Fix H.264 8x8 transform selection
[ffmpeg.git] / libavcodec / resample2.c
1 /*
2  * audio resampling
3  * Copyright (c) 2004 Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
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
23 /**
24  * @file resample2.c
25  * audio resampling
26  * @author Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
27  */
28
29 #include "avcodec.h"
30 #include "common.h"
31 #include "dsputil.h"
32
33 #ifndef CONFIG_RESAMPLE_HP
34 #define FILTER_SHIFT 15
35
36 #define FELEM int16_t
37 #define FELEM2 int32_t
38 #define FELEML int64_t
39 #define FELEM_MAX INT16_MAX
40 #define FELEM_MIN INT16_MIN
41 #define WINDOW_TYPE 9
42 #elif !defined(CONFIG_RESAMPLE_AUDIOPHILE_KIDDY_MODE)
43 #define FILTER_SHIFT 30
44
45 #define FELEM int32_t
46 #define FELEM2 int64_t
47 #define FELEML int64_t
48 #define FELEM_MAX INT32_MAX
49 #define FELEM_MIN INT32_MIN
50 #define WINDOW_TYPE 12
51 #else
52 #define FILTER_SHIFT 0
53
54 #define FELEM double
55 #define FELEM2 double
56 #define FELEML double
57 #define WINDOW_TYPE 24
58 #endif
59
60
61 typedef struct AVResampleContext{
62     FELEM *filter_bank;
63     int filter_length;
64     int ideal_dst_incr;
65     int dst_incr;
66     int index;
67     int frac;
68     int src_incr;
69     int compensation_distance;
70     int phase_shift;
71     int phase_mask;
72     int linear;
73 }AVResampleContext;
74
75 /**
76  * 0th order modified bessel function of the first kind.
77  */
78 static double bessel(double x){
79     double v=1;
80     double t=1;
81     int i;
82
83     x= x*x/4;
84     for(i=1; i<50; i++){
85         t *= x/(i*i);
86         v += t;
87     }
88     return v;
89 }
90
91 /**
92  * builds a polyphase filterbank.
93  * @param factor resampling factor
94  * @param scale wanted sum of coefficients for each filter
95  * @param type 0->cubic, 1->blackman nuttall windowed sinc, 2..16->kaiser windowed sinc beta=2..16
96  */
97 void av_build_filter(FELEM *filter, double factor, int tap_count, int phase_count, int scale, int type){
98     int ph, i, v;
99     double x, y, w, tab[tap_count];
100     const int center= (tap_count-1)/2;
101
102     /* if upsampling, only need to interpolate, no filter */
103     if (factor > 1.0)
104         factor = 1.0;
105
106     for(ph=0;ph<phase_count;ph++) {
107         double norm = 0;
108         for(i=0;i<tap_count;i++) {
109             x = M_PI * ((double)(i - center) - (double)ph / phase_count) * factor;
110             if (x == 0) y = 1.0;
111             else        y = sin(x) / x;
112             switch(type){
113             case 0:{
114                 const float d= -0.5; //first order derivative = -0.5
115                 x = fabs(((double)(i - center) - (double)ph / phase_count) * factor);
116                 if(x<1.0) y= 1 - 3*x*x + 2*x*x*x + d*(            -x*x + x*x*x);
117                 else      y=                       d*(-4 + 8*x - 5*x*x + x*x*x);
118                 break;}
119             case 1:
120                 w = 2.0*x / (factor*tap_count) + M_PI;
121                 y *= 0.3635819 - 0.4891775 * cos(w) + 0.1365995 * cos(2*w) - 0.0106411 * cos(3*w);
122                 break;
123             default:
124                 w = 2.0*x / (factor*tap_count*M_PI);
125                 y *= bessel(type*sqrt(FFMAX(1-w*w, 0)));
126                 break;
127             }
128
129             tab[i] = y;
130             norm += y;
131         }
132
133         /* normalize so that an uniform color remains the same */
134         for(i=0;i<tap_count;i++) {
135 #ifdef CONFIG_RESAMPLE_AUDIOPHILE_KIDDY_MODE
136             filter[ph * tap_count + i] = tab[i] / norm;
137 #else
138             filter[ph * tap_count + i] = av_clip(lrintf(tab[i] * scale / norm), FELEM_MIN, FELEM_MAX);
139 #endif
140         }
141     }
142 #if 0
143     {
