert( 0 );\r
132 }\r
133 \r
134 /**************************************************************/\r
135 /* Compute noise shaping coefficients and initial gain values */\r
136 /**************************************************************/\r
137 void SKP_Silk_noise_shape_analysis_FIX(\r
138     SKP_Silk_encoder_state_FIX      *psEnc,         /* I/O  Encoder state FIX                           */\r
139     SKP_Silk_encoder_control_FIX    *psEncCtrl,     /* I/O  Encoder control FIX                         */\r
140     const SKP_int16                 *pitch_res,     /* I    LPC residual from pitch analysis            */\r
141     const SKP_int16                 *x              /* I    Input signal [ frame_length + la_shape ]    */\r
142 )\r
143 {\r
144     SKP_Silk_shape_state_FIX *psShapeSt = &psEnc->sShape;\r
145     SKP_int     k, i, nSamples, Qnrg, b_Q14, warping_Q16, scale = 0;\r
146     SKP_int32   SNR_adj_dB_Q7, HarmBoost_Q16, HarmShapeGain_Q16, Tilt_Q16, tmp32;\r
147     SKP_int32   nrg, pre_nrg_Q30, log_energy_Q7, log_energy_prev_Q7, energy_variation_Q7;\r
148     SKP_int32   delta_Q16, BWExp1_Q16, BWExp2_Q16, gain_mult_Q16, gain_add_Q16, strength_Q16, b_Q8;\r
149     SKP_int32   auto_corr[     MAX_SHAPE_LPC_ORDER + 1 ];\r
150     SKP_int32   refl_coef_Q16[ MAX_SHAPE_LPC_ORDER ];\r
151     SKP_int32   AR1_Q24[       MAX_SHAPE_LPC_ORDER ];\r
152     SKP_int32   AR2_Q24[       MAX_SHAPE_LPC_ORDER ];\r
153     SKP_int16   x_windowed[    SHAPE_LPC_WIN_MAX ];\r
154     const SKP_int16 *x_ptr, *pitch_res_ptr;\r
155 \r
156     SKP_int32   sqrt_nrg[ MAX_NB_SUBFR ], Qnrg_vec[ MAX_NB_SUBFR ];\r
157 \r
158     /* Point to start of first LPC analysis block */\r
159     x_ptr = x - psEnc->sCmn.la_shape;\r
160 \r
161     /****************/\r
162     /* CONTROL SNR  */\r
163     /****************/\r
164 #if DEACTIVATE_SNR_FEEDBACK\r
165     psEncCtrl->current_SNR_dB_Q7 = psEnc->SNR_dB_Q7;\r
166 #else\r
167     /* Reduce SNR_dB values if recent bitstream has exceeded TargetRate */\r
168     psEncCtrl->current_SNR_dB_Q7 = psEnc->SNR_dB_Q7 - SKP_SMULWB( SKP_LSHIFT( ( SKP_int32 )psEnc->BufferedInChannel_ms, 7 ), \r
169         SKP_FIX_CONST( 0.05, 16 ) );\r
170 #endif\r
171 \r
172     /* Reduce SNR_dB if inband FEC used */\r
173     if( psEnc->speech_activity_Q8 > SKP_FIX_CONST( LBRR_SPEECH_ACTIVITY_THRES, 8 ) ) {\r
174         psEncCtrl->current_SNR_dB_Q7 -= SKP_RSHIFT( psEnc->inBandFEC_SNR_comp_Q8, 1 );\r
175     }\r
176 \r
177     /****************/\r
178     /* GAIN CONTROL */\r
179     /****************/\r
180     /* Input quality is the average of the quality in the lowest two VAD bands */\r
181     psEncCtrl->input_quality_Q14 = ( SKP_int )SKP_RSHIFT( ( SKP_int32 )psEncCtrl->input_quality_bands_Q15[ 0 ] \r
182         + psEncCtrl->input_quality_bands_Q15[ 1 ], 2 );\r
