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 float ppp_pvq_search_c(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, phase = FFSIGN(K);
 385         float max_num = 0.0f;
 386         float max_den = 1.0f;
 387         y_norm += 1.0f;
 388
 389         for (i = 0; i < N; i++) {
 390             /* If the sum has been overshot and the best place has 0 pulses allocated
 391              * to it, attempting to decrease it further will actually increase the
 392              * sum. Prevent this by disregarding any 0 positions when decrementing. */
 393             const int ca = 1 ^ ((y[i] == 0) & (phase < 0));
 394             const int y_new = y_norm  + 2*phase*FFABS(y[i]);
 395             float xy_new = xy_norm + 1*phase*FFABS(X[i]);
 396             xy_new = xy_new * xy_new;
 397             if (ca && (max_den*xy_new) > (y_new*max_num)) {
 398                 max_den = y_new;
 399                 max_num = xy_new;
 400                 max_idx = i;
 401             }
 402         }
 403
 404         K -= phase;
 405
 406         phase *= FFSIGN(X[max_idx]);
 407         xy_norm += 1*phase*X[max_idx];
 408         y_norm  += 2*phase*y[max_idx];
 409         y[max_idx] += phase;
 410     }
 411
 412     return (float)y_norm;
 413 }
 414
 415 static uint32_t celt_alg_quant(OpusRangeCoder *rc, float *X, uint32_t N, uint32_t K,
 416                                enum CeltSpread spread, uint32_t blocks, float gain,
 417                                CeltPVQ *pvq)
 418 {
 419     int *y = pvq->qcoeff;
 420
 421     celt_exp_rotation(X, N, blocks, K, spread, 1);
 422     gain /= sqrtf(pvq->pvq_search(X, y, K, N));
 423     celt_encode_pulses(rc, y,  N, K);
 424     celt_normalize_residual(y, X, N, gain);
 425     celt_exp_rotation(X, N, blocks, K, spread, 0);
 426     return celt_extract_collapse_mask(y, N, blocks);
 427 }
 428
 429 /** Decode pulse vector and combine the result with the pitch vector to produce
 430     the final normalised signal in the current band. */
 431 static uint32_t celt_alg_unquant(OpusRangeCoder *rc, float *X, uint32_t N, uint32_t K,
 432                                  enum CeltSpread spread, uint32_t blocks, float gain,
 433                                  CeltPVQ *pvq)
 434 {
 435     int *y = pvq->qcoeff;
 436
 437     gain /= sqrtf(celt_decode_pulses(rc, y, N, K));
 438     celt_normalize_residual(y, X, N, gain);
 439     celt_exp_rotation(X, N, blocks, K, spread, 0);
 440     return celt_extract_collapse_mask(y, N, blocks);
 441 }
 442
 443 static int celt_calc_theta(const float *X, const float *Y, int coupling, int N)
 444 {
 445     int i;
 446     float e[2] = { 0.0f, 0.0f };
 447     if (coupling) { /* Coupling case */
 448         for (i = 0; i < N; i++) {
 449             e[0] += (X[i] + Y[i])*(X[i] + Y[i]);
 450             e[1] += (X[i] - Y[i])*(X[i] - Y[i]);
 451         }
 452     } else {
 453         for (i = 0; i < N; i++) {
 454             e[0] += X[i]*X[i];
 455             e[1] += Y[i]*Y[i];
 456         }
 457     }
 458     return lrintf(32768.0f*atan2f(sqrtf(e[1]), sqrtf(e[0]))/M_PI);
 459 }
 460
 461 static void celt_stereo_is_decouple(float *X, float *Y, float e_l, float e_r, int N)
 462 {
 463     int i;
 464     const float energy_n = 1.0f/(sqrtf(e_l*e_l + e_r*e_r) + FLT_EPSILON);
 465     e_l *= energy_n;
 466     e_r *= energy_n;
 467     for (i = 0; i < N; i++)
 468         X[i] = e_l*X[i] + e_r*Y[i];
 469 }
 470
 471 static void celt_stereo_ms_decouple(float *X, float *Y, int N)
 472 {
 473     int i;
 474     for (i = 0; i < N; i++) {
 475         const float Xret = X[i];
 476         X[i] = (X[i] + Y[i])*M_SQRT1_2;
 477         Y[i] = (Y[i] - Xret)*M_SQRT1_2;
 478     }
 479 }
 480
 481 static av_always_inline uint32_t quant_band_template(CeltPVQ *pvq, CeltFrame *f,
 482                                                      OpusRangeCoder *rc,
 483                                                      const int band, float *X,
 484                                                      float *Y, int N, int b,
