Use forced key frames when encoding with libxvid.
[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 #define MAX_BACKWARD_FILTER_ORDER  36
31 #define MAX_BACKWARD_FILTER_LEN    40
32 #define MAX_BACKWARD_FILTER_NONREC 35
33
34 typedef struct {
35     float sp_lpc[36];      ///< LPC coefficients for speech data (spec: A)
36     float gain_lpc[10];    ///< LPC coefficients for gain        (spec: GB)
37
38     /** speech data history                                      (spec: SB).
39      *  Its first 70 coefficients are updated only at backward filtering.
40      */
41     float sp_hist[111];
42
43     /// speech part of the gain autocorrelation                  (spec: REXP)
44     float sp_rec[37];
45
46     /** log-gain history                                         (spec: SBLG).
47      *  Its first 28 coefficients are updated only at backward filtering.
48      */
49     float gain_hist[38];
50
51     /// recursive part of the gain autocorrelation               (spec: REXPLG)
52     float gain_rec[11];
53 } RA288Context;
54
55 static av_cold int ra288_decode_init(AVCodecContext *avctx)
56 {
57     avctx->sample_fmt = SAMPLE_FMT_FLT;
58     return 0;
59 }
60
61 static void apply_window(float *tgt, const float *m1, const float *m2, int n)
62 {
63     while (n--)
64         *tgt++ = *m1++ * *m2++;
65 }
66
67 static void convolve(float *tgt, const float *src, int len, int n)
68 {
69     for (; n >= 0; n--)
70         tgt[n] = ff_dot_productf(src, src - n, len);
71
72 }
73
74 static void decode(RA288Context *ractx, float gain, int cb_coef)
75 {
76     int i;
77     double sumsum;
78     float sum, buffer[5];
79     float *block = ractx->sp_hist + 70 + 36; // current block
80     float *gain_block = ractx->gain_hist + 28;
81
82     memmove(ractx->sp_hist + 70, ractx->sp_hist + 75, 36*sizeof(*block));
83
84     /* block 46 of G.728 spec */
85     sum = 32.;
86     for (i=0; i < 10; i++)
87         sum -= gain_block[9-i] * ractx->gain_lpc[i];
88
89     /* block 47 of G.728 spec */
90     sum = av_clipf(sum, 0, 60);
91
92     /* block 48 of G.728 spec */
93     /* exp(sum * 0.1151292546497) == pow(10.0,sum/20) */
94     sumsum = exp(sum * 0.1151292546497) * gain * (1.0/(1<<23));
95
96     for (i=0; i < 5; i++)
97         buffer[i] = codetable[cb_coef][i] * sumsum;
98
99     sum = ff_dot_productf(buffer, buffer, 5) * ((1<<24)/5.);
100
101     sum = FFMAX(sum, 1);
102
103     /* shift and store */
104     memmove(gain_block, gain_block + 1, 9 * sizeof(*gain_block));
105
106     gain_block[9] = 10 * log10(sum) - 32;
107
108     ff_celp_lp_synthesis_filterf(block, ractx->sp_lpc, buffer, 5, 36);
109 }
110
111 /**
112  * Hybrid window filtering, see blocks 36 and 49 of the G.728 specification.
113  *
114  * @param order   filter order
115  * @param n       input length
116  * @param non_rec number of non-recursive samples
117  * @param out     filter output
118  * @param hist    pointer to the input history of the filter
119  * @param out     pointer to the non-recursive part of the output
120  * @param out2    pointer to the recursive part of the output
121  * @param window  pointer to the windowing function table
122  */
123 static void do_hybrid_window(int order, int n, int non_rec, float *out,
124                              float *hist, float *out2, const float *window)
125 {
126     int i;
127     float buffer1[MAX_BACKWARD_FILTER_ORDER + 1];
128     float buffer2[MAX_BACKWARD_FILTER_ORDER + 1];
129     float work[MAX_BACKWARD_FILTER_ORDER + MAX_BACKWARD_FILTER_LEN + MAX_BACKWARD_FILTER_NONREC];
130
131     apply_window(work, window, hist, order + n + non_rec);
132
133     convolve(buffer1, work + order    , n      , order);
134     convolve(buffer2, work + order + n, non_rec, order);
135
136     for (i=0; i <= order; i++) {
137         out2[i] = out2[i] * 0.5625 + buffer1[i];
138         out [i] = out2[i]          + buffer2[i];
139     }
140
141     /* Multiply by the white noise correcting factor (WNCF). */
142     *out *= 257./256.;
143 }
144
145 /**
146  * Backward synthesis filter, find the LPC coefficients from past speech data.
147  */
148 static void backward_filter(float *hist, float *rec, const float *window,
149                             float *lpc, const float *tab,
150                             int order, int n, int non_rec, int move_size)
151 {
152     float temp[MAX_BACKWARD_FILTER_ORDER+1];
153
154     do_hybrid_window(order, n, non_rec, temp, hist, rec, window);
155
156     if (!compute_lpc_coefs(temp, order, lpc, 0, 1, 1))
157         apply_window(lpc, lpc, tab, order);
158
159     memmove(hist, hist + n, move_size*sizeof(*hist));
160 }
161
162 static int ra288_decode_frame(AVCodecContext * avctx, void *data,
163                               int *data_size, AVPacket *avpkt)
164 {
165     const uint8_t *buf = avpkt->data;
166     int buf_size = avpkt->size;
167     float *out = data;
168     int i, j;
169     RA288Context *ractx = avctx->priv_data;
170     GetBitContext gb;
171
172     if (buf_size < avctx->block_align) {
173         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
174                "Error! Input buffer is too small [%d<%d]\n",
175                buf_size, avctx->block_align);
176         return 0;
177     }
178
179     if (*data_size < 32*5*4)
180         return -1;
181
182     init_get_bits(&gb, buf, avctx->block_align * 8);
183
184     for (i=0; i < 32; i++) {
185         float gain = amptable[get_bits(&gb, 3)];
186         int cb_coef = get_bits(&gb, 6 + (i&1));
187
188         decode(ractx, gain, cb_coef);
189
190         for (j=0; j < 5; j++)
191             *(out++) = ractx->sp_hist[70 + 36 + j];
192
193         if ((i & 7) == 3) {
194             backward_filter(ractx->sp_hist, ractx->sp_rec, syn_window,
195                             ractx->sp_lpc, syn_bw_tab, 36, 40, 35, 70);
196
197             backward_filter(ractx->gain_hist, ractx->gain_rec, gain_window,
198                             ractx->gain_lpc, gain_bw_tab, 10, 8, 20, 28);
199         }
200     }
201
202     *data_size = (char *)out - (char *)data;
203     return avctx->block_align;
204 }
205
206 AVCodec ra_288_decoder =
207 {
208     "real_288",
209     AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
210     CODEC_ID_RA_288,
211     sizeof(RA288Context),
212     ra288_decode_init,
213     NULL,
214     NULL,
215     ra288_decode_frame,
216     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("RealAudio 2.0 (28.8K)"),
217 };