1513486777ab12c2e0724beb6ad9dadc45b10bc9
[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     /* Reduce SNR_dB values if recent bitstream has exceeded TargetRate */\r
165     psEncCtrl->current_SNR_dB_Q7 = psEnc->SNR_dB_Q7 - SKP_SMULWB( SKP_LSHIFT( ( SKP_int32 )psEnc->BufferedInChannel_ms, 7 ), \r
166         SKP_FIX_CONST( 0.1, 16 ) );\r
167 \r
168     /* Reduce SNR_dB if inband FEC used */\r
169     if( psEnc->speech_activity_Q8 > SKP_FIX_CONST( LBRR_SPEECH_ACTIVITY_THRES, 8 ) ) {\r
170         psEncCtrl->current_SNR_dB_Q7 -= SKP_RSHIFT( psEnc->inBandFEC_SNR_comp_Q8, 1 );\r
171     }\r
172 \r
173     /****************/\r
174     /* GAIN CONTROL */\r
175     /****************/\r
176     /* Input quality is the average of the quality in the lowest two VAD bands */\r
177     psEncCtrl->input_quality_Q14 = ( SKP_int )SKP_RSHIFT( ( SKP_int32 )psEncCtrl->input_quality_bands_Q15[ 0 ] \r
178         + psEncCtrl->input_quality_bands_Q15[ 1 ], 2 );\r
179 \r
180     /* Coding quality level, between 0.0_Q0 and 1.0_Q0, but in Q14 */\r
181     psEncCtrl->coding_quality_Q14 = SKP_RSHIFT( SKP_Silk_sigm_Q15( SKP_RSHIFT_ROUND( psEncCtrl->current_SNR_dB_Q7 - \r
182         SKP_FIX_CONST( 18.0, 7 ), 4 ) ), 1 );\r
183 \r
184     /* Reduce coding SNR during low speech activity */\r
185     SNR_adj_dB_Q7 = psEncCtrl->current_SNR_dB_Q7;\r
186     if( psEnc->sCmn.useCBR == 0 ) {\r
187         b_Q8 = SKP_FIX_CONST( 1.0, 8 ) - psEnc->speech_activity_Q8;\r
188         b_Q8 = SKP_SMULWB( SKP_LSHIFT( b_Q8, 8 ), b_Q8 );\r
189         SNR_adj_dB_Q7 = SKP_SMLAWB( SNR_adj_dB_Q7,\r
190             SKP_SMULBB( SKP_FIX_CONST( -BG_SNR_DECR_dB, 7 ) >> ( 4 + 1 ), b_Q8 ),                                       // Q11\r
191             SKP_SMULWB( SKP_FIX_CONST( 1.0, 14 ) + psEncCtrl->input_quality_Q14, psEncCtrl->coding_quality_Q14 ) );     // Q12\r
192     }\r
193 \r
194     if( psEncCtrl->sCmn.signalType == TYPE_VOICED ) {\r
195         /* Reduce gains for periodic signals */\r
196         SNR_adj_dB_Q7 = SKP_SMLAWB( SNR_adj_dB_Q7, SKP_FIX_CONST( HARM_SNR_INCR_dB, 8 ), psEnc->LTPCorr_Q15 );\r
197     } else { \r
198         /* For unvoiced signals and low-quality input, adjust the quality slower than SNR_dB setting */\r
199         SNR_adj_dB_Q7 = SKP_SMLAWB( SNR_adj_dB_Q7, \r
200             SKP_SMLAWB( SKP_FIX_CONST( 6.0, 9 ), -SKP_FIX_CONST( 0.4, 18 ), psEncCtrl->current_SNR_dB_Q7 ),\r
201             SKP_FIX_CONST( 1.0, 14 ) - psEncCtrl->input_quality_Q14 );\r
202     }\r
203 \r
204     /*************************/\r
205     /* SPARSENESS PROCESSING */\r
206     /*************************/\r
207     /* Set quantizer offset */\r
208     if( psEncCtrl->sCmn.signalType == TYPE_VOICED ) {\r
209         /* Initally set to 0; may be overruled in process_gains(..) */\r
210         psEncCtrl->sCmn.quantOffsetType = 0;\r
211         psEncCtrl->sparseness_Q8 = 0;\r
