opus/silk/mips/NSQ_del_dec_mipsr1.h

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#ifndef __NSQ_DEL_DEC_MIPSR1_H__
#define __NSQ_DEL_DEC_MIPSR1_H__

#ifdef HAVE_CONFIG_H
#include "config.h"
#endif

#include "main.h"
#include "stack_alloc.h"

#define OVERRIDE_silk_noise_shape_quantizer_del_dec
static inline void silk_noise_shape_quantizer_del_dec(
    silk_nsq_state      *NSQ,                   /* I/O  NSQ state                           */
    NSQ_del_dec_struct  psDelDec[],             /* I/O  Delayed decision states             */
    opus_int            signalType,             /* I    Signal type                         */
    const opus_int32    x_Q10[],                /* I                                        */
    opus_int8           pulses[],               /* O                                        */
    opus_int16          xq[],                   /* O                                        */
    opus_int32          sLTP_Q15[],             /* I/O  LTP filter state                    */
    opus_int32          delayedGain_Q10[],      /* I/O  Gain delay buffer                   */
    const opus_int16    a_Q12[],                /* I    Short term prediction coefs         */
    const opus_int16    b_Q14[],                /* I    Long term prediction coefs          */
    const opus_int16    AR_shp_Q13[],           /* I    Noise shaping coefs                 */
    opus_int            lag,                    /* I    Pitch lag                           */
    opus_int32          HarmShapeFIRPacked_Q14, /* I                                        */
    opus_int            Tilt_Q14,               /* I    Spectral tilt                       */
    opus_int32          LF_shp_Q14,             /* I                                        */
    opus_int32          Gain_Q16,               /* I                                        */
    opus_int            Lambda_Q10,             /* I                                        */
    opus_int            offset_Q10,             /* I                                        */
    opus_int            length,                 /* I    Input length                        */
    opus_int            subfr,                  /* I    Subframe number                     */
    opus_int            shapingLPCOrder,        /* I    Shaping LPC filter order            */
    opus_int            predictLPCOrder,        /* I    Prediction filter order             */
    opus_int            warping_Q16,            /* I                                        */
    opus_int            nStatesDelayedDecision, /* I    Number of states in decision tree   */
    opus_int            *smpl_buf_idx,          /* I    Index to newest samples in buffers  */
    opus_int            decisionDelay,          /* I                                        */
    int                 arch                    /* I                                        */
)
{
    opus_int     i, j, k, Winner_ind, RDmin_ind, RDmax_ind, last_smple_idx;
    opus_int32   Winner_rand_state;
    opus_int32   LTP_pred_Q14, LPC_pred_Q14, n_AR_Q14, n_LTP_Q14;
    opus_int32   n_LF_Q14, r_Q10, rr_Q10, rd1_Q10, rd2_Q10, RDmin_Q10, RDmax_Q10;
    opus_int32   q1_Q0, q1_Q10, q2_Q10, exc_Q14, LPC_exc_Q14, xq_Q14, Gain_Q10;
    opus_int32   tmp1, tmp2, sLF_AR_shp_Q14;
    opus_int32   *pred_lag_ptr, *shp_lag_ptr, *psLPC_Q14;
    NSQ_sample_struct  psSampleState[ MAX_DEL_DEC_STATES ][ 2 ];
    NSQ_del_dec_struct *psDD;
    NSQ_sample_struct  *psSS;
    opus_int16 b_Q14_0, b_Q14_1, b_Q14_2, b_Q14_3, b_Q14_4;
    opus_int16 a_Q12_0, a_Q12_1, a_Q12_2, a_Q12_3, a_Q12_4, a_Q12_5, a_Q12_6;
    opus_int16 a_Q12_7, a_Q12_8, a_Q12_9, a_Q12_10, a_Q12_11, a_Q12_12, a_Q12_13;
    opus_int16 a_Q12_14, a_Q12_15;

    opus_int32 cur, prev, next;

    /*Unused.*/
    (void)arch;

    //Intialize b_Q14 variables
    b_Q14_0 = b_Q14[ 0 ];
    b_Q14_1 = b_Q14[ 1 ];
    b_Q14_2 = b_Q14[ 2 ];
    b_Q14_3 = b_Q14[ 3 ];
    b_Q14_4 = b_Q14[ 4 ];

