SILK update with LBRR and some bugfixes
[opus.git] / src_FIX / SKP_Silk_noise_shape_analysis_FIX.c
1 /***********************************************************************\r
2 Copyright (c) 2006-2011, 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     SKP_int32   sqrt_nrg[ MAX_NB_SUBFR ], Qnrg_vec[ MAX_NB_SUBFR ];\r
155     const SKP_int16 *x_ptr, *pitch_res_ptr;\r
156 \r
157     /* Point to start of first LPC analysis block */\r
158     x_ptr = x - psEnc->sCmn.la_shape;\r
159 \r
160     /****************/\r
161     /* CONTROL SNR  */\r
162     /****************/\r
163     /* Reduce SNR_dB values if recent bitstream has exceeded TargetRate */\r
164     psEncCtrl->current_SNR_dB_Q7 = psEnc->SNR_dB_Q7 - SKP_SMULBB( psEnc->BufferedInChannel_ms, SKP_FIX_CONST( 0.1, 7 ) );\r
165 \r
166     /* Reduce SNR_dB because of any inband FEC used */\r
167     psEncCtrl->current_SNR_dB_Q7 -= psEnc->inBandFEC_SNR_comp_Q7;\r
168 \r
169     /****************/\r
170     /* GAIN CONTROL */\r
171     /****************/\r
172     /* Input quality is the average of the quality in the lowest two VAD bands */\r
173     psEncCtrl->input_quality_Q14 = ( SKP_int )SKP_RSHIFT( ( SKP_int32 )psEncCtrl->input_quality_bands_Q15[ 0 ] \r
174         + psEncCtrl->input_quality_bands_Q15[ 1 ], 2 );\r
175 \r
176     /* Coding quality level, between 0.0_Q0 and 1.0_Q0, but in Q14 */\r
177     psEncCtrl->coding_quality_Q14 = SKP_RSHIFT( SKP_Silk_sigm_Q15( SKP_RSHIFT_ROUND( psEncCtrl->current_SNR_dB_Q7 - \r
178         SKP_FIX_CONST( 18.0, 7 ), 4 ) ), 1 );\r
179 \r
180     /* Reduce coding SNR during low speech activity */\r
181     SNR_adj_dB_Q7 = psEncCtrl->current_SNR_dB_Q7;\r
182     if( psEnc->sCmn.useCBR == 0 ) {\r
183         b_Q8 = SKP_FIX_CONST( 1.0, 8 ) - psEnc->speech_activity_Q8;\r
184         b_Q8 = SKP_SMULWB( SKP_LSHIFT( b_Q8, 8 ), b_Q8 );\r
185         SNR_adj_dB_Q7 = SKP_SMLAWB( SNR_adj_dB_Q7,\r
186             SKP_SMULBB( SKP_FIX_CONST( -BG_SNR_DECR_dB, 7 ) >> ( 4 + 1 ), b_Q8 ),                                       // Q11\r
187             SKP_SMULWB( SKP_FIX_CONST( 1.0, 14 ) + psEncCtrl->input_quality_Q14, psEncCtrl->coding_quality_Q14 ) );     // Q12\r
188     }\r
189 \r
190     if( psEnc->sCmn.indices.signalType == TYPE_VOICED ) {\r
191         /* Reduce gains for periodic signals */\r
192         SNR_adj_dB_Q7 = SKP_SMLAWB( SNR_adj_dB_Q7, SKP_FIX_CONST( HARM_SNR_INCR_dB, 8 ), psEnc->LTPCorr_Q15 );\r
193     } else { \r
194         /* For unvoiced signals and low-quality input, adjust the quality slower than SNR_dB setting */\r
195         SNR_adj_dB_Q7 = SKP_SMLAWB( SNR_adj_dB_Q7, \r
196             SKP_SMLAWB( SKP_FIX_CONST( 6.0, 9 ), -SKP_FIX_CONST( 0.4, 18 ), psEncCtrl->current_SNR_dB_Q7 ),\r
197             SKP_FIX_CONST( 1.0, 14 ) - psEncCtrl->input_quality_Q14 );\r
198     }\r
199 \r
200     /*************************/\r
201     /* SPARSENESS PROCESSING */\r
