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

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2012 Andrew D'Addesio
   3  * Copyright (c) 2013-2014 Mozilla Corporation
   4  * Copyright (c) 2017 Rostislav Pehlivanov <atomnuker@gmail.com>
   5  *
   6  * This file is part of FFmpeg.
   7  *
   8  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   9  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  10  * License as published by the Free Software Foundation; either
  11  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  12  *
  13  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  14  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  15  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  16  * Lesser General Public License for more details.
  17  *
  18  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  19  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  20  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  21  */
  22
  23 #include "opustab.h"
  24 #include "opus_pvq.h"
  25
  26 #define CELT_PVQ_U(n, k) (ff_celt_pvq_u_row[FFMIN(n, k)][FFMAX(n, k)])
  27 #define CELT_PVQ_V(n, k) (CELT_PVQ_U(n, k) + CELT_PVQ_U(n, (k) + 1))
  28
  29 static inline int16_t celt_cos(int16_t x)
  30 {
  31     x = (MUL16(x, x) + 4096) >> 13;
  32     x = (32767-x) + ROUND_MUL16(x, (-7651 + ROUND_MUL16(x, (8277 + ROUND_MUL16(-626, x)))));
  33     return 1+x;
  34 }
  35
  36 static inline int celt_log2tan(int isin, int icos)
  37 {
  38     int lc, ls;
  39     lc = opus_ilog(icos);
  40     ls = opus_ilog(isin);
  41     icos <<= 15 - lc;
  42     isin <<= 15 - ls;
  43     return (ls << 11) - (lc << 11) +
  44            ROUND_MUL16(isin, ROUND_MUL16(isin, -2597) + 7932) -
  45            ROUND_MUL16(icos, ROUND_MUL16(icos, -2597) + 7932);
  46 }
  47
  48 static inline int celt_bits2pulses(const uint8_t *cache, int bits)
  49 {
  50     // TODO: Find the size of cache and make it into an array in the parameters list
  51     int i, low = 0, high;
  52
  53     high = cache[0];
  54     bits--;
  55
  56     for (i = 0; i < 6; i++) {
  57         int center = (low + high + 1) >> 1;
  58         if (cache[center] >= bits)
  59             high = center;
  60         else
  61             low = center;
  62     }
  63
  64     return (bits - (low == 0 ? -1 : cache[low]) <= cache[high] - bits) ? low : high;
  65 }
  66
  67 static inline int celt_pulses2bits(const uint8_t *cache, int pulses)
  68 {
  69     // TODO: Find the size of cache and make it into an array in the parameters list
  70    return (pulses == 0) ? 0 : cache[pulses] + 1;
  71 }
  72
  73 static inline void celt_normalize_residual(const int * av_restrict iy, float * av_restrict X,
  74                                            int N, float g)
  75 {
  76     int i;
  77     for (i = 0; i < N; i++)
  78         X[i] = g * iy[i];
  79 }
  80
  81 static void celt_exp_rotation_impl(float *X, uint32_t len, uint32_t stride,
  82                                    float c, float s)
  83 {
  84     float *Xptr;
  85     int i;
  86
  87     Xptr = X;
  88     for (i = 0; i < len - stride; i++) {
  89         float x1, x2;
  90         x1           = Xptr[0];
  91         x2           = Xptr[stride];
  92         Xptr[stride] = c * x2 + s * x1;
  93         *Xptr++      = c * x1 - s * x2;
  94     }
  95
  96     Xptr = &X[len - 2 * stride - 1];
  97     for (i = len - 2 * stride - 1; i >= 0; i--) {
  98         float x1, x2;
  99         x1           = Xptr[0];
 100         x2           = Xptr[stride];
 101         Xptr[stride] = c * x2 + s * x1;
 102         *Xptr--      = c * x1 - s * x2;
 103     }
 104 }
 105
 106 static inline void celt_exp_rotation(float *X, uint32_t len,
 107                                      uint32_t stride, uint32_t K,
 108                                      enum CeltSpread spread, const int encode)
 109 {
 110     uint32_t stride2 = 0;
 111     float c, s;
 112     float gain, theta;
 113     int i;
 114
 115     if (2*K >= len || spread == CELT_SPREAD_NONE)
 116         return;
 117
 118     gain = (float)len / (len + (20 - 5*spread) * K);
 119     theta = M_PI * gain * gain / 4;
 120
 121     c = cosf(theta);
 122     s = sinf(theta);
 123
 124     if (len >= stride << 3) {
 125         stride2 = 1;
 126         /* This is just a simple (equivalent) way of computing sqrt(len/stride) with rounding.
