调音台

paddb xmm0, xmm1 ; 16 lanes: each  8-bit, xmm0 += xmm1
paddw xmm2, xmm3 ;  8 lanes: each 16-bit, xmm2 += xmm3

psubd xmm4, xmm5 ;  4 lanes: each 32-bit, xmm4 -= xmm5
psubq xmm6, xmm7 ;  2 lanes: each 64-bit, xmm6 -= xmm7

pmovsxwd xmm0, xmm1   ; 4 words -> 4 dwords, sign-extended
pmovzxbw xmm0, xmm1   ; 8 bytes -> 8 words, zero-extended

cvtdq2ps xmm0, xmm1 ; convert 32-bit signed integers in xmm1 to 32-bit floats in xmm0
cvtdq2pd xmm2, xmm3 ; convert 32-bit signed integers in xmm3 to 64-bit floats in xmm2
cvtps2dq xmm4, xmm5 ; convert 32-bit floats in xmm5 to 32-bit signed integers in xmm4

roundps xmm0, xmm1, 1 ; xmm0 = floor(xmm1), packed 32-bit floats
roundpd xmm2, xmm3, 2 ; xmm2 = ceil(xmm3), packed 64-bit floats

说明

你正在为录音棚里的一台小型调音台编写数字核心部分。

声音以一连串采样的形式传入。 每个采样都是一个数字，描述某个瞬间扬声器纸盆的位置。 调音台会一次处理整块采样，对每个采样应用相同的运算。

你有五个任务，每个任务都对内存中的一块采样进行运算。 你通过内存地址接收操作数，并通过结果地址写出答案。

1. 混合两条音轨

录音棚有时会把不同乐器录在不同的音轨上。 为了让它们通过同一组扬声器播放，你要把两条音轨相加为一条。

实现 mix_tracks 函数，它逐采样地把两条音轨相加。 每条音轨都是一块 8 个有符号 16 位采样。 超出有符号 16 位范围的求和结果必须钳位，而不是回绕。

这个函数按以下顺序接收实参：

• result：一段 16 字节对齐的内存地址，指向写入 8 个混合后采样的缓冲区。
• track_a：第一条音轨的 16 字节对齐内存地址，包含 8 个有符号 16 位采样。
• track_b：第二条音轨的 16 字节对齐内存地址，包含 8 个有符号 16 位采样。

track_a = {10000, 30000, 20000, -30000, -20000, -100,  100, 0}
track_b = { 5000,  5000, 20000,  -5000, -20000,  100, -100, 0}
result  = {15000, 32767, 32767, -32768, -32768,    0,    0, 0}

这个函数没有返回值。

2. 消除串音

当两支麦克风同时录音时，每一支都会拾取到另一支所录声源的微弱副本。 这种不需要的副本叫做_串音_。 一旦测出这种串音，就必须把它减掉，以清理音轨。

实现 remove_bleed 函数，它逐采样地从音轨块中减去串音块。 每个块都是 8 个有符号 16 位采样，减法必须饱和。

这个函数按以下顺序接收实参：

• result：写入 8 个清理后采样的内存地址（不保证对齐）。
• track：所录音轨的 16 字节对齐内存地址，8 个有符号 16 位采样。
• bleed：要消除的串音的内存地址，8 个有符号 16 位采样（不保证对齐）。

track  = {10000, -30000, 5000, 32767, 0,  200, -200, 15000}
bleed  = { 2000,   5000, 5000,    -5, 0,  300,  300,  5000}
result = { 8000, -32768,    0, 32767, 0, -100, -500, 10000}

这个函数没有返回值。

3. 合并电平表

每个声道的上方都有一个电平表，一个小条，其亮度表示该声道有多响。 前面板上有一个主电平表，它的亮度应当相当于两个声道合并起来的亮度。 你把两个电平表块相加来驱动它。

注意，明亮的电平表会保持最亮，而不会回绕变暗，所以求和是饱和的。

实现 combine_meters 函数，它逐采样地把两个电平表块相加。 这个函数按以下顺序接收实参：

• result：写入 16 个合并后数值的 16 字节对齐内存地址。
• meter_a：第一个声道的电平表块的 16 字节对齐内存地址，包含 16 个打包的无符号 8 位值。
• meter_b：第二个声道的电平表块的 16 字节对齐内存地址，包含 16 个打包的无符号 8 位值。

每个块都是 16 个无符号 8 位值。 它们应当相加，并饱和到无符号范围。

meter_a = {200, 100,  50, 255, 0, 128, 10, 240, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8}
meter_b = {100, 100, 200,   1, 0, 128, 10,  20, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8}
result  = {255, 200, 250, 255, 0, 255, 20, 255, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16}

这个函数没有返回值。

4. 应用淡出

歌曲不应该戛然而止，而应在结尾处淡出。 你有一块_增益系数_，每个采样对应一个，它们逐步递减，越来越轻。

每个系数都是一个以 65536 为分母的分数。 例如，如果一个采样的值是 16384，它实际表示 16384 / 65536，也就是 1 / 4。 可用的最大值 32767 略小于二分之一。

由于 65536 是 2^16，把采样乘以它的系数并保留乘积的_高半部分_，就得到 sample * gain / 65536。

实现 apply_fade 函数，它按系数缩放每个采样。 这个函数按以下顺序接收实参：

• result：写入所有缩放后采样的 16 字节对齐内存地址。
• track：音轨的 16 字节对齐内存地址，包含 n 个有符号 16 位采样。
• gains：增益系数的 16 字节对齐内存地址，包含 n 个有符号 16 位值，每个都在 0 到 32767 范围内。
• n：采样的数量，始终非零且是 8 的倍数，为 64 位无符号整数。

注意，音轨是一个数组，存放 n 个有符号 16 位采样，其中 n 永不为零，且始终是 8 的倍数。 对每个采样来说，缩放后的结果是该有符号乘积的高 16 位：sample * gain。

track  = {20000, 20000, 20000, 20000, -20000, -20000, -20000, -20000}
gains  = {32767, 24576, 16384,  8192,  32767,  24576,  16384,   8192}
result = { 9999,  7500,  5000,  2500, -10000,  -7500,  -5000,  -2500}

这个函数没有返回值。

5. 衰减音轨

鼓手录得声音太大了。 为了把整条音轨的音量降下来，你要把每个采样都除以一个常数。

实现 attenuate_track 函数。 这个函数按以下顺序接收实参：

• result：写入结果的 16 字节对齐内存地址，结果为 32 位有符号整数。
• samples：采样的 16 字节对齐内存地址，n 个有符号 16 位值。
• divisor：除数的 4 个相同副本的 16 字节对齐内存地址，为 32 位整数。
• n 是采样的数量，始终非零且是 4 的倍数，为 64 位无符号整数。

注意，samples 是一个数组，存放 n 个有符号 16 位采样，其中 n 永不为零，且始终是 4 的倍数。

除数以同一个 32 位整数的 4 个副本提供，已经复制好，以便一次填满全部四个通道。

整数 SIMD 没有打包除法，所以这项工作用打包浮点数完成，然后再转换回打包的 32 位整数，存入 result。 转换回来时向零截断，所以商 2.3 变成 2，-2.3 变成 -2。

samples = {300, 150, 90, -120, 100, 50, -50, 7}
divisor = {3, 3, 3, 3}
result  = {100,  50, 30,  -40,  33, 16, -16, 2}

这个函数没有返回值。