202     /*************************/\r
203     /* Set quantizer offset */\r
204     if( psEnc->sCmn.indices.signalType == TYPE_VOICED ) {\r
205         /* Initally set to 0; may be overruled in process_gains(..) */\r
206         psEnc->sCmn.indices.quantOffsetType = 0;\r
207         psEncCtrl->sparseness_Q8 = 0;\r
208     } else {\r
209         /* Sparseness measure, based on relative fluctuations of energy per 2 milliseconds */\r
210         nSamples = SKP_LSHIFT( psEnc->sCmn.fs_kHz, 1 );\r
211         energy_variation_Q7 = 0;\r
212         log_energy_prev_Q7  = 0;\r
213         pitch_res_ptr = pitch_res;\r
214         for( k = 0; k < SKP_SMULBB( SUB_FRAME_LENGTH_MS, psEnc->sCmn.nb_subfr ) / 2; k++ ) {\r
215             SKP_Silk_sum_sqr_shift( &nrg, &scale, pitch_res_ptr, nSamples );\r
216             nrg += SKP_RSHIFT( nSamples, scale );           // Q(-scale)\r
217             \r
218             log_energy_Q7 = SKP_Silk_lin2log( nrg );\r
219             if( k > 0 ) {\r
220                 energy_variation_Q7 += SKP_abs( log_energy_Q7 - log_energy_prev_Q7 );\r
221             }\r
222             log_energy_prev_Q7 = log_energy_Q7;\r
223             pitch_res_ptr += nSamples;\r
224         }\r
225 \r
226         psEncCtrl->sparseness_Q8 = SKP_RSHIFT( SKP_Silk_sigm_Q15( SKP_SMULWB( energy_variation_Q7 - \r
227             SKP_FIX_CONST( 5.0, 7 ), SKP_FIX_CONST( 0.1, 16 ) ) ), 7 );\r
228 \r
229         /* Set quantization offset depending on sparseness measure */\r
230         if( psEncCtrl->sparseness_Q8 > SKP_FIX_CONST( SPARSENESS_THRESHOLD_QNT_OFFSET, 8 ) ) {\r
231             psEnc->sCmn.indices.quantOffsetType = 0;\r
232         } else {\r
233             psEnc->sCmn.indices.quantOffsetType = 1;\r
234         }\r
235         \r
236         /* Increase coding SNR for sparse signals */\r
237         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
238     }\r
239 \r
240     /*******************************/\r
241     /* Control bandwidth expansion */\r
242     /*******************************/\r
243     /* More BWE for signals with high prediction gain */\r
244     strength_Q16 = SKP_SMULWB( psEncCtrl->predGain_Q16, SKP_FIX_CONST( FIND_PITCH_WHITE_NOISE_FRACTION, 16 ) );\r
245     BWExp1_Q16 = BWExp2_Q16 = SKP_DIV32_varQ( SKP_FIX_CONST( BANDWIDTH_EXPANSION, 16 ), \r
246         SKP_SMLAWW( SKP_FIX_CONST( 1.0, 16 ), strength_Q16, strength_Q16 ), 16 );\r
247     delta_Q16  = SKP_SMULWB( SKP_FIX_CONST( 1.0, 16 ) - SKP_SMULBB( 3, psEncCtrl->coding_quality_Q14 ), \r
248         SKP_FIX_CONST( LOW_RATE_BANDWIDTH_EXPANSION_DELTA, 16 ) );\r
249     BWExp1_Q16 = SKP_SUB32( BWExp1_Q16, delta_Q16 );\r
250     BWExp2_Q16 = SKP_ADD32( BWExp2_Q16, delta_Q16 );\r
251     /* BWExp1 will be applied after BWExp2, so make it relative */\r
252     BWExp1_Q16 = SKP_DIV32_16( SKP_LSHIFT( BWExp1_Q16, 14 ), SKP_RSHIFT( BWExp2_Q16, 2 ) );\r
253 \r
254     if( psEnc->sCmn.warping_Q16 > 0 ) {\r
