Reorders some operations in anti-collapse to reuse values
[opus.git] / libcelt / bands.c
index 6e3e8f9..132c9d9 100644 (file)
 #include "mathops.h"
 #include "rate.h"
 
+static celt_uint32 lcg_rand(celt_uint32 seed)
+{
+   return 1664525 * seed + 1013904223;
+}
+
 /* This is a cos() approximation designed to be bit-exact on any platform. Bit exactness
    with this approximation is important because it has an impact on the bit allocation */
 static celt_int16 bitexact_cos(celt_int16 x)
@@ -206,6 +211,80 @@ void denormalise_bands(const CELTMode *m, const celt_norm * restrict X, celt_sig
    } while (++c<C);
 }
 
+/* This prevents energy collapse for transients with multiple short MDCTs */
+void anti_collapse(const CELTMode *m, celt_norm *_X, unsigned char *collapse_masks, int LM, int C, int size,
+      int start, int end, celt_word16 *logE, celt_word16 *prev1logE,
+      celt_word16 *prev2logE, int *pulses, celt_uint32 seed)
+{
+   int c, i, j, k;
+   for (i=start;i<end;i++)
+   {
+      int N0;
+      celt_word16 thresh, sqrt_1;
+      int depth;
+#ifdef FIXED_POINT
+      int shift;
+#endif
+
+      N0 = m->eBands[i+1]-m->eBands[i];
+      depth = (1+(pulses[i]>>BITRES))/(m->eBands[i+1]-m->eBands[i]<<LM);
+
+#ifdef FIXED_POINT
+      thresh = MULT16_32_Q15(QCONST16(0.3f, 15), MIN32(32767,SHR32(celt_exp2(-SHL16(depth, 11)),1) ));
+      {
+         celt_word32 t;
+         t = N0<<LM;
+         shift = celt_ilog2(t)>>1;
+         t = SHL32(t, (7-shift)<<1);
+         sqrt_1 = celt_rsqrt_norm(t);
+      }
+#else
+      thresh = .3f*celt_exp2(-depth);
+      sqrt_1 = celt_rsqrt(N0<<LM);
+#endif
+
+      c=0; do
+      {
+         celt_norm *X;
+         celt_word16 Ediff;
+         celt_word16 r;
+         Ediff = logE[c*m->nbEBands+i]-MIN16(prev1logE[c*m->nbEBands+i],prev2logE[c*m->nbEBands+i]);
+         Ediff = MAX16(0, Ediff);
+
+#ifdef FIXED_POINT
+         if (Ediff < 16384)
+            r = 2*MIN16(16383,SHR32(celt_exp2(-SHL16(Ediff, 11-DB_SHIFT)),1));
+         else
+            r = 0;
+         r = SHR16(MIN16(thresh, r),1);
+         r = SHR32(MULT16_16_Q15(sqrt_1, r),shift);
+#else
+         r = 2.f*celt_exp2(-Ediff);
+         r = MIN16(thresh, r);
+         r = r*sqrt_1;
+#endif
+         X = _X+c*size+(m->eBands[i]<<LM);
+         for (k=0;k<1<<LM;k++)
+         {
+            /* Detect collapse */
+            if (!(collapse_masks[i*C+c]&1<<k))
+            {
+               /* Fill with noise */
+               for (j=0;j<N0;j++)
+               {
+                  seed = lcg_rand(seed);
+                  X[(j<<LM)+k] = (seed&0x8000 ? r : -r);
+               }
+            }
+         }
+         /* We just added some energy, so we need to renormalise */
+         renormalise_vector(X, N0<<LM, Q15ONE);
+      } while (++c<C);
+   }
+
+}
+
+
 static void intensity_stereo(const CELTMode *m, celt_norm *X, celt_norm *Y, const celt_ener *bank, int bandID, int N)
 {
    int i = bandID;
@@ -528,19 +607,14 @@ static int compute_qn(int N, int b, int offset, int stereo)
    return qn;
 }
 
