Completely new transient analysis algorithm
[opus.git] / libcelt / rate.c
index d844802..bdf34d5 100644 (file)
@@ -81,6 +81,7 @@ void compute_pulse_cache(CELTMode *m, int LM)
    cindex = celt_alloc(sizeof(cache->index[0])*m->nbEBands*(LM+2));
    cache->index = cindex;
 
+   /* Scan for all unique band sizes */
    for (i=0;i<=LM+1;i++)
    {
       int j;
@@ -89,6 +90,7 @@ void compute_pulse_cache(CELTMode *m, int LM)
          int k;
          int N = (eBands[j+1]-eBands[j])<<i>>1;
          cindex[i*m->nbEBands+j] = -1;
+         /* Find other bands that have the same size */
          for (k=0;k<=i;k++)
          {
             int n;
@@ -106,7 +108,7 @@ void compute_pulse_cache(CELTMode *m, int LM)
             int K;
             entryN[nbEntries] = N;
             K = 0;
-            while (fits_in32(N,get_pulses(K+1)) && K<MAX_PSEUDO-1)
+            while (fits_in32(N,get_pulses(K+1)) && K<MAX_PSEUDO)
                K++;
             entryK[nbEntries] = K;
             cindex[i*m->nbEBands+j] = curr;
@@ -120,11 +122,12 @@ void compute_pulse_cache(CELTMode *m, int LM)
    bits = celt_alloc(sizeof(unsigned char)*curr);
    cache->bits = bits;
    cache->size = curr;
+   /* Compute the cache for all unique sizes */
    for (i=0;i<nbEntries;i++)
    {
       int j;
       unsigned char *ptr = bits+entryI[i];
-      celt_int16 tmp[MAX_PULSES];
+      celt_int16 tmp[MAX_PULSES+1];
       get_required_bits(tmp, entryN[i], get_pulses(entryK[i]), BITRES);
       for (j=1;j<=entryK[i];j++)
          ptr[j] = tmp[get_pulses(j)]-1;
@@ -135,25 +138,36 @@ void compute_pulse_cache(CELTMode *m, int LM)
 #endif /* !STATIC_MODES */
 
 
+#define ALLOC_STEPS 6
 
-static inline void interp_bits2pulses(const CELTMode *m, int start, int end, int *bits1, int *bits2, int total, int *bits, int *ebits, int *fine_priority, int len, int _C, int M)
+static inline int interp_bits2pulses(const CELTMode *m, int start, int end,
+      int *bits1, int *bits2, const int *thresh, int total, int *bits,
+      int *ebits, int *fine_priority, int len, int _C, int LM)
 {
    int psum;
    int lo, hi;
-   int j;
+   int i, j;
    int logM;
    const int C = CHANNELS(_C);
+   int codedBands=-1;
    SAVE_STACK;
 