255         /* Slightly more warping in analysis will move quantization noise up in frequency, where it's better masked */\r
256         warping_Q16 = SKP_SMLAWB( psEnc->sCmn.warping_Q16, psEncCtrl->coding_quality_Q14, SKP_FIX_CONST( 0.01, 18 ) );\r
257     } else {\r
258         warping_Q16 = 0;\r
259     }\r
260 \r
261     /********************************************/\r
262     /* Compute noise shaping AR coefs and gains */\r
263     /********************************************/\r
264     for( k = 0; k < psEnc->sCmn.nb_subfr; k++ ) {\r
265         /* Apply window: sine slope followed by flat part followed by cosine slope */\r
266         SKP_int shift, slope_part, flat_part;\r
267         flat_part = psEnc->sCmn.fs_kHz * 3;\r
268         slope_part = SKP_RSHIFT( psEnc->sCmn.shapeWinLength - flat_part, 1 );\r
269 \r
270         SKP_Silk_apply_sine_window( x_windowed, x_ptr, 1, slope_part );\r
271         shift = slope_part;\r
272         SKP_memcpy( x_windowed + shift, x_ptr + shift, flat_part * sizeof(SKP_int16) );\r
273         shift += flat_part;\r
274         SKP_Silk_apply_sine_window( x_windowed + shift, x_ptr + shift, 2, slope_part );\r
275 \r
276         /* Update pointer: next LPC analysis block */\r
277         x_ptr += psEnc->sCmn.subfr_length;\r
278 \r
279         if( psEnc->sCmn.warping_Q16 > 0 ) {\r
280             /* Calculate warped auto correlation */\r
281             SKP_Silk_warped_autocorrelation_FIX( auto_corr, &scale, x_windowed, warping_Q16, psEnc->sCmn.shapeWinLength, psEnc->sCmn.shapingLPCOrder ); \r
282         } else {\r
283             /* Calculate regular auto correlation */\r
284             SKP_Silk_autocorr( auto_corr, &scale, x_windowed, psEnc->sCmn.shapeWinLength, psEnc->sCmn.shapingLPCOrder + 1 );\r
285         }\r
286 \r
287         /* Add white noise, as a fraction of energy */\r
288         auto_corr[0] = SKP_ADD32( auto_corr[0], SKP_max_32( SKP_SMULWB( SKP_RSHIFT( auto_corr[ 0 ], 4 ), \r
289             SKP_FIX_CONST( SHAPE_WHITE_NOISE_FRACTION, 20 ) ), 1 ) ); \r
290 \r
291         /* Calculate the reflection coefficients using schur */\r
292         nrg = SKP_Silk_schur64( refl_coef_Q16, auto_corr, psEnc->sCmn.shapingLPCOrder );\r
293         SKP_assert( nrg >= 0 );\r
294 \r
295         /* Convert reflection coefficients to prediction coefficients */\r
296         SKP_Silk_k2a_Q16( AR2_Q24, refl_coef_Q16, psEnc->sCmn.shapingLPCOrder );\r
297 \r
298         Qnrg = -scale;          // range: -12...30\r
299         SKP_assert( Qnrg >= -12 );\r
300         SKP_assert( Qnrg <=  30 );\r
301 \r
302         /* Make sure that Qnrg is an even number */\r
303         if( Qnrg & 1 ) {\r
304             Qnrg -= 1;\r
305             nrg >>= 1;\r
306         }\r
307 \r
308         tmp32 = SKP_Silk_SQRT_APPROX( nrg );\r
309         Qnrg >>= 1;             // range: -6...15\r
310 \r
311         sqrt_nrg[ k ] = tmp32;\r