212     } else {\r
213         /* Sparseness measure, based on relative fluctuations of energy per 2 milliseconds */\r
214         nSamples = SKP_LSHIFT( psEnc->sCmn.fs_kHz, 1 );\r
215         energy_variation_Q7 = 0;\r
216         log_energy_prev_Q7  = 0;\r
217         pitch_res_ptr = pitch_res;\r
218         for( k = 0; k < SKP_SMULBB( SUB_FRAME_LENGTH_MS, psEnc->sCmn.nb_subfr ) / 2; k++ ) {\r
219             SKP_Silk_sum_sqr_shift( &nrg, &scale, pitch_res_ptr, nSamples );\r
220             nrg += SKP_RSHIFT( nSamples, scale );           // Q(-scale)\r
221             \r
222             log_energy_Q7 = SKP_Silk_lin2log( nrg );\r
223             if( k > 0 ) {\r
224                 energy_variation_Q7 += SKP_abs( log_energy_Q7 - log_energy_prev_Q7 );\r
225             }\r
226             log_energy_prev_Q7 = log_energy_Q7;\r
227             pitch_res_ptr += nSamples;\r
228         }\r
229 \r
230         psEncCtrl->sparseness_Q8 = SKP_RSHIFT( SKP_Silk_sigm_Q15( SKP_SMULWB( energy_variation_Q7 - \r
231             SKP_FIX_CONST( 5.0, 7 ), SKP_FIX_CONST( 0.1, 16 ) ) ), 7 );\r
232 \r
233         /* Set quantization offset depending on sparseness measure */\r
234         if( psEncCtrl->sparseness_Q8 > SKP_FIX_CONST( SPARSENESS_THRESHOLD_QNT_OFFSET, 8 ) ) {\r
235             psEncCtrl->sCmn.quantOffsetType = 0;\r
236         } else {\r
237             psEncCtrl->sCmn.quantOffsetType = 1;\r
238         }\r
239         \r
240         /* Increase coding SNR for sparse signals */\r
241         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
242     }\r
243 \r
244     /*******************************/\r
245     /* Control bandwidth expansion */\r
246     /*******************************/\r
247     /* More BWE for signals with high prediction gain */\r
248     strength_Q16 = SKP_SMULWB( psEncCtrl->predGain_Q16, SKP_FIX_CONST( FIND_PITCH_WHITE_NOISE_FRACTION, 16 ) );\r
249     BWExp1_Q16 = BWExp2_Q16 = SKP_DIV32_varQ( SKP_FIX_CONST( BANDWIDTH_EXPANSION, 16 ), \r
250         SKP_SMLAWW( SKP_FIX_CONST( 1.0, 16 ), strength_Q16, strength_Q16 ), 16 );\r
251     delta_Q16  = SKP_SMULWB( SKP_FIX_CONST( 1.0, 16 ) - SKP_SMULBB( 3, psEncCtrl->coding_quality_Q14 ), \r
252         SKP_FIX_CONST( LOW_RATE_BANDWIDTH_EXPANSION_DELTA, 16 ) );\r
253     BWExp1_Q16 = SKP_SUB32( BWExp1_Q16, delta_Q16 );\r
254     BWExp2_Q16 = SKP_ADD32( BWExp2_Q16, delta_Q16 );\r
255     /* BWExp1 will be applied after BWExp2, so make it relative */\r
256     BWExp1_Q16 = SKP_DIV32_16( SKP_LSHIFT( BWExp1_Q16, 14 ), SKP_RSHIFT( BWExp2_Q16, 2 ) );\r
257 \r
258     if( psEnc->sCmn.warping_Q16 > 0 ) {\r
259         /* Slightly more warping in analysis will move quantization noise up in frequency, where it's better masked */\r
260         warping_Q16 = SKP_SMLAWB( psEnc->sCmn.warping_Q16, psEncCtrl->coding_quality_Q14, SKP_FIX_CONST( 0.01, 18 ) );\r
