Optimize decodeplane32().
[ffmpeg.git] / libavcodec / acelp_pitch_delay.h
1 /*
2  * gain code, gain pitch and pitch delay decoding
3  *
4  * Copyright (c) 2008 Vladimir Voroshilov
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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 #ifndef AVCODEC_ACELP_PITCH_DELAY_H
24 #define AVCODEC_ACELP_PITCH_DELAY_H
25
26 #include <stdint.h>
27 #include "dsputil.h"
28
29 #define PITCH_DELAY_MIN             20
30 #define PITCH_DELAY_MAX             143
31
32 /**
33  * \brief Decode pitch delay of the first subframe encoded by 8 bits with 1/3
34  *        resolution.
35  * \param ac_index adaptive codebook index (8 bits)
36  *
37  * \return pitch delay in 1/3 units
38  *
39  * Pitch delay is coded:
40  *    with 1/3 resolution, 19  < pitch_delay <  85
41  *    integers only,       85 <= pitch_delay <= 143
42  */
43 int ff_acelp_decode_8bit_to_1st_delay3(int ac_index);
44
45 /**
46  * \brief Decode pitch delay of the second subframe encoded by 5 or 6 bits
47  *        with 1/3 precision.
48  * \param ac_index adaptive codebook index (5 or 6 bits)
49  * \param pitch_delay_min lower bound (integer) of pitch delay interval
50  *                      for second subframe
51  *
52  * \return pitch delay in 1/3 units
53  *
54  * Pitch delay is coded:
55  *    with 1/3 resolution, -6 < pitch_delay - int(prev_pitch_delay) < 5
56  *
57  * \remark The routine is used in G.729 @8k, AMR @10.2k, AMR @7.95k,
58  *         AMR @7.4k for the second subframe.
59  */
60 int ff_acelp_decode_5_6_bit_to_2nd_delay3(
61         int ac_index,
62         int pitch_delay_min);
63
64 /**
65  * \brief Decode pitch delay with 1/3 precision.
66  * \param ac_index adaptive codebook index (4 bits)
67  * \param pitch_delay_min lower bound (integer) of pitch delay interval for
68  *                      second subframe
69  *
70  * \return pitch delay in 1/3 units
71  *
72  * Pitch delay is coded:
73  *    integers only,          -6  < pitch_delay - int(prev_pitch_delay) <= -2
74  *    with 1/3 resolution,    -2  < pitch_delay - int(prev_pitch_delay) <  1
75  *    integers only,           1 <= pitch_delay - int(prev_pitch_delay) <  5
76  *
77  * \remark The routine is used in G.729 @6.4k, AMR @6.7k, AMR @5.9k,
78  *         AMR @5.15k, AMR @4.75k for the second subframe.
79  */
80 int ff_acelp_decode_4bit_to_2nd_delay3(
81         int ac_index,
82         int pitch_delay_min);
83
84 /**
85  * \brief Decode pitch delay of the first subframe encoded by 9 bits
86  *        with 1/6 precision.
87  * \param ac_index adaptive codebook index (9 bits)
88  * \param pitch_delay_min lower bound (integer) of pitch delay interval for
89  *                      second subframe
90  *
91  * \return pitch delay in 1/6 units
92  *
93  * Pitch delay is coded:
94  *    with 1/6 resolution,  17  < pitch_delay <  95
95  *    integers only,        95 <= pitch_delay <= 143
96  *
97  * \remark The routine is used in AMR @12.2k for the first and third subframes.
98  */
99 int ff_acelp_decode_9bit_to_1st_delay6(int ac_index);
100
101 /**
102  * \brief Decode pitch delay of the second subframe encoded by 6 bits
103  *        with 1/6 precision.
104  * \param ac_index adaptive codebook index (6 bits)
105  * \param pitch_delay_min lower bound (integer) of pitch delay interval for
106  *                      second subframe
107  *
108  * \return pitch delay in 1/6 units
109  *
110  * Pitch delay is coded:
111  *    with 1/6 resolution, -6 < pitch_delay - int(prev_pitch_delay) < 5
112  *
113  * \remark The routine is used in AMR @12.2k for the second and fourth subframes.
114  */
115 int ff_acelp_decode_6bit_to_2nd_delay6(
116         int ac_index,
117         int pitch_delay_min);
118
119 /**
120  * \brief Update past quantized energies
121  * \param quant_energy [in/out] past quantized energies (5.10)
122  * \param gain_corr_factor gain correction factor
123  * \param log2_ma_pred_order log2() of MA prediction order
124  * \param erasure frame erasure flag
125  *
126  * If frame erasure flag is not equal to zero, memory is updated with
127  * averaged energy, attenuated by 4dB:
128  *     max(avg(quant_energy[i])-4, -14), i=0,ma_pred_order
129  *
130  * In normal mode memory is updated with
131  *     Er - Ep = 20 * log10(gain_corr_factor)
132  *
133  * \remark The routine is used in G.729 and AMR (all modes).
134  */
135 void ff_acelp_update_past_gain(
136         int16_t* quant_energy,
137         int gain_corr_factor,
138         int log2_ma_pred_order,
139         int erasure);
140
141 /**
142  * \brief Decode the adaptive codebook gain and add
143  *        correction (4.1.5 and 3.9.1 of G.729).
