Merge commit '6860b4081d046558c44b1b42f22022ea341a2a73'
[ffmpeg.git] / libavcodec / cngdec.c
1 /*
2  * RFC 3389 comfort noise generator
3  * Copyright (c) 2012 Martin Storsjo
4  *
5  * This file is part of FFmpeg.
6  *
7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
9  * License as published by the Free Software Foundation; either
10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
11  *
12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
15  * Lesser General Public License for more details.
16  *
17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
20  */
21
22 #include <math.h>
23
24 #include "libavutil/common.h"
25 #include "avcodec.h"
26 #include "celp_filters.h"
27 #include "libavutil/lfg.h"
28
29 typedef struct CNGContext {
30     AVFrame avframe;
31     float *refl_coef, *target_refl_coef;
32     float *lpc_coef;
33     int order;
34     int energy, target_energy;
35     int inited;
36     float *filter_out;
37     float *excitation;
38     AVLFG lfg;
39 } CNGContext;
40
41 static av_cold int cng_decode_close(AVCodecContext *avctx)
42 {
43     CNGContext *p = avctx->priv_data;
44     av_free(p->refl_coef);
45     av_free(p->target_refl_coef);
46     av_free(p->lpc_coef);
47     av_free(p->filter_out);
48     av_free(p->excitation);
49     return 0;
50 }
51
52 static av_cold int cng_decode_init(AVCodecContext *avctx)
53 {
54     CNGContext *p = avctx->priv_data;
55
56     avctx->sample_fmt  = AV_SAMPLE_FMT_S16;
57     avctx->channels    = 1;
58     avctx->sample_rate = 8000;
59
60     avcodec_get_frame_defaults(&p->avframe);
61     avctx->coded_frame  = &p->avframe;
62     p->order            = 12;
63     avctx->frame_size   = 640;
64     p->refl_coef        = av_mallocz(p->order * sizeof(*p->refl_coef));
65     p->target_refl_coef = av_mallocz(p->order * sizeof(*p->target_refl_coef));
66     p->lpc_coef         = av_mallocz(p->order * sizeof(*p->lpc_coef));
67     p->filter_out       = av_mallocz((avctx->frame_size + p->order) *
68                                      sizeof(*p->filter_out));
69     p->excitation       = av_mallocz(avctx->frame_size * sizeof(*p->excitation));
70     if (!p->refl_coef || !p->target_refl_coef || !p->lpc_coef ||
71         !p->filter_out || !p->excitation) {
72         cng_decode_close(avctx);
73         return AVERROR(ENOMEM);
74     }
75
76     av_lfg_init(&p->lfg, 0);
77
78     return 0;
79 }
80
81 static void make_lpc_coefs(float *lpc, const float *refl, int order)
82 {
83     float buf[100];
84     float *next, *cur;
85     int m, i;
86     next = buf;
87     cur  = lpc;
88     for (m = 0; m < order; m++) {
89         next[m] = refl[m];
90         for (i = 0; i < m; i++)
91             next[i] = cur[i] + refl[m] * cur[m - i - 1];
92         FFSWAP(float*, next, cur);
93     }
94     if (cur != lpc)
95         memcpy(lpc, cur, sizeof(*lpc) * order);
96 }
97
98 static void cng_decode_flush(AVCodecContext *avctx)
99 {
100     CNGContext *p = avctx->priv_data;
101     p->inited = 0;
102 }
103
104 static int cng_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
105                             int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
106 {
107
108     CNGContext *p = avctx->priv_data;
109     int buf_size  = avpkt->size;
110     int ret, i;
111     int16_t *buf_out;
112     float e = 1.0;
113     float scaling;
114
115     if (avpkt->size) {
116         int dbov = -avpkt->data[0];
117         p->target_energy = 1081109975 * pow(10, dbov / 10.0) * 0.75;
118         memset(p->target_refl_coef, 0, p->order * sizeof(*p->target_refl_coef));
119         for (i = 0; i < FFMIN(avpkt->size - 1, p->order); i++) {
120             p->target_refl_coef[i] = (avpkt->data[1 + i] - 127) / 128.0;
121         }
122     }
123
124     if (p->inited) {
125         p->energy = p->energy / 2 + p->target_energy / 2;
126         for (i = 0; i < p->order; i++)
127             p->refl_coef[i] = 0.6 *p->refl_coef[i] + 0.4 * p->target_refl_coef[i];
128     } else {
129         p->energy = p->target_energy;
130         memcpy(p->refl_coef, p->target_refl_coef, p->order * sizeof(*p->refl_coef));
131         p->inited = 1;
132     }
133     make_lpc_coefs(p->lpc_coef, p->refl_coef, p->order);
134
135     for (i = 0; i < p->order; i++)
136         e *= 1.0 - p->refl_coef[i]*p->refl_coef[i];
137
138     scaling = sqrt(e * p->energy / 1081109975);
139     for (i = 0; i < avctx->frame_size; i++) {
140         int r = (av_lfg_get(&p->lfg) & 0xffff) - 0x8000;
141         p->excitation[i] = scaling * r;
142     }
143     ff_celp_lp_synthesis_filterf(p->filter_out + p->order, p->lpc_coef,
144                                  p->excitation, avctx->frame_size, p->order);
145
146     p->avframe.nb_samples = avctx->frame_size;
147     if ((ret = avctx->get_buffer(avctx, &p->avframe)) < 0) {
148         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
149         return ret;
150     }
151     buf_out = (int16_t *)p->avframe.data[0];
152     for (i = 0; i < avctx->frame_size; i++)
153         buf_out[i] = p->filter_out[i + p->order];
154     memcpy(p->filter_out, p->filter_out + avctx->frame_size,
155            p->order * sizeof(*p->filter_out));
156
157     *got_frame_ptr   = 1;
158     *(AVFrame *)data = p->avframe;
159
160     return buf_size;
161 }
162
163 AVCodec ff_comfortnoise_decoder = {
164     .name           = "comfortnoise",
165     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
166     .id             = AV_CODEC_ID_COMFORT_NOISE,
167     .priv_data_size = sizeof(CNGContext),
168     .init           = cng_decode_init,
169     .decode         = cng_decode_frame,
170     .flush          = cng_decode_flush,
171     .close          = cng_decode_close,
172     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("RFC 3389 comfort noise generator"),
173     .sample_fmts    = (const enum AVSampleFormat[]){ AV_SAMPLE_FMT_S16,
174                                                      AV_SAMPLE_FMT_NONE },
175     .capabilities   = CODEC_CAP_DELAY | CODEC_CAP_DR1,
176 };