 485                                                      uint32_t blocks, float *lowband,
 486                                                      int duration, float *lowband_out,
 487                                                      int level, float gain,
 488                                                      float *lowband_scratch,
 489                                                      int fill, int quant,
 490                                                      QUANT_FN(*rec))
 491 {
 492     int i;
 493     const uint8_t *cache;
 494     int stereo = !!Y, split = stereo;
 495     int imid = 0, iside = 0;
 496     uint32_t N0 = N;
 497     int N_B = N / blocks;
 498     int N_B0 = N_B;
 499     int B0 = blocks;
 500     int time_divide = 0;
 501     int recombine = 0;
 502     int inv = 0;
 503     float mid = 0, side = 0;
 504     int longblocks = (B0 == 1);
 505     uint32_t cm = 0;
 506
 507     if (N == 1) {
 508         float *x = X;
 509         for (i = 0; i <= stereo; i++) {
 510             int sign = 0;
 511             if (f->remaining2 >= 1 << 3) {
 512                 if (quant) {
 513                     sign = x[0] < 0;
 514                     ff_opus_rc_put_raw(rc, sign, 1);
 515                 } else {
 516                     sign = ff_opus_rc_get_raw(rc, 1);
 517                 }
 518                 f->remaining2 -= 1 << 3;
 519             }
 520             x[0] = 1.0f - 2.0f*sign;
 521             x = Y;
 522         }
 523         if (lowband_out)
 524             lowband_out[0] = X[0];
 525         return 1;
 526     }
 527
 528     if (!stereo && level == 0) {
 529         int tf_change = f->tf_change[band];
 530         int k;
 531         if (tf_change > 0)
 532             recombine = tf_change;
 533         /* Band recombining to increase frequency resolution */
 534
 535         if (lowband &&
 536             (recombine || ((N_B & 1) == 0 && tf_change < 0) || B0 > 1)) {
 537             for (i = 0; i < N; i++)
 538                 lowband_scratch[i] = lowband[i];
 539             lowband = lowband_scratch;
 540         }
 541
 542         for (k = 0; k < recombine; k++) {
 543             if (quant || lowband)
 544                 celt_haar1(quant ? X : lowband, N >> k, 1 << k);
 545             fill = ff_celt_bit_interleave[fill & 0xF] | ff_celt_bit_interleave[fill >> 4] << 2;
 546         }
 547         blocks >>= recombine;
 548         N_B <<= recombine;
 549
 550         /* Increasing the time resolution */
 551         while ((N_B & 1) == 0 && tf_change < 0) {
 552             if (quant || lowband)
 553                 celt_haar1(quant ? X : lowband, N_B, blocks);
 554             fill |= fill << blocks;
 555             blocks <<= 1;
 556             N_B >>= 1;
 557             time_divide++;
 558             tf_change++;
 559         }
 560         B0 = blocks;
 561         N_B0 = N_B;
 562
 563         /* Reorganize the samples in time order instead of frequency order */
 564         if (B0 > 1 && (quant || lowband))
 565             celt_deinterleave_hadamard(pvq->hadamard_tmp, quant ? X : lowband,
 566                                        N_B >> recombine, B0 << recombine,
 567                                        longblocks);
 568     }
 569
 570     /* If we need 1.5 more bit than we can produce, split the band in two. */
 571     cache = ff_celt_cache_bits +
 572             ff_celt_cache_index[(duration + 1) * CELT_MAX_BANDS + band];
 573     if (!stereo && duration >= 0 && b > cache[cache[0]] + 12 && N > 2) {
 574         N >>= 1;
 575         Y = X + N;
 576         split = 1;
 577         duration -= 1;
 578         if (blocks == 1)
 579             fill = (fill & 1) | (fill << 1);
 580         blocks = (blocks + 1) >> 1;
 581     }
 582
 583     if (split) {
 584         int qn;
 585         int itheta = quant ? celt_calc_theta(X, Y, stereo, N) : 0;
 586         int mbits, sbits, delta;
 587         int qalloc;
 588         int pulse_cap;
 589         int offset;
