Big 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     /* 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 for 10 ms frames */\r
169     if( psEnc->sCmn.nb_subfr == 2 ) {\r
170         psEncCtrl->current_SNR_dB_Q7 -= SKP_FIX_CONST( 1.5, 7 );\r
171     }\r
172 \r
173     /* Reduce SNR_dB if inband FEC used */\r
174     if( psEnc->speech_activity_Q8 > SKP_FIX_CONST( LBRR_SPEECH_ACTIVITY_THRES, 8 ) ) {\r
175         psEncCtrl->current_SNR_dB_Q7 -= SKP_RSHIFT( psEnc->inBandFEC_SNR_comp_Q8, 1 );\r
176     }\r
177 \r
178     /****************/\r
179     /* GAIN CONTROL */\r
180     /****************/\r
181     /* Input quality is the average of the quality in the lowest two VAD bands */\r
182     psEncCtrl->input_quality_Q14 = ( SKP_int )SKP_RSHIFT( ( SKP_int32 )psEncCtrl->input_quality_bands_Q15[ 0 ] \r
183         + psEncCtrl->input_quality_bands_Q15[ 1 ], 2 );\r
184 \r
185     /* Coding quality level, between 0.0_Q0 and 1.0_Q0, but in Q14 */\r
186     psEncCtrl->coding_quality_Q14 = SKP_RSHIFT( SKP_Silk_sigm_Q15( SKP_RSHIFT_ROUND( psEncCtrl->current_SNR_dB_Q7 - \r
187         SKP_FIX_CONST( 18.0, 7 ), 4 ) ), 1 );\r
188 \r
189     /* Reduce coding SNR during low speech activity */\r
190     SNR_adj_dB_Q7 = psEncCtrl->current_SNR_dB_Q7;\r
191     if( psEnc->sCmn.useCBR == 0 ) {\r
192         b_Q8 = SKP_FIX_CONST( 1.0, 8 ) - psEnc->speech_activity_Q8;\r
193         b_Q8 = SKP_SMULWB( SKP_LSHIFT( b_Q8, 8 ), b_Q8 );\r
194         SNR_adj_dB_Q7 = SKP_SMLAWB( SNR_adj_dB_Q7,\r
195             SKP_SMULBB( SKP_FIX_CONST( -BG_SNR_DECR_dB, 7 ) >> ( 4 + 1 ), b_Q8 ),                                       // Q11\r
196             SKP_SMULWB( SKP_FIX_CONST( 1.0, 14 ) + psEncCtrl->input_quality_Q14, psEncCtrl->coding_quality_Q14 ) );     // Q12\r
197     }\r
198 \r
199     if( psEncCtrl->sCmn.sigtype == SIG_TYPE_VOICED ) {\r
200         /* Reduce gains for periodic signals */\r
201         SNR_adj_dB_Q7 = SKP_SMLAWB( SNR_adj_dB_Q7, SKP_FIX_CONST( HARM_SNR_INCR_dB, 8 ), psEnc->LTPCorr_Q15 );\r
202     } else { \r
203         /* For unvoiced signals and low-quality input, adjust the quality slower than SNR_dB setting */\r
204         SNR_adj_dB_Q7 = SKP_SMLAWB( SNR_adj_dB_Q7, \r
205             SKP_SMLAWB( SKP_FIX_CONST( 6.0, 9 ), -SKP_FIX_CONST( 0.4, 18 ), psEncCtrl->current_SNR_dB_Q7 ),\r
206             SKP_FIX_CONST( 1.0, 14 ) - psEncCtrl->input_quality_Q14 );\r
207     }\r
208 \r
209     /*************************/\r
210     /* SPARSENESS PROCESSING */\r
211     /*************************/\r
212     /* Set quantizer offset */\r
213     if( psEncCtrl->sCmn.sigtype == SIG_TYPE_VOICED ) {\r
214         /* Initally set to 0; may be overruled in process_gains(..) */\r
215         psEncCtrl->sCmn.QuantOffsetType = 0;\r
216         psEncCtrl->sparseness_Q8 = 0;\r