183 \r
184     /* Coding quality level, between 0.0_Q0 and 1.0_Q0, but in Q14 */\r
185     psEncCtrl->coding_quality_Q14 = SKP_RSHIFT( SKP_Silk_sigm_Q15( SKP_RSHIFT_ROUND( psEncCtrl->current_SNR_dB_Q7 - \r
186         SKP_FIX_CONST( 18.0, 7 ), 4 ) ), 1 );\r
187 \r
188     /* Reduce coding SNR during low speech activity */\r
189     b_Q8 = SKP_FIX_CONST( 1.0, 8 ) - psEnc->speech_activity_Q8;\r
190     b_Q8 = SKP_SMULWB( SKP_LSHIFT( b_Q8, 8 ), b_Q8 );\r
191     SNR_adj_dB_Q7 = SKP_SMLAWB( psEncCtrl->current_SNR_dB_Q7,\r
192         SKP_SMULBB( SKP_FIX_CONST( -BG_SNR_DECR_dB, 7 ) >> ( 4 + 1 ), b_Q8 ),                                       // Q11\r
193         SKP_SMULWB( SKP_FIX_CONST( 1.0, 14 ) + psEncCtrl->input_quality_Q14, psEncCtrl->coding_quality_Q14 ) );     // Q12\r
194 \r
195     if( psEncCtrl->sCmn.sigtype == SIG_TYPE_VOICED ) {\r
196         /* Reduce gains for periodic signals */\r
197         SNR_adj_dB_Q7 = SKP_SMLAWB( SNR_adj_dB_Q7, SKP_FIX_CONST( HARM_SNR_INCR_dB, 8 ), psEnc->LTPCorr_Q15 );\r
198     } else { \r
199         /* For unvoiced signals and low-quality input, adjust the quality slower than SNR_dB setting */\r
200         SNR_adj_dB_Q7 = SKP_SMLAWB( SNR_adj_dB_Q7, \r
201             SKP_SMLAWB( SKP_FIX_CONST( 6.0, 9 ), -SKP_FIX_CONST( 0.4, 18 ), psEncCtrl->current_SNR_dB_Q7 ),\r
202             SKP_FIX_CONST( 1.0, 14 ) - psEncCtrl->input_quality_Q14 );\r
203     }\r
204 \r
205     /*************************/\r
206     /* SPARSENESS PROCESSING */\r
207     /*************************/\r
208     /* Set quantizer offset */\r
209     if( psEncCtrl->sCmn.sigtype == SIG_TYPE_VOICED ) {\r
210         /* Initally set to 0; may be overruled in process_gains(..) */\r
211         psEncCtrl->sCmn.QuantOffsetType = 0;\r
212         psEncCtrl->sparseness_Q8 = 0;\r
213     } else {\r
214         /* Sparseness measure, based on relative fluctuations of energy per 2 milliseconds */\r
215         nSamples = SKP_LSHIFT( psEnc->sCmn.fs_kHz, 1 );\r
216         energy_variation_Q7 = 0;\r
217         log_energy_prev_Q7  = 0;\r
218         pitch_res_ptr = pitch_res;\r
219         for( k = 0; k < SKP_SMULBB( SUB_FRAME_LENGTH_MS, psEnc->sCmn.nb_subfr ) / 2; k++ ) {\r
220             SKP_Silk_sum_sqr_shift( &nrg, &scale, pitch_res_ptr, nSamples );\r
221             nrg += SKP_RSHIFT( nSamples, scale );           // Q(-scale)\r
222             \r
223             log_energy_Q7 = SKP_Silk_lin2log( nrg );\r
224             if( k > 0 ) {\r
225                 energy_variation_Q7 += SKP_abs( log_energy_Q7 - log_energy_prev_Q7 );\r
226             }\r
227             log_energy_prev_Q7 = log_energy_Q7;\r
228             pitch_res_ptr += nSamples;\r
229         }\r
230 \r
231         psEncCtrl->sparseness_Q8 = SKP_RSHIFT( SKP_Silk_sigm_Q15( SKP_SMULWB( energy_variation_Q7 - \r