 127         It's basically incrementing long as (stride2+0.5)^2 < len/stride. */
 128         while ((stride2 * stride2 + stride2) * stride + (stride >> 2) < len)
 129             stride2++;
 130     }
 131
 132     /*NOTE: As a minor optimization, we could be passing around log2(B), not B, for both this and for
 133     extract_collapse_mask().*/
 134     len /= stride;
 135     for (i = 0; i < stride; i++) {
 136         if (encode) {
 137             celt_exp_rotation_impl(X + i * len, len, 1, c, -s);
 138             if (stride2)
 139                 celt_exp_rotation_impl(X + i * len, len, stride2, s, -c);
 140         } else {
 141             if (stride2)
 142                 celt_exp_rotation_impl(X + i * len, len, stride2, s, c);
 143             celt_exp_rotation_impl(X + i * len, len, 1, c, s);
 144         }
 145     }
 146 }
 147
 148 static inline uint32_t celt_extract_collapse_mask(const int *iy, uint32_t N, uint32_t B)
 149 {
 150     uint32_t collapse_mask;
 151     int N0;
 152     int i, j;
 153
 154     if (B <= 1)
 155         return 1;
 156
 157     /*NOTE: As a minor optimization, we could be passing around log2(B), not B, for both this and for
 158     exp_rotation().*/
 159     N0 = N/B;
 160     collapse_mask = 0;
 161     for (i = 0; i < B; i++)
 162         for (j = 0; j < N0; j++)
 163             collapse_mask |= (iy[i*N0+j]!=0)<<i;
 164     return collapse_mask;
 165 }
 166
 167 static inline void celt_stereo_merge(float *X, float *Y, float mid, int N)
 168 {
 169     int i;
 170     float xp = 0, side = 0;
 171     float E[2];
 172     float mid2;
 173     float t, gain[2];
 174
 175     /* Compute the norm of X+Y and X-Y as |X|^2 + |Y|^2 +/- sum(xy) */
 176     for (i = 0; i < N; i++) {
 177         xp   += X[i] * Y[i];
 178         side += Y[i] * Y[i];
 179     }
 180
 181     /* Compensating for the mid normalization */
 182     xp *= mid;
 183     mid2 = mid;
 184     E[0] = mid2 * mid2 + side - 2 * xp;
 185     E[1] = mid2 * mid2 + side + 2 * xp;
 186     if (E[0] < 6e-4f || E[1] < 6e-4f) {
 187         for (i = 0; i < N; i++)
 188             Y[i] = X[i];
 189         return;
 190     }
 191
 192     t = E[0];
 193     gain[0] = 1.0f / sqrtf(t);
 194     t = E[1];
 195     gain[1] = 1.0f / sqrtf(t);
 196
 197     for (i = 0; i < N; i++) {
 198         float value[2];
 199         /* Apply mid scaling (side is already scaled) */
 200         value[0] = mid * X[i];
 201         value[1] = Y[i];
 202         X[i] = gain[0] * (value[0] - value[1]);
 203         Y[i] = gain[1] * (value[0] + value[1]);
 204     }
 205 }
 206
 207 static void celt_interleave_hadamard(float *tmp, float *X, int N0,
 208                                      int stride, int hadamard)
 209 {
 210     int i, j;
 211     int N = N0*stride;
 212
 213     if (hadamard) {
 214         const uint8_t *ordery = ff_celt_hadamard_ordery + stride - 2;
 215         for (i = 0; i < stride; i++)
 216             for (j = 0; j < N0; j++)
 217                 tmp[j*stride+i] = X[ordery[i]*N0+j];
 218     } else {
 219         for (i = 0; i < stride; i++)
 220             for (j = 0; j < N0; j++)
 221                 tmp[j*stride+i] = X[i*N0+j];
 222     }
 223
 224     for (i = 0; i < N; i++)
 225         X[i] = tmp[i];
 226 }
 227
 228 static void celt_deinterleave_hadamard(float *tmp, float *X, int N0,
 229                                        int stride, int hadamard)
 230 {
 231     int i, j;
 232     int N = N0*stride;
 233
 234     if (hadamard) {
 235         const uint8_t *ordery = ff_celt_hadamard_ordery + stride - 2;
 236         for (i = 0; i < stride; i++)
 237             for (j = 0; j < N0; j++)
 238                 tmp[ordery[i]*N0+j] = X[j*stride+i];
 239     } else {
 240         for (i = 0; i < stride; i++)
 241             for (j = 0; j < N0; j++)
 242                 tmp[i*N0+j] = X[j*stride+i];
 243     }
 244
 245     for (i = 0; i < N; i++)
 246         X[i] = tmp[i];
 247 }
 248
 249 static void celt_haar1(float *X, int N0, int stride)
 250 {
 251     int i, j;
 252     N0 >>= 1;
 253     for (i = 0; i < stride; i++) {
 254         for (j = 0; j < N0; j++) {
 255             float x0 = X[stride * (2 * j + 0) + i];
 256             float x1 = X[stride * (2 * j + 1) + i];
 257             X[stride * (2 * j + 0) + i] = (x0 + x1) * M_SQRT1_2;
 258             X[stride * (2 * j + 1) + i] = (x0 - x1) * M_SQRT1_2;
 259         }
 260     }
 261 }
 262
 263 static inline int celt_compute_qn(int N, int b, int offset, int pulse_cap,
 264                                   int dualstereo)
 265 {
 266     int qn, qb;
 267     int N2 = 2 * N - 1;
 268     if (dualstereo && N == 2)
 269         N2--;
 270
 271     /* The upper limit ensures that in a stereo split with itheta==16384, we'll
 272      * always have enough bits left over to code at least one pulse in the
 273      * side; otherwise it would collapse, since it doesn't get folded. */
 274     qb = FFMIN3(b - pulse_cap - (4 << 3), (b + N2 * offset) / N2, 8 << 3);
 275     qn = (qb < (1 << 3 >> 1)) ? 1 : ((ff_celt_qn_exp2[qb & 0x7] >> (14 - (qb >> 3))) + 1) >> 1 << 1;
 276     return qn;
 277 }
 278
 279 /* Convert the quantized vector to an index */
 280 static inline uint32_t celt_icwrsi(uint32_t N, uint32_t K, const int *y)
 281 {
 282     int i, idx = 0, sum = 0;
 283     for (i = N - 1; i >= 0; i--) {
