Merge remote-tracking branch 'qatar/master'
[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 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 #include "dsputil.h"
30
31 #define MAX_BACKWARD_FILTER_ORDER  36
32 #define MAX_BACKWARD_FILTER_LEN    40
33 #define MAX_BACKWARD_FILTER_NONREC 35
34
35 #define RA288_BLOCK_SIZE        5
36 #define RA288_BLOCKS_PER_FRAME 32
37
38 typedef struct {
39     AVFrame frame;
40     DSPContext dsp;
41     DECLARE_ALIGNED(16, float,   sp_lpc)[FFALIGN(36, 8)];   ///< LPC coefficients for speech data (spec: A)
42     DECLARE_ALIGNED(16, float, gain_lpc)[FFALIGN(10, 8)];   ///< LPC coefficients for gain        (spec: GB)
43
44     /** speech data history                                      (spec: SB).
45      *  Its first 70 coefficients are updated only at backward filtering.
46      */
47     float sp_hist[111];
48
49     /// speech part of the gain autocorrelation                  (spec: REXP)
50     float sp_rec[37];
51
52     /** log-gain history                                         (spec: SBLG).
53      *  Its first 28 coefficients are updated only at backward filtering.
54      */
55     float gain_hist[38];
56
57     /// recursive part of the gain autocorrelation               (spec: REXPLG)
58     float gain_rec[11];
59 } RA288Context;
60
61 static av_cold int ra288_decode_init(AVCodecContext *avctx)
62 {
63     RA288Context *ractx = avctx->priv_data;
64     avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_FLT;
65     dsputil_init(&ractx->dsp, avctx);
66
67     avcodec_get_frame_defaults(&ractx->frame);
68     avctx->coded_frame = &ractx->frame;
69
70     return 0;
71 }
72
73 static void convolve(float *tgt, const float *src, int len, int n)
74 {
75     for (; n >= 0; n--)
76         tgt[n] = ff_dot_productf(src, src - n, len);
77
78 }
79
80 static void decode(RA288Context *ractx, float gain, int cb_coef)
81 {
82     int i;
83     double sumsum;
84     float sum, buffer[5];
85     float *block = ractx->sp_hist + 70 + 36; // current block
86     float *gain_block = ractx->gain_hist + 28;
87
88     memmove(ractx->sp_hist + 70, ractx->sp_hist + 75, 36*sizeof(*block));
89
90     /* block 46 of G.728 spec */
91     sum = 32.;
92     for (i=0; i < 10; i++)
93         sum -= gain_block[9-i] * ractx->gain_lpc[i];
94
95     /* block 47 of G.728 spec */
96     sum = av_clipf(sum, 0, 60);
97
98     /* block 48 of G.728 spec */
99     /* exp(sum * 0.1151292546497) == pow(10.0,sum/20) */
100     sumsum = exp(sum * 0.1151292546497) * gain * (1.0/(1<<23));
101
102     for (i=0; i < 5; i++)
103         buffer[i] = codetable[cb_coef][i] * sumsum;
104
105     sum = ff_dot_productf(buffer, buffer, 5);
106
107     sum = FFMAX(sum, 5. / (1<<24));
108
109     /* shift and store */
110     memmove(gain_block, gain_block + 1, 9 * sizeof(*gain_block));
111
112     gain_block[9] = 10 * log10(sum) + (10*log10(((1<<24)/5.)) - 32);
113
114     ff_celp_lp_synthesis_filterf(block, ractx->sp_lpc, buffer, 5, 36);
115 }
116
117 /**
118  * Hybrid window filtering, see blocks 36 and 49 of the G.728 specification.