217     } else {\r
218         /* Sparseness measure, based on relative fluctuations of energy per 2 milliseconds */\r
219         nSamples = SKP_LSHIFT( psEnc->sCmn.fs_kHz, 1 );\r
220         energy_variation_Q7 = 0;\r
221         log_energy_prev_Q7  = 0;\r
222         pitch_res_ptr = pitch_res;\r
223         for( k = 0; k < SKP_SMULBB( SUB_FRAME_LENGTH_MS, psEnc->sCmn.nb_subfr ) / 2; k++ ) {\r
224             SKP_Silk_sum_sqr_shift( &nrg, &scale, pitch_res_ptr, nSamples );\r
225             nrg += SKP_RSHIFT( nSamples, scale );           // Q(-scale)\r
226             \r
227             log_energy_Q7 = SKP_Silk_lin2log( nrg );\r
228             if( k > 0 ) {\r
229                 energy_variation_Q7 += SKP_abs( log_energy_Q7 - log_energy_prev_Q7 );\r
230             }\r
231             log_energy_prev_Q7 = log_energy_Q7;\r
232             pitch_res_ptr += nSamples;\r
233         }\r
234 \r
235         psEncCtrl->sparseness_Q8 = SKP_RSHIFT( SKP_Silk_sigm_Q15( SKP_SMULWB( energy_variation_Q7 - \r
236             SKP_FIX_CONST( 5.0, 7 ), SKP_FIX_CONST( 0.1, 16 ) ) ), 7 );\r
237 \r
238         /* Set quantization offset depending on sparseness measure */\r
239         if( psEncCtrl->sparseness_Q8 > SKP_FIX_CONST( SPARSENESS_THRESHOLD_QNT_OFFSET, 8 ) ) {\r
240             psEncCtrl->sCmn.QuantOffsetType = 0;\r
241         } else {\r
242             psEncCtrl->sCmn.QuantOffsetType = 1;\r
243         }\r
244         \r
245         /* Increase coding SNR for sparse signals */\r
246         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
247     }\r
248 \r
249     /*******************************/\r
250     /* Control bandwidth expansion */\r
251     /*******************************/\r
252     /* More BWE for signals with high prediction gain */\r
253     strength_Q16 = SKP_SMULWB( psEncCtrl->predGain_Q16, SKP_FIX_CONST( FIND_PITCH_WHITE_NOISE_FRACTION, 16 ) );\r
254     BWExp1_Q16 = BWExp2_Q16 = SKP_DIV32_varQ( SKP_FIX_CONST( BANDWIDTH_EXPANSION, 16 ), \r
255         SKP_SMLAWW( SKP_FIX_CONST( 1.0, 16 ), strength_Q16, strength_Q16 ), 16 );\r
256     delta_Q16  = SKP_SMULWB( SKP_FIX_CONST( 1.0, 16 ) - SKP_SMULBB( 3, psEncCtrl->coding_quality_Q14 ), \r
257         SKP_FIX_CONST( LOW_RATE_BANDWIDTH_EXPANSION_DELTA, 16 ) );\r
258     BWExp1_Q16 = SKP_SUB32( BWExp1_Q16, delta_Q16 );\r
259     BWExp2_Q16 = SKP_ADD32( BWExp2_Q16, delta_Q16 );\r
260     /* BWExp1 will be applied after BWExp2, so make it relative */\r
261     BWExp1_Q16 = SKP_DIV32_16( SKP_LSHIFT( BWExp1_Q16, 14 ), SKP_RSHIFT( BWExp2_Q16, 2 ) );\r
262 \r
263     if( psEnc->sCmn.warping_Q16 > 0 ) {\r
264         /* Slightly more warping in analysis will move quantization noise up in frequency, where it's better masked */\r
265         warping_Q16 = SKP_SMLAWB( psEnc->sCmn.warping_Q16, psEncCtrl->coding_quality_Q14, SKP_FIX_CONST( 0.01, 18 ) );\r