-static celt_uint32 lcg_rand(celt_uint32 seed)
-{
-   return 1664525 * seed + 1013904223;
-}
-
 /* This function is responsible for encoding and decoding a band for both
    the mono and stereo case. Even in the mono case, it can split the band
    in two and transmit the energy difference with the two half-bands. It
    can be called recursively so bands can end up being split in 8 parts. */
-static void quant_band(int encode, const CELTMode *m, int i, celt_norm *X, celt_norm *Y,
+static unsigned quant_band(int encode, const CELTMode *m, int i, celt_norm *X, celt_norm *Y,
       int N, int b, int spread, int B, int intensity, int tf_change, celt_norm *lowband, int resynth, void *ec,
       celt_int32 *remaining_bits, int LM, celt_norm *lowband_out, const celt_ener *bandE, int level,
-      celt_int32 *seed, celt_word16 gain, celt_norm *lowband_scratch, int fill)
+      celt_uint32 *seed, celt_word16 gain, celt_norm *lowband_scratch, int fill)
 {
    int q;
    int curr_bits;
@@ -555,6 +629,7 @@ static void quant_band(int encode, const CELTMode *m, int i, celt_norm *X, celt_
    int inv = 0;
    celt_word16 mid=0, side=0;
    int longBlocks;
+   unsigned cm=0;
 
    longBlocks = B0==1;
 
@@ -588,7 +663,7 @@ static void quant_band(int encode, const CELTMode *m, int i, celt_norm *X, celt_
       } while (++c<1+stereo);
       if (lowband_out)
          lowband_out[0] = SHR16(X[0],4);
-      return;
+      return 1;
    }
 
    if (!stereo && level == 0)
@@ -612,6 +687,7 @@ static void quant_band(int encode, const CELTMode *m, int i, celt_norm *X, celt_
             haar1(X, N>>k, 1<<k);
          if (lowband)
             haar1(lowband, N>>k, 1<<k);
+         fill |= fill<<(1<<k);
       }
       B>>=recombine;
       N_B<<=recombine;
@@ -623,6 +699,7 @@ static void quant_band(int encode, const CELTMode *m, int i, celt_norm *X, celt_
             haar1(X, N_B, B);
          if (lowband)
             haar1(lowband, N_B, B);
+         fill |= fill<<B;
          B <<= 1;
          N_B >>= 1;
          time_divide++;
@@ -650,6 +727,8 @@ static void quant_band(int encode, const CELTMode *m, int i, celt_norm *X, celt_
          Y = X+N;
          split = 1;
          LM -= 1;
+         if (B==1)
+            fill |= fill<<1;
          B = (B+1)>>1;
       }
    }
@@ -785,11 +864,13 @@ static void quant_band(int encode, const CELTMode *m, int i, celt_norm *X, celt_
       {
          imid = 32767;
          iside = 0;
+         fill &= (1<<B)-1;
          delta = -16384;
       } else if (itheta == 16384)
       {
          imid = 0;
          iside = 32767;
+         fill &= (1<<B)-1<<B;
          delta = 16384;
       } else {
          imid = bitexact_cos(itheta);
@@ -838,7 +919,9 @@ static void quant_band(int encode, const CELTMode *m, int i, celt_norm *X, celt_
             }
          }
          sign = 1-2*sign;
-         quant_band(encode, m, i, x2, NULL, N, mbits, spread, B, intensity, tf_change, lowband, resynth, ec, remaining_bits, LM, lowband_out, NULL, level, seed, gain, lowband_scratch, fill);
+         cm = quant_band(encode, m, i, x2, NULL, N, mbits, spread, B, intensity, tf_change, lowband, resynth, ec, remaining_bits, LM, lowband_out, NULL, level, seed, gain, lowband_scratch, fill);
+         /* We don't split N=2 bands, so cm is either 1 or 0 (for a fold-collapse),
+             and there's no need to worry about mixing with the other channel. */
          y2[0] = -sign*x2[1];
          y2[1] = sign*x2[0];
          if (resynth)
@@ -887,12 +970,14 @@ static void quant_band(int encode, const CELTMode *m, int i, celt_norm *X, celt_
 
          /* In stereo mode, we do not apply a scaling to the mid because we need the normalized
             mid for folding later */
-         quant_band(encode, m, i, X, NULL, N, mbits, spread, B, intensity, tf_change,
+         cm = quant_band(encode, m, i, X, NULL, N, mbits, spread, B, intensity, tf_change,
                lowband, resynth, ec, remaining_bits, LM, next_lowband_out1,
                NULL, next_level, seed, stereo ? Q15ONE : MULT16_16_P15(gain,mid), lowband_scratch, fill);
-         quant_band(encode, m, i, Y, NULL, N, sbits, spread, B, intensity, tf_change,
+         /* For a stereo split, the high bits of fill are always zero, so no
+             folding will be done to the side. */
+         cm |= quant_band(encode, m, i, Y, NULL, N, sbits, spread, B, intensity, tf_change,
                next_lowband2, resynth, ec, remaining_bits, LM, NULL,
-               NULL, next_level, seed, MULT16_16_P15(gain,side), NULL, fill && !stereo);
+               NULL, next_level, seed, MULT16_16_P15(gain,side), NULL, fill>>B)<<B;
       }
 