 284         const uint32_t i_s = CELT_PVQ_U(N - i, sum + FFABS(y[i]) + 1);
 285         idx += CELT_PVQ_U(N - i, sum) + (y[i] < 0)*i_s;
 286         sum += FFABS(y[i]);
 287     }
 288     return idx;
 289 }
 290
 291 // this code was adapted from libopus
 292 static inline uint64_t celt_cwrsi(uint32_t N, uint32_t K, uint32_t i, int *y)
 293 {
 294     uint64_t norm = 0;
 295     uint32_t p;
 296     int s, val;
 297     int k0;
 298
 299     while (N > 2) {
 300         uint32_t q;
 301
 302         /*Lots of pulses case:*/
 303         if (K >= N) {
 304             const uint32_t *row = ff_celt_pvq_u_row[N];
 305
 306             /* Are the pulses in this dimension negative? */
 307             p  = row[K + 1];
 308             s  = -(i >= p);
 309             i -= p & s;
 310
 311             /*Count how many pulses were placed in this dimension.*/
 312             k0 = K;
 313             q = row[N];
 314             if (q > i) {
 315                 K = N;
 316                 do {
 317                     p = ff_celt_pvq_u_row[--K][N];
 318                 } while (p > i);
 319             } else
 320                 for (p = row[K]; p > i; p = row[K])
 321                     K--;
 322
 323             i    -= p;
 324             val   = (k0 - K + s) ^ s;
 325             norm += val * val;
 326             *y++  = val;
 327         } else { /*Lots of dimensions case:*/
 328             /*Are there any pulses in this dimension at all?*/
 329             p = ff_celt_pvq_u_row[K    ][N];
 330             q = ff_celt_pvq_u_row[K + 1][N];
 331
 332             if (p <= i && i < q) {
 333                 i -= p;
 334                 *y++ = 0;
 335             } else {
 336                 /*Are the pulses in this dimension negative?*/
 337                 s  = -(i >= q);
 338                 i -= q & s;
 339
 340                 /*Count how many pulses were placed in this dimension.*/
 341                 k0 = K;
 342                 do p = ff_celt_pvq_u_row[--K][N];
 343                 while (p > i);
 344
 345                 i    -= p;
 346                 val   = (k0 - K + s) ^ s;
 347                 norm += val * val;
 348                 *y++  = val;
 349             }
 350         }
 351         N--;
 352     }
 353
 354     /* N == 2 */
 355     p  = 2 * K + 1;
 356     s  = -(i >= p);
 357     i -= p & s;
 358     k0 = K;
 359     K  = (i + 1) / 2;
 360
 361     if (K)
 362         i -= 2 * K - 1;
 363
 364     val   = (k0 - K + s) ^ s;
 365     norm += val * val;
 366     *y++  = val;
 367
 368     /* N==1 */
 369     s     = -i;
 370     val   = (K + s) ^ s;
 371     norm += val * val;
 372     *y    = val;
 373
 374     return norm;
 375 }
 376
 377 static inline void celt_encode_pulses(OpusRangeCoder *rc, int *y, uint32_t N, uint32_t K)
 378 {
 379     ff_opus_rc_enc_uint(rc, celt_icwrsi(N, K, y), CELT_PVQ_V(N, K));
 380 }
 381
 382 static inline float celt_decode_pulses(OpusRangeCoder *rc, int *y, uint32_t N, uint32_t K)
 383 {
 384     const uint32_t idx = ff_opus_rc_dec_uint(rc, CELT_PVQ_V(N, K));
 385     return celt_cwrsi(N, K, idx, y);
 386 }
 387
 388 /*
 389  * Faster than libopus's search, operates entirely in the signed domain.
 390  * Slightly worse/better depending on N, K and the input vector.
 391  */
 392 static void celt_pvq_search(float *X, int *y, int K, int N)
 393 {
 394     int i;
 395     float res = 0.0f, y_norm = 0.0f, xy_norm = 0.0f;
 396
 397     for (i = 0; i < N; i++)
 398         res += FFABS(X[i]);
 399
 400     res = K/res;
 401
 402     for (i = 0; i < N; i++) {
 403         y[i] = lrintf(res*X[i]);
 404         y_norm  += y[i]*y[i];
 405         xy_norm += y[i]*X[i];
 406         K -= FFABS(y[i]);
 407     }
 408
 409     while (K) {
 410         int max_idx = 0, phase = FFSIGN(K);
 411         float max_den = 1.0f, max_num = 0.0f;
 412         y_norm += 1.0f;
 413
 414         for (i = 0; i < N; i++) {
 415             /* If the sum has been overshot and the best place has 0 pulses allocated
 416              * to it, attempting to decrease it further will actually increase the
 417              * sum. Prevent this by disregarding any 0 positions when decrementing. */
 418             const int ca = 1 ^ ((y[i] == 0) & (phase < 0));
 419             float xy_new = xy_norm + 1*phase*FFABS(X[i]);
 420             float y_new  = y_norm  + 2*phase*FFABS(y[i]);
 421             xy_new = xy_new * xy_new;
 422             if (ca && (max_den*xy_new) > (y_new*max_num)) {
 423                 max_den = y_new;
 424                 max_num = xy_new;
 425                 max_idx = i;
 426             }
 427         }
 428
 429         K -= phase;
 430
 431         phase *= FFSIGN(X[max_idx]);
 432         xy_norm += 1*phase*X[max_idx];
 433         y_norm  += 2*phase*y[max_idx];
 434         y[max_idx] += phase;
 435     }
 436 }
 437
 438 static uint32_t celt_alg_quant(OpusRangeCoder *rc, float *X, uint32_t N, uint32_t K,
 439                                enum CeltSpread spread, uint32_t blocks, float gain)
 440 {
 441     int y[176];
 442
 443     celt_exp_rotation(X, N, blocks, K, spread, 1);
 444     celt_pvq_search(X, y, K, N);
 445     celt_encode_pulses(rc, y,  N, K);
 446     return celt_extract_collapse_mask(y, N, blocks);
 447 }
 448
 449 /** Decode pulse vector and combine the result with the pitch vector to produce
 450     the final normalised signal in the current band. */
