5303abe55040b0a8454b111d0261b2fb850f15b3
[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[8];
36     unsigned short   gbuf2[120];
37     unsigned int    *decptr;                /* decoder ptr */
38     signed   short  *decsp;
39
40     /* the swapped buffers */
41     unsigned int     swapbuffers[4][10];
42     unsigned int    *swapbuf1;
43     unsigned int    *swapbuf2;
44     unsigned int    *swapbuf1alt;
45     unsigned int    *swapbuf2alt;
46
47     unsigned int buffer[5];
48     unsigned short int buffer_2[148];
49
50     unsigned short *sptr;
51
52     signed short wavtable1[2304];
53     unsigned short wavtable2[2304];
54 } Real144_internal;
55
56 static int ra144_decode_init(AVCodecContext * avctx)
57 {
58     Real144_internal *glob = avctx->priv_data;
59
60     glob->swapbuf1    = glob->swapbuffers[0];
61     glob->swapbuf2    = glob->swapbuffers[1];
62     glob->swapbuf1alt = glob->swapbuffers[2];
63     glob->swapbuf2alt = glob->swapbuffers[3];
64
65     memcpy(glob->wavtable1, wavtable1, sizeof(wavtable1));
66     memcpy(glob->wavtable2, wavtable2, sizeof(wavtable2));
67
68     return 0;
69 }
70
71 static void final(Real144_internal *glob, short *i1, short *i2, void *out, int *statbuf, int len);
72 static void add_wav(Real144_internal *glob, int n, int f, int m1, int m2, int m3, short *s1, short *s2, short *s3, short *dest);
73 static int irms(short *data, int factor);
74 static void rotate_block(short *source, short *target, int offset);
75
76 /* lookup square roots in table */
77 static int t_sqrt(unsigned int x)
78 {
79     int s = 0;
80     while (x > 0xfff) {
81         s++;
82         x = x >> 2;
83     }
84
85     return (sqrt_table[x] << s) << 2;
86 }
87
88 /* do 'voice' */
89 static void do_voice(int *a1, int *a2)
90 {
91     int buffer[10];
92     int *b1 = buffer;
93     int *b2 = a2;
94     int x, y;
95
96     for (x=0; x < 10; x++) {
97         b1[x] = a1[x] << 4;
98
99         for (y=0; y < x; y++)
100             b1[y] = ((a1[x] * b2[x-y-1]) >> 12) + b2[y];
101
102         FFSWAP(int *, b1, b2);
103     }
104
105     for (x=0; x < 10; x++)
106         a2[x] >>= 4;
107 }
108
109
110 /* do quarter-block output */
111 static void do_output_subblock(Real144_internal *glob, unsigned short  *gsp, unsigned int gval, signed short *output_buffer, GetBitContext *gb)
112 {
113     unsigned short int buffer_a[40];
114     unsigned short int buffer_b[40];
115     unsigned short int buffer_c[40];
116     unsigned short int buffer_d[40];
117     int e, f, g;
118     int a = get_bits(gb, 7);
119     int d = get_bits(gb, 8);
120     int b = get_bits(gb, 7);
121     int c = get_bits(gb, 7);
122
123     if (a) {
124         a += HALFBLOCK - 1;
125         rotate_block(glob->buffer_2, buffer_a, a);
126     }
127
128     memcpy(buffer_b, etable1 + b * BLOCKSIZE, BLOCKSIZE * 2);
129     e = ((ftable1[b] >> 4) * gval) >> 8;
130     memcpy(buffer_c, etable2 + c * BLOCKSIZE, BLOCKSIZE * 2);
131     f=((ftable2[c] >> 4) * gval) >> 8;
132
133     if (a)
134         g = irms(buffer_a, gval) >> 12;
135     else
136         g = 0;
137
138     add_wav(glob, d, a, g, e, f, buffer_a, buffer_b,
139             buffer_c, buffer_d);
140
141     memmove(glob->buffer_2, glob->buffer_2 + BLOCKSIZE, (BUFFERSIZE - BLOCKSIZE) * 2);
142     memcpy(glob->buffer_2 + BUFFERSIZE - BLOCKSIZE, buffer_d, BLOCKSIZE * 2);
143
144     final(glob, gsp, buffer_d, output_buffer, glob->buffer, BLOCKSIZE);
145 }
146
147 /* rotate block */
148 static void rotate_block(short *source, short *target, int offset)
149 {
150     short *end;
151     short *ptr1;
152     short *ptr2;
153     short *ptr3;
154     ptr2 = source + BUFFERSIZE;
155     ptr3 = ptr1 = ptr2 - offset;
156     end = target + BLOCKSIZE;
157
158     while (target < end) {
159         *(target++) = *(ptr3++);
160
161         if (ptr3 == ptr2)
162             ptr3 = ptr1;
163     }
164 }
165
166 /* inverse root mean square */
167 static int irms(short *data, int factor)
168 {
169     short *p1, *p2;
170     unsigned int sum;
171
172     p2 = (p1 = data) + BLOCKSIZE;
173     for (sum=0; p2 > p1; p1++)