232             SKP_FIX_CONST( 5.0, 7 ), SKP_FIX_CONST( 0.1, 16 ) ) ), 7 );\r
233 \r
234         /* Set quantization offset depending on sparseness measure */\r
235         if( psEncCtrl->sparseness_Q8 > SKP_FIX_CONST( SPARSENESS_THRESHOLD_QNT_OFFSET, 8 ) ) {\r
236             psEncCtrl->sCmn.QuantOffsetType = 0;\r
237         } else {\r
238             psEncCtrl->sCmn.QuantOffsetType = 1;\r
239         }\r
240         \r
241         /* Increase coding SNR for sparse signals */\r
242         SNR_adj_dB_Q7 = SKP_SMLAWB( SNR_adj_dB_Q7, SKP_FIX_CONST( SPARSE_SNR_INCR_dB, 15 ), psEncCtrl->sparseness_Q8 - SKP_FIX_CONST( 0.5, 8 ) );\r
243     }\r
244 \r
245     /*******************************/\r
246     /* Control bandwidth expansion */\r
247     /*******************************/\r
248     /* More BWE for signals with high prediction gain */\r
249     strength_Q16 = SKP_SMULWB( psEncCtrl->predGain_Q16, SKP_FIX_CONST( FIND_PITCH_WHITE_NOISE_FRACTION, 16 ) );\r
250     BWExp1_Q16 = BWExp2_Q16 = SKP_DIV32_varQ( SKP_FIX_CONST( BANDWIDTH_EXPANSION, 16 ), \r
251         SKP_SMLAWW( SKP_FIX_CONST( 1.0, 16 ), strength_Q16, strength_Q16 ), 16 );\r
252     delta_Q16  = SKP_SMULWB( SKP_FIX_CONST( 1.0, 16 ) - SKP_SMULBB( 3, psEncCtrl->coding_quality_Q14 ), \r
253         SKP_FIX_CONST( LOW_RATE_BANDWIDTH_EXPANSION_DELTA, 16 ) );\r
254     BWExp1_Q16 = SKP_SUB32( BWExp1_Q16, delta_Q16 );\r
255     BWExp2_Q16 = SKP_ADD32( BWExp2_Q16, delta_Q16 );\r
256     /* BWExp1 will be applied after BWExp2, so make it relative */\r
257     BWExp1_Q16 = SKP_DIV32_16( SKP_LSHIFT( BWExp1_Q16, 14 ), SKP_RSHIFT( BWExp2_Q16, 2 ) );\r
258 \r
259     if( psEnc->sCmn.warping_Q16 > 0 ) {\r
260         /* Slightly more warping in analysis will move quantization noise up in frequency, where it's better masked */\r
261         warping_Q16 = SKP_SMLAWB( psEnc->sCmn.warping_Q16, psEncCtrl->coding_quality_Q14, SKP_FIX_CONST( 0.01, 18 ) );\r
262     } else {\r
263         warping_Q16 = 0;\r
264     }\r
265 \r
266     /********************************************/\r
267     /* Compute noise shaping AR coefs and gains */\r
268     /********************************************/\r
269     for( k = 0; k < psEnc->sCmn.nb_subfr; k++ ) {\r
270         /* Apply window: sine slope followed by flat part followed by cosine slope */\r
271         SKP_int shift, slope_part, flat_part;\r
272         flat_part = psEnc->sCmn.fs_kHz * 3;\r
273         slope_part = SKP_RSHIFT( psEnc->sCmn.shapeWinLength - flat_part, 1 );\r
274 \r
275         SKP_Silk_apply_sine_window( x_windowed, x_ptr, 1, slope_part );\r
276         shift = slope_part;\r
277         SKP_memcpy( x_windowed + shift, x_ptr + shift, flat_part * sizeof(SKP_int16) );\r
278         shift += flat_part;\r
