git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/opus_pvq.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2007-2008 CSIRO
   3  * Copyright (c) 2007-2009 Xiph.Org Foundation
   4  * Copyright (c) 2008-2009 Gregory Maxwell
   5  * Copyright (c) 2012 Andrew D'Addesio
   6  * Copyright (c) 2013-2014 Mozilla Corporation
   7  * Copyright (c) 2017 Rostislav Pehlivanov <atomnuker@gmail.com>
   8  *
   9  * This file is part of FFmpeg.
  10  *
  11  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
  12  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  13  * License as published by the Free Software Foundation; either
  14  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  15  *
  16  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  17  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  18  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  19  * Lesser General Public License for more details.
  20  *
  21  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  22  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  23  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  24  */
  25
  26 #include "opustab.h"
  27 #include "opus_pvq.h"
  28
  29 #define CELT_PVQ_U(n, k) (ff_celt_pvq_u_row[FFMIN(n, k)][FFMAX(n, k)])
  30 #define CELT_PVQ_V(n, k) (CELT_PVQ_U(n, k) + CELT_PVQ_U(n, (k) + 1))
  31
  32 static inline int16_t celt_cos(int16_t x)
  33 {
  34     x = (MUL16(x, x) + 4096) >> 13;
  35     x = (32767-x) + ROUND_MUL16(x, (-7651 + ROUND_MUL16(x, (8277 + ROUND_MUL16(-626, x)))));
  36     return x + 1;
  37 }
  38
  39 static inline int celt_log2tan(int isin, int icos)
  40 {
  41     int lc, ls;
  42     lc = opus_ilog(icos);
  43     ls = opus_ilog(isin);
  44     icos <<= 15 - lc;
  45     isin <<= 15 - ls;
  46     return (ls << 11) - (lc << 11) +
  47            ROUND_MUL16(isin, ROUND_MUL16(isin, -2597) + 7932) -
  48            ROUND_MUL16(icos, ROUND_MUL16(icos, -2597) + 7932);
  49 }
  50
  51 static inline int celt_bits2pulses(const uint8_t *cache, int bits)
  52 {
  53     // TODO: Find the size of cache and make it into an array in the parameters list
  54     int i, low = 0, high;
  55
  56     high = cache[0];
  57     bits--;
  58
  59     for (i = 0; i < 6; i++) {
  60         int center = (low + high + 1) >> 1;
  61         if (cache[center] >= bits)
  62             high = center;
  63         else
  64             low = center;
  65     }
  66
  67     return (bits - (low == 0 ? -1 : cache[low]) <= cache[high] - bits) ? low : high;
  68 }
  69
  70 static inline int celt_pulses2bits(const uint8_t *cache, int pulses)
  71 {
  72     // TODO: Find the size of cache and make it into an array in the parameters list
  73    return (pulses == 0) ? 0 : cache[pulses] + 1;
  74 }
  75
  76 static inline void celt_normalize_residual(const int * av_restrict iy, float * av_restrict X,
  77                                            int N, float g)
  78 {
  79     int i;
  80     for (i = 0; i < N; i++)
  81         X[i] = g * iy[i];
  82 }
  83
  84 static void celt_exp_rotation_impl(float *X, uint32_t len, uint32_t stride,
  85                                    float c, float s)
  86 {
  87     float *Xptr;
  88     int i;
  89
  90     Xptr = X;
  91     for (i = 0; i < len - stride; i++) {
  92         float x1     = Xptr[0];
  93         float x2     = Xptr[stride];
  94         Xptr[stride] = c * x2 + s * x1;
  95         *Xptr++      = c * x1 - s * x2;
  96     }
  97
  98     Xptr = &X[len - 2 * stride - 1];
  99     for (i = len - 2 * stride - 1; i >= 0; i--) {
 100         float x1     = Xptr[0];
 101         float x2     = Xptr[stride];
 102         Xptr[stride] = c * x2 + s * x1;
 103         *Xptr--      = c * x1 - s * x2;
 104     }
 105 }
 106
 107 static inline void celt_exp_rotation(float *X, uint32_t len,
 108                                      uint32_t stride, uint32_t K,
 109                                      enum CeltSpread spread, const int encode)
 110 {
 111     uint32_t stride2 = 0;
 112     float c, s;
 113     float gain, theta;
 114     int i;
 115
 116     if (2*K >= len || spread == CELT_SPREAD_NONE)
 117         return;
 118
 119     gain = (float)len / (len + (20 - 5*spread) * K);
 120     theta = M_PI * gain * gain / 4;
 121
 122     c = cosf(theta);
 123     s = sinf(theta);
 124
 125     if (len >= stride << 3) {
 126         stride2 = 1;
 127         /* This is just a simple (equivalent) way of computing sqrt(len/stride) with rounding.
