f52396e2cab42cf62f4f63fde94c361aab184bc1
[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 } Real144_internal;
52
53 static int ra144_decode_init(AVCodecContext * avctx)
54 {
55     Real144_internal *glob = avctx->priv_data;
56
57     glob->swapbuf1    = glob->swapbuffers[0];
58     glob->swapbuf2    = glob->swapbuffers[1];
59     glob->swapbuf1alt = glob->swapbuffers[2];
60     glob->swapbuf2alt = glob->swapbuffers[3];
61
62     return 0;
63 }
64
65 /* lookup square roots in table */
66 static int t_sqrt(unsigned int x)
67 {
68     int s = 0;
69     while (x > 0xfff) {
70         s++;
71         x = x >> 2;
72     }
73
74     return (ff_sqrt(x << 20) << s) << 2;
75 }
76
77 /* do 'voice' */
78 static void do_voice(const int *a1, int *a2)
79 {
80     int buffer[10];
81     int *b1 = buffer;
82     int *b2 = a2;
83     int x, y;
84
85     for (x=0; x < 10; x++) {
86         b1[x] = a1[x] << 4;
87
88         for (y=0; y < x; y++)
89             b1[y] = ((a1[x] * b2[x-y-1]) >> 12) + b2[y];
90
91         FFSWAP(int *, b1, b2);
92     }
93
94     for (x=0; x < 10; x++)
95         a2[x] >>= 4;
96 }
97
98 /* rotate block */
99 static void rotate_block(const short *source, short *target, int offset)
100 {
101     int i=0, k=0;
102     source += BUFFERSIZE - offset;
103
104     while (i<BLOCKSIZE) {
105         target[i++] = source[k++];
106
107         if (k == offset)
108             k = 0;
109     }
110 }
111
112 /* inverse root mean square */
113 static int irms(const short *data, int factor)
114 {
115     const short *p1, *p2;
116     unsigned int sum;
117
118     p2 = (p1 = data) + BLOCKSIZE;
119     for (sum=0; p2 > p1; p1++)
120         sum += (*p1) * (*p1);
121
122     if (sum == 0)
123         return 0; /* OOPS - division by zero */
124
125     return (0x20000000 / (t_sqrt(sum) >> 8)) * factor;
126 }
127
128 /* multiply/add wavetable */
129 static void add_wav(int n, int f, int m1, int m2, int m3, const short *s1,
130                     const short *s2, const short *s3, short *dest)
131 {
132     int a, b, c, i;
133     const short *ptr, *ptr2;
134
135     ptr  = wavtable1 + n * 9;
136     ptr2 = wavtable2 + n * 9;
137
138     if (f != 0)
139         a = ((*ptr) * m1) >> ((*ptr2) + 1);
140     else
141         a = 0;
142
143     ptr++;
144     ptr2++;
145     b = ((*ptr) * m2) >> ((*ptr2) + 1);
146     ptr++;
147     ptr2++;
148     c = ((*ptr) * m3) >> ((*ptr2) + 1);
149
150     if (f != 0)
151         for (i=0; i < BLOCKSIZE; i++)
152             dest[i] = ((*(s1++)) * a + (*(s2++)) * b + (*(s3++)) * c) >> 12;
153     else
154         for (i=0; i < BLOCKSIZE; i++)
155             dest[i] = ((*(s2++)) * b + (*(s3++)) * c) >> 12;
156 }
157
158
159 static void final(const short *i1, const short *i2,
160                   void *out, int *statbuf, int len)
161 {
162     int x, sum, i;
163     int buffer[10];
164     short *ptr;
165     short *ptr2;
166     unsigned short int work[50];
167
168     memcpy(work, statbuf,20);
169     memcpy(work + 10, i2, len * 2);
170
171     for(i=0; i<10; i++)
172         buffer[9-i] = i1[i];
173
174     ptr2 = (ptr = work) + len;
175
176     while (ptr < ptr2) {
177         for(sum=0, x=0; x<=9; x++)
178             sum += buffer[x] * (ptr[x]);
179
180         sum = sum >> 12;
181         x = ptr[10] - sum;
182
183         if (x<-32768 || x>32767) {
184             memset(out, 0, len * 2);
185             memset(statbuf, 0, 20);
186             return;
187         }
188
189         ptr[10] = x;