279         SKP_Silk_apply_sine_window( x_windowed + shift, x_ptr + shift, 2, slope_part );\r
280 \r
281         /* Update pointer: next LPC analysis block */\r
282         x_ptr += psEnc->sCmn.subfr_length;\r
283 \r
284         if( psEnc->sCmn.warping_Q16 > 0 ) {\r
285             /* Calculate warped auto correlation */\r
286             SKP_Silk_warped_autocorrelation_FIX( auto_corr, &scale, x_windowed, warping_Q16, psEnc->sCmn.shapeWinLength, psEnc->sCmn.shapingLPCOrder ); \r
287         } else {\r
288             /* Calculate regular auto correlation */\r
289             SKP_Silk_autocorr( auto_corr, &scale, x_windowed, psEnc->sCmn.shapeWinLength, psEnc->sCmn.shapingLPCOrder + 1 );\r
290         }\r
291 \r
292         /* Add white noise, as a fraction of energy */\r
293         auto_corr[0] = SKP_ADD32( auto_corr[0], SKP_max_32( SKP_SMULWB( SKP_RSHIFT( auto_corr[ 0 ], 4 ), \r
294             SKP_FIX_CONST( SHAPE_WHITE_NOISE_FRACTION, 20 ) ), 1 ) ); \r
295 \r
296         /* Calculate the reflection coefficients using schur */\r
297         nrg = SKP_Silk_schur64( refl_coef_Q16, auto_corr, psEnc->sCmn.shapingLPCOrder );\r
298         SKP_assert( nrg >= 0 );\r
299 \r
300         /* Convert reflection coefficients to prediction coefficients */\r
301         SKP_Silk_k2a_Q16( AR2_Q24, refl_coef_Q16, psEnc->sCmn.shapingLPCOrder );\r
302 \r
303         Qnrg = -scale;          // range: -12...30\r
304         SKP_assert( Qnrg >= -12 );\r
305         SKP_assert( Qnrg <=  30 );\r
306 \r
307         /* Make sure that Qnrg is an even number */\r
308         if( Qnrg & 1 ) {\r
309             Qnrg -= 1;\r
310             nrg >>= 1;\r
311         }\r
312 \r
313         tmp32 = SKP_Silk_SQRT_APPROX( nrg );\r
314         Qnrg >>= 1;             // range: -6...15\r
315 \r
316         sqrt_nrg[ k ] = tmp32;\r
317         Qnrg_vec[ k ] = Qnrg;\r
318 \r
319         psEncCtrl->Gains_Q16[ k ] = SKP_LSHIFT_SAT32( tmp32, 16 - Qnrg );\r
320 \r
321         if( psEnc->sCmn.warping_Q16 > 0 ) {\r
322             /* Adjust gain for warping */\r
323             gain_mult_Q16 = warped_gain( AR2_Q24, warping_Q16, psEnc->sCmn.shapingLPCOrder );\r
324             psEncCtrl->Gains_Q16[ k ] = SKP_SMULWW( psEncCtrl->Gains_Q16[ k ], gain_mult_Q16 );\r
325         }\r
326 \r
327         /* Bandwidth expansion for synthesis filter shaping */\r
328         SKP_Silk_bwexpander_32( AR2_Q24, psEnc->sCmn.shapingLPCOrder, BWExp2_Q16 );\r
329 \r
330         /* Compute noise shaping filter coefficients */\r
331         SKP_memcpy( AR1_Q24, AR2_Q24, psEnc->sCmn.shapingLPCOrder * sizeof( SKP_int32 ) );\r
332 \r
333         /* Bandwidth expansion for analysis filter shaping */\r
334         SKP_assert( BWExp1_Q16 <= SKP_FIX_CONST( 1.0, 16 ) );\r
335         SKP_Silk_bwexpander_32( AR1_Q24, psEnc->sCmn.shapingLPCOrder, BWExp1_Q16 );\r