261     } else {\r
262         warping_Q16 = 0;\r
263     }\r
264 \r
265     /********************************************/\r
266     /* Compute noise shaping AR coefs and gains */\r
267     /********************************************/\r
268     for( k = 0; k < psEnc->sCmn.nb_subfr; k++ ) {\r
269         /* Apply window: sine slope followed by flat part followed by cosine slope */\r
270         SKP_int shift, slope_part, flat_part;\r
271         flat_part = psEnc->sCmn.fs_kHz * 3;\r
272         slope_part = SKP_RSHIFT( psEnc->sCmn.shapeWinLength - flat_part, 1 );\r
273 \r
274         SKP_Silk_apply_sine_window( x_windowed, x_ptr, 1, slope_part );\r
275         shift = slope_part;\r
276         SKP_memcpy( x_windowed + shift, x_ptr + shift, flat_part * sizeof(SKP_int16) );\r
277         shift += flat_part;\r
278         SKP_Silk_apply_sine_window( x_windowed + shift, x_ptr + shift, 2, slope_part );\r
279 \r
280         /* Update pointer: next LPC analysis block */\r
281         x_ptr += psEnc->sCmn.subfr_length;\r
282 \r
283         if( psEnc->sCmn.warping_Q16 > 0 ) {\r
284             /* Calculate warped auto correlation */\r
285             SKP_Silk_warped_autocorrelation_FIX( auto_corr, &scale, x_windowed, warping_Q16, psEnc->sCmn.shapeWinLength, psEnc->sCmn.shapingLPCOrder ); \r
286         } else {\r
287             /* Calculate regular auto correlation */\r
288             SKP_Silk_autocorr( auto_corr, &scale, x_windowed, psEnc->sCmn.shapeWinLength, psEnc->sCmn.shapingLPCOrder + 1 );\r
289         }\r
290 \r
291         /* Add white noise, as a fraction of energy */\r
292         auto_corr[0] = SKP_ADD32( auto_corr[0], SKP_max_32( SKP_SMULWB( SKP_RSHIFT( auto_corr[ 0 ], 4 ), \r
293             SKP_FIX_CONST( SHAPE_WHITE_NOISE_FRACTION, 20 ) ), 1 ) ); \r
294 \r
295         /* Calculate the reflection coefficients using schur */\r
296         nrg = SKP_Silk_schur64( refl_coef_Q16, auto_corr, psEnc->sCmn.shapingLPCOrder );\r
297         SKP_assert( nrg >= 0 );\r
298 \r
299         /* Convert reflection coefficients to prediction coefficients */\r
300         SKP_Silk_k2a_Q16( AR2_Q24, refl_coef_Q16, psEnc->sCmn.shapingLPCOrder );\r
301 \r
302         Qnrg = -scale;          // range: -12...30\r
303         SKP_assert( Qnrg >= -12 );\r
304         SKP_assert( Qnrg <=  30 );\r
305 \r
306         /* Make sure that Qnrg is an even number */\r
307         if( Qnrg & 1 ) {\r
308             Qnrg -= 1;\r
309             nrg >>= 1;\r
310         }\r
311 \r
312         tmp32 = SKP_Silk_SQRT_APPROX( nrg );\r
313         Qnrg >>= 1;             // range: -6...15\r
314 \r
315         sqrt_nrg[ k ] = tmp32;\r
316         Qnrg_vec[ k ] = Qnrg;\r
317 \r
318         psEncCtrl->Gains_Q16[ k ] = SKP_LSHIFT_SAT32( tmp32, 16 - Qnrg );\r
319 \r
320         if( psEnc->sCmn.warping_Q16 > 0 ) {\r
321             /* Adjust gain for warping */\r
