18f304d1e0704eacc1f79b000f46ce4d48b1611c
[ffmpeg.git] / libavcodec / ra144.c
1 /*
2  * Real Audio 1.0 (14.4K)
3  * Copyright (c) 2003 the ffmpeg project
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 "avcodec.h"
23 #include "bitstream.h"
24 #include "ra144.h"
25
26 #define NBLOCKS         4       /* number of segments within a block */
27 #define BLOCKSIZE       40      /* (quarter) block size in 16-bit words (80 bytes) */
28 #define HALFBLOCK       20      /* BLOCKSIZE/2 */
29 #define BUFFERSIZE      146     /* for do_output */
30
31
32 /* internal globals */
33 typedef struct {
34     unsigned int     oldval;
35     unsigned int     gbuf1[4];
36     unsigned short   gbuf2[4][30];
37     unsigned int    *decptr;                /* decoder ptr */
38
39     /* the swapped buffers */
40     unsigned int     swapbuffers[4][10];
41     unsigned int    *swapbuf1;
42     unsigned int    *swapbuf2;
43     unsigned int    *swapbuf1alt;
44     unsigned int    *swapbuf2alt;
45
46     unsigned int buffer[5];
47     unsigned short int buffer_2[148];
48 } Real144_internal;
49
50 static int ra144_decode_init(AVCodecContext * avctx)
51 {
52     Real144_internal *glob = avctx->priv_data;
53
54     glob->swapbuf1    = glob->swapbuffers[0];
55     glob->swapbuf2    = glob->swapbuffers[1];
56     glob->swapbuf1alt = glob->swapbuffers[2];
57     glob->swapbuf2alt = glob->swapbuffers[3];
58
59     return 0;
60 }
61
62 /* lookup square roots in table */
63 static int t_sqrt(unsigned int x)
64 {
65     int s = 0;
66     while (x > 0xfff) {
67         s++;
68         x = x >> 2;
69     }
70
71     return (ff_sqrt(x << 20) << s) << 2;
72 }
73
74 /* do 'voice' */
75 static void do_voice(const int *a1, int *a2)
76 {
77     int buffer[10];
78     int *b1 = buffer;
79     int *b2 = a2;
80     int x, y;
81
82     for (x=0; x < 10; x++) {
83         b1[x] = a1[x] << 4;
84
85         for (y=0; y < x; y++)
86             b1[y] = ((a1[x] * b2[x-y-1]) >> 12) + b2[y];
87
88         FFSWAP(int *, b1, b2);
89     }
90
91     for (x=0; x < 10; x++)
92         a2[x] >>= 4;
93 }
94
95 /* rotate block */
96 static void rotate_block(const short *source, short *target, int offset)
97 {
98     int i=0, k=0;
99     source += BUFFERSIZE - offset;
100
101     while (i<BLOCKSIZE) {
102         target[i++] = source[k++];
103
104         if (k == offset)
105             k = 0;
106     }
107 }
108
109 /* inverse root mean square */
110 static int irms(const short *data, int factor)
111 {
112     unsigned int i, sum = 0;
113
114     for (i=0; i < BLOCKSIZE; i++)
115         sum += data[i] * data[i];
116
117     if (sum == 0)
118         return 0; /* OOPS - division by zero */
119
120     return (0x20000000 / (t_sqrt(sum) >> 8)) * factor;
121 }
122
123 /* multiply/add wavetable */
124 static void add_wav(int n, int f, int m1, int m2, int m3, const short *s1,
125                     const short *s2, const short *s3, short *dest)
126 {
127     int a = 0;
128     int b, c, i;
129     const short *ptr, *ptr2;
130
131     ptr  = wavtable1[n];
132     ptr2 = wavtable2[n];
133
134     if (f)
135         a = (ptr[0] * m1) >> (ptr2[0] + 1);
136
137     b = (ptr[1] * m2) >> (ptr2[1] + 1);
138     c = (ptr[2] * m3) >> (ptr2[2] + 1);
139
140     for (i=0; i < BLOCKSIZE; i++)
141         dest[i] = ((*(s1++)) * a + (*(s2++)) * b + (*(s3++)) * c) >> 12;
142 }
143
144
145 static void final(const short *i1, const short *i2,
146                   void *out, int *statbuf, int len)
147 {
148     int x, i;
149     unsigned short int work[50];
150     short *ptr = work;