    } else {
@@ -916,9 +1001,9 @@ static void quant_band(int encode, const CELTMode *m, int i, celt_norm *X, celt_
 
          /* Finally do the actual quantization */
          if (encode)
-            alg_quant(X, N, K, spread, B, lowband, resynth, (ec_enc*)ec, seed, gain);
+            cm = alg_quant(X, N, K, spread, B, lowband, resynth, (ec_enc*)ec, gain);
          else
-            alg_unquant(X, N, K, spread, B, lowband, (ec_dec*)ec, seed, gain);
+            cm = alg_unquant(X, N, K, spread, B, lowband, (ec_dec*)ec, gain);
       } else {
          /* If there's no pulse, fill the band anyway */
          int j;
@@ -937,10 +1022,12 @@ static void quant_band(int encode, const CELTMode *m, int i, celt_norm *X, celt_
                      *seed = lcg_rand(*seed);
                      X[j] = (celt_int32)(*seed)>>20;
                   }
+                  cm = (1<<B)-1;
                } else {
                   /* Folded spectrum */
                   for (j=0;j<N;j++)
                      X[j] = lowband[j];
+                  cm = fill;
                }
                renormalise_vector(X, N, gain);
             }
@@ -954,7 +1041,10 @@ static void quant_band(int encode, const CELTMode *m, int i, celt_norm *X, celt_
       if (stereo)
       {
          if (N!=2)
+         {
+            cm |= cm>>B;
             stereo_merge(X, Y, mid, N);
+         }
          if (inv)
          {
             int j;
@@ -976,11 +1066,15 @@ static void quant_band(int encode, const CELTMode *m, int i, celt_norm *X, celt_
          {
             B >>= 1;
             N_B <<= 1;
+            cm |= cm>>B;
             haar1(X, N_B, B);
          }
 
          for (k=0;k<recombine;k++)
+         {
+            cm |= cm<<(1<<k);
             haar1(X, N0>>k, 1<<k);
+         }
          B<<=recombine;
          N_B>>=recombine;
 
@@ -995,12 +1089,13 @@ static void quant_band(int encode, const CELTMode *m, int i, celt_norm *X, celt_
          }
       }
    }
+   return cm;
 }
 
 void quant_all_bands(int encode, const CELTMode *m, int start, int end,
-      celt_norm *_X, celt_norm *_Y, const celt_ener *bandE, int *pulses,
+      celt_norm *_X, celt_norm *_Y, unsigned char *collapse_masks, const celt_ener *bandE, int *pulses,
       int shortBlocks, int spread, int dual_stereo, int intensity, int *tf_res, int resynth,
-      int total_bits, void *ec, int LM, int codedBands)
+      int total_bits, void *ec, int LM, int codedBands, ec_uint32 *seed)
 {
    int i;
    celt_int32 balance;
@@ -1011,7 +1106,6 @@ void quant_all_bands(int encode, const CELTMode *m, int start, int end,
    VARDECL(celt_norm, lowband_scratch);
    int B;
    int M;
-   celt_int32 seed;
    int lowband_offset;
    int update_lowband = 1;
    int C = _Y != NULL ? 2 : 1;
@@ -1024,12 +1118,8 @@ void quant_all_bands(int encode, const CELTMode *m, int start, int end,
    norm = _norm;
    norm2 = norm + M*eBands[m->nbEBands];
 
-   if (encode)
-      seed = ((ec_enc*)ec)->rng;
-   else
-      seed = ((ec_dec*)ec)->rng;
    balance = 0;
-   lowband_offset = -1;
+   lowband_offset = 0;
    for (i=start;i<end;i++)
    {
       celt_int32 tell;
@@ -1039,7 +1129,9 @@ void quant_all_bands(int encode, const CELTMode *m, int start, int end,
       int effective_lowband=-1;
       celt_norm * restrict X, * restrict Y;
       int tf_change=0;
-      
+      unsigned x_cm;
+      unsigned y_cm;
+
       X = _X+M*eBands[i];
       if (_Y!=NULL)
          Y = _Y+M*eBands[i];
@@ -1054,7 +1146,7 @@ void quant_all_bands(int encode, const CELTMode *m, int start, int end,
       /* Compute how many bits we want to allocate to this band */
       if (i != start)
          balance -= tell;
-      remaining_bits = ((celt_int32)total_bits<<BITRES)-tell-1;
+      remaining_bits = ((celt_int32)total_bits<<BITRES)-tell-1- (shortBlocks&&LM>=2 ? (1<<BITRES) : 0);
       if (i <= codedBands-1)
       {
          curr_balance = balance / IMIN(3, codedBands-i);
@@ -1063,8 +1155,8 @@ void quant_all_bands(int encode, const CELTMode *m, int start, int end,
          b = 0;
       }
 