190         ptr++;
191     }
192     memcpy(out, ptr+10 - len, len * 2);
193     memcpy(statbuf, ptr, 20);
194 }
195
196 static unsigned int rms(const int *data, int f)
197 {
198     const int *c;
199     int x;
200     unsigned int res;
201     int b;
202
203     c = data;
204     b = 0;
205     res = 0x10000;
206     for (x=0; x<10; x++) {
207         res = (((0x1000000 - (*c) * (*c)) >> 12) * res) >> 12;
208
209         if (res == 0)
210             return 0;
211
212         if (res <= 0x3fff) {
213             while (res <= 0x3fff) {
214                 b++;
215                 res <<= 2;
216             }
217         } else {
218             if (res > 0x10000)
219                 return 0; /* We're screwed, might as well go out with a bang. :P */
220         }
221         c++;
222     }
223
224     if (res > 0)
225         res = t_sqrt(res);
226
227     res >>= (b + 10);
228     res = (res * f) >> 10;
229     return res;
230 }
231
232 /* do quarter-block output */
233 static void do_output_subblock(Real144_internal *glob, const unsigned short  *gsp, unsigned int gval, signed short *output_buffer, GetBitContext *gb)
234 {
235     unsigned short int buffer_a[40];
236     unsigned short int *block;
237     int e, f, g;
238     int a = get_bits(gb, 7);
239     int d = get_bits(gb, 8);
240     int b = get_bits(gb, 7);
241     int c = get_bits(gb, 7);
242
243     if (a) {
244         a += HALFBLOCK - 1;
245         rotate_block(glob->buffer_2, buffer_a, a);
246     }
247
248     e = ((ftable1[b] >> 4) * gval) >> 8;
249     f = ((ftable2[c] >> 4) * gval) >> 8;
250
251     if (a)
252         g = irms(buffer_a, gval) >> 12;
253     else
254         g = 0;
255
256     memmove(glob->buffer_2, glob->buffer_2 + BLOCKSIZE, (BUFFERSIZE - BLOCKSIZE) * 2);
257     block = glob->buffer_2 + BUFFERSIZE - BLOCKSIZE;
258
259     add_wav(d, a, g, e, f, buffer_a, etable1[b],
260             etable2[c], block);
261
262     final(gsp, block, output_buffer, glob->buffer, BLOCKSIZE);
263 }
264
265 static void dec1(Real144_internal *glob, const int *data, const int *inp,
266                  int n, int f)
267 {
268     short *ptr,*end;
269
270     *(glob->decptr++) = rms(data, f);
271     glob->decptr++;
272     end = (ptr = glob->decsp) + (n * 10);
273
274     while (ptr < end)
275         *(ptr++) = *(inp++);
276 }
277
278 static int eq(const short *in, int *target)
279 {
280     int retval;
281     int a;
282     int b;
283     int c;
284     unsigned int u;
285     const short *sptr;
286     int *ptr1, *ptr2, *ptr3;
287     int *bp1, *bp2;
288     int buffer1[10];
289     int buffer2[10];
290
291     retval = 0;
292     bp1 = buffer1;
293     bp2 = buffer2;
294     ptr2 = (ptr3 = buffer2) + 9;
295     sptr = in;
296
297     while (ptr2 >= ptr3)
298         *(ptr3++) = *(sptr++);
299
300     target += 9;
301     a = bp2[9];
302     *target = a;
303
304     if (a + 0x1000 > 0x1fff)
305         return 0; /* We're screwed, might as well go out with a bang. :P */
306
307     c = 8;
308     u = a;
309
310     while (c >= 0) {
311         if (u == 0x1000)
312             u++;
313
314         if (u == 0xfffff000)
315             u--;
316
317         b = 0x1000-((u * u) >> 12);
318
319         if (b == 0)
320             b++;
321
322         ptr2 = bp1;
323         ptr1 = (ptr3 = bp2) + c;
324
325         for (u=0; u<=c; u++)
326             *(ptr2++) = ((*(ptr3++) - (((*target) * (*(ptr1--))) >> 12)) * (0x1000000 / b)) >> 12;
327
328         *(--target) = u = bp1[(c--)];