 590         int orig_fill;
 591         int tell;
 592
 593         /* Decide on the resolution to give to the split parameter theta */
 594         pulse_cap = ff_celt_log_freq_range[band] + duration * 8;
 595         offset = (pulse_cap >> 1) - (stereo && N == 2 ? CELT_QTHETA_OFFSET_TWOPHASE :
 596                                                           CELT_QTHETA_OFFSET);
 597         qn = (stereo && band >= f->intensity_stereo) ? 1 :
 598              celt_compute_qn(N, b, offset, pulse_cap, stereo);
 599         tell = opus_rc_tell_frac(rc);
 600         if (qn != 1) {
 601             if (quant)
 602                 itheta = (itheta*qn + 8192) >> 14;
 603             /* Entropy coding of the angle. We use a uniform pdf for the
 604              * time split, a step for stereo, and a triangular one for the rest. */
 605             if (quant) {
 606                 if (stereo && N > 2)
 607                     ff_opus_rc_enc_uint_step(rc, itheta, qn / 2);
 608                 else if (stereo || B0 > 1)
 609                     ff_opus_rc_enc_uint(rc, itheta, qn + 1);
 610                 else
 611                     ff_opus_rc_enc_uint_tri(rc, itheta, qn);
 612                 itheta = itheta * 16384 / qn;
 613                 if (stereo) {
 614                     if (itheta == 0)
 615                         celt_stereo_is_decouple(X, Y, f->block[0].lin_energy[band],
 616                                                 f->block[1].lin_energy[band], N);
 617                     else
 618                         celt_stereo_ms_decouple(X, Y, N);
 619                 }
 620             } else {
 621                 if (stereo && N > 2)
 622                     itheta = ff_opus_rc_dec_uint_step(rc, qn / 2);
 623                 else if (stereo || B0 > 1)
 624                     itheta = ff_opus_rc_dec_uint(rc, qn+1);
 625                 else
 626                     itheta = ff_opus_rc_dec_uint_tri(rc, qn);
 627                 itheta = itheta * 16384 / qn;
 628             }
 629         } else if (stereo) {
 630             if (quant) {
 631                 inv = itheta > 8192;
 632                  if (inv) {
 633                     for (i = 0; i < N; i++)
 634                        Y[i] *= -1;
 635                  }
 636                  celt_stereo_is_decouple(X, Y, f->block[0].lin_energy[band],
 637                                          f->block[1].lin_energy[band], N);
 638
 639                 if (b > 2 << 3 && f->remaining2 > 2 << 3) {
 640                     ff_opus_rc_enc_log(rc, inv, 2);
 641                 } else {
 642                     inv = 0;
 643                 }
 644             } else {
 645                 inv = (b > 2 << 3 && f->remaining2 > 2 << 3) ? ff_opus_rc_dec_log(rc, 2) : 0;
 646             }
 647             itheta = 0;
 648         }
 649         qalloc = opus_rc_tell_frac(rc) - tell;
 650         b -= qalloc;
 651
 652         orig_fill = fill;
 653         if (itheta == 0) {
 654             imid = 32767;
 655             iside = 0;
 656             fill = av_mod_uintp2(fill, blocks);
 657             delta = -16384;
 658         } else if (itheta == 16384) {
 659             imid = 0;
 660             iside = 32767;
 661             fill &= ((1 << blocks) - 1) << blocks;
 662             delta = 16384;
 663         } else {
 664             imid = celt_cos(itheta);
 665             iside = celt_cos(16384-itheta);
 666             /* This is the mid vs side allocation that minimizes squared error
 667             in that band. */
 668             delta = ROUND_MUL16((N - 1) << 7, celt_log2tan(iside, imid));
 669         }
 670
 671         mid  = imid  / 32768.0f;
 672         side = iside / 32768.0f;
 673
 674         /* This is a special case for N=2 that only works for stereo and takes
 675         advantage of the fact that mid and side are orthogonal to encode
 676         the side with just one bit. */
 677         if (N == 2 && stereo) {
 678             int c;
 679             int sign = 0;