151
152     memcpy(work, statbuf,20);
153     memcpy(work + 10, i2, len * 2);
154
155     for (i=0; i<len; i++) {
156         int sum = 0;
157
158         for(x=0; x<10; x++)
159             sum += i1[9-x] * ptr[x];
160
161         sum >>= 12;
162
163         if (ptr[10] - sum < -32768 || ptr[10] - sum > 32767) {
164             memset(out, 0, len * 2);
165             memset(statbuf, 0, 20);
166             return;
167         }
168
169         ptr[10] -= sum;
170         ptr++;
171     }
172
173     memcpy(out, work+10, len * 2);
174     memcpy(statbuf, work + 40, 20);
175 }
176
177 static unsigned int rms(const int *data, int f)
178 {
179     int x;
180     unsigned int res = 0x10000;
181     int b = 0;
182
183     for (x=0; x<10; x++) {
184         res = (((0x1000000 - (*data) * (*data)) >> 12) * res) >> 12;
185
186         if (res == 0)
187             return 0;
188
189             if (res > 0x10000)
190                 return 0; /* We're screwed, might as well go out with a bang. :P */
191
192         while (res <= 0x3fff) {
193             b++;
194             res <<= 2;
195         }
196         data++;
197     }
198
199     if (res > 0)
200         res = t_sqrt(res);
201
202     res >>= (b + 10);
203     res = (res * f) >> 10;
204     return res;
205 }
206
207 /* do quarter-block output */
208 static void do_output_subblock(Real144_internal *glob, const unsigned short  *gsp, unsigned int gval, signed short *output_buffer, GetBitContext *gb)
209 {
210     unsigned short int buffer_a[40];
211     unsigned short int *block;
212     int e, f, g;
213     int a = get_bits(gb, 7);
214     int d = get_bits(gb, 8);
215     int b = get_bits(gb, 7);
216     int c = get_bits(gb, 7);
217
218     if (a) {
219         a += HALFBLOCK - 1;
220         rotate_block(glob->buffer_2, buffer_a, a);
221     }
222
223     e = ((ftable1[b] >> 4) * gval) >> 8;
224     f = ((ftable2[c] >> 4) * gval) >> 8;
225
226     if (a)
227         g = irms(buffer_a, gval) >> 12;
228     else
229         g = 0;
230
231     memmove(glob->buffer_2, glob->buffer_2 + BLOCKSIZE, (BUFFERSIZE - BLOCKSIZE) * 2);
232     block = glob->buffer_2 + BUFFERSIZE - BLOCKSIZE;
233
234     add_wav(d, a, g, e, f, buffer_a, etable1[b],
235             etable2[c], block);
236
237     final(gsp, block, output_buffer, glob->buffer, BLOCKSIZE);
238 }
239
240 static void dec1(Real144_internal *glob, const int *data, const int *inp,
241                  int n, int f, int block_idx)
242 {
243     short *ptr,*end;
244     signed   short  *decsp = glob->gbuf2[block_idx];
245
246      *(glob->decptr++) = rms(data, f);
247     end = (ptr = decsp) + (n * 10);
248
249     while (ptr < end)
250         *(ptr++) = *(inp++);
251 }
252
253 static int eq(const short *in, int *target)
254 {
255     int retval;
256     int a;
257     int b;
258     int c;
259     unsigned int u;
260     const short *sptr;
261     int *ptr1, *ptr2, *ptr3;
262     int *bp1, *bp2;
263     int buffer1[10];
264     int buffer2[10];
265
266     retval = 0;
267     bp1 = buffer1;
268     bp2 = buffer2;
269     ptr2 = (ptr3 = buffer2) + 9;
270     sptr = in;
271
272     while (ptr2 >= ptr3)
273         *(ptr3++) = *(sptr++);
274
275     target += 9;
276     a = bp2[9];
277     *target = a;
278
279     if (a + 0x1000 > 0x1fff)
280         return 0; /* We're screwed, might as well go out with a bang. :P */
281
282     c = 8;
283     u = a;
284
285     while (c >= 0) {
286         if (u == 0x1000)
287             u++;
288
289         if (u == 0xfffff000)
290             u--;
291
292         b = 0x1000-((u * u) >> 12);