174         sum += (*p1) * (*p1);
175
176     if (sum == 0)
177         return 0; /* OOPS - division by zero */
178
179     return (0x20000000 / (t_sqrt(sum) >> 8)) * factor;
180 }
181
182 /* multiply/add wavetable */
183 static void add_wav(Real144_internal *glob, int n, int f, int m1, int m2,
184                     int m3, short *s1, short *s2, short *s3, short *dest)
185 {
186     int a, b, c;
187     short *ptr, *ptr2;
188
189     ptr  = glob->wavtable1 + n * 9;
190     ptr2 = glob->wavtable2 + n * 9;
191
192     if (f != 0)
193         a = ((*ptr) * m1) >> ((*ptr2) + 1);
194     else
195         a = 0;
196
197     ptr++;
198     ptr2++;
199     b = ((*ptr) * m2) >> ((*ptr2) + 1);
200     ptr++;
201     ptr2++;
202     c = ((*ptr) * m3) >> ((*ptr2) + 1);
203     ptr2 = (ptr = dest) + BLOCKSIZE;
204
205     if (f != 0)
206         while (ptr < ptr2)
207             *(ptr++) = ((*(s1++)) * a + (*(s2++)) * b + (*(s3++)) * c) >> 12;
208     else
209         while (ptr < ptr2)
210             *(ptr++) = ((*(s2++)) * b + (*(s3++)) * c) >> 12;
211 }
212
213
214 static void final(Real144_internal *glob, short *i1, short *i2, void *out,
215                   int *statbuf, int len)
216 {
217     int x, sum, i;
218     int buffer[10];
219     short *ptr;
220     short *ptr2;
221     unsigned short int work[50];
222
223     memcpy(work, statbuf,20);
224     memcpy(work + 10, i2, len * 2);
225
226     for(i=0; i<10; i++)
227         buffer[9-i] = i1[i];
228
229     ptr2 = (ptr = work) + len;
230
231     while (ptr < ptr2) {
232         for(sum=0, x=0; x<=9; x++)
233             sum += buffer[x] * (ptr[x]);
234
235         sum = sum >> 12;
236         x = ptr[10] - sum;
237
238         if (x<-32768 || x>32767) {
239             memset(out, 0, len * 2);
240             memset(statbuf, 0, 20);
241             return;
242         }
243
244         ptr[10] = x;
245         ptr++;
246     }
247     memcpy(out, ptr+10 - len, len * 2);
248     memcpy(statbuf, ptr, 20);
249 }
250
251 static unsigned int rms(int *data, int f)
252 {
253     int *c;
254     int x;
255     unsigned int res;
256     int b;
257
258     c = data;
259     b = 0;
260     res = 0x10000;
261     for (x=0; x<10; x++) {
262         res = (((0x1000000 - (*c) * (*c)) >> 12) * res) >> 12;
263
264         if (res == 0)
265             return 0;
266
267         if (res <= 0x3fff) {
268             while (res <= 0x3fff) {
269                 b++;
270                 res <<= 2;
271             }
272         } else {
273             if (res > 0x10000)
274                 return 0; /* We're screwed, might as well go out with a bang. :P */
275         }
276         c++;
277     }
278
279     if (res > 0)
280         res = t_sqrt(res);
281
282     res >>= (b + 10);
283     res = (res * f) >> 10;
284     return res;
285 }
286
287 static void dec1(Real144_internal *glob, int *data, int *inp, int n, int f)
288 {
289     short *ptr,*end;
290
291     *(glob->decptr++) = rms(data, f);
292     glob->decptr++;
293     end = (ptr = glob->decsp) + (n * 10);
294
295     while (ptr < end)
296         *(ptr++) = *(inp++);
297 }
298
299 static int eq(Real144_internal *glob, short *in, int *target)
300 {
301     int retval;
302     int a;
303     int b;
304     int c;
305     unsigned int u;
306     short *sptr;
307     int *ptr1, *ptr2, *ptr3;
308     int *bp1, *bp2;
309     int buffer1[10];
310     int buffer2[10];
311
312     retval = 0;
313     bp1 = buffer1;
314     bp2 = buffer2;
315     ptr2 = (ptr3 = buffer2) + 9;
316     sptr = in;
317
318     while (ptr2 >= ptr3)
319         *(ptr3++) = *(sptr++);
320
321     target += 9;
322     a = bp2[9];
323     *target = a;
324
325     if (a + 0x1000 > 0x1fff)
326         return 0; /* We're screwed, might as well go out with a bang. :P */
327
328     c = 8;
329     u = a;
330
331     while (c >= 0) {
332         if (u == 0x1000)
333             u++;
334
335         if (u == 0xfffff000)
336             u--;
337
338         b = 0x1000-((u * u) >> 12);
339
340         if (b == 0)
341             b++;
342
343         ptr2 = bp1;
344         ptr1 = (ptr3 = bp2) + c;
345
