j2kdec: move s->avctx initialization to j2kdec_init()
[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 "libavutil/float_dsp.h"
23 #include "avcodec.h"
24 #define BITSTREAM_READER_LE
25 #include "get_bits.h"
26 #include "ra288.h"
27 #include "lpc.h"
28 #include "celp_math.h"
29 #include "celp_filters.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     AVFloatDSPContext fdsp;
42     DECLARE_ALIGNED(32, float,   sp_lpc)[FFALIGN(36, 16)];   ///< LPC coefficients for speech data (spec: A)
43     DECLARE_ALIGNED(32, float, gain_lpc)[FFALIGN(10, 16)];   ///< LPC coefficients for gain        (spec: GB)
44
45     /** speech data history                                      (spec: SB).
46      *  Its first 70 coefficients are updated only at backward filtering.
47      */
48     float sp_hist[111];
49
50     /// speech part of the gain autocorrelation                  (spec: REXP)
51     float sp_rec[37];
52
53     /** log-gain history                                         (spec: SBLG).
54      *  Its first 28 coefficients are updated only at backward filtering.
55      */
56     float gain_hist[38];
57
58     /// recursive part of the gain autocorrelation               (spec: REXPLG)
59     float gain_rec[11];
60 } RA288Context;
61
62 static av_cold int ra288_decode_init(AVCodecContext *avctx)
63 {
64     RA288Context *ractx = avctx->priv_data;
65     avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_FLT;
66     avpriv_float_dsp_init(&ractx->fdsp, avctx->flags & CODEC_FLAG_BITEXACT);
67
68     avcodec_get_frame_defaults(&ractx->frame);
69     avctx->coded_frame = &ractx->frame;
70
71     return 0;
72 }
73
74 static void convolve(float *tgt, const float *src, int len, int n)
75 {
76     for (; n >= 0; n--)
77         tgt[n] = ff_dot_productf(src, src - n, len);
78
79 }
80
81 static void decode(RA288Context *ractx, float gain, int cb_coef)
82 {
83     int i;
84     double sumsum;
85     float sum, buffer[5];
86     float *block = ractx->sp_hist + 70 + 36; // current block
87     float *gain_block = ractx->gain_hist + 28;
88
89     memmove(ractx->sp_hist + 70, ractx->sp_hist + 75, 36*sizeof(*block));
90
91     /* block 46 of G.728 spec */
92     sum = 32.;
93     for (i=0; i < 10; i++)
94         sum -= gain_block[9-i] * ractx->gain_lpc[i];
95
96     /* block 47 of G.728 spec */
97     sum = av_clipf(sum, 0, 60);
98
99     /* block 48 of G.728 spec */
100     /* exp(sum * 0.1151292546497) == pow(10.0,sum/20) */
101     sumsum = exp(sum * 0.1151292546497) * gain * (1.0/(1<<23));
102
103     for (i=0; i < 5; i++)
104         buffer[i] = codetable[cb_coef][i] * sumsum;
105
106     sum = ff_dot_productf(buffer, buffer, 5);
107
108     sum = FFMAX(sum, 5. / (1<<24));
109
110     /* shift and store */
111     memmove(gain_block, gain_block + 1, 9 * sizeof(*gain_block));
112
113     gain_block[9] = 10 * log10(sum) + (10*log10(((1<<24)/5.)) - 32);
114
115     ff_celp_lp_synthesis_filterf(block, ractx->sp_lpc, buffer, 5, 36);
116 }
117
118 /**
119  * Hybrid window filtering, see blocks 36 and 49 of the G.728 specification.