 451 static uint32_t celt_alg_unquant(OpusRangeCoder *rc, float *X, uint32_t N, uint32_t K,
 452                                  enum CeltSpread spread, uint32_t blocks, float gain)
 453 {
 454     int y[176];
 455
 456     gain /= sqrtf(celt_decode_pulses(rc, y, N, K));
 457     celt_normalize_residual(y, X, N, gain);
 458     celt_exp_rotation(X, N, blocks, K, spread, 0);
 459     return celt_extract_collapse_mask(y, N, blocks);
 460 }
 461
 462 uint32_t ff_celt_decode_band(CeltFrame *f, OpusRangeCoder *rc, const int band,
 463                              float *X, float *Y, int N, int b, uint32_t blocks,
 464                              float *lowband, int duration, float *lowband_out, int level,
 465                              float gain, float *lowband_scratch, int fill)
 466 {
 467     const uint8_t *cache;
 468     int dualstereo, split;
 469     int imid = 0, iside = 0;
 470     uint32_t N0 = N;
 471     int N_B;
 472     int N_B0;
 473     int B0 = blocks;
 474     int time_divide = 0;
 475     int recombine = 0;
 476     int inv = 0;
 477     float mid = 0, side = 0;
 478     int longblocks = (B0 == 1);
 479     uint32_t cm = 0;
 480
 481     N_B0 = N_B = N / blocks;
 482     split = dualstereo = (Y != NULL);
 483
 484     if (N == 1) {
 485         /* special case for one sample */
 486         int i;
 487         float *x = X;
 488         for (i = 0; i <= dualstereo; i++) {
 489             int sign = 0;
 490             if (f->remaining2 >= 1<<3) {
 491                 sign           = ff_opus_rc_get_raw(rc, 1);
 492                 f->remaining2 -= 1 << 3;
 493                 b             -= 1 << 3;
 494             }
 495             x[0] = sign ? -1.0f : 1.0f;
 496             x = Y;
 497         }
 498         if (lowband_out)
 499             lowband_out[0] = X[0];
 500         return 1;
 501     }
 502
 503     if (!dualstereo && level == 0) {
 504         int tf_change = f->tf_change[band];
 505         int k;
 506         if (tf_change > 0)
 507             recombine = tf_change;
 508         /* Band recombining to increase frequency resolution */
 509
 510         if (lowband &&
 511             (recombine || ((N_B & 1) == 0 && tf_change < 0) || B0 > 1)) {
 512             int j;
 513             for (j = 0; j < N; j++)
 514                 lowband_scratch[j] = lowband[j];
 515             lowband = lowband_scratch;
 516         }
 517
 518         for (k = 0; k < recombine; k++) {
 519             if (lowband)
 520                 celt_haar1(lowband, N >> k, 1 << k);
 521             fill = ff_celt_bit_interleave[fill & 0xF] | ff_celt_bit_interleave[fill >> 4] << 2;
 522         }
 523         blocks >>= recombine;
 524         N_B <<= recombine;
 525
 526         /* Increasing the time resolution */
 527         while ((N_B & 1) == 0 && tf_change < 0) {
 528             if (lowband)
 529                 celt_haar1(lowband, N_B, blocks);
 530             fill |= fill << blocks;
 531             blocks <<= 1;
 532             N_B >>= 1;
 533             time_divide++;
 534             tf_change++;
 535         }
 536         B0 = blocks;
 537         N_B0 = N_B;
 538
 539         /* Reorganize the samples in time order instead of frequency order */
 540         if (B0 > 1 && lowband)
 541             celt_deinterleave_hadamard(f->scratch, lowband, N_B >> recombine,
 542                                        B0 << recombine, longblocks);
 543     }
 544
 545     /* If we need 1.5 more bit than we can produce, split the band in two. */
 546     cache = ff_celt_cache_bits +
 547             ff_celt_cache_index[(duration + 1) * CELT_MAX_BANDS + band];
 548     if (!dualstereo && duration >= 0 && b > cache[cache[0]] + 12 && N > 2) {
 549         N >>= 1;
 550         Y = X + N;
 551         split = 1;
 552         duration -= 1;
 553         if (blocks == 1)
 554             fill = (fill & 1) | (fill << 1);
 555         blocks = (blocks + 1) >> 1;
 556     }
 557
 558     if (split) {
 559         int qn;
 560         int itheta = 0;
 561         int mbits, sbits, delta;
 562         int qalloc;
 563         int pulse_cap;
 564         int offset;
 565         int orig_fill;
 566         int tell;
 567
 568         /* Decide on the resolution to give to the split parameter theta */
 569         pulse_cap = ff_celt_log_freq_range[band] + duration * 8;
 570         offset = (pulse_cap >> 1) - (dualstereo && N == 2 ? CELT_QTHETA_OFFSET_TWOPHASE :
 571                                                           CELT_QTHETA_OFFSET);
 572         qn = (dualstereo && band >= f->intensity_stereo) ? 1 :
 573              celt_compute_qn(N, b, offset, pulse_cap, dualstereo);
 574         tell = opus_rc_tell_frac(rc);
 575         if (qn != 1) {
 576             /* Entropy coding of the angle. We use a uniform pdf for the
 577             time split, a step for stereo, and a triangular one for the rest. */
 578             if (dualstereo && N > 2)
 579                 itheta = ff_opus_rc_dec_uint_step(rc, qn/2);
 580             else if (dualstereo || B0 > 1)
 581                 itheta = ff_opus_rc_dec_uint(rc, qn+1);
 582             else
 583                 itheta = ff_opus_rc_dec_uint_tri(rc, qn);
 584             itheta = itheta * 16384 / qn;
 585             /* NOTE: Renormalising X and Y *may* help fixed-point a bit at very high rate.