 128         It's basically incrementing long as (stride2+0.5)^2 < len/stride. */
 129         while ((stride2 * stride2 + stride2) * stride + (stride >> 2) < len)
 130             stride2++;
 131     }
 132
 133     len /= stride;
 134     for (i = 0; i < stride; i++) {
 135         if (encode) {
 136             celt_exp_rotation_impl(X + i * len, len, 1, c, -s);
 137             if (stride2)
 138                 celt_exp_rotation_impl(X + i * len, len, stride2, s, -c);
 139         } else {
 140             if (stride2)
 141                 celt_exp_rotation_impl(X + i * len, len, stride2, s, c);
 142             celt_exp_rotation_impl(X + i * len, len, 1, c, s);
 143         }
 144     }
 145 }
 146
 147 static inline uint32_t celt_extract_collapse_mask(const int *iy, uint32_t N, uint32_t B)
 148 {
 149     int i, j, N0 = N / B;
 150     uint32_t collapse_mask = 0;
 151
 152     if (B <= 1)
 153         return 1;
 154
 155     for (i = 0; i < B; i++)
 156         for (j = 0; j < N0; j++)
 157             collapse_mask |= (!!iy[i*N0+j]) << i;
 158     return collapse_mask;
 159 }
 160
 161 static inline void celt_stereo_merge(float *X, float *Y, float mid, int N)
 162 {
 163     int i;
 164     float xp = 0, side = 0;
 165     float E[2];
 166     float mid2;
 167     float gain[2];
 168
 169     /* Compute the norm of X+Y and X-Y as |X|^2 + |Y|^2 +/- sum(xy) */
 170     for (i = 0; i < N; i++) {
 171         xp   += X[i] * Y[i];
 172         side += Y[i] * Y[i];
 173     }
 174
 175     /* Compensating for the mid normalization */
 176     xp *= mid;
 177     mid2 = mid;
 178     E[0] = mid2 * mid2 + side - 2 * xp;
 179     E[1] = mid2 * mid2 + side + 2 * xp;
 180     if (E[0] < 6e-4f || E[1] < 6e-4f) {
 181         for (i = 0; i < N; i++)
 182             Y[i] = X[i];
 183         return;
 184     }
 185
 186     gain[0] = 1.0f / sqrtf(E[0]);
 187     gain[1] = 1.0f / sqrtf(E[1]);
 188
 189     for (i = 0; i < N; i++) {
 190         float value[2];
 191         /* Apply mid scaling (side is already scaled) */
 192         value[0] = mid * X[i];
 193         value[1] = Y[i];
 194         X[i] = gain[0] * (value[0] - value[1]);
 195         Y[i] = gain[1] * (value[0] + value[1]);
 196     }
 197 }
 198
 199 static void celt_interleave_hadamard(float *tmp, float *X, int N0,
 200                                      int stride, int hadamard)
 201 {
 202     int i, j, N = N0*stride;
 203     const uint8_t *order = &ff_celt_hadamard_order[hadamard ? stride - 2 : 30];
 204
 205     for (i = 0; i < stride; i++)
 206         for (j = 0; j < N0; j++)
 207             tmp[j*stride+i] = X[order[i]*N0+j];
 208
 209     memcpy(X, tmp, N*sizeof(float));
 210 }
 211
 212 static void celt_deinterleave_hadamard(float *tmp, float *X, int N0,
 213                                        int stride, int hadamard)
 214 {
 215     int i, j, N = N0*stride;
 216     const uint8_t *order = &ff_celt_hadamard_order[hadamard ? stride - 2 : 30];
 217
 218     for (i = 0; i < stride; i++)
 219         for (j = 0; j < N0; j++)
 220             tmp[order[i]*N0+j] = X[j*stride+i];
 221
 222     memcpy(X, tmp, N*sizeof(float));
 223 }
 224
 225 static void celt_haar1(float *X, int N0, int stride)
 226 {
 227     int i, j;
 228     N0 >>= 1;
 229     for (i = 0; i < stride; i++) {
 230         for (j = 0; j < N0; j++) {
 231             float x0 = X[stride * (2 * j + 0) + i];
 232             float x1 = X[stride * (2 * j + 1) + i];
 233             X[stride * (2 * j + 0) + i] = (x0 + x1) * M_SQRT1_2;
 234             X[stride * (2 * j + 1) + i] = (x0 - x1) * M_SQRT1_2;
 235         }
 236     }
 237 }
 238
 239 static inline int celt_compute_qn(int N, int b, int offset, int pulse_cap,
 240                                   int stereo)
 241 {
 242     int qn, qb;
 243     int N2 = 2 * N - 1;
 244     if (stereo && N == 2)
 245         N2--;
 246