    //Intialize a_Q12 variables
    a_Q12_0 = a_Q12[0];
    a_Q12_1 = a_Q12[1];
    a_Q12_2 = a_Q12[2];
    a_Q12_3 = a_Q12[3];
    a_Q12_4 = a_Q12[4];
    a_Q12_5 = a_Q12[5];
    a_Q12_6 = a_Q12[6];
    a_Q12_7 = a_Q12[7];
    a_Q12_8 = a_Q12[8];
    a_Q12_9 = a_Q12[9];
    a_Q12_10 = a_Q12[10];
    a_Q12_11 = a_Q12[11];
    a_Q12_12 = a_Q12[12];
    a_Q12_13 = a_Q12[13];
    a_Q12_14 = a_Q12[14];
    a_Q12_15 = a_Q12[15];

    long long temp64;

    silk_assert( nStatesDelayedDecision > 0 );

    shp_lag_ptr  = &NSQ->sLTP_shp_Q14[ NSQ->sLTP_shp_buf_idx - lag + HARM_SHAPE_FIR_TAPS / 2 ];
    pred_lag_ptr = &sLTP_Q15[ NSQ->sLTP_buf_idx - lag + LTP_ORDER / 2 ];
    Gain_Q10     = silk_RSHIFT( Gain_Q16, 6 );

    for( i = 0; i < length; i++ ) {
        /* Perform common calculations used in all states */

        /* Long-term prediction */
        if( signalType == TYPE_VOICED ) {
            /* Unrolled loop */
            /* Avoids introducing a bias because silk_SMLAWB() always rounds to -inf */
            temp64 = __builtin_mips_mult(pred_lag_ptr[ 0 ], b_Q14_0 );
            temp64 = __builtin_mips_madd( temp64, pred_lag_ptr[ -1 ], b_Q14_1 );
            temp64 = __builtin_mips_madd( temp64, pred_lag_ptr[ -2 ], b_Q14_2 );
            temp64 = __builtin_mips_madd( temp64, pred_lag_ptr[ -3 ], b_Q14_3 );
            temp64 = __builtin_mips_madd( temp64, pred_lag_ptr[ -4 ], b_Q14_4 );
            temp64 += 32768;
            LTP_pred_Q14 = __builtin_mips_extr_w(temp64, 16);
            LTP_pred_Q14 = silk_LSHIFT( LTP_pred_Q14, 1 );                          /* Q13 -> Q14 */
            pred_lag_ptr++;
        } else {
            LTP_pred_Q14 = 0;
        }

        /* Long-term shaping */
        if( lag > 0 ) {
            /* Symmetric, packed FIR coefficients */
            n_LTP_Q14 = silk_SMULWB( silk_ADD32( shp_lag_ptr[ 0 ], shp_lag_ptr[ -2 ] ), HarmShapeFIRPacked_Q14 );
            n_LTP_Q14 = silk_SMLAWT( n_LTP_Q14, shp_lag_ptr[ -1 ],                      HarmShapeFIRPacked_Q14 );
            n_LTP_Q14 = silk_SUB_LSHIFT32( LTP_pred_Q14, n_LTP_Q14, 2 );            /* Q12 -> Q14 */
            shp_lag_ptr++;
        } else {
            n_LTP_Q14 = 0;
        }

        for( k = 0; k < nStatesDelayedDecision; k++ ) {
            /* Delayed decision state */
            psDD = &psDelDec[ k ];

            /* Sample state */
            psSS = psSampleState[ k ];

            /* Generate dither */
            psDD->Seed = silk_RAND( psDD->Seed );