336 \r
337         /* Ratio of prediction gains, in energy domain */\r
338         SKP_Silk_LPC_inverse_pred_gain_Q24( &pre_nrg_Q30, AR2_Q24, psEnc->sCmn.shapingLPCOrder );\r
339         SKP_Silk_LPC_inverse_pred_gain_Q24( &nrg,         AR1_Q24, psEnc->sCmn.shapingLPCOrder );\r
340 \r
341         //psEncCtrl->GainsPre[ k ] = 1.0f - 0.7f * ( 1.0f - pre_nrg / nrg ) = 0.3f + 0.7f * pre_nrg / nrg;\r
342         pre_nrg_Q30 = SKP_LSHIFT32( SKP_SMULWB( pre_nrg_Q30, SKP_FIX_CONST( 0.7, 15 ) ), 1 );\r
343         psEncCtrl->GainsPre_Q14[ k ] = ( SKP_int ) SKP_FIX_CONST( 0.3, 14 ) + SKP_DIV32_varQ( pre_nrg_Q30, nrg, 14 );\r
344 \r
345         /* Convert to monic warped prediction coefficients and limit absolute values */\r
346         limit_warped_coefs( AR2_Q24, AR1_Q24, warping_Q16, SKP_FIX_CONST( 3.999, 24 ), psEnc->sCmn.shapingLPCOrder );\r
347 \r
348         /* Convert from Q24 to Q13 and store in int16 */\r
349         for( i = 0; i < psEnc->sCmn.shapingLPCOrder; i++ ) {\r
350             psEncCtrl->AR1_Q13[ k * MAX_SHAPE_LPC_ORDER + i ] = (SKP_int16)SKP_SAT16( SKP_RSHIFT_ROUND( AR1_Q24[ i ], 11 ) );\r
351             psEncCtrl->AR2_Q13[ k * MAX_SHAPE_LPC_ORDER + i ] = (SKP_int16)SKP_SAT16( SKP_RSHIFT_ROUND( AR2_Q24[ i ], 11 ) );\r
352         }\r
353     }\r
354 \r
355     /*****************/\r
356     /* Gain tweaking */\r
357     /*****************/\r
358     /* Increase gains during low speech activity and put lower limit on gains */\r
359     gain_mult_Q16 = SKP_Silk_log2lin( -SKP_SMLAWB( -SKP_FIX_CONST( 16.0, 7 ), SNR_adj_dB_Q7,                            SKP_FIX_CONST( 0.16, 16 ) ) );\r
360     gain_add_Q16  = SKP_Silk_log2lin(  SKP_SMLAWB(  SKP_FIX_CONST( 16.0, 7 ), SKP_FIX_CONST( NOISE_FLOOR_dB, 7 ),       SKP_FIX_CONST( 0.16, 16 ) ) );\r
361     tmp32         = SKP_Silk_log2lin(  SKP_SMLAWB(  SKP_FIX_CONST( 16.0, 7 ), SKP_FIX_CONST( RELATIVE_MIN_GAIN_dB, 7 ), SKP_FIX_CONST( 0.16, 16 ) ) );\r
362     tmp32 = SKP_SMULWW( psEnc->avgGain_Q16, tmp32 );\r
363     gain_add_Q16 = SKP_ADD_SAT32( gain_add_Q16, tmp32 );\r
364     SKP_assert( gain_mult_Q16 >= 0 );\r
365 \r
366     for( k = 0; k < psEnc->sCmn.nb_subfr; k++ ) {\r
367         psEncCtrl->Gains_Q16[ k ] = SKP_SMULWW( psEncCtrl->Gains_Q16[ k ], gain_mult_Q16 );\r
368         SKP_assert( psEncCtrl->Gains_Q16[ k ] >= 0 );\r
369     }\r
370 \r
371     for( k = 0; k < psEnc->sCmn.nb_subfr; k++ ) {\r
372         psEncCtrl->Gains_Q16[ k ] = SKP_ADD_POS_SAT32( psEncCtrl->Gains_Q16[ k ], gain_add_Q16 );\r
373         psEnc->avgGain_Q16 = SKP_ADD_SAT32( \r
374             psEnc->avgGain_Q16, \r
375             SKP_SMULWB(\r
376                 psEncCtrl->Gains_Q16[ k ] - psEnc->avgGain_Q16, \r
377                 SKP_RSHIFT_ROUND( SKP_SMULBB( psEnc->speech_activity_Q8, SKP_FIX_CONST( GAIN_SMOOTHING_COEF, 10 ) ), 2 ) \r