293
294         if (b == 0)
295             b++;
296
297         ptr2 = bp1;
298         ptr1 = (ptr3 = bp2) + c;
299
300         for (u=0; u<=c; u++)
301             *(ptr2++) = ((*(ptr3++) - (((*target) * (*(ptr1--))) >> 12)) * (0x1000000 / b)) >> 12;
302
303         *(--target) = u = bp1[(c--)];
304
305         if ((u + 0x1000) > 0x1fff)
306             retval = 1;
307
308         FFSWAP(int *, bp1, bp2);
309     }
310     return retval;
311 }
312
313 static void dec2(Real144_internal *glob, const int *data, const int *inp,
314                  int n, int f, const int *inp2, int l)
315 {
316     unsigned const int *ptr1,*ptr2;
317     int work[10];
318     int a,b;
319     int x;
320     int result;
321     signed   short *decsp = glob->gbuf2[l];
322     unsigned short *sptr  = decsp;
323
324     if(l + 1 < NBLOCKS / 2)
325         a = NBLOCKS - (l + 1);
326     else
327         a = l + 1;
328
329     b = NBLOCKS - a;
330
331     if (l == 0) {
332         glob->decptr = glob->gbuf1;
333     }
334     ptr1 = inp;
335     ptr2 = inp2;
336
337     for (x=0; x<10*n; x++)
338         *(sptr++) = (a * (*ptr1++) + b * (*ptr2++)) >> 2;
339
340     result = eq(decsp, work);
341
342     if (result == 1) {
343         dec1(glob, data, inp, n, f, l);
344     } else {
345         *(glob->decptr++) = rms(work, f);
346     }
347 }
348
349 /* Uncompress one block (20 bytes -> 160*2 bytes) */
350 static int ra144_decode_frame(AVCodecContext * avctx,
351             void *vdata, int *data_size,
352             const uint8_t * buf, int buf_size)
353 {
354     static const uint8_t sizes[10] = {6, 5, 5, 4, 4, 3, 3, 3, 3, 2};
355     unsigned int a, c;
356     int i;
357     int16_t *data = vdata;
358     unsigned int val;
359
360     Real144_internal *glob = avctx->priv_data;
361     GetBitContext gb;
362
363     if(buf_size == 0)
364         return 0;
365
366     init_get_bits(&gb, buf, 20 * 8);
367
368     for (i=0; i<10; i++)
369         // "<< 1"? Doesn't this make one value out of two of the table useless?
370         glob->swapbuf1[i] = decodetable[i][get_bits(&gb, sizes[i]) << 1];
371
372     do_voice(glob->swapbuf1, glob->swapbuf2);
373
374     val = decodeval[get_bits(&gb, 5) << 1]; // Useless table entries?
375     a = t_sqrt(val*glob->oldval) >> 12;
376
377     dec2(glob, glob->swapbuf1alt, glob->swapbuf2alt, 3, glob->oldval, glob->swapbuf2, 0);
378     if (glob->oldval < val) {
379         dec2(glob, glob->swapbuf1, glob->swapbuf2, 3, a, glob->swapbuf2alt, 1);
380     } else {
381         dec2(glob, glob->swapbuf1alt, glob->swapbuf2alt, 3, a, glob->swapbuf2, 1);
382     }
383     dec2(glob, glob->swapbuf1, glob->swapbuf2, 3, val, glob->swapbuf2alt, 2);
384     dec1(glob, glob->swapbuf1, glob->swapbuf2, 3, val, 3);
385
386     /* do output */
387     for (c=0; c<4; c++) {
388         do_output_subblock(glob, glob->gbuf2[c], glob->gbuf1[c], data, &gb);
389
390         for (i=0; i<BLOCKSIZE; i++) {
391             *data = av_clip_int16(*data << 2);
392             data++;
393         }
394     }
395
396     glob->oldval = val;
397
398     FFSWAP(unsigned int *, glob->swapbuf1alt, glob->swapbuf1);
399     FFSWAP(unsigned int *, glob->swapbuf2alt, glob->swapbuf2);
400
401     *data_size = 2*160;
402     return 20;
403 }
404
405
406 AVCodec ra_144_decoder =
407 {
408     "real_144",
409     CODEC_TYPE_AUDIO,
410     CODEC_ID_RA_144,
411     sizeof(Real144_internal),
412     ra144_decode_init,
413     NULL,
414     NULL,
415     ra144_decode_frame,
416     .long_name = "RealAudio 1.0 (14.4K)",
417 };