144 #define LEN 1024
145         int j,k;
146         double sine[LEN + tap_count];
147         double filtered[LEN];
148         double maxff=-2, minff=2, maxsf=-2, minsf=2;
149         for(i=0; i<LEN; i++){
150             double ss=0, sf=0, ff=0;
151             for(j=0; j<LEN+tap_count; j++)
152                 sine[j]= cos(i*j*M_PI/LEN);
153             for(j=0; j<LEN; j++){
154                 double sum=0;
155                 ph=0;
156                 for(k=0; k<tap_count; k++)
157                     sum += filter[ph * tap_count + k] * sine[k+j];
158                 filtered[j]= sum / (1<<FILTER_SHIFT);
159                 ss+= sine[j + center] * sine[j + center];
160                 ff+= filtered[j] * filtered[j];
161                 sf+= sine[j + center] * filtered[j];
162             }
163             ss= sqrt(2*ss/LEN);
164             ff= sqrt(2*ff/LEN);
165             sf= 2*sf/LEN;
166             maxff= FFMAX(maxff, ff);
167             minff= FFMIN(minff, ff);
168             maxsf= FFMAX(maxsf, sf);
169             minsf= FFMIN(minsf, sf);
170             if(i%11==0){
171                 av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "i:%4d ss:%f ff:%13.6e-%13.6e sf:%13.6e-%13.6e\n", i, ss, maxff, minff, maxsf, minsf);
172                 minff=minsf= 2;
173                 maxff=maxsf= -2;
174             }
175         }
176     }
177 #endif
178 }
179
180 /**
181  * initalizes a audio resampler.
182  * note, if either rate is not a integer then simply scale both rates up so they are
183  */
184 AVResampleContext *av_resample_init(int out_rate, int in_rate, int filter_size, int phase_shift, int linear, double cutoff){
185     AVResampleContext *c= av_mallocz(sizeof(AVResampleContext));
186     double factor= FFMIN(out_rate * cutoff / in_rate, 1.0);
187     int phase_count= 1<<phase_shift;
188
189     c->phase_shift= phase_shift;
190     c->phase_mask= phase_count-1;
191     c->linear= linear;
192
193     c->filter_length= FFMAX((int)ceil(filter_size/factor), 1);
194     c->filter_bank= av_mallocz(c->filter_length*(phase_count+1)*sizeof(FELEM));
195     av_build_filter(c->filter_bank, factor, c->filter_length, phase_count, 1<<FILTER_SHIFT, WINDOW_TYPE);
196     memcpy(&c->filter_bank[c->filter_length*phase_count+1], c->filter_bank, (c->filter_length-1)*sizeof(FELEM));
197     c->filter_bank[c->filter_length*phase_count]= c->filter_bank[c->filter_length - 1];
198
199     c->src_incr= out_rate;
200     c->ideal_dst_incr= c->dst_incr= in_rate * phase_count;
201     c->index= -phase_count*((c->filter_length-1)/2);
202
203     return c;
204 }
205
206 void av_resample_close(AVResampleContext *c){
207     av_freep(&c->filter_bank);
208     av_freep(&c);
209 }
210
211 /**
212  * Compensates samplerate/timestamp drift. The compensation is done by changing
213  * the resampler parameters, so no audible clicks or similar distortions ocur
214  * @param compensation_distance distance in output samples over which the compensation should be performed
215  * @param sample_delta number of output samples which should be output less
216  *
217  * example: av_resample_compensate(c, 10, 500)
218  * here instead of 510 samples only 500 samples would be output
219  *
220  * note, due to rounding the actual compensation might be slightly different,
221  * especially if the compensation_distance is large and the in_rate used during init is small
222  */
223 void av_resample_compensate(AVResampleContext *c, int sample_delta, int compensation_distance){
224 //    sample_delta += (c->ideal_dst_incr - c->dst_incr)*(int64_t)c->compensation_distance / c->ideal_dst_incr;
225     c->compensation_distance= compensation_distance;
226     c->dst_incr = c->ideal_dst_incr - c->ideal_dst_incr * (int64_t)sample_delta / compensation_distance;
227 }
228
229 /**
230  * resamples.