322             gain_mult_Q16 = warped_gain( AR2_Q24, warping_Q16, psEnc->sCmn.shapingLPCOrder );\r
323             psEncCtrl->Gains_Q16[ k ] = SKP_SMULWW( psEncCtrl->Gains_Q16[ k ], gain_mult_Q16 );\r
324         }\r
325 \r
326         /* Bandwidth expansion for synthesis filter shaping */\r
327         SKP_Silk_bwexpander_32( AR2_Q24, psEnc->sCmn.shapingLPCOrder, BWExp2_Q16 );\r
328 \r
329         /* Compute noise shaping filter coefficients */\r
330         SKP_memcpy( AR1_Q24, AR2_Q24, psEnc->sCmn.shapingLPCOrder * sizeof( SKP_int32 ) );\r
331 \r
332         /* Bandwidth expansion for analysis filter shaping */\r
333         SKP_assert( BWExp1_Q16 <= SKP_FIX_CONST( 1.0, 16 ) );\r
334         SKP_Silk_bwexpander_32( AR1_Q24, psEnc->sCmn.shapingLPCOrder, BWExp1_Q16 );\r
335 \r
336         /* Ratio of prediction gains, in energy domain */\r
337         SKP_Silk_LPC_inverse_pred_gain_Q24( &pre_nrg_Q30, AR2_Q24, psEnc->sCmn.shapingLPCOrder );\r
338         SKP_Silk_LPC_inverse_pred_gain_Q24( &nrg,         AR1_Q24, psEnc->sCmn.shapingLPCOrder );\r
339 \r
340         //psEncCtrl->GainsPre[ k ] = 1.0f - 0.7f * ( 1.0f - pre_nrg / nrg ) = 0.3f + 0.7f * pre_nrg / nrg;\r
341         pre_nrg_Q30 = SKP_LSHIFT32( SKP_SMULWB( pre_nrg_Q30, SKP_FIX_CONST( 0.7, 15 ) ), 1 );\r
342         psEncCtrl->GainsPre_Q14[ k ] = ( SKP_int ) SKP_FIX_CONST( 0.3, 14 ) + SKP_DIV32_varQ( pre_nrg_Q30, nrg, 14 );\r
343 \r
344         /* Convert to monic warped prediction coefficients and limit absolute values */\r
345         limit_warped_coefs( AR2_Q24, AR1_Q24, warping_Q16, SKP_FIX_CONST( 3.999, 24 ), psEnc->sCmn.shapingLPCOrder );\r
346 \r
347         /* Convert from Q24 to Q13 and store in int16 */\r
348         for( i = 0; i < psEnc->sCmn.shapingLPCOrder; i++ ) {\r
349             psEncCtrl->AR1_Q13[ k * MAX_SHAPE_LPC_ORDER + i ] = (SKP_int16)SKP_SAT16( SKP_RSHIFT_ROUND( AR1_Q24[ i ], 11 ) );\r
350             psEncCtrl->AR2_Q13[ k * MAX_SHAPE_LPC_ORDER + i ] = (SKP_int16)SKP_SAT16( SKP_RSHIFT_ROUND( AR2_Q24[ i ], 11 ) );\r
351         }\r
352     }\r
353 \r
354     /*****************/\r
355     /* Gain tweaking */\r
356     /*****************/\r
357     /* Increase gains during low speech activity and put lower limit on gains */\r
358     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
359     gain_add_Q16  = SKP_Silk_log2lin(  SKP_SMLAWB(  SKP_FIX_CONST( 16.0, 7 ), SKP_FIX_CONST( MIN_QGAIN_DB, 7 ), SKP_FIX_CONST( 0.16, 16 ) ) );\r
360     SKP_assert( gain_mult_Q16 > 0 );\r
361     for( k = 0; k < psEnc->sCmn.nb_subfr; k++ ) {\r
362         psEncCtrl->Gains_Q16[ k ] = SKP_SMULWW( psEncCtrl->Gains_Q16[ k ], gain_mult_Q16 );\r
363         SKP_assert( psEncCtrl->Gains_Q16[ k ] >= 0 );\r
364         psEncCtrl->Gains_Q16[ k ] = SKP_ADD_POS_SAT32( psEncCtrl->Gains_Q16[ k ], gain_add_Q16 );\r
365     }\r
366 \r