 586             Let's do that at higher complexity */
 587         } else if (dualstereo) {
 588             inv = (b > 2 << 3 && f->remaining2 > 2 << 3) ? ff_opus_rc_dec_log(rc, 2) : 0;
 589             itheta = 0;
 590         }
 591         qalloc = opus_rc_tell_frac(rc) - tell;
 592         b -= qalloc;
 593
 594         orig_fill = fill;
 595         if (itheta == 0) {
 596             imid = 32767;
 597             iside = 0;
 598             fill = av_mod_uintp2(fill, blocks);
 599             delta = -16384;
 600         } else if (itheta == 16384) {
 601             imid = 0;
 602             iside = 32767;
 603             fill &= ((1 << blocks) - 1) << blocks;
 604             delta = 16384;
 605         } else {
 606             imid = celt_cos(itheta);
 607             iside = celt_cos(16384-itheta);
 608             /* This is the mid vs side allocation that minimizes squared error
 609             in that band. */
 610             delta = ROUND_MUL16((N - 1) << 7, celt_log2tan(iside, imid));
 611         }
 612
 613         mid  = imid  / 32768.0f;
 614         side = iside / 32768.0f;
 615
 616         /* This is a special case for N=2 that only works for stereo and takes
 617         advantage of the fact that mid and side are orthogonal to encode
 618         the side with just one bit. */
 619         if (N == 2 && dualstereo) {
 620             int c;
 621             int sign = 0;
 622             float tmp;
 623             float *x2, *y2;
 624             mbits = b;
 625             /* Only need one bit for the side */
 626             sbits = (itheta != 0 && itheta != 16384) ? 1 << 3 : 0;
 627             mbits -= sbits;
 628             c = (itheta > 8192);
 629             f->remaining2 -= qalloc+sbits;
 630
 631             x2 = c ? Y : X;
 632             y2 = c ? X : Y;
 633             if (sbits)
 634                 sign = ff_opus_rc_get_raw(rc, 1);
 635             sign = 1 - 2 * sign;
 636             /* We use orig_fill here because we want to fold the side, but if
 637             itheta==16384, we'll have cleared the low bits of fill. */
 638             cm = ff_celt_decode_band(f, rc, band, x2, NULL, N, mbits, blocks,
 639                                      lowband, duration, lowband_out, level, gain,
 640                                      lowband_scratch, orig_fill);
 641             /* We don't split N=2 bands, so cm is either 1 or 0 (for a fold-collapse),
 642             and there's no need to worry about mixing with the other channel. */
 643             y2[0] = -sign * x2[1];
 644             y2[1] =  sign * x2[0];
 645             X[0] *= mid;
 646             X[1] *= mid;
 647             Y[0] *= side;
 648             Y[1] *= side;
 649             tmp = X[0];
 650             X[0] = tmp - Y[0];
 651             Y[0] = tmp + Y[0];
 652             tmp = X[1];
 653             X[1] = tmp - Y[1];
 654             Y[1] = tmp + Y[1];
 655         } else {
 656             /* "Normal" split code */
 657             float *next_lowband2     = NULL;
 658             float *next_lowband_out1 = NULL;
 659             int next_level = 0;
 660             int rebalance;
 661
 662             /* Give more bits to low-energy MDCTs than they would
 663              * otherwise deserve */
 664             if (B0 > 1 && !dualstereo && (itheta & 0x3fff)) {
 665                 if (itheta > 8192)
 666                     /* Rough approximation for pre-echo masking */
 667                     delta -= delta >> (4 - duration);
 668                 else
 669                     /* Corresponds to a forward-masking slope of
 670                      * 1.5 dB per 10 ms */
 671                     delta = FFMIN(0, delta + (N << 3 >> (5 - duration)));
 672             }
 673             mbits = av_clip((b - delta) / 2, 0, b);
 674             sbits = b - mbits;
 675             f->remaining2 -= qalloc;
 676
 677             if (lowband && !dualstereo)
 678                 next_lowband2 = lowband + N; /* >32-bit split case */
 679
 680             /* Only stereo needs to pass on lowband_out.
 681              * Otherwise, it's handled at the end */
 682             if (dualstereo)
 683                 next_lowband_out1 = lowband_out;
 684             else
 685                 next_level = level + 1;
 686
 687             rebalance = f->remaining2;
 688             if (mbits >= sbits) {
 689                 /* In stereo mode, we do not apply a scaling to the mid
 690                  * because we need the normalized mid for folding later */
 691                 cm = ff_celt_decode_band(f, rc, band, X, NULL, N, mbits, blocks,
 692                                          lowband, duration, next_lowband_out1,
 693                                          next_level, dualstereo ? 1.0f : (gain * mid),
 694                                          lowband_scratch, fill);
 695
 696                 rebalance = mbits - (rebalance - f->remaining2);
 697                 if (rebalance > 3 << 3 && itheta != 0)
 698                     sbits += rebalance - (3 << 3);
 699
 700                 /* For a stereo split, the high bits of fill are always zero,
 701                  * so no folding will be done to the side. */
 702                 cm |= ff_celt_decode_band(f, rc, band, Y, NULL, N, sbits, blocks,
 703                                           next_lowband2, duration, NULL,
 704                                           next_level, gain * side, NULL,
 705                                           fill >> blocks) << ((B0 >> 1) & (dualstereo - 1));
 706             } else {
 707                 /* For a stereo split, the high bits of fill are always zero,
 708                  * so no folding will be done to the side. */
 709                 cm = ff_celt_decode_band(f, rc, band, Y, NULL, N, sbits, blocks,
 710                                          next_lowband2, duration, NULL,
 711                                          next_level, gain * side, NULL,
 712                                          fill >> blocks) << ((B0 >> 1) & (dualstereo - 1));
 713
 714                 rebalance = sbits - (rebalance - f->remaining2);