 247     /* The upper limit ensures that in a stereo split with itheta==16384, we'll
 248      * always have enough bits left over to code at least one pulse in the
 249      * side; otherwise it would collapse, since it doesn't get folded. */
 250     qb = FFMIN3(b - pulse_cap - (4 << 3), (b + N2 * offset) / N2, 8 << 3);
 251     qn = (qb < (1 << 3 >> 1)) ? 1 : ((ff_celt_qn_exp2[qb & 0x7] >> (14 - (qb >> 3))) + 1) >> 1 << 1;
 252     return qn;
 253 }
 254
 255 /* Convert the quantized vector to an index */
 256 static inline uint32_t celt_icwrsi(uint32_t N, uint32_t K, const int *y)
 257 {
 258     int i, idx = 0, sum = 0;
 259     for (i = N - 1; i >= 0; i--) {
 260         const uint32_t i_s = CELT_PVQ_U(N - i, sum + FFABS(y[i]) + 1);
 261         idx += CELT_PVQ_U(N - i, sum) + (y[i] < 0)*i_s;
 262         sum += FFABS(y[i]);
 263     }
 264     return idx;
 265 }
 266
 267 // this code was adapted from libopus
 268 static inline uint64_t celt_cwrsi(uint32_t N, uint32_t K, uint32_t i, int *y)
 269 {
 270     uint64_t norm = 0;
 271     uint32_t q, p;
 272     int s, val;
 273     int k0;
 274
 275     while (N > 2) {
 276         /*Lots of pulses case:*/
 277         if (K >= N) {
 278             const uint32_t *row = ff_celt_pvq_u_row[N];
 279
 280             /* Are the pulses in this dimension negative? */
 281             p  = row[K + 1];
 282             s  = -(i >= p);
 283             i -= p & s;
 284
 285             /*Count how many pulses were placed in this dimension.*/
 286             k0 = K;
 287             q = row[N];
 288             if (q > i) {
 289                 K = N;
 290                 do {
 291                     p = ff_celt_pvq_u_row[--K][N];
 292                 } while (p > i);
 293             } else
 294                 for (p = row[K]; p > i; p = row[K])
 295                     K--;
 296
 297             i    -= p;
 298             val   = (k0 - K + s) ^ s;
 299             norm += val * val;
 300             *y++  = val;
 301         } else { /*Lots of dimensions case:*/
 302             /*Are there any pulses in this dimension at all?*/
 303             p = ff_celt_pvq_u_row[K    ][N];
 304             q = ff_celt_pvq_u_row[K + 1][N];
 305
 306             if (p <= i && i < q) {
 307                 i -= p;
 308                 *y++ = 0;
 309             } else {
 310                 /*Are the pulses in this dimension negative?*/
 311                 s  = -(i >= q);
 312                 i -= q & s;
 313
 314                 /*Count how many pulses were placed in this dimension.*/
 315                 k0 = K;
 316                 do p = ff_celt_pvq_u_row[--K][N];
 317                 while (p > i);
 318
 319                 i    -= p;
 320                 val   = (k0 - K + s) ^ s;
 321                 norm += val * val;
 322                 *y++  = val;
 323             }
 324         }
 325         N--;
 326     }
 327
 328     /* N == 2 */
 329     p  = 2 * K + 1;
 330     s  = -(i >= p);
 331     i -= p & s;
 332     k0 = K;
 333     K  = (i + 1) / 2;
 334
 335     if (K)
 336         i -= 2 * K - 1;
 337
 338     val   = (k0 - K + s) ^ s;
 339     norm += val * val;
 340     *y++  = val;
 341
 342     /* N==1 */
 343     s     = -i;
 344     val   = (K + s) ^ s;
 345     norm += val * val;
 346     *y    = val;
 347
 348     return norm;
 349 }
 350
 351 static inline void celt_encode_pulses(OpusRangeCoder *rc, int *y, uint32_t N, uint32_t K)
 352 {
 353     ff_opus_rc_enc_uint(rc, celt_icwrsi(N, K, y), CELT_PVQ_V(N, K));
 354 }
 355
 356 static inline float celt_decode_pulses(OpusRangeCoder *rc, int *y, uint32_t N, uint32_t K)
 357 {
 358     const uint32_t idx = ff_opus_rc_dec_uint(rc, CELT_PVQ_V(N, K));
 359     return celt_cwrsi(N, K, idx, y);
 360 }
 361
 362 /*
 363  * Faster than libopus's search, operates entirely in the signed domain.
 364  * Slightly worse/better depending on N, K and the input vector.