266     } else {\r
267         warping_Q16 = 0;\r
268     }\r
269 \r
270     /********************************************/\r
271     /* Compute noise shaping AR coefs and gains */\r
272     /********************************************/\r
273     for( k = 0; k < psEnc->sCmn.nb_subfr; k++ ) {\r
274         /* Apply window: sine slope followed by flat part followed by cosine slope */\r
275         SKP_int shift, slope_part, flat_part;\r
276         flat_part = psEnc->sCmn.fs_kHz * 3;\r
277         slope_part = SKP_RSHIFT( psEnc->sCmn.shapeWinLength - flat_part, 1 );\r
278 \r
279         SKP_Silk_apply_sine_window( x_windowed, x_ptr, 1, slope_part );\r
280         shift = slope_part;\r
281         SKP_memcpy( x_windowed + shift, x_ptr + shift, flat_part * sizeof(SKP_int16) );\r
282         shift += flat_part;\r
283         SKP_Silk_apply_sine_window( x_windowed + shift, x_ptr + shift, 2, slope_part );\r
284 \r
285         /* Update pointer: next LPC analysis block */\r
286         x_ptr += psEnc->sCmn.subfr_length;\r
287 \r
288         if( psEnc->sCmn.warping_Q16 > 0 ) {\r
289             /* Calculate warped auto correlation */\r
290             SKP_Silk_warped_autocorrelation_FIX( auto_corr, &scale, x_windowed, warping_Q16, psEnc->sCmn.shapeWinLength, psEnc->sCmn.shapingLPCOrder ); \r
291         } else {\r
292             /* Calculate regular auto correlation */\r
293             SKP_Silk_autocorr( auto_corr, &scale, x_windowed, psEnc->sCmn.shapeWinLength, psEnc->sCmn.shapingLPCOrder + 1 );\r
294         }\r
295 \r
296         /* Add white noise, as a fraction of energy */\r
297         auto_corr[0] = SKP_ADD32( auto_corr[0], SKP_max_32( SKP_SMULWB( SKP_RSHIFT( auto_corr[ 0 ], 4 ), \r
298             SKP_FIX_CONST( SHAPE_WHITE_NOISE_FRACTION, 20 ) ), 1 ) ); \r
299 \r
300         /* Calculate the reflection coefficients using schur */\r
301         nrg = SKP_Silk_schur64( refl_coef_Q16, auto_corr, psEnc->sCmn.shapingLPCOrder );\r
302         SKP_assert( nrg >= 0 );\r
303 \r
304         /* Convert reflection coefficients to prediction coefficients */\r
305         SKP_Silk_k2a_Q16( AR2_Q24, refl_coef_Q16, psEnc->sCmn.shapingLPCOrder );\r
306 \r
307         Qnrg = -scale;          // range: -12...30\r
308         SKP_assert( Qnrg >= -12 );\r
309         SKP_assert( Qnrg <=  30 );\r
310 \r
311         /* Make sure that Qnrg is an even number */\r
312         if( Qnrg & 1 ) {\r
313             Qnrg -= 1;\r
314             nrg >>= 1;\r
315         }\r
316 \r
317         tmp32 = SKP_Silk_SQRT_APPROX( nrg );\r
318         Qnrg >>= 1;             // range: -6...15\r
319 \r
320         sqrt_nrg[ k ] = tmp32;\r
321         Qnrg_vec[ k ] = Qnrg;\r
322 \r
323         psEncCtrl->Gains_Q16[ k ] = SKP_LSHIFT_SAT32( tmp32, 16 - Qnrg );\r
324 \r