378             ) );\r
379     }\r
380 \r
381     gain_mult_Q16 = SKP_FIX_CONST( 1.0, 16 ) + SKP_RSHIFT_ROUND( SKP_MLA( SKP_FIX_CONST( INPUT_TILT, 26 ), \r
382         psEncCtrl->coding_quality_Q14, SKP_FIX_CONST( HIGH_RATE_INPUT_TILT, 12 ) ), 10 );\r
383 \r
384     for( k = 0; k < psEnc->sCmn.nb_subfr; k++ ) {\r
385         psEncCtrl->GainsPre_Q14[ k ] = SKP_SMULWB( gain_mult_Q16, psEncCtrl->GainsPre_Q14[ k ] );\r
386     }\r
387 \r
388     /************************************************/\r
389     /* Control low-frequency shaping and noise tilt */\r
390     /************************************************/\r
391     /* Less low frequency shaping for noisy inputs */\r
392     strength_Q16 = SKP_MUL( SKP_FIX_CONST( LOW_FREQ_SHAPING, 0 ), SKP_FIX_CONST( 1.0, 16 ) + \r
393         SKP_SMULBB( SKP_FIX_CONST( LOW_QUALITY_LOW_FREQ_SHAPING_DECR, 1 ), psEncCtrl->input_quality_bands_Q15[ 0 ] - SKP_FIX_CONST( 1.0, 15 ) ) );\r
394     if( psEncCtrl->sCmn.sigtype == SIG_TYPE_VOICED ) {\r
395         /* Reduce low frequencies quantization noise for periodic signals, depending on pitch lag */\r
396         /*f = 400; freqz([1, -0.98 + 2e-4 * f], [1, -0.97 + 7e-4 * f], 2^12, Fs); axis([0, 1000, -10, 1])*/\r
397         SKP_int fs_kHz_inv = SKP_DIV32_16( SKP_FIX_CONST( 0.2, 14 ), psEnc->sCmn.fs_kHz );\r
398         for( k = 0; k < psEnc->sCmn.nb_subfr; k++ ) {\r
399             b_Q14 = fs_kHz_inv + SKP_DIV32_16( SKP_FIX_CONST( 3.0, 14 ), psEncCtrl->sCmn.pitchL[ k ] ); \r
400             /* Pack two coefficients in one int32 */\r
401             psEncCtrl->LF_shp_Q14[ k ]  = SKP_LSHIFT( SKP_FIX_CONST( 1.0, 14 ) - b_Q14 - SKP_SMULWB( strength_Q16, b_Q14 ), 16 );\r
402             psEncCtrl->LF_shp_Q14[ k ] |= (SKP_uint16)( b_Q14 - SKP_FIX_CONST( 1.0, 14 ) );\r
403         }\r
404         SKP_assert( SKP_FIX_CONST( HARM_HP_NOISE_COEF, 24 ) < SKP_FIX_CONST( 0.5, 24 ) ); // Guarantees that second argument to SMULWB() is within range of an SKP_int16\r
405         Tilt_Q16 = - SKP_FIX_CONST( HP_NOISE_COEF, 16 ) - \r
406             SKP_SMULWB( SKP_FIX_CONST( 1.0, 16 ) - SKP_FIX_CONST( HP_NOISE_COEF, 16 ), \r
407                 SKP_SMULWB( SKP_FIX_CONST( HARM_HP_NOISE_COEF, 24 ), psEnc->speech_activity_Q8 ) );\r
408     } else {\r
409         b_Q14 = SKP_DIV32_16( 21299, psEnc->sCmn.fs_kHz ); // 1.3_Q0 = 21299_Q14\r
410         /* Pack two coefficients in one int32 */\r
411         psEncCtrl->LF_shp_Q14[ 0 ]  = SKP_LSHIFT( SKP_FIX_CONST( 1.0, 14 ) - b_Q14 - \r
412             SKP_SMULWB( strength_Q16, SKP_SMULWB( SKP_FIX_CONST( 0.6, 16 ), b_Q14 ) ), 16 );\r
413         psEncCtrl->LF_shp_Q14[ 0 ] |= (SKP_uint16)( b_Q14 - SKP_FIX_CONST( 1.0, 14 ) );\r
414         for( k = 1; k < psEnc->sCmn.nb_subfr; k++ ) {\r
