Optimize decodeplane32().
[ffmpeg.git] / libavcodec / ra288.c
1 /*
2  * RealAudio 2.0 (28.8K)
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 #define ALT_BITSTREAM_READER_LE
24 #include "get_bits.h"
25 #include "ra288.h"
26 #include "lpc.h"
27 #include "celp_math.h"
28 #include "celp_filters.h"
29
30 typedef struct {
31     float sp_lpc[36];      ///< LPC coefficients for speech data (spec: A)
32     float gain_lpc[10];    ///< LPC coefficients for gain        (spec: GB)
33
34     /** speech data history                                      (spec: SB).
35      *  Its first 70 coefficients are updated only at backward filtering.
36      */
37     float sp_hist[111];
38
39     /// speech part of the gain autocorrelation                  (spec: REXP)
40     float sp_rec[37];
41
42     /** log-gain history                                         (spec: SBLG).
43      *  Its first 28 coefficients are updated only at backward filtering.
44      */
45     float gain_hist[38];
46
47     /// recursive part of the gain autocorrelation               (spec: REXPLG)
48     float gain_rec[11];
49 } RA288Context;
50
51 static av_cold int ra288_decode_init(AVCodecContext *avctx)
52 {
53     avctx->sample_fmt = SAMPLE_FMT_FLT;
54     return 0;
55 }
56
57 static void apply_window(float *tgt, const float *m1, const float *m2, int n)
58 {
59     while (n--)
60         *tgt++ = *m1++ * *m2++;
61 }
62
63 static void convolve(float *tgt, const float *src, int len, int n)
64 {
65     for (; n >= 0; n--)
66         tgt[n] = ff_dot_productf(src, src - n, len);
67
68 }
69
70 static void decode(RA288Context *ractx, float gain, int cb_coef)
71 {
72     int i;
73     double sumsum;
74     float sum, buffer[5];
75     float *block = ractx->sp_hist + 70 + 36; // current block
76     float *gain_block = ractx->gain_hist + 28;
77
78     memmove(ractx->sp_hist + 70, ractx->sp_hist + 75, 36*sizeof(*block));
79
80     /* block 46 of G.728 spec */
81     sum = 32.;
82     for (i=0; i < 10; i++)
83         sum -= gain_block[9-i] * ractx->gain_lpc[i];
84
85     /* block 47 of G.728 spec */
86     sum = av_clipf(sum, 0, 60);
87
88     /* block 48 of G.728 spec */
89     /* exp(sum * 0.1151292546497) == pow(10.0,sum/20) */
90     sumsum = exp(sum * 0.1151292546497) * gain * (1.0/(1<<23));
91
92     for (i=0; i < 5; i++)
93         buffer[i] = codetable[cb_coef][i] * sumsum;
94
95     sum = ff_dot_productf(buffer, buffer, 5) * ((1<<24)/5.);
96
97     sum = FFMAX(sum, 1);
98
99     /* shift and store */
100     memmove(gain_block, gain_block + 1, 9 * sizeof(*gain_block));
101
102     gain_block[9] = 10 * log10(sum) - 32;
103
104     ff_celp_lp_synthesis_filterf(block, ractx->sp_lpc, buffer, 5, 36);
105 }
106
107 /**
108  * Hybrid window filtering, see blocks 36 and 49 of the G.728 specification.
109  *
110  * @param order   filter order
111  * @param n       input length
112  * @param non_rec number of non-recursive samples
113  * @param out     filter output
114  * @param hist    pointer to the input history of the filter
115  * @param out     pointer to the non-recursive part of the output
116  * @param out2    pointer to the recursive part of the output
117  * @param window  pointer to the windowing function table
118  */
119 static void do_hybrid_window(int order, int n, int non_rec, float *out,
120                              float *hist, float *out2, const float *window)
121 {
122     int i;
123     float buffer1[order + 1];
124     float buffer2[order + 1];
125     float work[order + n + non_rec];
126
127     apply_window(work, window, hist, order + n + non_rec);
128
129     convolve(buffer1, work + order    , n      , order);
130     convolve(buffer2, work + order + n, non_rec, order);
131
132     for (i=0; i <= order; i++) {
133         out2[i] = out2[i] * 0.5625 + buffer1[i];
134         out [i] = out2[i]          + buffer2[i];
135     }
136
137     /* Multiply by the white noise correcting factor (WNCF). */
138     *out *= 257./256.;
139 }
140
141 /**
142  * Backward synthesis filter, find the LPC coefficients from past speech data.
143  */
144 static void backward_filter(float *hist, float *rec, const float *window,
145                             float *lpc, const float *tab,
146                             int order, int n, int non_rec, int move_size)
147 {
148     float temp[order+1];
149
150     do_hybrid_window(order, n, non_rec, temp, hist, rec, window);
151
152     if (!compute_lpc_coefs(temp, order, lpc, 0, 1, 1))
153         apply_window(lpc, lpc, tab, order);
154
155     memmove(hist, hist + n, move_size*sizeof(*hist));
156 }
157
158 static int ra288_decode_frame(AVCodecContext * avctx, void *data,
159                               int *data_size, AVPacket *avpkt)
160 {
161     const uint8_t *buf = avpkt->data;
162     int buf_size = avpkt->size;
163     float *out = data;
164     int i, j;
165     RA288Context *ractx = avctx->priv_data;
166     GetBitContext gb;
167
168     if (buf_size < avctx->block_align) {
169         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
170                "Error! Input buffer is too small [%d<%d]\n",
171                buf_size, avctx->block_align);
172         return 0;
173     }
174
175     if (*data_size < 32*5*4)
176         return -1;
177
178     init_get_bits(&gb, buf, avctx->block_align * 8);
179
180     for (i=0; i < 32; i++) {
181         float gain = amptable[get_bits(&gb, 3)];
182         int cb_coef = get_bits(&gb, 6 + (i&1));
183
184         decode(ractx, gain, cb_coef);
185
186         for (j=0; j < 5; j++)
187             *(out++) = ractx->sp_hist[70 + 36 + j];
188
189         if ((i & 7) == 3) {
190             backward_filter(ractx->sp_hist, ractx->sp_rec, syn_window,
191                             ractx->sp_lpc, syn_bw_tab, 36, 40, 35, 70);
192
193             backward_filter(ractx->gain_hist, ractx->gain_rec, gain_window,
194                             ractx->gain_lpc, gain_bw_tab, 10, 8, 20, 28);
195         }
196     }
197
198     *data_size = (char *)out - (char *)data;
199     return avctx->block_align;
200 }
201
202 AVCodec ra_288_decoder =
203 {
204     "real_288",
205     AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
206     CODEC_ID_RA_288,
207     sizeof(RA288Context),
208     ra288_decode_init,
209     NULL,
210     NULL,
211     ra288_decode_frame,
212     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("RealAudio 2.0 (28.8K)"),
213 };