 715                 if (rebalance > 3 << 3 && itheta != 16384)
 716                     mbits += rebalance - (3 << 3);
 717
 718                 /* In stereo mode, we do not apply a scaling to the mid because
 719                  * we need the normalized mid for folding later */
 720                 cm |= ff_celt_decode_band(f, rc, band, X, NULL, N, mbits, blocks,
 721                                           lowband, duration, next_lowband_out1,
 722                                           next_level, dualstereo ? 1.0f : (gain * mid),
 723                                           lowband_scratch, fill);
 724             }
 725         }
 726     } else {
 727         /* This is the basic no-split case */
 728         uint32_t q         = celt_bits2pulses(cache, b);
 729         uint32_t curr_bits = celt_pulses2bits(cache, q);
 730         f->remaining2 -= curr_bits;
 731
 732         /* Ensures we can never bust the budget */
 733         while (f->remaining2 < 0 && q > 0) {
 734             f->remaining2 += curr_bits;
 735             curr_bits      = celt_pulses2bits(cache, --q);
 736             f->remaining2 -= curr_bits;
 737         }
 738
 739         if (q != 0) {
 740             /* Finally do the actual quantization */
 741             cm = celt_alg_unquant(rc, X, N, (q < 8) ? q : (8 + (q & 7)) << ((q >> 3) - 1),
 742                                   f->spread, blocks, gain);
 743         } else {
 744             /* If there's no pulse, fill the band anyway */
 745             int j;
 746             uint32_t cm_mask = (1 << blocks) - 1;
 747             fill &= cm_mask;
 748             if (!fill) {
 749                 for (j = 0; j < N; j++)
 750                     X[j] = 0.0f;
 751             } else {
 752                 if (!lowband) {
 753                     /* Noise */
 754                     for (j = 0; j < N; j++)
 755                         X[j] = (((int32_t)celt_rng(f)) >> 20);
 756                     cm = cm_mask;
 757                 } else {
 758                     /* Folded spectrum */
 759                     for (j = 0; j < N; j++) {
 760                         /* About 48 dB below the "normal" folding level */
 761                         X[j] = lowband[j] + (((celt_rng(f)) & 0x8000) ? 1.0f / 256 : -1.0f / 256);
 762                     }
 763                     cm = fill;
 764                 }
 765                 celt_renormalize_vector(X, N, gain);
 766             }
 767         }
 768     }
 769
 770     /* This code is used by the decoder and by the resynthesis-enabled encoder */
 771     if (dualstereo) {
 772         int j;
 773         if (N != 2)
 774             celt_stereo_merge(X, Y, mid, N);
 775         if (inv) {
 776             for (j = 0; j < N; j++)
 777                 Y[j] *= -1;
 778         }
 779     } else if (level == 0) {
 780         int k;
 781
 782         /* Undo the sample reorganization going from time order to frequency order */
 783         if (B0 > 1)
 784             celt_interleave_hadamard(f->scratch, X, N_B>>recombine,
 785                                      B0<<recombine, longblocks);
 786
 787         /* Undo time-freq changes that we did earlier */
 788         N_B = N_B0;
 789         blocks = B0;
 790         for (k = 0; k < time_divide; k++) {
 791             blocks >>= 1;
 792             N_B <<= 1;
 793             cm |= cm >> blocks;
 794             celt_haar1(X, N_B, blocks);
 795         }
 796
 797         for (k = 0; k < recombine; k++) {
 798             cm = ff_celt_bit_deinterleave[cm];
 799             celt_haar1(X, N0>>k, 1<<k);
 800         }
 801         blocks <<= recombine;
 802
 803         /* Scale output for later folding */
 804         if (lowband_out) {
 805             int j;
 806             float n = sqrtf(N0);
 807             for (j = 0; j < N0; j++)
 808                 lowband_out[j] = n * X[j];
 809         }
 810         cm = av_mod_uintp2(cm, blocks);
 811     }
 812
 813     return cm;
 814 }
 815
 816 /* This has to be, AND MUST BE done by the psychoacoustic system, this has a very
 817  * big impact on the entire quantization and especially huge on transients */
 818 static int celt_calc_theta(const float *X, const float *Y, int coupling, int N)
 819 {
 820     int j;
 821     float e[2] = { 0.0f, 0.0f };
 822     for (j = 0; j < N; j++) {
 823         if (coupling) { /* Coupling case */
 824             e[0] += (X[j] + Y[j])*(X[j] + Y[j]);
 825             e[1] += (X[j] - Y[j])*(X[j] - Y[j]);
 826         } else {
 827             e[0] += X[j]*X[j];
 828             e[1] += Y[j]*Y[j];
 829         }
 830     }
 831     return lrintf(32768.0f*atan2f(sqrtf(e[1]), sqrtf(e[0]))/M_PI);
 832 }
 833
 834 static void celt_stereo_is_decouple(float *X, float *Y, float e_l, float e_r, int N)
 835 {
 836     int i;
 837     const float energy_n = 1.0f/(sqrtf(e_l*e_l + e_r*e_r) + FLT_EPSILON);
 838     e_l *= energy_n;
 839     e_r *= energy_n;
 840     for (i = 0; i < N; i++)
 841         X[i] = e_l*X[i] + e_r*Y[i];
 842 }
 843
 844 static void celt_stereo_ms_decouple(float *X, float *Y, int N)
 845 {
 846     int i;
 847     const float decouple_norm = 1.0f/sqrtf(2.0f);
 848     for (i = 0; i < N; i++) {
 849         const float Xret = X[i];
 850         X[i] = (X[i] + Y[i])*decouple_norm;
 851         Y[i] = (Y[i] - Xret)*decouple_norm;
 852     }
 853 }
 854
 855 uint32_t ff_celt_encode_band(CeltFrame *f, OpusRangeCoder *rc, const int band,
 856                              float *X, float *Y, int N, int b, uint32_t blocks,
 857                              float *lowband, int duration, float *lowband_out, int level,
 858                              float gain, float *lowband_scratch, int fill)
 859 {
 860     const uint8_t *cache;
 861     int dualstereo, split;
 862     int imid = 0, iside = 0;
 863     //uint32_t N0 = N;
 864     int N_B = N / blocks;
 865     //int N_B0 = N_B;
 866     int B0 = blocks;
 867     int time_divide = 0;
 868     int recombine = 0;
 869     int inv = 0;
 870     float mid = 0, side = 0;
 871     int longblocks = (B0 == 1);
 872     uint32_t cm = 0;
 873
 874     split = dualstereo = (Y != NULL);
 875
 876     if (N == 1) {