 680             float tmp;
 681             float *x2, *y2;
 682             mbits = b;
 683             /* Only need one bit for the side */
 684             sbits = (itheta != 0 && itheta != 16384) ? 1 << 3 : 0;
 685             mbits -= sbits;
 686             c = (itheta > 8192);
 687             f->remaining2 -= qalloc+sbits;
 688
 689             x2 = c ? Y : X;
 690             y2 = c ? X : Y;
 691             if (sbits) {
 692                 if (quant) {
 693                     sign = x2[0]*y2[1] - x2[1]*y2[0] < 0;
 694                     ff_opus_rc_put_raw(rc, sign, 1);
 695                 } else {
 696                     sign = ff_opus_rc_get_raw(rc, 1);
 697                 }
 698             }
 699             sign = 1 - 2 * sign;
 700             /* We use orig_fill here because we want to fold the side, but if
 701             itheta==16384, we'll have cleared the low bits of fill. */
 702             cm = rec(pvq, f, rc, band, x2, NULL, N, mbits, blocks, lowband, duration,
 703                      lowband_out, level, gain, lowband_scratch, orig_fill);
 704             /* We don't split N=2 bands, so cm is either 1 or 0 (for a fold-collapse),
 705             and there's no need to worry about mixing with the other channel. */
 706             y2[0] = -sign * x2[1];
 707             y2[1] =  sign * x2[0];
 708             X[0] *= mid;
 709             X[1] *= mid;
 710             Y[0] *= side;
 711             Y[1] *= side;
 712             tmp = X[0];
 713             X[0] = tmp - Y[0];
 714             Y[0] = tmp + Y[0];
 715             tmp = X[1];
 716             X[1] = tmp - Y[1];
 717             Y[1] = tmp + Y[1];
 718         } else {
 719             /* "Normal" split code */
 720             float *next_lowband2     = NULL;
 721             float *next_lowband_out1 = NULL;
 722             int next_level = 0;
 723             int rebalance;
 724             uint32_t cmt;
 725
 726             /* Give more bits to low-energy MDCTs than they would
 727              * otherwise deserve */
 728             if (B0 > 1 && !stereo && (itheta & 0x3fff)) {
 729                 if (itheta > 8192)
 730                     /* Rough approximation for pre-echo masking */
 731                     delta -= delta >> (4 - duration);
 732                 else
 733                     /* Corresponds to a forward-masking slope of
 734                      * 1.5 dB per 10 ms */
 735                     delta = FFMIN(0, delta + (N << 3 >> (5 - duration)));
 736             }
 737             mbits = av_clip((b - delta) / 2, 0, b);
 738             sbits = b - mbits;
 739             f->remaining2 -= qalloc;
 740
 741             if (lowband && !stereo)
 742                 next_lowband2 = lowband + N; /* >32-bit split case */
 743
 744             /* Only stereo needs to pass on lowband_out.
 745              * Otherwise, it's handled at the end */
 746             if (stereo)
 747                 next_lowband_out1 = lowband_out;
 748             else
 749                 next_level = level + 1;
 750
 751             rebalance = f->remaining2;
 752             if (mbits >= sbits) {
 753                 /* In stereo mode, we do not apply a scaling to the mid
 754                  * because we need the normalized mid for folding later */
 755                 cm = rec(pvq, f, rc, band, X, NULL, N, mbits, blocks, lowband,
 756                          duration, next_lowband_out1, next_level,
 757                          stereo ? 1.0f : (gain * mid), lowband_scratch, fill);
 758                 rebalance = mbits - (rebalance - f->remaining2);
 759                 if (rebalance > 3 << 3 && itheta != 0)
 760                     sbits += rebalance - (3 << 3);
 761
 762                 /* For a stereo split, the high bits of fill are always zero,
 763                  * so no folding will be done to the side. */
 764                 cmt = rec(pvq, f, rc, band, Y, NULL, N, sbits, blocks, next_lowband2,
 765                           duration, NULL, next_level, gain * side, NULL,