312         Qnrg_vec[ k ] = Qnrg;\r
313 \r
314         psEncCtrl->Gains_Q16[ k ] = SKP_LSHIFT_SAT32( tmp32, 16 - Qnrg );\r
315 \r
316         if( psEnc->sCmn.warping_Q16 > 0 ) {\r
317             /* Adjust gain for warping */\r
318             gain_mult_Q16 = warped_gain( AR2_Q24, warping_Q16, psEnc->sCmn.shapingLPCOrder );\r
319             psEncCtrl->Gains_Q16[ k ] = SKP_SMULWW( psEncCtrl->Gains_Q16[ k ], gain_mult_Q16 );\r
320         }\r
321 \r
322         /* Bandwidth expansion for synthesis filter shaping */\r
323         SKP_Silk_bwexpander_32( AR2_Q24, psEnc->sCmn.shapingLPCOrder, BWExp2_Q16 );\r
324 \r
325         /* Compute noise shaping filter coefficients */\r
326         SKP_memcpy( AR1_Q24, AR2_Q24, psEnc->sCmn.shapingLPCOrder * sizeof( SKP_int32 ) );\r
327 \r
328         /* Bandwidth expansion for analysis filter shaping */\r
329         SKP_assert( BWExp1_Q16 <= SKP_FIX_CONST( 1.0, 16 ) );\r
330         SKP_Silk_bwexpander_32( AR1_Q24, psEnc->sCmn.shapingLPCOrder, BWExp1_Q16 );\r
331 \r
332         /* Ratio of prediction gains, in energy domain */\r
333         SKP_Silk_LPC_inverse_pred_gain_Q24( &pre_nrg_Q30, AR2_Q24, psEnc->sCmn.shapingLPCOrder );\r
334         SKP_Silk_LPC_inverse_pred_gain_Q24( &nrg,         AR1_Q24, psEnc->sCmn.shapingLPCOrder );\r
335 \r
336         //psEncCtrl->GainsPre[ k ] = 1.0f - 0.7f * ( 1.0f - pre_nrg / nrg ) = 0.3f + 0.7f * pre_nrg / nrg;\r
337         pre_nrg_Q30 = SKP_LSHIFT32( SKP_SMULWB( pre_nrg_Q30, SKP_FIX_CONST( 0.7, 15 ) ), 1 );\r
338         psEncCtrl->GainsPre_Q14[ k ] = ( SKP_int ) SKP_FIX_CONST( 0.3, 14 ) + SKP_DIV32_varQ( pre_nrg_Q30, nrg, 14 );\r
339 \r
340         /* Convert to monic warped prediction coefficients and limit absolute values */\r
341         limit_warped_coefs( AR2_Q24, AR1_Q24, warping_Q16, SKP_FIX_CONST( 3.999, 24 ), psEnc->sCmn.shapingLPCOrder );\r
342 \r
343         /* Convert from Q24 to Q13 and store in int16 */\r
344         for( i = 0; i < psEnc->sCmn.shapingLPCOrder; i++ ) {\r
345             psEncCtrl->AR1_Q13[ k * MAX_SHAPE_LPC_ORDER + i ] = (SKP_int16)SKP_SAT16( SKP_RSHIFT_ROUND( AR1_Q24[ i ], 11 ) );\r
346             psEncCtrl->AR2_Q13[ k * MAX_SHAPE_LPC_ORDER + i ] = (SKP_int16)SKP_SAT16( SKP_RSHIFT_ROUND( AR2_Q24[ i ], 11 ) );\r
347         }\r
348     }\r
349 \r
350     /*****************/\r
351     /* Gain tweaking */\r
352     /*****************/\r
353     /* Increase gains during low speech activity and put lower limit on gains */\r
354     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
355     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
356     SKP_assert( gain_mult_Q16 > 0 );\r
357     for( k = 0; k < psEnc->sCmn.nb_subfr; k++ ) {\r
358         psEncCtrl->Gains_Q16[ k ] = SKP_SMULWW( psEncCtrl->Gains_Q16[ k ], gain_mult_Q16 );\r
359         SKP_assert( psEncCtrl->Gains_Q16[ k ] >= 0 );\r
360         psEncCtrl->Gains_Q16[ k ] = SKP_ADD_POS_SAT32( psEncCtrl->Gains_Q16[ k ], gain_add_Q16 );\r