-      if (M*eBands[i]-N >= M*eBands[start] && (update_lowband || lowband_offset==-1))
-            lowband_offset = M*eBands[i];
+      if (M*eBands[i]-N >= M*eBands[start] && (update_lowband || lowband_offset==0))
+            lowband_offset = i;
 
       tf_change = tf_res[i];
       if (i>=m->effEBands)
@@ -1075,8 +1167,30 @@ void quant_all_bands(int encode, const CELTMode *m, int start, int end,
       }
 
       /* This ensures we never repeat spectral content within one band */
-      if (lowband_offset != -1)
-         effective_lowband = IMAX(M*eBands[start], lowband_offset-N);
+      if (lowband_offset != 0)
+         effective_lowband = IMAX(M*eBands[start], M*eBands[lowband_offset]-N);
+
+      /* Get a conservative estimate of the collapse_mask's for the bands we're
+          going to be folding from. */
+      if (lowband_offset != 0 && (spread!=SPREAD_AGGRESSIVE || B>1))
+      {
+         int fold_start;
+         int fold_end;
+         int fold_i;
+         fold_start = lowband_offset;
+         while(M*eBands[--fold_start] > effective_lowband);
+         fold_end = lowband_offset-1;
+         while(M*eBands[++fold_end] < effective_lowband+N);
+         x_cm = y_cm = 0;
+         fold_i = fold_start; do {
+           x_cm |= collapse_masks[fold_i*C+0];
+           y_cm |= collapse_masks[fold_i*C+1];
+         } while (++fold_i<fold_end);
+      }
+      /* Otherwise, we'll be using the LCG to fold, so all blocks will (almost
+          always) be non-zero.*/
+      else
+         x_cm = y_cm = (1<<B)-1;
 
       if (dual_stereo && i==intensity)
       {
@@ -1089,16 +1203,19 @@ void quant_all_bands(int encode, const CELTMode *m, int start, int end,
       }
       if (dual_stereo)
       {
-         quant_band(encode, m, i, X, NULL, N, b/2, spread, B, intensity, tf_change,
+         x_cm = quant_band(encode, m, i, X, NULL, N, b/2, spread, B, intensity, tf_change,
                effective_lowband != -1 ? norm+effective_lowband : NULL, resynth, ec, &remaining_bits, LM,
-               norm+M*eBands[i], bandE, 0, &seed, Q15ONE, lowband_scratch, 1);
-         quant_band(encode, m, i, Y, NULL, N, b/2, spread, B, intensity, tf_change,
+               norm+M*eBands[i], bandE, 0, seed, Q15ONE, lowband_scratch, x_cm);
+         y_cm = quant_band(encode, m, i, Y, NULL, N, b/2, spread, B, intensity, tf_change,
                effective_lowband != -1 ? norm2+effective_lowband : NULL, resynth, ec, &remaining_bits, LM,
-               norm2+M*eBands[i], bandE, 0, &seed, Q15ONE, lowband_scratch, 1);
+               norm2+M*eBands[i], bandE, 0, seed, Q15ONE, lowband_scratch, y_cm);
+         collapse_masks[i*2+0] = (unsigned char)(x_cm&(1<<B)-1);
+         collapse_masks[i*2+1] = (unsigned char)(y_cm&(1<<B)-1);
       } else {
-         quant_band(encode, m, i, X, Y, N, b, spread, B, intensity, tf_change,
+         x_cm = quant_band(encode, m, i, X, Y, N, b, spread, B, intensity, tf_change,
                effective_lowband != -1 ? norm+effective_lowband : NULL, resynth, ec, &remaining_bits, LM,
-               norm+M*eBands[i], bandE, 0, &seed, Q15ONE, lowband_scratch, 1);
+               norm+M*eBands[i], bandE, 0, seed, Q15ONE, lowband_scratch, x_cm|y_cm);
+         collapse_masks[i*C+1] = collapse_masks[i*C+0] = (unsigned char)(x_cm&(1<<B)-1);
       }
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