325         if( psEnc->sCmn.warping_Q16 > 0 ) {\r
326             /* Adjust gain for warping */\r
327             gain_mult_Q16 = warped_gain( AR2_Q24, warping_Q16, psEnc->sCmn.shapingLPCOrder );\r
328             psEncCtrl->Gains_Q16[ k ] = SKP_SMULWW( psEncCtrl->Gains_Q16[ k ], gain_mult_Q16 );\r
329         }\r
330 \r
331         /* Bandwidth expansion for synthesis filter shaping */\r
332         SKP_Silk_bwexpander_32( AR2_Q24, psEnc->sCmn.shapingLPCOrder, BWExp2_Q16 );\r
333 \r
334         /* Compute noise shaping filter coefficients */\r
335         SKP_memcpy( AR1_Q24, AR2_Q24, psEnc->sCmn.shapingLPCOrder * sizeof( SKP_int32 ) );\r
336 \r
337         /* Bandwidth expansion for analysis filter shaping */\r
338         SKP_assert( BWExp1_Q16 <= SKP_FIX_CONST( 1.0, 16 ) );\r
339         SKP_Silk_bwexpander_32( AR1_Q24, psEnc->sCmn.shapingLPCOrder, BWExp1_Q16 );\r
340 \r
341         /* Ratio of prediction gains, in energy domain */\r
342         SKP_Silk_LPC_inverse_pred_gain_Q24( &pre_nrg_Q30, AR2_Q24, psEnc->sCmn.shapingLPCOrder );\r
343         SKP_Silk_LPC_inverse_pred_gain_Q24( &nrg,         AR1_Q24, psEnc->sCmn.shapingLPCOrder );\r
344 \r
345         //psEncCtrl->GainsPre[ k ] = 1.0f - 0.7f * ( 1.0f - pre_nrg / nrg ) = 0.3f + 0.7f * pre_nrg / nrg;\r
346         pre_nrg_Q30 = SKP_LSHIFT32( SKP_SMULWB( pre_nrg_Q30, SKP_FIX_CONST( 0.7, 15 ) ), 1 );\r
347         psEncCtrl->GainsPre_Q14[ k ] = ( SKP_int ) SKP_FIX_CONST( 0.3, 14 ) + SKP_DIV32_varQ( pre_nrg_Q30, nrg, 14 );\r
348 \r
349         /* Convert to monic warped prediction coefficients and limit absolute values */\r
350         limit_warped_coefs( AR2_Q24, AR1_Q24, warping_Q16, SKP_FIX_CONST( 3.999, 24 ), psEnc->sCmn.shapingLPCOrder );\r
351 \r
352         /* Convert from Q24 to Q13 and store in int16 */\r
353         for( i = 0; i < psEnc->sCmn.shapingLPCOrder; i++ ) {\r
354             psEncCtrl->AR1_Q13[ k * MAX_SHAPE_LPC_ORDER + i ] = (SKP_int16)SKP_SAT16( SKP_RSHIFT_ROUND( AR1_Q24[ i ], 11 ) );\r
355             psEncCtrl->AR2_Q13[ k * MAX_SHAPE_LPC_ORDER + i ] = (SKP_int16)SKP_SAT16( SKP_RSHIFT_ROUND( AR2_Q24[ i ], 11 ) );\r
356         }\r
357     }\r
358 \r
359     /*****************/\r
360     /* Gain tweaking */\r
361     /*****************/\r
362     /* Increase gains during low speech activity and put lower limit on gains */\r
363     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
364     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
365     SKP_assert( gain_mult_Q16 > 0 );\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         psEncCtrl->Gains_Q16[ k ] = SKP_ADD_POS_SAT32( psEncCtrl->Gains_Q16[ k ], gain_add_Q16 );\r
370     }\r
371 \r
372     gain_mult_Q16 = SKP_FIX_CONST( 1.0, 16 ) + SKP_RSHIFT_ROUND( SKP_MLA( SKP_FIX_CONST( INPUT_TILT, 26 ), \r