231  * @param src an array of unconsumed samples
232  * @param consumed the number of samples of src which have been consumed are returned here
233  * @param src_size the number of unconsumed samples available
234  * @param dst_size the amount of space in samples available in dst
235  * @param update_ctx if this is 0 then the context wont be modified, that way several channels can be resampled with the same context
236  * @return the number of samples written in dst or -1 if an error occured
237  */
238 int av_resample(AVResampleContext *c, short *dst, short *src, int *consumed, int src_size, int dst_size, int update_ctx){
239     int dst_index, i;
240     int index= c->index;
241     int frac= c->frac;
242     int dst_incr_frac= c->dst_incr % c->src_incr;
243     int dst_incr=      c->dst_incr / c->src_incr;
244     int compensation_distance= c->compensation_distance;
245
246   if(compensation_distance == 0 && c->filter_length == 1 && c->phase_shift==0){
247         int64_t index2= ((int64_t)index)<<32;
248         int64_t incr= (1LL<<32) * c->dst_incr / c->src_incr;
249         dst_size= FFMIN(dst_size, (src_size-1-index) * (int64_t)c->src_incr / c->dst_incr);
250
251         for(dst_index=0; dst_index < dst_size; dst_index++){
252             dst[dst_index] = src[index2>>32];
253             index2 += incr;
254         }
255         frac += dst_index * dst_incr_frac;
256         index += dst_index * dst_incr;
257         index += frac / c->src_incr;
258         frac %= c->src_incr;
259   }else{
260     for(dst_index=0; dst_index < dst_size; dst_index++){
261         FELEM *filter= c->filter_bank + c->filter_length*(index & c->phase_mask);
262         int sample_index= index >> c->phase_shift;
263         FELEM2 val=0;
264
265         if(sample_index < 0){
266             for(i=0; i<c->filter_length; i++)
267                 val += src[FFABS(sample_index + i) % src_size] * filter[i];
268         }else if(sample_index + c->filter_length > src_size){
269             break;
270         }else if(c->linear){
271             FELEM2 v2=0;
272             for(i=0; i<c->filter_length; i++){
273                 val += src[sample_index + i] * (FELEM2)filter[i];
274                 v2  += src[sample_index + i] * (FELEM2)filter[i + c->filter_length];
275             }
276             val+=(v2-val)*(FELEML)frac / c->src_incr;
277         }else{
278             for(i=0; i<c->filter_length; i++){
279                 val += src[sample_index + i] * (FELEM2)filter[i];
280             }
281         }
282
283 #ifdef CONFIG_RESAMPLE_AUDIOPHILE_KIDDY_MODE
284         dst[dst_index] = av_clip(lrintf(val), -32768, 32767);
285 #else
286         val = (val + (1<<(FILTER_SHIFT-1)))>>FILTER_SHIFT;
287         dst[dst_index] = (unsigned)(val + 32768) > 65535 ? (val>>31) ^ 32767 : val;
288 #endif
289
290         frac += dst_incr_frac;
291         index += dst_incr;
292         if(frac >= c->src_incr){
293             frac -= c->src_incr;
294             index++;
295         }
296
297         if(dst_index + 1 == compensation_distance){
298             compensation_distance= 0;
299             dst_incr_frac= c->ideal_dst_incr % c->src_incr;
300             dst_incr=      c->ideal_dst_incr / c->src_incr;
301         }
302     }
303   }
304     *consumed= FFMAX(index, 0) >> c->phase_shift;
305     if(index>=0) index &= c->phase_mask;
306
307     if(compensation_distance){
308         compensation_distance -= dst_index;
309         assert(compensation_distance > 0);
310     }
311     if(update_ctx){
312         c->frac= frac;
313         c->index= index;
314         c->dst_incr= dst_incr_frac + c->src_incr*dst_incr;
315         c->compensation_distance= compensation_distance;
316     }
317 #if 0
318     if(update_ctx && !c->compensation_distance){
319 #undef rand
320         av_resample_compensate(c, rand() % (8000*2) - 8000, 8000*2);
321 av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "%d %d %d\n", c->dst_incr, c->ideal_dst_incr, c->compensation_distance);
322     }
323 #endif
324
325     return dst_index;
326 }