            /* Pointer used in short term prediction and shaping */
            psLPC_Q14 = &psDD->sLPC_Q14[ NSQ_LPC_BUF_LENGTH - 1 + i ];
            /* Short-term prediction */
            silk_assert( predictLPCOrder == 10 || predictLPCOrder == 16 );
            temp64 = __builtin_mips_mult(psLPC_Q14[  0 ], a_Q12_0 );
            temp64 = __builtin_mips_madd( temp64, psLPC_Q14[ -1 ], a_Q12_1 );
            temp64 = __builtin_mips_madd( temp64, psLPC_Q14[ -2 ], a_Q12_2 );
            temp64 = __builtin_mips_madd( temp64, psLPC_Q14[ -3 ], a_Q12_3 );
            temp64 = __builtin_mips_madd( temp64, psLPC_Q14[ -4 ], a_Q12_4 );
            temp64 = __builtin_mips_madd( temp64, psLPC_Q14[ -5 ], a_Q12_5 );
            temp64 = __builtin_mips_madd( temp64, psLPC_Q14[ -6 ], a_Q12_6 );
            temp64 = __builtin_mips_madd( temp64, psLPC_Q14[ -7 ], a_Q12_7 );
            temp64 = __builtin_mips_madd( temp64, psLPC_Q14[ -8 ], a_Q12_8 );
            temp64 = __builtin_mips_madd( temp64, psLPC_Q14[ -9 ], a_Q12_9 );
            if( predictLPCOrder == 16 ) {
                temp64 = __builtin_mips_madd( temp64, psLPC_Q14[ -10 ], a_Q12_10 );
                temp64 = __builtin_mips_madd( temp64, psLPC_Q14[ -11 ], a_Q12_11 );
                temp64 = __builtin_mips_madd( temp64, psLPC_Q14[ -12 ], a_Q12_12 );
                temp64 = __builtin_mips_madd( temp64, psLPC_Q14[ -13 ], a_Q12_13 );
                temp64 = __builtin_mips_madd( temp64, psLPC_Q14[ -14 ], a_Q12_14 );
                temp64 = __builtin_mips_madd( temp64, psLPC_Q14[ -15 ], a_Q12_15 );
            }
            temp64 += 32768;
            LPC_pred_Q14 = __builtin_mips_extr_w(temp64, 16);

            LPC_pred_Q14 = silk_LSHIFT( LPC_pred_Q14, 4 );                              /* Q10 -> Q14 */

            /* Noise shape feedback */
            silk_assert( ( shapingLPCOrder & 1 ) == 0 );   /* check that order is even */
            /* Output of lowpass section */
            tmp2 = silk_SMLAWB( psLPC_Q14[ 0 ], psDD->sAR2_Q14[ 0 ], warping_Q16 );
            /* Output of allpass section */
            tmp1 = silk_SMLAWB( psDD->sAR2_Q14[ 0 ], psDD->sAR2_Q14[ 1 ] - tmp2, warping_Q16 );
            psDD->sAR2_Q14[ 0 ] = tmp2;

            temp64 = __builtin_mips_mult(tmp2, AR_shp_Q13[ 0 ] );

            prev = psDD->sAR2_Q14[ 1 ];

            /* Loop over allpass sections */
            for( j = 2; j < shapingLPCOrder; j += 2 ) {
                cur = psDD->sAR2_Q14[ j ];
                next = psDD->sAR2_Q14[ j+1 ];
                /* Output of allpass section */
                tmp2 = silk_SMLAWB( prev, cur - tmp1, warping_Q16 );
                psDD->sAR2_Q14[ j - 1 ] = tmp1;
                temp64 = __builtin_mips_madd( temp64, tmp1, AR_shp_Q13[ j - 1 ] );
                temp64 = __builtin_mips_madd( temp64, tmp2, AR_shp_Q13[ j ] );
                /* Output of allpass section */
                tmp1 = silk_SMLAWB( cur, next - tmp2, warping_Q16 );
                psDD->sAR2_Q14[ j + 0 ] = tmp2;
                prev = next;
            }
            psDD->sAR2_Q14[ shapingLPCOrder - 1 ] = tmp1;
            temp64 = __builtin_mips_madd( temp64, tmp1, AR_shp_Q13[ shapingLPCOrder - 1 ] );
            temp64 += 32768;
            n_AR_Q14 = __builtin_mips_extr_w(temp64, 16);
            n_AR_Q14 = silk_LSHIFT( n_AR_Q14, 1 );                                      /* Q11 -> Q12 */
            n_AR_Q14 = silk_SMLAWB( n_AR_Q14, psDD->LF_AR_Q14, Tilt_Q14 );              /* Q12 */
            n_AR_Q14 = silk_LSHIFT( n_AR_Q14, 2 );                                      /* Q12 -> Q14 */

            n_LF_Q14 = silk_SMULWB( psDD->Shape_Q14[ *smpl_buf_idx ], LF_shp_Q14 );     /* Q12 */
            n_LF_Q14 = silk_SMLAWT( n_LF_Q14, psDD->LF_AR_Q14, LF_shp_Q14 );            /* Q12 */
            n_LF_Q14 = silk_LSHIFT( n_LF_Q14, 2 );                                      /* Q12 -> Q14 */