 766                           fill >> blocks);
 767                 cm |= cmt << ((B0 >> 1) & (stereo - 1));
 768             } else {
 769                 /* For a stereo split, the high bits of fill are always zero,
 770                  * so no folding will be done to the side. */
 771                 cm = rec(pvq, f, rc, band, Y, NULL, N, sbits, blocks, next_lowband2,
 772                          duration, NULL, next_level, gain * side, NULL, fill >> blocks);
 773                 cm <<= ((B0 >> 1) & (stereo - 1));
 774                 rebalance = sbits - (rebalance - f->remaining2);
 775                 if (rebalance > 3 << 3 && itheta != 16384)
 776                     mbits += rebalance - (3 << 3);
 777
 778                 /* In stereo mode, we do not apply a scaling to the mid because
 779                  * we need the normalized mid for folding later */
 780                 cm |= rec(pvq, f, rc, band, X, NULL, N, mbits, blocks, lowband, duration,
 781                           next_lowband_out1, next_level, stereo ? 1.0f : (gain * mid),
 782                           lowband_scratch, fill);
 783             }
 784         }
 785     } else {
 786         /* This is the basic no-split case */
 787         uint32_t q         = celt_bits2pulses(cache, b);
 788         uint32_t curr_bits = celt_pulses2bits(cache, q);
 789         f->remaining2 -= curr_bits;
 790
 791         /* Ensures we can never bust the budget */
 792         while (f->remaining2 < 0 && q > 0) {
 793             f->remaining2 += curr_bits;
 794             curr_bits      = celt_pulses2bits(cache, --q);
 795             f->remaining2 -= curr_bits;
 796         }
 797
 798         if (q != 0) {
 799             /* Finally do the actual (de)quantization */
 800             if (quant) {
 801                 cm = celt_alg_quant(rc, X, N, (q < 8) ? q : (8 + (q & 7)) << ((q >> 3) - 1),
 802                                     f->spread, blocks, gain, pvq);
 803             } else {
 804                 cm = celt_alg_unquant(rc, X, N, (q < 8) ? q : (8 + (q & 7)) << ((q >> 3) - 1),
 805                                       f->spread, blocks, gain, pvq);
 806             }
 807         } else {
 808             /* If there's no pulse, fill the band anyway */
 809             uint32_t cm_mask = (1 << blocks) - 1;
 810             fill &= cm_mask;
 811             if (fill) {
 812                 if (!lowband) {
 813                     /* Noise */
 814                     for (i = 0; i < N; i++)
 815                         X[i] = (((int32_t)celt_rng(f)) >> 20);
 816                     cm = cm_mask;
 817                 } else {
 818                     /* Folded spectrum */
 819                     for (i = 0; i < N; i++) {
 820                         /* About 48 dB below the "normal" folding level */
 821                         X[i] = lowband[i] + (((celt_rng(f)) & 0x8000) ? 1.0f / 256 : -1.0f / 256);
 822                     }
 823                     cm = fill;
 824                 }
 825                 celt_renormalize_vector(X, N, gain);
 826             } else {
 827                 memset(X, 0, N*sizeof(float));
 828             }
 829         }
 830     }
 831
 832     /* This code is used by the decoder and by the resynthesis-enabled encoder */
 833     if (stereo) {
 834         if (N > 2)
 835             celt_stereo_merge(X, Y, mid, N);
 836         if (inv) {
 837             for (i = 0; i < N; i++)
 838                 Y[i] *= -1;
 839         }
 840     } else if (level == 0) {
 841         int k;
 842
 843         /* Undo the sample reorganization going from time order to frequency order */
 844         if (B0 > 1)
 845             celt_interleave_hadamard(pvq->hadamard_tmp, X, N_B >> recombine,
 846                                      B0 << recombine, longblocks);
 847
 848         /* Undo time-freq changes that we did earlier */
 849         N_B = N_B0;
 850         blocks = B0;
 851         for (k = 0; k < time_divide; k++) {
 852             blocks >>= 1;