373         psEncCtrl->coding_quality_Q14, SKP_FIX_CONST( HIGH_RATE_INPUT_TILT, 12 ) ), 10 );\r
374     for( k = 0; k < psEnc->sCmn.nb_subfr; k++ ) {\r
375         psEncCtrl->GainsPre_Q14[ k ] = SKP_SMULWB( gain_mult_Q16, psEncCtrl->GainsPre_Q14[ k ] );\r
376     }\r
377 \r
378     /************************************************/\r
379     /* Control low-frequency shaping and noise tilt */\r
380     /************************************************/\r
381     /* Less low frequency shaping for noisy inputs */\r
382 #if 1\r
383     strength_Q16 = SKP_MUL( SKP_FIX_CONST( LOW_FREQ_SHAPING, 0 ), SKP_FIX_CONST( 1.0, 16 ) + \r
384         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
385 #else\r
386 // TODO: CHECK THAT BELOW WORKS FINE AND REPLACE\r
387     strength_Q16 = SKP_MUL( SKP_FIX_CONST( LOW_FREQ_SHAPING, 4 ), SKP_SMLAWB( SKP_FIX_CONST( 1.0, 12 ),\r
388         SKP_FIX_CONST( LOW_QUALITY_LOW_FREQ_SHAPING_DECR, 13 ), psEncCtrl->input_quality_bands_Q15[ 0 ] - SKP_FIX_CONST( 1.0, 15 ) ) );\r
389 #endif\r
390     strength_Q16 = SKP_RSHIFT( SKP_MUL( strength_Q16, psEnc->speech_activity_Q8 ), 8 );\r
391     if( psEncCtrl->sCmn.sigtype == SIG_TYPE_VOICED ) {\r
392         /* Reduce low frequencies quantization noise for periodic signals, depending on pitch lag */\r
393         /*f = 400; freqz([1, -0.98 + 2e-4 * f], [1, -0.97 + 7e-4 * f], 2^12, Fs); axis([0, 1000, -10, 1])*/\r
394         SKP_int fs_kHz_inv = SKP_DIV32_16( SKP_FIX_CONST( 0.2, 14 ), psEnc->sCmn.fs_kHz );\r
395         for( k = 0; k < psEnc->sCmn.nb_subfr; k++ ) {\r
396             b_Q14 = fs_kHz_inv + SKP_DIV32_16( SKP_FIX_CONST( 3.0, 14 ), psEncCtrl->sCmn.pitchL[ k ] ); \r
397             /* Pack two coefficients in one int32 */\r
398             psEncCtrl->LF_shp_Q14[ k ]  = SKP_LSHIFT( SKP_FIX_CONST( 1.0, 14 ) - b_Q14 - SKP_SMULWB( strength_Q16, b_Q14 ), 16 );\r
399             psEncCtrl->LF_shp_Q14[ k ] |= (SKP_uint16)( b_Q14 - SKP_FIX_CONST( 1.0, 14 ) );\r
400         }\r
401         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
402         Tilt_Q16 = - SKP_FIX_CONST( HP_NOISE_COEF, 16 ) - \r
403             SKP_SMULWB( SKP_FIX_CONST( 1.0, 16 ) - SKP_FIX_CONST( HP_NOISE_COEF, 16 ), \r
404                 SKP_SMULWB( SKP_FIX_CONST( HARM_HP_NOISE_COEF, 24 ), psEnc->speech_activity_Q8 ) );\r
405     } else {\r
406         b_Q14 = SKP_DIV32_16( 21299, psEnc->sCmn.fs_kHz ); // 1.3_Q0 = 21299_Q14\r
407         /* Pack two coefficients in one int32 */\r
408         psEncCtrl->LF_shp_Q14[ 0 ]  = SKP_LSHIFT( SKP_FIX_CONST( 1.0, 14 ) - b_Q14 - \r
409             SKP_SMULWB( strength_Q16, SKP_SMULWB( SKP_FIX_CONST( 0.6, 16 ), b_Q14 ) ), 16 );\r
410         psEncCtrl->LF_shp_Q14[ 0 ] |= (SKP_uint16)( b_Q14 - SKP_FIX_CONST( 1.0, 14 ) );\r
411         for( k = 1; k < psEnc->sCmn.nb_subfr; k++ ) {\r