-   logM = log2_frac(M, BITRES);
+   logM = LM<<BITRES;
    lo = 0;
-   hi = 1<<BITRES;
-   while (hi-lo != 1)
+   hi = 1<<ALLOC_STEPS;
+   for (i=0;i<ALLOC_STEPS;i++)
    {
       int mid = (lo+hi)>>1;
       psum = 0;
       for (j=start;j<end;j++)
-         psum += (((1<<BITRES)-mid)*bits1[j] + mid*bits2[j])>>BITRES;
+      {
+         int tmp = bits1[j] + (mid*bits2[j]>>ALLOC_STEPS);
+         /* Don't allocate more than we can actually use */
+         if (tmp >= thresh[j])
+            psum += tmp;
+         else if (tmp >= C<<BITRES)
+            psum += C<<BITRES;
+      }
       if (psum > (total<<BITRES))
          hi = mid;
       else
@@ -163,31 +177,53 @@ static inline void interp_bits2pulses(const CELTMode *m, int start, int end, int
    /*printf ("interp bisection gave %d\n", lo);*/
    for (j=start;j<end;j++)
    {
-      bits[j] = (((1<<BITRES)-lo)*bits1[j] + lo*bits2[j])>>BITRES;
+      int tmp = bits1[j] + (lo*bits2[j]>>ALLOC_STEPS);
+      if (tmp >= thresh[j])
+      {
+         bits[j] = tmp;
+         codedBands = j;
+      } else if (tmp >= C<<BITRES)
+         bits[j] = C<<BITRES;
+      else
+         bits[j] = 0;
+      /* Don't allocate more than we can actually use */
+      if (bits[j] > 64*C<<BITRES<<LM)
+         bits[j] = 64*C<<BITRES<<LM;
       psum += bits[j];
    }
+   codedBands++;
    /* Allocate the remaining bits */
-   {
+   if (codedBands) {
       int left, perband;
       left = (total<<BITRES)-psum;
-      perband = left/(end-start);
-      for (j=start;j<end;j++)
-         bits[j] += perband;
-      left = left-end*perband;
-      for (j=start;j<start+left;j++)
-         bits[j]++;
+      perband = left/(m->eBands[codedBands]-m->eBands[start]);
+      for (j=start;j<codedBands;j++)
+         bits[j] += perband*(m->eBands[j+1]-m->eBands[j]);
+      left = left-(m->eBands[codedBands]-m->eBands[start])*perband;
+      for (j=start;j<codedBands;j++)
+      {
+         int tmp = IMIN(left, m->eBands[j+1]-m->eBands[j]);
+         bits[j] += tmp;
+         left -= tmp;
+      }
    }
+   /*for (j=0;j<end;j++)printf("%d ", bits[j]);printf("\n");*/
    for (j=start;j<end;j++)
    {
       int N0, N, den;
       int offset;
+      int NClogN;
+
       N0 = m->eBands[j+1]-m->eBands[j];
-      N=M*N0;
+      N=N0<<LM;
+      NClogN = N*C*(m->logN[j] + logM);
+
       /* Compensate for the extra DoF in stereo */
       den=(C*N+ ((C==2 && N>2) ? 1 : 0));
 
-      /* Offset for the number of fine bits compared to their "fair share" of total/N */
-      offset = N*C*(((m->logN[j] + logM)>>1)-FINE_OFFSET);
+      /* Offset for the number of fine bits by log2(N)/2 + FINE_OFFSET
+         compared to their "fair share" of total/N */
+      offset = (NClogN>>1)-N*C*FINE_OFFSET;
 
       /* N=2 is the only point that doesn't match the curve */
       if (N==2)
@@ -195,50 +231,66 @@ static inline void interp_bits2pulses(const CELTMode *m, int start, int end, int
 
       /* Changing the offset for allocating the second and third fine energy bit */
       if (bits[j] + offset < den*2<<BITRES)
-         offset += (m->logN[j] + logM)*N*C>>2;
+         offset += NClogN>>2;
       else if (bits[j] + offset < den*3<<BITRES)
-         offset += (m->logN[j] + logM)*N*C>>3;
+         offset += NClogN>>3;
 
+      /* Divide with rounding */
       ebits[j] = (bits[j] + offset + (den<<(BITRES-1))) / (den<<BITRES);
 
       /* If we rounded down, make it a candidate for final fine energy pass */
       fine_priority[j] = ebits[j]*(den<<BITRES) >= bits[j]+offset;
 
-      /* For N=1, all bits go to fine energy except for a single sign bit */
-      if (N==1)
-         ebits[j] = (bits[j]/C >> BITRES)-1;
       /* Make sure the first bit is spent on fine energy */
       if (ebits[j] < 1)
          ebits[j] = 1;
+      /* For N=1, all bits go to fine energy except for a single sign bit
+         This takes precedence over giving the first bit to fine energy */
+      if (N==1)
+         ebits[j] = (bits[j]/C >> BITRES)-1;
 
       /* Make sure not to bust */
       if (C*ebits[j] > (bits[j]>>BITRES))
          ebits[j] = bits[j]/C >> BITRES;
 