346         for (u=0; u<=c; u++)
347             *(ptr2++) = ((*(ptr3++) - (((*target) * (*(ptr1--))) >> 12)) * (0x1000000 / b)) >> 12;
348
349         *(--target) = u = bp1[(c--)];
350
351         if ((u + 0x1000) > 0x1fff)
352             retval = 1;
353
354         FFSWAP(int *, bp1, bp2);
355     }
356     return retval;
357 }
358
359 static void dec2(Real144_internal *glob, int *data, int *inp, int n, int f,
360                  int *inp2, int l)
361 {
362     unsigned int *ptr1,*ptr2;
363     int work[10];
364     int a,b;
365     int x;
366     int result;
367
368     if(l + 1 < NBLOCKS / 2)
369         a = NBLOCKS - (l + 1);
370     else
371         a = l + 1;
372
373     b = NBLOCKS - a;
374
375     if (l == 0) {
376         glob->decsp = glob->sptr = glob->gbuf2;
377         glob->decptr = glob->gbuf1;
378     }
379     ptr1 = inp;
380     ptr2 = inp2;
381
382     for (x=0; x<10*n; x++)
383         *(glob->sptr++) = (a * (*ptr1++) + b * (*ptr2++)) >> 2;
384
385     result = eq(glob, glob->decsp, work);
386
387     if (result == 1) {
388         dec1(glob, data, inp, n, f);
389     } else {
390         *(glob->decptr++) = rms(work, f);
391         glob->decptr++;
392     }
393     glob->decsp += n * 10;
394 }
395
396 /* Uncompress one block (20 bytes -> 160*2 bytes) */
397 static int ra144_decode_frame(AVCodecContext * avctx,
398             void *vdata, int *data_size,
399             const uint8_t * buf, int buf_size)
400 {
401     static const uint8_t sizes[10] = {6, 5, 5, 4, 4, 3, 3, 3, 3, 2};
402     unsigned int a, b, c;
403     int i;
404     signed short *shptr;
405     int16_t *datao;
406     int16_t *data = vdata;
407     unsigned int val;
408
409     Real144_internal *glob = avctx->priv_data;
410     GetBitContext gb;
411
412     if(buf_size == 0)
413         return 0;
414
415     datao = data;
416
417     init_get_bits(&gb, buf, 20 * 8);
418
419     for (i=0; i<10; i++)
420         // "<< 1"? Doesn't this make one value out of two of the table useless?
421         glob->swapbuf1[i] = decodetable[i][get_bits(&gb, sizes[i]) << 1];
422
423     do_voice(glob->swapbuf1, glob->swapbuf2);
424
425     val = decodeval[get_bits(&gb, 5) << 1]; // Useless table entries?
426     a = t_sqrt(val*glob->oldval) >> 12;
427
428     for (c=0; c < NBLOCKS; c++) {
429         if (c == (NBLOCKS - 1)) {
430             dec1(glob, glob->swapbuf1, glob->swapbuf2, 3, val);
431         } else {
432             if (c * 2 == (NBLOCKS - 2)) {
433                 if (glob->oldval < val) {
434                     dec2(glob, glob->swapbuf1, glob->swapbuf2, 3, a, glob->swapbuf2alt, c);
435                 } else {
436                     dec2(glob, glob->swapbuf1alt, glob->swapbuf2alt, 3, a, glob->swapbuf2, c);
437                 }
438             } else {
439                 if (c * 2 < (NBLOCKS - 2)) {
440                     dec2(glob, glob->swapbuf1alt, glob->swapbuf2alt, 3, glob->oldval, glob->swapbuf2, c);
441                 } else {
442                     dec2(glob, glob->swapbuf1, glob->swapbuf2, 3, val, glob->swapbuf2alt, c);
443                 }
444             }
445         }
446     }
447
448     /* do output */
449     for (b=0, c=0; c<4; c++) {
450         unsigned int gval = glob->gbuf1[c * 2];
451         unsigned short *gsp = glob->gbuf2 + b;
452         signed short output_buffer[40];
453
454         do_output_subblock(glob, gsp, gval, output_buffer, &gb);
455
456         shptr = output_buffer;
457         while (shptr < output_buffer + BLOCKSIZE)
458             *data++ = av_clip_int16(*(shptr++) << 2);
459         b += 30;
460     }
461
462     glob->oldval = val;
463
464     FFSWAP(unsigned int *, glob->swapbuf1alt, glob->swapbuf1);
465     FFSWAP(unsigned int *, glob->swapbuf2alt, glob->swapbuf2);
466
467     *data_size = (data-datao)*sizeof(*data);
468     return 20;
469 }
470
471
472 AVCodec ra_144_decoder =
473 {
474     "real_144",
475     CODEC_TYPE_AUDIO,
476     CODEC_ID_RA_144,
477     sizeof(Real144_internal),
478     ra144_decode_init,
479     NULL,
480     NULL,
481     ra144_decode_frame,
482     .long_name = "RealAudio 1.0 (14.4K)",
483 };