 365  */
 366 static int celt_pvq_search(float *X, int *y, int K, int N)
 367 {
 368     int i, y_norm = 0;
 369     float res = 0.0f, xy_norm = 0.0f;
 370
 371     for (i = 0; i < N; i++)
 372         res += FFABS(X[i]);
 373
 374     res = K/(res + FLT_EPSILON);
 375
 376     for (i = 0; i < N; i++) {
 377         y[i] = lrintf(res*X[i]);
 378         y_norm  += y[i]*y[i];
 379         xy_norm += y[i]*X[i];
 380         K -= FFABS(y[i]);
 381     }
 382
 383     while (K) {
 384         int max_idx = 0, max_den = 1, phase = FFSIGN(K);
 385         float max_num = 0.0f;
 386         y_norm += 1.0f;
 387
 388         for (i = 0; i < N; i++) {
 389             /* If the sum has been overshot and the best place has 0 pulses allocated
 390              * to it, attempting to decrease it further will actually increase the
 391              * sum. Prevent this by disregarding any 0 positions when decrementing. */
 392             const int ca = 1 ^ ((y[i] == 0) & (phase < 0));
 393             const int y_new = y_norm  + 2*phase*FFABS(y[i]);
 394             float xy_new = xy_norm + 1*phase*FFABS(X[i]);
 395             xy_new = xy_new * xy_new;
 396             if (ca && (max_den*xy_new) > (y_new*max_num)) {
 397                 max_den = y_new;
 398                 max_num = xy_new;
 399                 max_idx = i;
 400             }
 401         }
 402
 403         K -= phase;
 404
 405         phase *= FFSIGN(X[max_idx]);
 406         xy_norm += 1*phase*X[max_idx];
 407         y_norm  += 2*phase*y[max_idx];
 408         y[max_idx] += phase;
 409     }
 410
 411     return y_norm;
 412 }
 413
 414 static uint32_t celt_alg_quant(OpusRangeCoder *rc, float *X, uint32_t N, uint32_t K,
 415                                enum CeltSpread spread, uint32_t blocks, float gain,
 416                                void *scratch)
 417 {
 418     int *y = scratch;
 419
 420     celt_exp_rotation(X, N, blocks, K, spread, 1);
 421     gain /= sqrtf(celt_pvq_search(X, y, K, N));
 422     celt_encode_pulses(rc, y,  N, K);
 423     celt_normalize_residual(y, X, N, gain);
 424     celt_exp_rotation(X, N, blocks, K, spread, 0);
 425     return celt_extract_collapse_mask(y, N, blocks);
 426 }
 427
 428 /** Decode pulse vector and combine the result with the pitch vector to produce
 429     the final normalised signal in the current band. */
 430 static uint32_t celt_alg_unquant(OpusRangeCoder *rc, float *X, uint32_t N, uint32_t K,
 431                                  enum CeltSpread spread, uint32_t blocks, float gain,
 432                                  void *scratch)
 433 {
 434     int *y = scratch;
 435
 436     gain /= sqrtf(celt_decode_pulses(rc, y, N, K));
 437     celt_normalize_residual(y, X, N, gain);
 438     celt_exp_rotation(X, N, blocks, K, spread, 0);
 439     return celt_extract_collapse_mask(y, N, blocks);
 440 }
 441
 442 static int celt_calc_theta(const float *X, const float *Y, int coupling, int N)
 443 {
 444     int i;
 445     float e[2] = { 0.0f, 0.0f };
 446     if (coupling) { /* Coupling case */
 447         for (i = 0; i < N; i++) {
 448             e[0] += (X[i] + Y[i])*(X[i] + Y[i]);
 449             e[1] += (X[i] - Y[i])*(X[i] - Y[i]);
 450         }
 451     } else {
 452         for (i = 0; i < N; i++) {
 453             e[0] += X[i]*X[i];
 454             e[1] += Y[i]*Y[i];
 455         }
 456     }
 457     return lrintf(32768.0f*atan2f(sqrtf(e[1]), sqrtf(e[0]))/M_PI);
 458 }
 459
 460 static void celt_stereo_is_decouple(float *X, float *Y, float e_l, float e_r, int N)
 461 {
 462     int i;
 463     const float energy_n = 1.0f/(sqrtf(e_l*e_l + e_r*e_r) + FLT_EPSILON);
 464     e_l *= energy_n;
 465     e_r *= energy_n;
 466     for (i = 0; i < N; i++)
 467         X[i] = e_l*X[i] + e_r*Y[i];
 468 }
 469
 470 static void celt_stereo_ms_decouple(float *X, float *Y, int N)
 471 {
 472     int i;
 473     for (i = 0; i < N; i++) {
 474         const float Xret = X[i];
 475         X[i] = (X[i] + Y[i])*M_SQRT1_2;
 476         Y[i] = (Y[i] - Xret)*M_SQRT1_2;
 477     }
 478 }
 479
 480 static av_always_inline uint32_t quant_band_template(CeltFrame *f, OpusRangeCoder *rc, const int band,
 481                                                      float *X, float *Y, int N, int b, uint32_t blocks,
 482                                                      float *lowband, int duration, float *lowband_out,
 483                                                      int level, float gain, float *lowband_scratch,
 484                                                      int fill, int quant)
 485 {
 486     int i;
 487     const uint8_t *cache;
 488     int stereo = !!Y, split = stereo;
 489     int imid = 0, iside = 0;
 490     uint32_t N0 = N;
 491     int N_B = N / blocks;
 492     int N_B0 = N_B;
 493     int B0 = blocks;
 494     int time_divide = 0;
 495     int recombine = 0;
 496     int inv = 0;
 497     float mid = 0, side = 0;
 498     int longblocks = (B0 == 1);
 499     uint32_t cm = 0;
 500