            /* Input minus prediction plus noise feedback                       */
            /* r = x[ i ] - LTP_pred - LPC_pred + n_AR + n_Tilt + n_LF + n_LTP  */
            tmp1 = silk_ADD32( n_AR_Q14, n_LF_Q14 );                                    /* Q14 */
            tmp2 = silk_ADD32( n_LTP_Q14, LPC_pred_Q14 );                               /* Q13 */
            tmp1 = silk_SUB32( tmp2, tmp1 );                                            /* Q13 */
            tmp1 = silk_RSHIFT_ROUND( tmp1, 4 );                                        /* Q10 */

            r_Q10 = silk_SUB32( x_Q10[ i ], tmp1 );                                     /* residual error Q10 */

            /* Flip sign depending on dither */
            if ( psDD->Seed < 0 ) {
                r_Q10 = -r_Q10;
            }
            r_Q10 = silk_LIMIT_32( r_Q10, -(31 << 10), 30 << 10 );

            /* Find two quantization level candidates and measure their rate-distortion */
            q1_Q10 = silk_SUB32( r_Q10, offset_Q10 );
            q1_Q0 = silk_RSHIFT( q1_Q10, 10 );
            if( q1_Q0 > 0 ) {
                q1_Q10  = silk_SUB32( silk_LSHIFT( q1_Q0, 10 ), QUANT_LEVEL_ADJUST_Q10 );
                q1_Q10  = silk_ADD32( q1_Q10, offset_Q10 );
                q2_Q10  = silk_ADD32( q1_Q10, 1024 );
                rd1_Q10 = silk_SMULBB( q1_Q10, Lambda_Q10 );
                rd2_Q10 = silk_SMULBB( q2_Q10, Lambda_Q10 );
            } else if( q1_Q0 == 0 ) {
                q1_Q10  = offset_Q10;
                q2_Q10  = silk_ADD32( q1_Q10, 1024 - QUANT_LEVEL_ADJUST_Q10 );
                rd1_Q10 = silk_SMULBB( q1_Q10, Lambda_Q10 );
                rd2_Q10 = silk_SMULBB( q2_Q10, Lambda_Q10 );
            } else if( q1_Q0 == -1 ) {
                q2_Q10  = offset_Q10;
                q1_Q10  = silk_SUB32( q2_Q10, 1024 - QUANT_LEVEL_ADJUST_Q10 );
                rd1_Q10 = silk_SMULBB( -q1_Q10, Lambda_Q10 );
                rd2_Q10 = silk_SMULBB(  q2_Q10, Lambda_Q10 );
            } else {            /* q1_Q0 < -1 */
                q1_Q10  = silk_ADD32( silk_LSHIFT( q1_Q0, 10 ), QUANT_LEVEL_ADJUST_Q10 );
                q1_Q10  = silk_ADD32( q1_Q10, offset_Q10 );
                q2_Q10  = silk_ADD32( q1_Q10, 1024 );
                rd1_Q10 = silk_SMULBB( -q1_Q10, Lambda_Q10 );
                rd2_Q10 = silk_SMULBB( -q2_Q10, Lambda_Q10 );
            }
            rr_Q10  = silk_SUB32( r_Q10, q1_Q10 );
            rd1_Q10 = silk_RSHIFT( silk_SMLABB( rd1_Q10, rr_Q10, rr_Q10 ), 10 );
            rr_Q10  = silk_SUB32( r_Q10, q2_Q10 );
            rd2_Q10 = silk_RSHIFT( silk_SMLABB( rd2_Q10, rr_Q10, rr_Q10 ), 10 );

            if( rd1_Q10 < rd2_Q10 ) {
                psSS[ 0 ].RD_Q10 = silk_ADD32( psDD->RD_Q10, rd1_Q10 );
                psSS[ 1 ].RD_Q10 = silk_ADD32( psDD->RD_Q10, rd2_Q10 );
                psSS[ 0 ].Q_Q10  = q1_Q10;
                psSS[ 1 ].Q_Q10  = q2_Q10;
            } else {
                psSS[ 0 ].RD_Q10 = silk_ADD32( psDD->RD_Q10, rd2_Q10 );
                psSS[ 1 ].RD_Q10 = silk_ADD32( psDD->RD_Q10, rd1_Q10 );
                psSS[ 0 ].Q_Q10  = q2_Q10;
                psSS[ 1 ].Q_Q10  = q1_Q10;
            }