367     gain_mult_Q16 = SKP_FIX_CONST( 1.0, 16 ) + SKP_RSHIFT_ROUND( SKP_MLA( SKP_FIX_CONST( INPUT_TILT, 26 ), \r
368         psEncCtrl->coding_quality_Q14, SKP_FIX_CONST( HIGH_RATE_INPUT_TILT, 12 ) ), 10 );\r
369     for( k = 0; k < psEnc->sCmn.nb_subfr; k++ ) {\r
370         psEncCtrl->GainsPre_Q14[ k ] = SKP_SMULWB( gain_mult_Q16, psEncCtrl->GainsPre_Q14[ k ] );\r
371     }\r
372 \r
373     /************************************************/\r
374     /* Control low-frequency shaping and noise tilt */\r
375     /************************************************/\r
376     /* Less low frequency shaping for noisy inputs */\r
377 #if 1\r
378     strength_Q16 = SKP_MUL( SKP_FIX_CONST( LOW_FREQ_SHAPING, 0 ), SKP_FIX_CONST( 1.0, 16 ) + \r
379         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
380 #else\r
381 // TODO: CHECK THAT BELOW WORKS FINE AND REPLACE\r
382     strength_Q16 = SKP_MUL( SKP_FIX_CONST( LOW_FREQ_SHAPING, 4 ), SKP_SMLAWB( SKP_FIX_CONST( 1.0, 12 ),\r
383         SKP_FIX_CONST( LOW_QUALITY_LOW_FREQ_SHAPING_DECR, 13 ), psEncCtrl->input_quality_bands_Q15[ 0 ] - SKP_FIX_CONST( 1.0, 15 ) ) );\r
384 #endif\r
385     strength_Q16 = SKP_RSHIFT( SKP_MUL( strength_Q16, psEnc->speech_activity_Q8 ), 8 );\r
386     if( psEncCtrl->sCmn.signalType == TYPE_VOICED ) {\r
387         /* Reduce low frequencies quantization noise for periodic signals, depending on pitch lag */\r
388         /*f = 400; freqz([1, -0.98 + 2e-4 * f], [1, -0.97 + 7e-4 * f], 2^12, Fs); axis([0, 1000, -10, 1])*/\r
389         SKP_int fs_kHz_inv = SKP_DIV32_16( SKP_FIX_CONST( 0.2, 14 ), psEnc->sCmn.fs_kHz );\r
390         for( k = 0; k < psEnc->sCmn.nb_subfr; k++ ) {\r
391             b_Q14 = fs_kHz_inv + SKP_DIV32_16( SKP_FIX_CONST( 3.0, 14 ), psEncCtrl->sCmn.pitchL[ k ] ); \r
392             /* Pack two coefficients in one int32 */\r
393             psEncCtrl->LF_shp_Q14[ k ]  = SKP_LSHIFT( SKP_FIX_CONST( 1.0, 14 ) - b_Q14 - SKP_SMULWB( strength_Q16, b_Q14 ), 16 );\r
394             psEncCtrl->LF_shp_Q14[ k ] |= (SKP_uint16)( b_Q14 - SKP_FIX_CONST( 1.0, 14 ) );\r
395         }\r
396         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
397         Tilt_Q16 = - SKP_FIX_CONST( HP_NOISE_COEF, 16 ) - \r
398             SKP_SMULWB( SKP_FIX_CONST( 1.0, 16 ) - SKP_FIX_CONST( HP_NOISE_COEF, 16 ), \r
399                 SKP_SMULWB( SKP_FIX_CONST( HARM_HP_NOISE_COEF, 24 ), psEnc->speech_activity_Q8 ) );\r
400     } else {\r
401         b_Q14 = SKP_DIV32_16( 21299, psEnc->sCmn.fs_kHz ); // 1.3_Q0 = 21299_Q14\r
402         /* Pack two coefficients in one int32 */\r
403         psEncCtrl->LF_shp_Q14[ 0 ]  = SKP_LSHIFT( SKP_FIX_CONST( 1.0, 14 ) - b_Q14 - \r
404             SKP_SMULWB( strength_Q16, SKP_SMULWB( SKP_FIX_CONST( 0.6, 16 ), b_Q14 ) ), 16 );\r
405         psEncCtrl->LF_shp_Q14[ 0 ] |= (SKP_uint16)( b_Q14 - SKP_FIX_CONST( 1.0, 14 ) );\r