415             psEncCtrl->LF_shp_Q14[ k ] = psEncCtrl->LF_shp_Q14[ 0 ];\r
416         }\r
417         Tilt_Q16 = -SKP_FIX_CONST( HP_NOISE_COEF, 16 );\r
418     }\r
419 \r
420     /****************************/\r
421     /* HARMONIC SHAPING CONTROL */\r
422     /****************************/\r
423     /* Control boosting of harmonic frequencies */\r
424     HarmBoost_Q16 = SKP_SMULWB( SKP_SMULWB( SKP_FIX_CONST( 1.0, 17 ) - SKP_LSHIFT( psEncCtrl->coding_quality_Q14, 3 ), \r
425         psEnc->LTPCorr_Q15 ), SKP_FIX_CONST( LOW_RATE_HARMONIC_BOOST, 16 ) );\r
426 \r
427     /* More harmonic boost for noisy input signals */\r
428     HarmBoost_Q16 = SKP_SMLAWB( HarmBoost_Q16, \r
429         SKP_FIX_CONST( 1.0, 16 ) - SKP_LSHIFT( psEncCtrl->input_quality_Q14, 2 ), SKP_FIX_CONST( LOW_INPUT_QUALITY_HARMONIC_BOOST, 16 ) );\r
430 \r
431     if( USE_HARM_SHAPING && psEncCtrl->sCmn.sigtype == SIG_TYPE_VOICED ) {\r
432         /* More harmonic noise shaping for high bitrates or noisy input */\r
433         HarmShapeGain_Q16 = SKP_SMLAWB( SKP_FIX_CONST( HARMONIC_SHAPING, 16 ), \r
434                 SKP_FIX_CONST( 1.0, 16 ) - SKP_SMULWB( SKP_FIX_CONST( 1.0, 18 ) - SKP_LSHIFT( psEncCtrl->coding_quality_Q14, 4 ),\r
435                 psEncCtrl->input_quality_Q14 ), SKP_FIX_CONST( HIGH_RATE_OR_LOW_QUALITY_HARMONIC_SHAPING, 16 ) );\r
436 \r
437         /* Less harmonic noise shaping for less periodic signals */\r
438         HarmShapeGain_Q16 = SKP_SMULWB( SKP_LSHIFT( HarmShapeGain_Q16, 1 ), \r
439             SKP_Silk_SQRT_APPROX( SKP_LSHIFT( psEnc->LTPCorr_Q15, 15 ) ) );\r
440     } else {\r
441         HarmShapeGain_Q16 = 0;\r
442     }\r
443 \r
444     /*************************/\r
445     /* Smooth over subframes */\r
446     /*************************/\r
447     for( k = 0; k < MAX_NB_SUBFR; k++ ) {\r
448         psShapeSt->HarmBoost_smth_Q16 =\r
449             SKP_SMLAWB( psShapeSt->HarmBoost_smth_Q16,     HarmBoost_Q16     - psShapeSt->HarmBoost_smth_Q16,     SKP_FIX_CONST( SUBFR_SMTH_COEF, 16 ) );\r
450         psShapeSt->HarmShapeGain_smth_Q16 =\r
451             SKP_SMLAWB( psShapeSt->HarmShapeGain_smth_Q16, HarmShapeGain_Q16 - psShapeSt->HarmShapeGain_smth_Q16, SKP_FIX_CONST( SUBFR_SMTH_COEF, 16 ) );\r
452         psShapeSt->Tilt_smth_Q16 =\r
453             SKP_SMLAWB( psShapeSt->Tilt_smth_Q16,          Tilt_Q16          - psShapeSt->Tilt_smth_Q16,          SKP_FIX_CONST( SUBFR_SMTH_COEF, 16 ) );\r
454 \r
455         psEncCtrl->HarmBoost_Q14[ k ]     = ( SKP_int )SKP_RSHIFT_ROUND( psShapeSt->HarmBoost_smth_Q16,     2 );\r
456         psEncCtrl->HarmShapeGain_Q14[ k ] = ( SKP_int )SKP_RSHIFT_ROUND( psShapeSt->HarmShapeGain_smth_Q16, 2 );\r
457         psEncCtrl->Tilt_Q14[ k ]          = ( SKP_int )SKP_RSHIFT_ROUND( psShapeSt->Tilt_smth_Q16,          2 );\r
458     }\r
459 }\r