            /* Update states for best quantization */

            /* Quantized excitation */
            exc_Q14 = silk_LSHIFT32( psSS[ 0 ].Q_Q10, 4 );
            if ( psDD->Seed < 0 ) {
                exc_Q14 = -exc_Q14;
            }

            /* Add predictions */
            LPC_exc_Q14 = silk_ADD32( exc_Q14, LTP_pred_Q14 );
            xq_Q14      = silk_ADD32( LPC_exc_Q14, LPC_pred_Q14 );

            /* Update states */
            sLF_AR_shp_Q14         = silk_SUB32( xq_Q14, n_AR_Q14 );
            psSS[ 0 ].sLTP_shp_Q14 = silk_SUB32( sLF_AR_shp_Q14, n_LF_Q14 );
            psSS[ 0 ].LF_AR_Q14    = sLF_AR_shp_Q14;
            psSS[ 0 ].LPC_exc_Q14  = LPC_exc_Q14;
            psSS[ 0 ].xq_Q14       = xq_Q14;

            /* Update states for second best quantization */

            /* Quantized excitation */
            exc_Q14 = silk_LSHIFT32( psSS[ 1 ].Q_Q10, 4 );
            if ( psDD->Seed < 0 ) {
                exc_Q14 = -exc_Q14;
            }


            /* Add predictions */
            LPC_exc_Q14 = silk_ADD32( exc_Q14, LTP_pred_Q14 );
            xq_Q14      = silk_ADD32( LPC_exc_Q14, LPC_pred_Q14 );

            /* Update states */
            sLF_AR_shp_Q14         = silk_SUB32( xq_Q14, n_AR_Q14 );
            psSS[ 1 ].sLTP_shp_Q14 = silk_SUB32( sLF_AR_shp_Q14, n_LF_Q14 );
            psSS[ 1 ].LF_AR_Q14    = sLF_AR_shp_Q14;
            psSS[ 1 ].LPC_exc_Q14  = LPC_exc_Q14;
            psSS[ 1 ].xq_Q14       = xq_Q14;
        }

        *smpl_buf_idx  = ( *smpl_buf_idx - 1 ) % DECISION_DELAY;
        if( *smpl_buf_idx < 0 ) *smpl_buf_idx += DECISION_DELAY;
        last_smple_idx = ( *smpl_buf_idx + decisionDelay ) % DECISION_DELAY;

        /* Find winner */
        RDmin_Q10 = psSampleState[ 0 ][ 0 ].RD_Q10;
        Winner_ind = 0;
        for( k = 1; k < nStatesDelayedDecision; k++ ) {
            if( psSampleState[ k ][ 0 ].RD_Q10 < RDmin_Q10 ) {
                RDmin_Q10  = psSampleState[ k ][ 0 ].RD_Q10;
                Winner_ind = k;
            }
        }

        /* Increase RD values of expired states */
        Winner_rand_state = psDelDec[ Winner_ind ].RandState[ last_smple_idx ];
        for( k = 0; k < nStatesDelayedDecision; k++ ) {
            if( psDelDec[ k ].RandState[ last_smple_idx ] != Winner_rand_state ) {
                psSampleState[ k ][ 0 ].RD_Q10 = silk_ADD32( psSampleState[ k ][ 0 ].RD_Q10, silk_int32_MAX >> 4 );
                psSampleState[ k ][ 1 ].RD_Q10 = silk_ADD32( psSampleState[ k ][ 1 ].RD_Q10, silk_int32_MAX >> 4 );
                silk_assert( psSampleState[ k ][ 0 ].RD_Q10 >= 0 );
            }
        }