406         for( k = 1; k < psEnc->sCmn.nb_subfr; k++ ) {\r
407             psEncCtrl->LF_shp_Q14[ k ] = psEncCtrl->LF_shp_Q14[ 0 ];\r
408         }\r
409         Tilt_Q16 = -SKP_FIX_CONST( HP_NOISE_COEF, 16 );\r
410     }\r
411 \r
412     /****************************/\r
413     /* HARMONIC SHAPING CONTROL */\r
414     /****************************/\r
415     /* Control boosting of harmonic frequencies */\r
416     HarmBoost_Q16 = SKP_SMULWB( SKP_SMULWB( SKP_FIX_CONST( 1.0, 17 ) - SKP_LSHIFT( psEncCtrl->coding_quality_Q14, 3 ), \r
417         psEnc->LTPCorr_Q15 ), SKP_FIX_CONST( LOW_RATE_HARMONIC_BOOST, 16 ) );\r
418 \r
419     /* More harmonic boost for noisy input signals */\r
420     HarmBoost_Q16 = SKP_SMLAWB( HarmBoost_Q16, \r
421         SKP_FIX_CONST( 1.0, 16 ) - SKP_LSHIFT( psEncCtrl->input_quality_Q14, 2 ), SKP_FIX_CONST( LOW_INPUT_QUALITY_HARMONIC_BOOST, 16 ) );\r
422 \r
423     if( USE_HARM_SHAPING && psEncCtrl->sCmn.signalType == TYPE_VOICED ) {\r
424         /* More harmonic noise shaping for high bitrates or noisy input */\r
425         HarmShapeGain_Q16 = SKP_SMLAWB( SKP_FIX_CONST( HARMONIC_SHAPING, 16 ), \r
426                 SKP_FIX_CONST( 1.0, 16 ) - SKP_SMULWB( SKP_FIX_CONST( 1.0, 18 ) - SKP_LSHIFT( psEncCtrl->coding_quality_Q14, 4 ),\r
427                 psEncCtrl->input_quality_Q14 ), SKP_FIX_CONST( HIGH_RATE_OR_LOW_QUALITY_HARMONIC_SHAPING, 16 ) );\r
428 \r
429         /* Less harmonic noise shaping for less periodic signals */\r
430         HarmShapeGain_Q16 = SKP_SMULWB( SKP_LSHIFT( HarmShapeGain_Q16, 1 ), \r
431             SKP_Silk_SQRT_APPROX( SKP_LSHIFT( psEnc->LTPCorr_Q15, 15 ) ) );\r
432     } else {\r
433         HarmShapeGain_Q16 = 0;\r
434     }\r
435 \r
436     /*************************/\r
437     /* Smooth over subframes */\r
438     /*************************/\r
439     for( k = 0; k < MAX_NB_SUBFR; k++ ) {\r
440         psShapeSt->HarmBoost_smth_Q16 =\r
441             SKP_SMLAWB( psShapeSt->HarmBoost_smth_Q16,     HarmBoost_Q16     - psShapeSt->HarmBoost_smth_Q16,     SKP_FIX_CONST( SUBFR_SMTH_COEF, 16 ) );\r
442         psShapeSt->HarmShapeGain_smth_Q16 =\r
443             SKP_SMLAWB( psShapeSt->HarmShapeGain_smth_Q16, HarmShapeGain_Q16 - psShapeSt->HarmShapeGain_smth_Q16, SKP_FIX_CONST( SUBFR_SMTH_COEF, 16 ) );\r
444         psShapeSt->Tilt_smth_Q16 =\r
445             SKP_SMLAWB( psShapeSt->Tilt_smth_Q16,          Tilt_Q16          - psShapeSt->Tilt_smth_Q16,          SKP_FIX_CONST( SUBFR_SMTH_COEF, 16 ) );\r
446 \r
447         psEncCtrl->HarmBoost_Q14[ k ]     = ( SKP_int )SKP_RSHIFT_ROUND( psShapeSt->HarmBoost_smth_Q16,     2 );\r
448         psEncCtrl->HarmShapeGain_Q14[ k ] = ( SKP_int )SKP_RSHIFT_ROUND( psShapeSt->HarmShapeGain_smth_Q16, 2 );\r
449         psEncCtrl->Tilt_Q14[ k ]          = ( SKP_int )SKP_RSHIFT_ROUND( psShapeSt->Tilt_smth_Q16,          2 );\r
450     }\r
451 }\r