 501     if (N == 1) {
 502         float *x = X;
 503         for (i = 0; i <= stereo; i++) {
 504             int sign = 0;
 505             if (f->remaining2 >= 1 << 3) {
 506                 if (quant) {
 507                     sign = x[0] < 0;
 508                     ff_opus_rc_put_raw(rc, sign, 1);
 509                 } else {
 510                     sign = ff_opus_rc_get_raw(rc, 1);
 511                 }
 512                 f->remaining2 -= 1 << 3;
 513             }
 514             x[0] = 1.0f - 2.0f*sign;
 515             x = Y;
 516         }
 517         if (lowband_out)
 518             lowband_out[0] = X[0];
 519         return 1;
 520     }
 521
 522     if (!stereo && level == 0) {
 523         int tf_change = f->tf_change[band];
 524         int k;
 525         if (tf_change > 0)
 526             recombine = tf_change;
 527         /* Band recombining to increase frequency resolution */
 528
 529         if (lowband &&
 530             (recombine || ((N_B & 1) == 0 && tf_change < 0) || B0 > 1)) {
 531             for (i = 0; i < N; i++)
 532                 lowband_scratch[i] = lowband[i];
 533             lowband = lowband_scratch;
 534         }
 535
 536         for (k = 0; k < recombine; k++) {
 537             if (quant || lowband)
 538                 celt_haar1(quant ? X : lowband, N >> k, 1 << k);
 539             fill = ff_celt_bit_interleave[fill & 0xF] | ff_celt_bit_interleave[fill >> 4] << 2;
 540         }
 541         blocks >>= recombine;
 542         N_B <<= recombine;
 543
 544         /* Increasing the time resolution */
 545         while ((N_B & 1) == 0 && tf_change < 0) {
 546             if (quant || lowband)
 547                 celt_haar1(quant ? X : lowband, N_B, blocks);
 548             fill |= fill << blocks;
 549             blocks <<= 1;
 550             N_B >>= 1;
 551             time_divide++;
 552             tf_change++;
 553         }
 554         B0 = blocks;
 555         N_B0 = N_B;
 556
 557         /* Reorganize the samples in time order instead of frequency order */
 558         if (B0 > 1 && (quant || lowband))
 559             celt_deinterleave_hadamard(f->scratch, quant ? X : lowband,
 560                                        N_B >> recombine, B0 << recombine,
 561                                        longblocks);
 562     }
 563
 564     /* If we need 1.5 more bit than we can produce, split the band in two. */
 565     cache = ff_celt_cache_bits +
 566             ff_celt_cache_index[(duration + 1) * CELT_MAX_BANDS + band];
 567     if (!stereo && duration >= 0 && b > cache[cache[0]] + 12 && N > 2) {
 568         N >>= 1;
 569         Y = X + N;
 570         split = 1;
 571         duration -= 1;
 572         if (blocks == 1)
 573             fill = (fill & 1) | (fill << 1);
 574         blocks = (blocks + 1) >> 1;
 575     }
 576
 577     if (split) {
 578         int qn;
 579         int itheta = quant ? celt_calc_theta(X, Y, stereo, N) : 0;
 580         int mbits, sbits, delta;
 581         int qalloc;
 582         int pulse_cap;
 583         int offset;
 584         int orig_fill;
 585         int tell;
 586
 587         /* Decide on the resolution to give to the split parameter theta */
 588         pulse_cap = ff_celt_log_freq_range[band] + duration * 8;
 589         offset = (pulse_cap >> 1) - (stereo && N == 2 ? CELT_QTHETA_OFFSET_TWOPHASE :
 590                                                           CELT_QTHETA_OFFSET);
 591         qn = (stereo && band >= f->intensity_stereo) ? 1 :
 592              celt_compute_qn(N, b, offset, pulse_cap, stereo);
 593         tell = opus_rc_tell_frac(rc);
 594         if (qn != 1) {
 595             if (quant)
 596                 itheta = (itheta*qn + 8192) >> 14;
 597             /* Entropy coding of the angle. We use a uniform pdf for the
 598              * time split, a step for stereo, and a triangular one for the rest. */
 599             if (quant) {
 600                 if (stereo && N > 2)
 601                     ff_opus_rc_enc_uint_step(rc, itheta, qn / 2);
 602                 else if (stereo || B0 > 1)
 603                     ff_opus_rc_enc_uint(rc, itheta, qn + 1);
 604                 else
 605                     ff_opus_rc_enc_uint_tri(rc, itheta, qn);
 606                 itheta = itheta * 16384 / qn;
 607                 if (stereo) {
 608                     if (itheta == 0)
 609                         celt_stereo_is_decouple(X, Y, f->block[0].lin_energy[band],
 610                                                 f->block[1].lin_energy[band], N);
 611                     else
 612                         celt_stereo_ms_decouple(X, Y, N);
 613                 }
 614             } else {
 615                 if (stereo && N > 2)
 616                     itheta = ff_opus_rc_dec_uint_step(rc, qn / 2);
 617                 else if (stereo || B0 > 1)
 618                     itheta = ff_opus_rc_dec_uint(rc, qn+1);
 619                 else
 620                     itheta = ff_opus_rc_dec_uint_tri(rc, qn);