361     }\r
362 \r
363     gain_mult_Q16 = SKP_FIX_CONST( 1.0, 16 ) + SKP_RSHIFT_ROUND( SKP_MLA( SKP_FIX_CONST( INPUT_TILT, 26 ), \r
364         psEncCtrl->coding_quality_Q14, SKP_FIX_CONST( HIGH_RATE_INPUT_TILT, 12 ) ), 10 );\r
365     for( k = 0; k < psEnc->sCmn.nb_subfr; k++ ) {\r
366         psEncCtrl->GainsPre_Q14[ k ] = SKP_SMULWB( gain_mult_Q16, psEncCtrl->GainsPre_Q14[ k ] );\r
367     }\r
368 \r
369     /************************************************/\r
370     /* Control low-frequency shaping and noise tilt */\r
371     /************************************************/\r
372     /* Less low frequency shaping for noisy inputs */\r
373 #if 1\r
374     strength_Q16 = SKP_MUL( SKP_FIX_CONST( LOW_FREQ_SHAPING, 0 ), SKP_FIX_CONST( 1.0, 16 ) + \r
375         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
376 #else\r
377 // TODO: CHECK THAT BELOW WORKS FINE AND REPLACE\r
378     strength_Q16 = SKP_MUL( SKP_FIX_CONST( LOW_FREQ_SHAPING, 4 ), SKP_SMLAWB( SKP_FIX_CONST( 1.0, 12 ),\r
379         SKP_FIX_CONST( LOW_QUALITY_LOW_FREQ_SHAPING_DECR, 13 ), psEncCtrl->input_quality_bands_Q15[ 0 ] - SKP_FIX_CONST( 1.0, 15 ) ) );\r
380 #endif\r
381     strength_Q16 = SKP_RSHIFT( SKP_MUL( strength_Q16, psEnc->speech_activity_Q8 ), 8 );\r
382     if( psEnc->sCmn.indices.signalType == TYPE_VOICED ) {\r
383         /* Reduce low frequencies quantization noise for periodic signals, depending on pitch lag */\r
384         /*f = 400; freqz([1, -0.98 + 2e-4 * f], [1, -0.97 + 7e-4 * f], 2^12, Fs); axis([0, 1000, -10, 1])*/\r
385         SKP_int fs_kHz_inv = SKP_DIV32_16( SKP_FIX_CONST( 0.2, 14 ), psEnc->sCmn.fs_kHz );\r
386         for( k = 0; k < psEnc->sCmn.nb_subfr; k++ ) {\r
387             b_Q14 = fs_kHz_inv + SKP_DIV32_16( SKP_FIX_CONST( 3.0, 14 ), psEncCtrl->pitchL[ k ] ); \r
388             /* Pack two coefficients in one int32 */\r
389             psEncCtrl->LF_shp_Q14[ k ]  = SKP_LSHIFT( SKP_FIX_CONST( 1.0, 14 ) - b_Q14 - SKP_SMULWB( strength_Q16, b_Q14 ), 16 );\r
390             psEncCtrl->LF_shp_Q14[ k ] |= (SKP_uint16)( b_Q14 - SKP_FIX_CONST( 1.0, 14 ) );\r
391         }\r
392         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
393         Tilt_Q16 = - SKP_FIX_CONST( HP_NOISE_COEF, 16 ) - \r
394             SKP_SMULWB( SKP_FIX_CONST( 1.0, 16 ) - SKP_FIX_CONST( HP_NOISE_COEF, 16 ), \r
395                 SKP_SMULWB( SKP_FIX_CONST( HARM_HP_NOISE_COEF, 24 ), psEnc->speech_activity_Q8 ) );\r
396     } else {\r
397         b_Q14 = SKP_DIV32_16( 21299, psEnc->sCmn.fs_kHz ); // 1.3_Q0 = 21299_Q14\r
398         /* Pack two coefficients in one int32 */\r
399         psEncCtrl->LF_shp_Q14[ 0 ]  = SKP_LSHIFT( SKP_FIX_CONST( 1.0, 14 ) - b_Q14 - \r
400             SKP_SMULWB( strength_Q16, SKP_SMULWB( SKP_FIX_CONST( 0.6, 16 ), b_Q14 ) ), 16 );\r
401         psEncCtrl->LF_shp_Q14[ 0 ] |= (SKP_uint16)( b_Q14 - SKP_FIX_CONST( 1.0, 14 ) );\r