 877         /* special case for one sample - the decoder's output will be +- 1.0f!!! */
 878         int i;
 879         float *x = X;
 880         for (i = 0; i <= dualstereo; i++) {
 881             if (f->remaining2 >= 1<<3) {
 882                 ff_opus_rc_put_raw(rc, x[0] < 0, 1);
 883                 f->remaining2 -= 1 << 3;
 884                 b             -= 1 << 3;
 885             }
 886             x = Y;
 887         }
 888         if (lowband_out)
 889             lowband_out[0] = X[0];
 890         return 1;
 891     }
 892
 893     if (!dualstereo && level == 0) {
 894         int tf_change = f->tf_change[band];
 895         int k;
 896         if (tf_change > 0)
 897             recombine = tf_change;
 898         /* Band recombining to increase frequency resolution */
 899
 900         if (lowband &&
 901             (recombine || ((N_B & 1) == 0 && tf_change < 0) || B0 > 1)) {
 902             int j;
 903             for (j = 0; j < N; j++)
 904                 lowband_scratch[j] = lowband[j];
 905             lowband = lowband_scratch;
 906         }
 907
 908         for (k = 0; k < recombine; k++) {
 909             celt_haar1(X, N >> k, 1 << k);
 910             fill = ff_celt_bit_interleave[fill & 0xF] | ff_celt_bit_interleave[fill >> 4] << 2;
 911         }
 912         blocks >>= recombine;
 913         N_B <<= recombine;
 914
 915         /* Increasing the time resolution */
 916         while ((N_B & 1) == 0 && tf_change < 0) {
 917             celt_haar1(X, N_B, blocks);
 918             fill |= fill << blocks;
 919             blocks <<= 1;
 920             N_B >>= 1;
 921             time_divide++;
 922             tf_change++;
 923         }
 924         B0 = blocks;
 925         //N_B0 = N_B;
 926
 927         /* Reorganize the samples in time order instead of frequency order */
 928         if (B0 > 1)
 929             celt_deinterleave_hadamard(f->scratch, X, N_B >> recombine,
 930                                        B0 << recombine, longblocks);
 931     }
 932
 933     /* If we need 1.5 more bit than we can produce, split the band in two. */
 934     cache = ff_celt_cache_bits +
 935             ff_celt_cache_index[(duration + 1) * CELT_MAX_BANDS + band];
 936     if (!dualstereo && duration >= 0 && b > cache[cache[0]] + 12 && N > 2) {
 937         N >>= 1;
 938         Y = X + N;
 939         split = 1;
 940         duration -= 1;
 941         if (blocks == 1)
 942             fill = (fill & 1) | (fill << 1);
 943         blocks = (blocks + 1) >> 1;
 944     }
 945
 946     if (split) {
 947         int qn;
 948         int itheta = celt_calc_theta(X, Y, dualstereo, N);
 949         int mbits, sbits, delta;
 950         int qalloc;
 951         int pulse_cap;
 952         int offset;
 953         int orig_fill;
 954         int tell;
 955
 956         /* Decide on the resolution to give to the split parameter theta */
 957         pulse_cap = ff_celt_log_freq_range[band] + duration * 8;
 958         offset = (pulse_cap >> 1) - (dualstereo && N == 2 ? CELT_QTHETA_OFFSET_TWOPHASE :
 959                                                           CELT_QTHETA_OFFSET);
 960         qn = (dualstereo && band >= f->intensity_stereo) ? 1 :
 961              celt_compute_qn(N, b, offset, pulse_cap, dualstereo);
 962         tell = opus_rc_tell_frac(rc);
 963
 964         if (qn != 1) {
 965
 966             itheta = (itheta*qn + 8192) >> 14;
 967
 968             /* Entropy coding of the angle. We use a uniform pdf for the
 969              * time split, a step for stereo, and a triangular one for the rest. */
 970             if (dualstereo && N > 2)
 971                 ff_opus_rc_enc_uint_step(rc, itheta, qn / 2);
 972             else if (dualstereo || B0 > 1)
 973                 ff_opus_rc_enc_uint(rc, itheta, qn + 1);
 974             else
 975                 ff_opus_rc_enc_uint_tri(rc, itheta, qn);
 976             itheta = itheta * 16384 / qn;
 977
 978             if (dualstereo) {
 979                 if (itheta == 0)
 980                     celt_stereo_is_decouple(X, Y, f->block[0].lin_energy[band], f->block[1].lin_energy[band], N);
 981                 else
 982                     celt_stereo_ms_decouple(X, Y, N);
 983             }
 984         } else if (dualstereo) {
 985              inv = itheta > 8192;
 986              if (inv)
 987              {
 988                 int j;
 989                 for (j=0;j<N;j++)
 990                    Y[j] = -Y[j];
 991              }
 992              celt_stereo_is_decouple(X, Y, f->block[0].lin_energy[band], f->block[1].lin_energy[band], N);
 993
 994             if (b > 2 << 3 && f->remaining2 > 2 << 3) {
 995                 ff_opus_rc_enc_log(rc, inv, 2);
 996             } else {
 997                 inv = 0;
 998             }
 999
1000             itheta = 0;
1001         }
1002         qalloc = opus_rc_tell_frac(rc) - tell;
1003         b -= qalloc;
1004
1005         orig_fill = fill;
1006         if (itheta == 0) {
1007             imid = 32767;
1008             iside = 0;
1009             fill = av_mod_uintp2(fill, blocks);
1010             delta = -16384;
1011         } else if (itheta == 16384) {
1012             imid = 0;
1013             iside = 32767;
1014             fill &= ((1 << blocks) - 1) << blocks;
1015             delta = 16384;
1016         } else {
1017             imid = celt_cos(itheta);
1018             iside = celt_cos(16384-itheta);
1019             /* This is the mid vs side allocation that minimizes squared error
1020             in that band. */
1021             delta = ROUND_MUL16((N - 1) << 7, celt_log2tan(iside, imid));
1022         }
1023
1024         mid  = imid  / 32768.0f;
1025         side = iside / 32768.0f;
1026
1027         /* This is a special case for N=2 that only works for stereo and takes
1028         advantage of the fact that mid and side are orthogonal to encode
1029         the side with just one bit. */
1030         if (N == 2 && dualstereo) {
1031             int c;
1032             int sign = 0;
1033             float tmp;
1034             float *x2, *y2;
1035             mbits = b;