        /* Find worst in first set and best in second set */
        RDmax_Q10  = psSampleState[ 0 ][ 0 ].RD_Q10;
        RDmin_Q10  = psSampleState[ 0 ][ 1 ].RD_Q10;
        RDmax_ind = 0;
        RDmin_ind = 0;
        for( k = 1; k < nStatesDelayedDecision; k++ ) {
            /* find worst in first set */
            if( psSampleState[ k ][ 0 ].RD_Q10 > RDmax_Q10 ) {
                RDmax_Q10  = psSampleState[ k ][ 0 ].RD_Q10;
                RDmax_ind = k;
            }
            /* find best in second set */
            if( psSampleState[ k ][ 1 ].RD_Q10 < RDmin_Q10 ) {
                RDmin_Q10  = psSampleState[ k ][ 1 ].RD_Q10;
                RDmin_ind = k;
            }
        }

        /* Replace a state if best from second set outperforms worst in first set */
        if( RDmin_Q10 < RDmax_Q10 ) {
            silk_memcpy( ( (opus_int32 *)&psDelDec[ RDmax_ind ] ) + i,
                         ( (opus_int32 *)&psDelDec[ RDmin_ind ] ) + i, sizeof( NSQ_del_dec_struct ) - i * sizeof( opus_int32) );
            silk_memcpy( &psSampleState[ RDmax_ind ][ 0 ], &psSampleState[ RDmin_ind ][ 1 ], sizeof( NSQ_sample_struct ) );
        }

        /* Write samples from winner to output and long-term filter states */
        psDD = &psDelDec[ Winner_ind ];
        if( subfr > 0 || i >= decisionDelay ) {
            pulses[  i - decisionDelay ] = (opus_int8)silk_RSHIFT_ROUND( psDD->Q_Q10[ last_smple_idx ], 10 );
            xq[ i - decisionDelay ] = (opus_int16)silk_SAT16( silk_RSHIFT_ROUND(
                silk_SMULWW( psDD->Xq_Q14[ last_smple_idx ], delayedGain_Q10[ last_smple_idx ] ), 8 ) );
            NSQ->sLTP_shp_Q14[ NSQ->sLTP_shp_buf_idx - decisionDelay ] = psDD->Shape_Q14[ last_smple_idx ];
            sLTP_Q15[          NSQ->sLTP_buf_idx     - decisionDelay ] = psDD->Pred_Q15[  last_smple_idx ];
        }
        NSQ->sLTP_shp_buf_idx++;
        NSQ->sLTP_buf_idx++;

        /* Update states */
        for( k = 0; k < nStatesDelayedDecision; k++ ) {
            psDD                                     = &psDelDec[ k ];
            psSS                                     = &psSampleState[ k ][ 0 ];
            psDD->LF_AR_Q14                          = psSS->LF_AR_Q14;
            psDD->sLPC_Q14[ NSQ_LPC_BUF_LENGTH + i ] = psSS->xq_Q14;
            psDD->Xq_Q14[    *smpl_buf_idx ]         = psSS->xq_Q14;
            psDD->Q_Q10[     *smpl_buf_idx ]         = psSS->Q_Q10;
            psDD->Pred_Q15[  *smpl_buf_idx ]         = silk_LSHIFT32( psSS->LPC_exc_Q14, 1 );
            psDD->Shape_Q14[ *smpl_buf_idx ]         = psSS->sLTP_shp_Q14;
            psDD->Seed                               = silk_ADD32_ovflw( psDD->Seed, silk_RSHIFT_ROUND( psSS->Q_Q10, 10 ) );
            psDD->RandState[ *smpl_buf_idx ]         = psDD->Seed;
            psDD->RD_Q10                             = psSS->RD_Q10;
        }
        delayedGain_Q10[     *smpl_buf_idx ]         = Gain_Q10;
    }
    /* Update LPC states */
    for( k = 0; k < nStatesDelayedDecision; k++ ) {
        psDD = &psDelDec[ k ];
        silk_memcpy( psDD->sLPC_Q14, &psDD->sLPC_Q14[ length ], NSQ_LPC_BUF_LENGTH * sizeof( opus_int32 ) );
    }
}

#endif /* __NSQ_DEL_DEC_MIPSR1_H__ */