402         for( k = 1; k < psEnc->sCmn.nb_subfr; k++ ) {\r
403             psEncCtrl->LF_shp_Q14[ k ] = psEncCtrl->LF_shp_Q14[ 0 ];\r
404         }\r
405         Tilt_Q16 = -SKP_FIX_CONST( HP_NOISE_COEF, 16 );\r
406     }\r
407 \r
408     /****************************/\r
409     /* HARMONIC SHAPING CONTROL */\r
410     /****************************/\r
411     /* Control boosting of harmonic frequencies */\r
412     HarmBoost_Q16 = SKP_SMULWB( SKP_SMULWB( SKP_FIX_CONST( 1.0, 17 ) - SKP_LSHIFT( psEncCtrl->coding_quality_Q14, 3 ), \r
413         psEnc->LTPCorr_Q15 ), SKP_FIX_CONST( LOW_RATE_HARMONIC_BOOST, 16 ) );\r
414 \r
415     /* More harmonic boost for noisy input signals */\r
416     HarmBoost_Q16 = SKP_SMLAWB( HarmBoost_Q16, \r
417         SKP_FIX_CONST( 1.0, 16 ) - SKP_LSHIFT( psEncCtrl->input_quality_Q14, 2 ), SKP_FIX_CONST( LOW_INPUT_QUALITY_HARMONIC_BOOST, 16 ) );\r
418 \r
419     if( USE_HARM_SHAPING && psEnc->sCmn.indices.signalType == TYPE_VOICED ) {\r
420         /* More harmonic noise shaping for high bitrates or noisy input */\r
421         HarmShapeGain_Q16 = SKP_SMLAWB( SKP_FIX_CONST( HARMONIC_SHAPING, 16 ), \r
422                 SKP_FIX_CONST( 1.0, 16 ) - SKP_SMULWB( SKP_FIX_CONST( 1.0, 18 ) - SKP_LSHIFT( psEncCtrl->coding_quality_Q14, 4 ),\r
423                 psEncCtrl->input_quality_Q14 ), SKP_FIX_CONST( HIGH_RATE_OR_LOW_QUALITY_HARMONIC_SHAPING, 16 ) );\r
424 \r
425         /* Less harmonic noise shaping for less periodic signals */\r
426         HarmShapeGain_Q16 = SKP_SMULWB( SKP_LSHIFT( HarmShapeGain_Q16, 1 ), \r
427             SKP_Silk_SQRT_APPROX( SKP_LSHIFT( psEnc->LTPCorr_Q15, 15 ) ) );\r
428     } else {\r
429         HarmShapeGain_Q16 = 0;\r
430     }\r
431 \r
432     /*************************/\r
433     /* Smooth over subframes */\r
434     /*************************/\r
435     for( k = 0; k < MAX_NB_SUBFR; k++ ) {\r
436         psShapeSt->HarmBoost_smth_Q16 =\r
437             SKP_SMLAWB( psShapeSt->HarmBoost_smth_Q16,     HarmBoost_Q16     - psShapeSt->HarmBoost_smth_Q16,     SKP_FIX_CONST( SUBFR_SMTH_COEF, 16 ) );\r
438         psShapeSt->HarmShapeGain_smth_Q16 =\r
439             SKP_SMLAWB( psShapeSt->HarmShapeGain_smth_Q16, HarmShapeGain_Q16 - psShapeSt->HarmShapeGain_smth_Q16, SKP_FIX_CONST( SUBFR_SMTH_COEF, 16 ) );\r
440         psShapeSt->Tilt_smth_Q16 =\r
441             SKP_SMLAWB( psShapeSt->Tilt_smth_Q16,          Tilt_Q16          - psShapeSt->Tilt_smth_Q16,          SKP_FIX_CONST( SUBFR_SMTH_COEF, 16 ) );\r
442 \r
443         psEncCtrl->HarmBoost_Q14[ k ]     = ( SKP_int )SKP_RSHIFT_ROUND( psShapeSt->HarmBoost_smth_Q16,     2 );\r
444         psEncCtrl->HarmShapeGain_Q14[ k ] = ( SKP_int )SKP_RSHIFT_ROUND( psShapeSt->HarmShapeGain_smth_Q16, 2 );\r
445         psEncCtrl->Tilt_Q14[ k ]          = ( SKP_int )SKP_RSHIFT_ROUND( psShapeSt->Tilt_smth_Q16,          2 );\r
446     }\r
447 }\r