 621                 itheta = itheta * 16384 / qn;
 622             }
 623         } else if (stereo) {
 624             if (quant) {
 625                 inv = itheta > 8192;
 626                  if (inv) {
 627                     for (i = 0; i < N; i++)
 628                        Y[i] *= -1;
 629                  }
 630                  celt_stereo_is_decouple(X, Y, f->block[0].lin_energy[band],
 631                                          f->block[1].lin_energy[band], N);
 632
 633                 if (b > 2 << 3 && f->remaining2 > 2 << 3) {
 634                     ff_opus_rc_enc_log(rc, inv, 2);
 635                 } else {
 636                     inv = 0;
 637                 }
 638             } else {
 639                 inv = (b > 2 << 3 && f->remaining2 > 2 << 3) ? ff_opus_rc_dec_log(rc, 2) : 0;
 640             }
 641             itheta = 0;
 642         }
 643         qalloc = opus_rc_tell_frac(rc) - tell;
 644         b -= qalloc;
 645
 646         orig_fill = fill;
 647         if (itheta == 0) {
 648             imid = 32767;
 649             iside = 0;
 650             fill = av_mod_uintp2(fill, blocks);
 651             delta = -16384;
 652         } else if (itheta == 16384) {
 653             imid = 0;
 654             iside = 32767;
 655             fill &= ((1 << blocks) - 1) << blocks;
 656             delta = 16384;
 657         } else {
 658             imid = celt_cos(itheta);
 659             iside = celt_cos(16384-itheta);
 660             /* This is the mid vs side allocation that minimizes squared error
 661             in that band. */
 662             delta = ROUND_MUL16((N - 1) << 7, celt_log2tan(iside, imid));
 663         }
 664
 665         mid  = imid  / 32768.0f;
 666         side = iside / 32768.0f;
 667
 668         /* This is a special case for N=2 that only works for stereo and takes
 669         advantage of the fact that mid and side are orthogonal to encode
 670         the side with just one bit. */
 671         if (N == 2 && stereo) {
 672             int c;
 673             int sign = 0;
 674             float tmp;
 675             float *x2, *y2;
 676             mbits = b;
 677             /* Only need one bit for the side */
 678             sbits = (itheta != 0 && itheta != 16384) ? 1 << 3 : 0;
 679             mbits -= sbits;
 680             c = (itheta > 8192);
 681             f->remaining2 -= qalloc+sbits;
 682
 683             x2 = c ? Y : X;
 684             y2 = c ? X : Y;
 685             if (sbits) {
 686                 if (quant) {
 687                     sign = x2[0]*y2[1] - x2[1]*y2[0] < 0;
 688                     ff_opus_rc_put_raw(rc, sign, 1);
 689                 } else {
 690                     sign = ff_opus_rc_get_raw(rc, 1);
 691                 }
 692             }
 693             sign = 1 - 2 * sign;
 694             /* We use orig_fill here because we want to fold the side, but if
 695             itheta==16384, we'll have cleared the low bits of fill. */
 696             cm = ff_celt_decode_band(f, rc, band, x2, NULL, N, mbits, blocks,
 697                                      lowband, duration, lowband_out, level, gain,
 698                                      lowband_scratch, orig_fill);
 699             /* We don't split N=2 bands, so cm is either 1 or 0 (for a fold-collapse),
 700             and there's no need to worry about mixing with the other channel. */
 701             y2[0] = -sign * x2[1];
 702             y2[1] =  sign * x2[0];
 703             X[0] *= mid;
 704             X[1] *= mid;
 705             Y[0] *= side;
 706             Y[1] *= side;
 707             tmp = X[0];
 708             X[0] = tmp - Y[0];
 709             Y[0] = tmp + Y[0];
 710             tmp = X[1];
 711             X[1] = tmp - Y[1];
 712             Y[1] = tmp + Y[1];
 713         } else {
 714             /* "Normal" split code */
 715             float *next_lowband2     = NULL;
 716             float *next_lowband_out1 = NULL;
 717             int next_level = 0;
 718             int rebalance;
 719
 720             /* Give more bits to low-energy MDCTs than they would
 721              * otherwise deserve */
 722             if (B0 > 1 && !stereo && (itheta & 0x3fff)) {
 723                 if (itheta > 8192)
 724                     /* Rough approximation for pre-echo masking */
 725                     delta -= delta >> (4 - duration);
 726                 else
 727                     /* Corresponds to a forward-masking slope of
 728                      * 1.5 dB per 10 ms */
 729                     delta = FFMIN(0, delta + (N << 3 >> (5 - duration)));
 730             }
 731             mbits = av_clip((b - delta) / 2, 0, b);
 732             sbits = b - mbits;
 733             f->remaining2 -= qalloc;
 734
 735             if (lowband && !stereo)
 736                 next_lowband2 = lowband + N; /* >32-bit split case */
 737
 738             /* Only stereo needs to pass on lowband_out.