120  *
121  * @param order   filter order
122  * @param n       input length
123  * @param non_rec number of non-recursive samples
124  * @param out     filter output
125  * @param hist    pointer to the input history of the filter
126  * @param out     pointer to the non-recursive part of the output
127  * @param out2    pointer to the recursive part of the output
128  * @param window  pointer to the windowing function table
129  */
130 static void do_hybrid_window(RA288Context *ractx,
131                              int order, int n, int non_rec, float *out,
132                              float *hist, float *out2, const float *window)
133 {
134     int i;
135     float buffer1[MAX_BACKWARD_FILTER_ORDER + 1];
136     float buffer2[MAX_BACKWARD_FILTER_ORDER + 1];
137     LOCAL_ALIGNED(32, float, work, [FFALIGN(MAX_BACKWARD_FILTER_ORDER +
138                                             MAX_BACKWARD_FILTER_LEN   +
139                                             MAX_BACKWARD_FILTER_NONREC, 16)]);
140
141     ractx->fdsp.vector_fmul(work, window, hist, FFALIGN(order + n + non_rec, 16));
142
143     convolve(buffer1, work + order    , n      , order);
144     convolve(buffer2, work + order + n, non_rec, order);
145
146     for (i=0; i <= order; i++) {
147         out2[i] = out2[i] * 0.5625 + buffer1[i];
148         out [i] = out2[i]          + buffer2[i];
149     }
150
151     /* Multiply by the white noise correcting factor (WNCF). */
152     *out *= 257./256.;
153 }
154
155 /**
156  * Backward synthesis filter, find the LPC coefficients from past speech data.
157  */
158 static void backward_filter(RA288Context *ractx,
159                             float *hist, float *rec, const float *window,
160                             float *lpc, const float *tab,
161                             int order, int n, int non_rec, int move_size)
162 {
163     float temp[MAX_BACKWARD_FILTER_ORDER+1];
164
165     do_hybrid_window(ractx, order, n, non_rec, temp, hist, rec, window);
166
167     if (!compute_lpc_coefs(temp, order, lpc, 0, 1, 1))
168         ractx->fdsp.vector_fmul(lpc, lpc, tab, FFALIGN(order, 16));
169
170     memmove(hist, hist + n, move_size*sizeof(*hist));
171 }
172
173 static int ra288_decode_frame(AVCodecContext * avctx, void *data,
174                               int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
175 {
176     const uint8_t *buf = avpkt->data;
177     int buf_size = avpkt->size;
178     float *out;
179     int i, ret;
180     RA288Context *ractx = avctx->priv_data;
181     GetBitContext gb;
182
183     if (buf_size < avctx->block_align) {
184         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
185                "Error! Input buffer is too small [%d<%d]\n",
186                buf_size, avctx->block_align);
187         return AVERROR_INVALIDDATA;
188     }
189
190     /* get output buffer */
191     ractx->frame.nb_samples = RA288_BLOCK_SIZE * RA288_BLOCKS_PER_FRAME;
192     if ((ret = avctx->get_buffer(avctx, &ractx->frame)) < 0) {
193         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
194         return ret;
195     }
196     out = (float *)ractx->frame.data[0];
197
198     init_get_bits(&gb, buf, avctx->block_align * 8);
199
200     for (i=0; i < RA288_BLOCKS_PER_FRAME; i++) {
201         float gain = amptable[get_bits(&gb, 3)];
202         int cb_coef = get_bits(&gb, 6 + (i&1));
203
204         decode(ractx, gain, cb_coef);
205
206         memcpy(out, &ractx->sp_hist[70 + 36], RA288_BLOCK_SIZE * sizeof(*out));
207         out += RA288_BLOCK_SIZE;
208
209         if ((i & 7) == 3) {
210             backward_filter(ractx, ractx->sp_hist, ractx->sp_rec, syn_window,
211                             ractx->sp_lpc, syn_bw_tab, 36, 40, 35, 70);
212
213             backward_filter(ractx, ractx->gain_hist, ractx->gain_rec, gain_window,
214                             ractx->gain_lpc, gain_bw_tab, 10, 8, 20, 28);
215         }
216     }
217
218     *got_frame_ptr   = 1;
219     *(AVFrame *)data = ractx->frame;
220
221     return avctx->block_align;
222 }
223
224 AVCodec ff_ra_288_decoder = {
225     .name           = "real_288",
226     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
227     .id             = CODEC_ID_RA_288,
228     .priv_data_size = sizeof(RA288Context),
229     .init           = ra288_decode_init,
230     .decode         = ra288_decode_frame,
231     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1,
232     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("RealAudio 2.0 (28.8K)"),
233 };