412             psEncCtrl->LF_shp_Q14[ k ] = psEncCtrl->LF_shp_Q14[ 0 ];\r
413         }\r
414         Tilt_Q16 = -SKP_FIX_CONST( HP_NOISE_COEF, 16 );\r
415     }\r
416 \r
417     /****************************/\r
418     /* HARMONIC SHAPING CONTROL */\r
419     /****************************/\r
420     /* Control boosting of harmonic frequencies */\r
421     HarmBoost_Q16 = SKP_SMULWB( SKP_SMULWB( SKP_FIX_CONST( 1.0, 17 ) - SKP_LSHIFT( psEncCtrl->coding_quality_Q14, 3 ), \r
422         psEnc->LTPCorr_Q15 ), SKP_FIX_CONST( LOW_RATE_HARMONIC_BOOST, 16 ) );\r
423 \r
424     /* More harmonic boost for noisy input signals */\r
425     HarmBoost_Q16 = SKP_SMLAWB( HarmBoost_Q16, \r
426         SKP_FIX_CONST( 1.0, 16 ) - SKP_LSHIFT( psEncCtrl->input_quality_Q14, 2 ), SKP_FIX_CONST( LOW_INPUT_QUALITY_HARMONIC_BOOST, 16 ) );\r
427 \r
428     if( USE_HARM_SHAPING && psEncCtrl->sCmn.sigtype == SIG_TYPE_VOICED ) {\r
429         /* More harmonic noise shaping for high bitrates or noisy input */\r
430         HarmShapeGain_Q16 = SKP_SMLAWB( SKP_FIX_CONST( HARMONIC_SHAPING, 16 ), \r
431                 SKP_FIX_CONST( 1.0, 16 ) - SKP_SMULWB( SKP_FIX_CONST( 1.0, 18 ) - SKP_LSHIFT( psEncCtrl->coding_quality_Q14, 4 ),\r
432                 psEncCtrl->input_quality_Q14 ), SKP_FIX_CONST( HIGH_RATE_OR_LOW_QUALITY_HARMONIC_SHAPING, 16 ) );\r
433 \r
434         /* Less harmonic noise shaping for less periodic signals */\r
435         HarmShapeGain_Q16 = SKP_SMULWB( SKP_LSHIFT( HarmShapeGain_Q16, 1 ), \r
436             SKP_Silk_SQRT_APPROX( SKP_LSHIFT( psEnc->LTPCorr_Q15, 15 ) ) );\r
437     } else {\r
438         HarmShapeGain_Q16 = 0;\r
439     }\r
440 \r
441     /*************************/\r
442     /* Smooth over subframes */\r
443     /*************************/\r
444     for( k = 0; k < MAX_NB_SUBFR; k++ ) {\r
445         psShapeSt->HarmBoost_smth_Q16 =\r
446             SKP_SMLAWB( psShapeSt->HarmBoost_smth_Q16,     HarmBoost_Q16     - psShapeSt->HarmBoost_smth_Q16,     SKP_FIX_CONST( SUBFR_SMTH_COEF, 16 ) );\r
447         psShapeSt->HarmShapeGain_smth_Q16 =\r
448             SKP_SMLAWB( psShapeSt->HarmShapeGain_smth_Q16, HarmShapeGain_Q16 - psShapeSt->HarmShapeGain_smth_Q16, SKP_FIX_CONST( SUBFR_SMTH_COEF, 16 ) );\r
449         psShapeSt->Tilt_smth_Q16 =\r
450             SKP_SMLAWB( psShapeSt->Tilt_smth_Q16,          Tilt_Q16          - psShapeSt->Tilt_smth_Q16,          SKP_FIX_CONST( SUBFR_SMTH_COEF, 16 ) );\r
451 \r
452         psEncCtrl->HarmBoost_Q14[ k ]     = ( SKP_int )SKP_RSHIFT_ROUND( psShapeSt->HarmBoost_smth_Q16,     2 );\r
453         psEncCtrl->HarmShapeGain_Q14[ k ] = ( SKP_int )SKP_RSHIFT_ROUND( psShapeSt->HarmShapeGain_smth_Q16, 2 );\r
454         psEncCtrl->Tilt_Q14[ k ]          = ( SKP_int )SKP_RSHIFT_ROUND( psShapeSt->Tilt_smth_Q16,          2 );\r
455     }\r
456 }\r