 739              * Otherwise, it's handled at the end */
 740             if (stereo)
 741                 next_lowband_out1 = lowband_out;
 742             else
 743                 next_level = level + 1;
 744
 745             rebalance = f->remaining2;
 746             if (mbits >= sbits) {
 747                 /* In stereo mode, we do not apply a scaling to the mid
 748                  * because we need the normalized mid for folding later */
 749                 cm = quant_band_template(f, rc, band, X, NULL, N, mbits, blocks,
 750                                          lowband, duration, next_lowband_out1,
 751                                          next_level, stereo ? 1.0f : (gain * mid),
 752                                          lowband_scratch, fill, quant);
 753
 754                 rebalance = mbits - (rebalance - f->remaining2);
 755                 if (rebalance > 3 << 3 && itheta != 0)
 756                     sbits += rebalance - (3 << 3);
 757
 758                 /* For a stereo split, the high bits of fill are always zero,
 759                  * so no folding will be done to the side. */
 760                 cm |= quant_band_template(f, rc, band, Y, NULL, N, sbits, blocks,
 761                                           next_lowband2, duration, NULL,
 762                                           next_level, gain * side, NULL,
 763                                           fill >> blocks, quant) << ((B0 >> 1) & (stereo - 1));
 764             } else {
 765                 /* For a stereo split, the high bits of fill are always zero,
 766                  * so no folding will be done to the side. */
 767                 cm = quant_band_template(f, rc, band, Y, NULL, N, sbits, blocks,
 768                                          next_lowband2, duration, NULL,
 769                                          next_level, gain * side, NULL,
 770                                          fill >> blocks, quant) << ((B0 >> 1) & (stereo - 1));
 771
 772                 rebalance = sbits - (rebalance - f->remaining2);
 773                 if (rebalance > 3 << 3 && itheta != 16384)
 774                     mbits += rebalance - (3 << 3);
 775
 776                 /* In stereo mode, we do not apply a scaling to the mid because
 777                  * we need the normalized mid for folding later */
 778                 cm |= quant_band_template(f, rc, band, X, NULL, N, mbits, blocks,
 779                                           lowband, duration, next_lowband_out1,
 780                                           next_level, stereo ? 1.0f : (gain * mid),
 781                                           lowband_scratch, fill, quant);
 782             }
 783         }
 784     } else {
 785         /* This is the basic no-split case */
 786         uint32_t q         = celt_bits2pulses(cache, b);
 787         uint32_t curr_bits = celt_pulses2bits(cache, q);
 788         f->remaining2 -= curr_bits;
 789
 790         /* Ensures we can never bust the budget */
 791         while (f->remaining2 < 0 && q > 0) {
 792             f->remaining2 += curr_bits;
 793             curr_bits      = celt_pulses2bits(cache, --q);
 794             f->remaining2 -= curr_bits;
 795         }
 796
 797         if (q != 0) {
 798             /* Finally do the actual (de)quantization */
 799             if (quant) {
 800                 cm = celt_alg_quant(rc, X, N, (q < 8) ? q : (8 + (q & 7)) << ((q >> 3) - 1),
 801                                     f->spread, blocks, gain, f->scratch);
 802             } else {
 803                 cm = celt_alg_unquant(rc, X, N, (q < 8) ? q : (8 + (q & 7)) << ((q >> 3) - 1),
 804                                       f->spread, blocks, gain, f->scratch);
 805             }
 806         } else {
 807             /* If there's no pulse, fill the band anyway */
 808             uint32_t cm_mask = (1 << blocks) - 1;
 809             fill &= cm_mask;
 810             if (fill) {
 811                 if (!lowband) {
 812                     /* Noise */
 813                     for (i = 0; i < N; i++)
 814                         X[i] = (((int32_t)celt_rng(f)) >> 20);
 815                     cm = cm_mask;
 816                 } else {
 817                     /* Folded spectrum */
 818                     for (i = 0; i < N; i++) {
 819                         /* About 48 dB below the "normal" folding level */
 820                         X[i] = lowband[i] + (((celt_rng(f)) & 0x8000) ? 1.0f / 256 : -1.0f / 256);
 821                     }
 822                     cm = fill;
 823                 }
 824                 celt_renormalize_vector(X, N, gain);
 825             } else {
 826                 memset(X, 0, N*sizeof(float));
 827             }
 828         }
 829     }
 830