119  *
120  * @param order   filter order
121  * @param n       input length
122  * @param non_rec number of non-recursive samples
123  * @param out     filter output
124  * @param hist    pointer to the input history of the filter
125  * @param out     pointer to the non-recursive part of the output
126  * @param out2    pointer to the recursive part of the output
127  * @param window  pointer to the windowing function table
128  */
129 static void do_hybrid_window(RA288Context *ractx,
130                              int order, int n, int non_rec, float *out,
131                              float *hist, float *out2, const float *window)
132 {
133     int i;
134     float buffer1[MAX_BACKWARD_FILTER_ORDER + 1];
135     float buffer2[MAX_BACKWARD_FILTER_ORDER + 1];
136     LOCAL_ALIGNED_16(float, work, [FFALIGN(MAX_BACKWARD_FILTER_ORDER +
137                                            MAX_BACKWARD_FILTER_LEN   +
138                                            MAX_BACKWARD_FILTER_NONREC, 8)]);
139
140     ractx->dsp.vector_fmul(work, window, hist, FFALIGN(order + n + non_rec, 8));
141
142     convolve(buffer1, work + order    , n      , order);
143     convolve(buffer2, work + order + n, non_rec, order);
144
145     for (i=0; i <= order; i++) {
146         out2[i] = out2[i] * 0.5625 + buffer1[i];
147         out [i] = out2[i]          + buffer2[i];
148     }
149
150     /* Multiply by the white noise correcting factor (WNCF). */
151     *out *= 257./256.;
152 }
153
154 /**
155  * Backward synthesis filter, find the LPC coefficients from past speech data.
156  */
157 static void backward_filter(RA288Context *ractx,
158                             float *hist, float *rec, const float *window,
159                             float *lpc, const float *tab,
160                             int order, int n, int non_rec, int move_size)
161 {
162     float temp[MAX_BACKWARD_FILTER_ORDER+1];
163
164     do_hybrid_window(ractx, order, n, non_rec, temp, hist, rec, window);
165
166     if (!compute_lpc_coefs(temp, order, lpc, 0, 1, 1))
167         ractx->dsp.vector_fmul(lpc, lpc, tab, FFALIGN(order, 8));
168
169     memmove(hist, hist + n, move_size*sizeof(*hist));
170 }
171
172 static int ra288_decode_frame(AVCodecContext * avctx, void *data,
173                               int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
174 {
175     const uint8_t *buf = avpkt->data;
176     int buf_size = avpkt->size;
177     float *out;
178     int i, ret;
179     RA288Context *ractx = avctx->priv_data;
180     GetBitContext gb;
181
182     if (buf_size < avctx->block_align) {
183         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
184                "Error! Input buffer is too small [%d<%d]\n",
185                buf_size, avctx->block_align);
186         return AVERROR_INVALIDDATA;
187     }
188
189     /* get output buffer */
190     ractx->frame.nb_samples = RA288_BLOCK_SIZE * RA288_BLOCKS_PER_FRAME;
191     if ((ret = avctx->get_buffer(avctx, &ractx->frame)) < 0) {
192         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
193         return ret;
194     }
195     out = (float *)ractx->frame.data[0];
196
197     init_get_bits(&gb, buf, avctx->block_align * 8);
198
199     for (i=0; i < RA288_BLOCKS_PER_FRAME; i++) {
200         float gain = amptable[get_bits(&gb, 3)];
201         int cb_coef = get_bits(&gb, 6 + (i&1));
202
203         decode(ractx, gain, cb_coef);
204
205         memcpy(out, &ractx->sp_hist[70 + 36], RA288_BLOCK_SIZE * sizeof(*out));
206         out += RA288_BLOCK_SIZE;
207
208         if ((i & 7) == 3) {
209             backward_filter(ractx, ractx->sp_hist, ractx->sp_rec, syn_window,
210                             ractx->sp_lpc, syn_bw_tab, 36, 40, 35, 70);
211
212             backward_filter(ractx, ractx->gain_hist, ractx->gain_rec, gain_window,
213                             ractx->gain_lpc, gain_bw_tab, 10, 8, 20, 28);
214         }
215     }
216
217     *got_frame_ptr   = 1;
218     *(AVFrame *)data = ractx->frame;
219
220     return avctx->block_align;
221 }
222
223 AVCodec ff_ra_288_decoder = {
224     .name           = "real_288",
225     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
226     .id             = CODEC_ID_RA_288,
227     .priv_data_size = sizeof(RA288Context),
228     .init           = ra288_decode_init,
229     .decode         = ra288_decode_frame,
230     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1,
231     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("RealAudio 2.0 (28.8K)"),
232 };