1036             /* Only need one bit for the side */
1037             sbits = (itheta != 0 && itheta != 16384) ? 1 << 3 : 0;
1038             mbits -= sbits;
1039             c = (itheta > 8192);
1040             f->remaining2 -= qalloc+sbits;
1041
1042             x2 = c ? Y : X;
1043             y2 = c ? X : Y;
1044             if (sbits) {
1045                 sign = x2[0]*y2[1] - x2[1]*y2[0] < 0;
1046                 ff_opus_rc_put_raw(rc, sign, 1);
1047             }
1048             sign = 1 - 2 * sign;
1049             /* We use orig_fill here because we want to fold the side, but if
1050             itheta==16384, we'll have cleared the low bits of fill. */
1051             cm = ff_celt_encode_band(f, rc, band, x2, NULL, N, mbits, blocks,
1052                                      lowband, duration, lowband_out, level, gain,
1053                                      lowband_scratch, orig_fill);
1054             /* We don't split N=2 bands, so cm is either 1 or 0 (for a fold-collapse),
1055             and there's no need to worry about mixing with the other channel. */
1056             y2[0] = -sign * x2[1];
1057             y2[1] =  sign * x2[0];
1058             X[0] *= mid;
1059             X[1] *= mid;
1060             Y[0] *= side;
1061             Y[1] *= side;
1062             tmp = X[0];
1063             X[0] = tmp - Y[0];
1064             Y[0] = tmp + Y[0];
1065             tmp = X[1];
1066             X[1] = tmp - Y[1];
1067             Y[1] = tmp + Y[1];
1068         } else {
1069             /* "Normal" split code */
1070             float *next_lowband2     = NULL;
1071             float *next_lowband_out1 = NULL;
1072             int next_level = 0;
1073             int rebalance;
1074
1075             /* Give more bits to low-energy MDCTs than they would
1076              * otherwise deserve */
1077             if (B0 > 1 && !dualstereo && (itheta & 0x3fff)) {
1078                 if (itheta > 8192)
1079                     /* Rough approximation for pre-echo masking */
1080                     delta -= delta >> (4 - duration);
1081                 else
1082                     /* Corresponds to a forward-masking slope of
1083                      * 1.5 dB per 10 ms */
1084                     delta = FFMIN(0, delta + (N << 3 >> (5 - duration)));
1085             }
1086             mbits = av_clip((b - delta) / 2, 0, b);
1087             sbits = b - mbits;
1088             f->remaining2 -= qalloc;
1089
1090             if (lowband && !dualstereo)
1091                 next_lowband2 = lowband + N; /* >32-bit split case */
1092
1093             /* Only stereo needs to pass on lowband_out.
1094              * Otherwise, it's handled at the end */
1095             if (dualstereo)
1096                 next_lowband_out1 = lowband_out;
1097             else
1098                 next_level = level + 1;
1099
1100             rebalance = f->remaining2;
1101             if (mbits >= sbits) {
1102                 /* In stereo mode, we do not apply a scaling to the mid
1103                  * because we need the normalized mid for folding later */
1104                 cm = ff_celt_encode_band(f, rc, band, X, NULL, N, mbits, blocks,
1105                                          lowband, duration, next_lowband_out1,
1106                                          next_level, dualstereo ? 1.0f : (gain * mid),
1107                                          lowband_scratch, fill);
1108
1109                 rebalance = mbits - (rebalance - f->remaining2);
1110                 if (rebalance > 3 << 3 && itheta != 0)
1111                     sbits += rebalance - (3 << 3);
1112
1113                 /* For a stereo split, the high bits of fill are always zero,
1114                  * so no folding will be done to the side. */
1115                 cm |= ff_celt_encode_band(f, rc, band, Y, NULL, N, sbits, blocks,
1116                                           next_lowband2, duration, NULL,
1117                                           next_level, gain * side, NULL,
1118                                           fill >> blocks) << ((B0 >> 1) & (dualstereo - 1));
1119             } else {
1120                 /* For a stereo split, the high bits of fill are always zero,
1121                  * so no folding will be done to the side. */
1122                 cm = ff_celt_encode_band(f, rc, band, Y, NULL, N, sbits, blocks,
1123                                          next_lowband2, duration, NULL,
1124                                          next_level, gain * side, NULL,
1125                                          fill >> blocks) << ((B0 >> 1) & (dualstereo - 1));
1126
1127                 rebalance = sbits - (rebalance - f->remaining2);
1128                 if (rebalance > 3 << 3 && itheta != 16384)
1129                     mbits += rebalance - (3 << 3);
1130
1131                 /* In stereo mode, we do not apply a scaling to the mid because
1132                  * we need the normalized mid for folding later */
1133                 cm |= ff_celt_encode_band(f, rc, band, X, NULL, N, mbits, blocks,
1134                                           lowband, duration, next_lowband_out1,
1135                                           next_level, dualstereo ? 1.0f : (gain * mid),
1136                                           lowband_scratch, fill);
1137             }
1138         }
1139     } else {
1140         /* This is the basic no-split case */
1141         uint32_t q         = celt_bits2pulses(cache, b);
1142         uint32_t curr_bits = celt_pulses2bits(cache, q);
1143         f->remaining2 -= curr_bits;
1144
1145         /* Ensures we can never bust the budget */
1146         while (f->remaining2 < 0 && q > 0) {
1147             f->remaining2 += curr_bits;
1148             curr_bits      = celt_pulses2bits(cache, --q);
1149             f->remaining2 -= curr_bits;
1150         }
1151
1152         if (q != 0) {
1153             /* Finally do the actual quantization */
1154             cm = celt_alg_quant(rc, X, N, (q < 8) ? q : (8 + (q & 7)) << ((q >> 3) - 1),
1155                                 f->spread, blocks, gain);
1156         }
1157     }
1158
1159     return cm;
1160 }