 831     /* This code is used by the decoder and by the resynthesis-enabled encoder */
 832     if (stereo) {
 833         if (N > 2)
 834             celt_stereo_merge(X, Y, mid, N);
 835         if (inv) {
 836             for (i = 0; i < N; i++)
 837                 Y[i] *= -1;
 838         }
 839     } else if (level == 0) {
 840         int k;
 841
 842         /* Undo the sample reorganization going from time order to frequency order */
 843         if (B0 > 1)
 844             celt_interleave_hadamard(f->scratch, X, N_B >> recombine,
 845                                      B0 << recombine, longblocks);
 846
 847         /* Undo time-freq changes that we did earlier */
 848         N_B = N_B0;
 849         blocks = B0;
 850         for (k = 0; k < time_divide; k++) {
 851             blocks >>= 1;
 852             N_B <<= 1;
 853             cm |= cm >> blocks;
 854             celt_haar1(X, N_B, blocks);
 855         }
 856
 857         for (k = 0; k < recombine; k++) {
 858             cm = ff_celt_bit_deinterleave[cm];
 859             celt_haar1(X, N0>>k, 1<<k);
 860         }
 861         blocks <<= recombine;
 862
 863         /* Scale output for later folding */
 864         if (lowband_out) {
 865             float n = sqrtf(N0);
 866             for (i = 0; i < N0; i++)
 867                 lowband_out[i] = n * X[i];
 868         }
 869         cm = av_mod_uintp2(cm, blocks);
 870     }
 871
 872     return cm;
 873 }
 874
 875 uint32_t ff_celt_decode_band(CeltFrame *f, OpusRangeCoder *rc, const int band,
 876                              float *X, float *Y, int N, int b, uint32_t blocks,
 877                              float *lowband, int duration, float *lowband_out,
 878                              int level, float gain, float *lowband_scratch,
 879                              int fill)
 880 {
 881     return quant_band_template(f, rc, band, X, Y, N, b, blocks, lowband, duration,
 882                                lowband_out, level, gain, lowband_scratch, fill, 0);
 883 }
 884
 885 uint32_t ff_celt_encode_band(CeltFrame *f, OpusRangeCoder *rc, const int band,
 886                              float *X, float *Y, int N, int b, uint32_t blocks,
 887                              float *lowband, int duration, float *lowband_out,
 888                              int level, float gain, float *lowband_scratch,
 889                              int fill)
 890 {
 891     return quant_band_template(f, rc, band, X, Y, N, b, blocks, lowband, duration,
 892                                lowband_out, level, gain, lowband_scratch, fill, 1);
 893 }
 894
 895 float ff_celt_quant_band_cost(CeltFrame *f, OpusRangeCoder *rc, int band, float *bits,
 896                               float lambda)
 897 {
 898     int i, b = 0;
 899     uint32_t cm[2] = { (1 << f->blocks) - 1, (1 << f->blocks) - 1 };
 900     const int band_size = ff_celt_freq_range[band] << f->size;
 901     float buf[352], lowband_scratch[176], norm1[176], norm2[176];
 902     float dist, cost, err_x = 0.0f, err_y = 0.0f;
 903     float *X = buf;
 904     float *X_orig = f->block[0].coeffs + (ff_celt_freq_bands[band] << f->size);
 905     float *Y = (f->channels == 2) ? &buf[176] : NULL;
 906     float *Y_orig = f->block[1].coeffs + (ff_celt_freq_bands[band] << f->size);
 907     OPUS_RC_CHECKPOINT_SPAWN(rc);
 908
 909     memcpy(X, X_orig, band_size*sizeof(float));
 910     if (Y)
 911         memcpy(Y, Y_orig, band_size*sizeof(float));
 912
 913     f->remaining2 = ((f->framebits << 3) - f->anticollapse_needed) - opus_rc_tell_frac(rc) - 1;
 914     if (band <= f->coded_bands - 1) {
 915         int curr_balance = f->remaining / FFMIN(3, f->coded_bands - band);
 916         b = av_clip_uintp2(FFMIN(f->remaining2 + 1, f->pulses[band] + curr_balance), 14);
 917     }
 918
 919     if (f->dual_stereo) {
 920         ff_celt_encode_band(f, rc, band, X, NULL, band_size, b / 2, f->blocks, NULL,
 921                             f->size, norm1, 0, 1.0f, lowband_scratch, cm[0]);
 922
 923         ff_celt_encode_band(f, rc, band, Y, NULL, band_size, b / 2, f->blocks, NULL,
 924                             f->size, norm2, 0, 1.0f, lowband_scratch, cm[1]);
 925     } else {
 926         ff_celt_encode_band(f, rc, band, X, Y, band_size, b, f->blocks, NULL, f->size,
 927                             norm1, 0, 1.0f, lowband_scratch, cm[0] | cm[1]);
 928     }
 929
 930     for (i = 0; i < band_size; i++) {
 931         err_x += (X[i] - X_orig[i])*(X[i] - X_orig[i]);
 932         err_y += (Y[i] - Y_orig[i])*(Y[i] - Y_orig[i]);
 933     }
 934
 935     dist = sqrtf(err_x) + sqrtf(err_y);
 936     cost = OPUS_RC_CHECKPOINT_BITS(rc)/8.0f;
 937     *bits += cost;
 938
 939     OPUS_RC_CHECKPOINT_ROLLBACK(rc);
 940
 941     return lambda*dist*cost;
 942 }