+      /* More than that is useless because that's about as far as PVQ can go */
       if (ebits[j]>7)
          ebits[j]=7;
-      if (ebits[j]<0)
-         ebits[j]=0;
 
-      /* The bits used for fine allocation can't be used for pulses */
+      /* The other bits are assigned to PVQ */
       bits[j] -= C*ebits[j]<<BITRES;
       if (bits[j] < 0)
          bits[j] = 0;
    }
    RESTORE_STACK;
+   return codedBands;
 }
 
-void compute_allocation(const CELTMode *m, int start, int end, int *offsets, int total, int *pulses, int *ebits, int *fine_priority, int _C, int M)
+int compute_allocation(const CELTMode *m, int start, int end, int *offsets, int alloc_trim,
+      int total, int *pulses, int *ebits, int *fine_priority, int _C, int LM)
 {
    int lo, hi, len, j;
    const int C = CHANNELS(_C);
+   int codedBands;
    VARDECL(int, bits1);
    VARDECL(int, bits2);
+   VARDECL(int, thresh);
+   VARDECL(int, trim_offset);
    SAVE_STACK;
    
    len = m->nbEBands;
    ALLOC(bits1, len, int);
    ALLOC(bits2, len, int);
+   ALLOC(thresh, len, int);
+   ALLOC(trim_offset, len, int);
+
+   /* Below this threshold, we don't allocate any PVQ bits */
+   for (j=start;j<end;j++)
+      thresh[j] = (4*(m->eBands[j+1]-m->eBands[j])<<LM<<BITRES)>>3;
+   /* Tilt of the allocation curve */
+   for (j=start;j<end;j++)
+      trim_offset[j] = C*(m->eBands[j+1]-m->eBands[j])*(alloc_trim-5-LM)*(m->nbEBands-j-1)
+            <<(LM+BITRES)>>6;
 
    lo = 0;
    hi = m->nbAllocVectors - 1;
@@ -249,10 +301,17 @@ void compute_allocation(const CELTMode *m, int start, int end, int *offsets, int
       for (j=start;j<end;j++)
       {
          int N = m->eBands[j+1]-m->eBands[j];
-         bits1[j] = (C*M*N*m->allocVectors[mid*len+j] + offsets[j]);
+         bits1[j] = C*N*m->allocVectors[mid*len+j]<<LM>>2;
+         if (bits1[j] > 0)
+            bits1[j] += trim_offset[j];
          if (bits1[j] < 0)
             bits1[j] = 0;
-         psum += bits1[j];
+         bits1[j] += offsets[j];
+         if (bits1[j] >= thresh[j])
+            psum += bits1[j];
+         else if (bits1[j] >= 1<<BITRES)
+            psum += 1<<BITRES;
+
          /*printf ("%d ", bits[j]);*/
       }
       /*printf ("\n");*/
@@ -266,14 +325,17 @@ void compute_allocation(const CELTMode *m, int start, int end, int *offsets, int
    for (j=start;j<end;j++)
    {
       int N = m->eBands[j+1]-m->eBands[j];
-      bits1[j] = C*M*N*m->allocVectors[lo*len+j] + offsets[j];
-      bits2[j] = C*M*N*m->allocVectors[hi*len+j] + offsets[j];
+      bits1[j] = (C*N*m->allocVectors[lo*len+j]<<LM>>2);
+      bits2[j] = (C*N*m->allocVectors[hi*len+j]<<LM>>2) - bits1[j];
+      if (bits1[j] > 0)
+         bits1[j] += trim_offset[j];
       if (bits1[j] < 0)
          bits1[j] = 0;
-      if (bits2[j] < 0)
-         bits2[j] = 0;
+      bits1[j] += offsets[j];
    }
-   interp_bits2pulses(m, start, end, bits1, bits2, total, pulses, ebits, fine_priority, len, C, M);
+   codedBands = interp_bits2pulses(m, start, end, bits1, bits2, thresh,
+         total, pulses, ebits, fine_priority, len, C, LM);
    RESTORE_STACK;
+   return codedBands;
 }