329
330         if ((u + 0x1000) > 0x1fff)
331             retval = 1;
332
333         FFSWAP(int *, bp1, bp2);
334     }
335     return retval;
336 }
337
338 static void dec2(Real144_internal *glob, const int *data, const int *inp,
339                  int n, int f, const int *inp2, int l)
340 {
341     unsigned const int *ptr1,*ptr2;
342     int work[10];
343     int a,b;
344     int x;
345     int result;
346
347     if(l + 1 < NBLOCKS / 2)
348         a = NBLOCKS - (l + 1);
349     else
350         a = l + 1;
351
352     b = NBLOCKS - a;
353
354     if (l == 0) {
355         glob->decsp = glob->sptr = glob->gbuf2;
356         glob->decptr = glob->gbuf1;
357     }
358     ptr1 = inp;
359     ptr2 = inp2;
360
361     for (x=0; x<10*n; x++)
362         *(glob->sptr++) = (a * (*ptr1++) + b * (*ptr2++)) >> 2;
363
364     result = eq(glob->decsp, work);
365
366     if (result == 1) {
367         dec1(glob, data, inp, n, f);
368     } else {
369         *(glob->decptr++) = rms(work, f);
370         glob->decptr++;
371     }
372     glob->decsp += n * 10;
373 }
374
375 /* Uncompress one block (20 bytes -> 160*2 bytes) */
376 static int ra144_decode_frame(AVCodecContext * avctx,
377             void *vdata, int *data_size,
378             const uint8_t * buf, int buf_size)
379 {
380     static const uint8_t sizes[10] = {6, 5, 5, 4, 4, 3, 3, 3, 3, 2};
381     unsigned int a, b, c;
382     int i;
383     signed short *shptr;
384     int16_t *data = vdata;
385     unsigned int val;
386
387     Real144_internal *glob = avctx->priv_data;
388     GetBitContext gb;
389
390     if(buf_size == 0)
391         return 0;
392
393     init_get_bits(&gb, buf, 20 * 8);
394
395     for (i=0; i<10; i++)
396         // "<< 1"? Doesn't this make one value out of two of the table useless?
397         glob->swapbuf1[i] = decodetable[i][get_bits(&gb, sizes[i]) << 1];
398
399     do_voice(glob->swapbuf1, glob->swapbuf2);
400
401     val = decodeval[get_bits(&gb, 5) << 1]; // Useless table entries?
402     a = t_sqrt(val*glob->oldval) >> 12;
403
404     dec2(glob, glob->swapbuf1alt, glob->swapbuf2alt, 3, glob->oldval, glob->swapbuf2, 0);
405     if (glob->oldval < val) {
406         dec2(glob, glob->swapbuf1, glob->swapbuf2, 3, a, glob->swapbuf2alt, 1);
407     } else {
408         dec2(glob, glob->swapbuf1alt, glob->swapbuf2alt, 3, a, glob->swapbuf2, 1);
409     }
410     dec2(glob, glob->swapbuf1, glob->swapbuf2, 3, val, glob->swapbuf2alt, 2);
411     dec1(glob, glob->swapbuf1, glob->swapbuf2, 3, val);
412
413     /* do output */
414     for (b=0, c=0; c<4; c++) {
415         unsigned int gval = glob->gbuf1[c * 2];
416         unsigned short *gsp = glob->gbuf2 + b;
417         signed short output_buffer[40];
418
419         do_output_subblock(glob, gsp, gval, output_buffer, &gb);
420
421         shptr = output_buffer;
422         while (shptr < output_buffer + BLOCKSIZE)
423             *data++ = av_clip_int16(*(shptr++) << 2);
424         b += 30;
425     }
426
427     glob->oldval = val;
428
429     FFSWAP(unsigned int *, glob->swapbuf1alt, glob->swapbuf1);
430     FFSWAP(unsigned int *, glob->swapbuf2alt, glob->swapbuf2);
431
432     *data_size = 2*160;
433     return 20;
434 }
435
436
437 AVCodec ra_144_decoder =
438 {
439     "real_144",
440     CODEC_TYPE_AUDIO,
441     CODEC_ID_RA_144,
442     sizeof(Real144_internal),
443     ra144_decode_init,
444     NULL,
445     NULL,
446     ra144_decode_frame,
447     .long_name = "RealAudio 1.0 (14.4K)",
448 };