 853             N_B <<= 1;
 854             cm |= cm >> blocks;
 855             celt_haar1(X, N_B, blocks);
 856         }
 857
 858         for (k = 0; k < recombine; k++) {
 859             cm = ff_celt_bit_deinterleave[cm];
 860             celt_haar1(X, N0>>k, 1<<k);
 861         }
 862         blocks <<= recombine;
 863
 864         /* Scale output for later folding */
 865         if (lowband_out) {
 866             float n = sqrtf(N0);
 867             for (i = 0; i < N0; i++)
 868                 lowband_out[i] = n * X[i];
 869         }
 870         cm = av_mod_uintp2(cm, blocks);
 871     }
 872
 873     return cm;
 874 }
 875
 876
 877 static QUANT_FN(pvq_decode_band)
 878 {
 879     return quant_band_template(pvq, f, rc, band, X, Y, N, b, blocks, lowband, duration,
 880                                lowband_out, level, gain, lowband_scratch, fill, 0,
 881                                pvq->decode_band);
 882 }
 883
 884 static QUANT_FN(pvq_encode_band)
 885 {
 886     return quant_band_template(pvq, f, rc, band, X, Y, N, b, blocks, lowband, duration,
 887                                lowband_out, level, gain, lowband_scratch, fill, 1,
 888                                pvq->encode_band);
 889 }
 890
 891 static float pvq_band_cost(CeltPVQ *pvq, CeltFrame *f, OpusRangeCoder *rc, int band,
 892                            float *bits, float lambda)
 893 {
 894     int i, b = 0;
 895     uint32_t cm[2] = { (1 << f->blocks) - 1, (1 << f->blocks) - 1 };
 896     const int band_size = ff_celt_freq_range[band] << f->size;
 897     float buf[176 * 2], lowband_scratch[176], norm1[176], norm2[176];
 898     float dist, cost, err_x = 0.0f, err_y = 0.0f;
 899     float *X = buf;
 900     float *X_orig = f->block[0].coeffs + (ff_celt_freq_bands[band] << f->size);
 901     float *Y = (f->channels == 2) ? &buf[176] : NULL;
 902     float *Y_orig = f->block[1].coeffs + (ff_celt_freq_bands[band] << f->size);
 903     OPUS_RC_CHECKPOINT_SPAWN(rc);
 904
 905     memcpy(X, X_orig, band_size*sizeof(float));
 906     if (Y)
 907         memcpy(Y, Y_orig, band_size*sizeof(float));
 908
 909     f->remaining2 = ((f->framebits << 3) - f->anticollapse_needed) - opus_rc_tell_frac(rc) - 1;
 910     if (band <= f->coded_bands - 1) {
 911         int curr_balance = f->remaining / FFMIN(3, f->coded_bands - band);
 912         b = av_clip_uintp2(FFMIN(f->remaining2 + 1, f->pulses[band] + curr_balance), 14);
 913     }
 914
 915     if (f->dual_stereo) {
 916         pvq->encode_band(pvq, f, rc, band, X, NULL, band_size, b / 2, f->blocks, NULL,
 917                          f->size, norm1, 0, 1.0f, lowband_scratch, cm[0]);
 918
 919         pvq->encode_band(pvq, f, rc, band, Y, NULL, band_size, b / 2, f->blocks, NULL,
 920                          f->size, norm2, 0, 1.0f, lowband_scratch, cm[1]);
 921     } else {
 922         pvq->encode_band(pvq, f, rc, band, X, Y, band_size, b, f->blocks, NULL, f->size,
 923                          norm1, 0, 1.0f, lowband_scratch, cm[0] | cm[1]);
 924     }
 925
 926     for (i = 0; i < band_size; i++) {
 927         err_x += (X[i] - X_orig[i])*(X[i] - X_orig[i]);
 928         err_y += (Y[i] - Y_orig[i])*(Y[i] - Y_orig[i]);
 929     }
 930
 931     dist = sqrtf(err_x) + sqrtf(err_y);
 932     cost = OPUS_RC_CHECKPOINT_BITS(rc)/8.0f;
 933     *bits += cost;
 934
 935     OPUS_RC_CHECKPOINT_ROLLBACK(rc);
 936
 937     return lambda*dist*cost;
 938 }
 939
 940 int av_cold ff_celt_pvq_init(CeltPVQ **pvq)
 941 {
 942     CeltPVQ *s = av_malloc(sizeof(CeltPVQ));
 943     if (!s)
 944         return AVERROR(ENOMEM);
 945
 946     s->pvq_search         = ppp_pvq_search_c;
 947     s->decode_band        = pvq_decode_band;
 948     s->encode_band        = pvq_encode_band;
 949     s->band_cost          = pvq_band_cost;
 950
 951     if (ARCH_X86)
 952         ff_opus_dsp_init_x86(s);
 953
 954     *pvq = s;
 955
 956     return 0;
 957 }
 958
 959 void av_cold ff_celt_pvq_uninit(CeltPVQ **pvq)
 960 {
 961     av_freep(pvq);
 962 }