144  * \param dsp initialized dsputil context
145  * \param gain_corr_factor gain correction factor (2.13)
146  * \param fc_v fixed-codebook vector (2.13)
147  * \param mr_energy mean innovation energy and fixed-point correction (7.13)
148  * \param quant_energy [in/out] past quantized energies (5.10)
149  * \param subframe_size length of subframe
150  * \param ma_pred_order MA prediction order
151  *
152  * \return quantized fixed-codebook gain (14.1)
153  *
154  * The routine implements equations 69, 66 and 71 of the G.729 specification (3.9.1)
155  *
156  *    Em   - mean innovation energy (dB, constant, depends on decoding algorithm)
157  *    Ep   - mean-removed predicted energy (dB)
158  *    Er   - mean-removed innovation energy (dB)
159  *    Ei   - mean energy of the fixed-codebook contribution (dB)
160  *    N    - subframe_size
161  *    M    - MA (Moving Average) prediction order
162  *    gc   - fixed-codebook gain
163  *    gc_p - predicted fixed-codebook gain
164  *
165  *    Fixed codebook gain is computed using predicted gain gc_p and
166  *    correction factor gain_corr_factor as shown below:
167  *
168  *        gc = gc_p * gain_corr_factor
169  *
170  *    The predicted fixed codebook gain gc_p is found by predicting
171  *    the energy of the fixed-codebook contribution from the energy
172  *    of previous fixed-codebook contributions.
173  *
174  *        mean = 1/N * sum(i,0,N){ fc_v[i] * fc_v[i] }
175  *
176  *        Ei = 10log(mean)
177  *
178  *        Er = 10log(1/N * gc^2 * mean) - Em = 20log(gc) + Ei - Em
179  *
180  *    Replacing Er with Ep and gc with gc_p we will receive:
181  *
182  *        Ep = 10log(1/N * gc_p^2 * mean) - Em = 20log(gc_p) + Ei - Em
183  *
184  *    and from above:
185  *
186  *        gc_p = 10^((Ep - Ei + Em) / 20)
187  *
188  *    Ep is predicted using past energies and prediction coefficients:
189  *
190  *        Ep = sum(i,0,M){ ma_prediction_coeff[i] * quant_energy[i] }
191  *
192  *    gc_p in fixed-point arithmetic is calculated as following:
193  *
194  *        mean = 1/N * sum(i,0,N){ (fc_v[i] / 2^13) * (fc_v[i] / 2^13) } =
195  *        = 1/N * sum(i,0,N) { fc_v[i] * fc_v[i] } / 2^26
196  *
197  *        Ei = 10log(mean) = -10log(N) - 10log(2^26) +
198  *        + 10log(sum(i,0,N) { fc_v[i] * fc_v[i] })
199  *
200  *        Ep - Ei + Em = Ep + Em + 10log(N) + 10log(2^26) -
201  *        - 10log(sum(i,0,N) { fc_v[i] * fc_v[i] }) =
202  *        = Ep + mr_energy - 10log(sum(i,0,N) { fc_v[i] * fc_v[i] })
203  *
204  *        gc_p = 10 ^ ((Ep - Ei + Em) / 20) =
205  *        = 2 ^ (3.3219 * (Ep - Ei + Em) / 20) = 2 ^ (0.166 * (Ep - Ei + Em))
206  *
207  *    where
208  *
209  *        mr_energy = Em + 10log(N) + 10log(2^26)
210  *
211  * \remark The routine is used in G.729 and AMR (all modes).
212  */
213 int16_t ff_acelp_decode_gain_code(
214     DSPContext *dsp,
215     int gain_corr_factor,
216     const int16_t* fc_v,
217     int mr_energy,
218     const int16_t* quant_energy,
219     const int16_t* ma_prediction_coeff,
220     int subframe_size,
221     int max_pred_order);
222
223 /**
224  * Calculate fixed gain (part of section 6.1.3 of AMR spec)
225  *
226  * @param fixed_gain_factor gain correction factor
227  * @param fixed_energy decoded algebraic codebook vector energy
228  * @param prediction_error vector of the quantified predictor errors of
229  *        the four previous subframes. It is updated by this function.
230  * @param energy_mean desired mean innovation energy
231  * @param pred_table table of four moving average coefficients
232  */
233 float ff_amr_set_fixed_gain(float fixed_gain_factor, float fixed_mean_energy,
234                             float *prediction_error, float energy_mean,
235                             const float *pred_table);
236
237
238 /**
239  * Decode the adaptive codebook index to the integer and fractional parts
240  * of the pitch lag for one subframe at 1/3 fractional precision.
241  *
242  * The choice of pitch lag is described in 3GPP TS 26.090 section 5.6.1.
243  *
244  * @param lag_int             integer part of pitch lag of the current subframe
245  * @param lag_frac            fractional part of pitch lag of the current subframe
246  * @param pitch_index         parsed adaptive codebook (pitch) index
247  * @param prev_lag_int        integer part of pitch lag for the previous subframe
248  * @param subframe            current subframe number
249  * @param third_as_first      treat the third frame the same way as the first
250  */
251 void ff_decode_pitch_lag(int *lag_int, int *lag_frac, int pitch_index,
252                          const int prev_lag_int, const int subframe,
253                          int third_as_first, int resolution);
254
255 #endif /* AVCODEC_ACELP_PITCH_DELAY_H */