lavc: fix support of unofficial pix_fmt extensions of jpeg
[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  * @file
24  * audio resampling
25  * @author Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
26  */
27
28 #include "avcodec.h"
29 #include "dsputil.h"
30
31 #ifndef CONFIG_RESAMPLE_HP
32 #define FILTER_SHIFT 15
33
34 #define FELEM int16_t
35 #define FELEM2 int32_t
36 #define FELEML int64_t
37 #define FELEM_MAX INT16_MAX
38 #define FELEM_MIN INT16_MIN
39 #define WINDOW_TYPE 9
40 #elif !defined(CONFIG_RESAMPLE_AUDIOPHILE_KIDDY_MODE)
41 #define FILTER_SHIFT 30
42
43 #define FELEM int32_t
44 #define FELEM2 int64_t
45 #define FELEML int64_t
46 #define FELEM_MAX INT32_MAX
47 #define FELEM_MIN INT32_MIN
48 #define WINDOW_TYPE 12
49 #else
50 #define FILTER_SHIFT 0
51
52 #define FELEM double
53 #define FELEM2 double
54 #define FELEML double
55 #define WINDOW_TYPE 24
56 #endif
57
58
59 typedef struct AVResampleContext{
60     const AVClass *av_class;
61     FELEM *filter_bank;
62     int filter_length;
63     int ideal_dst_incr;
64     int dst_incr;
65     int index;
66     int frac;
67     int src_incr;
68     int compensation_distance;
69     int phase_shift;
70     int phase_mask;
71     int linear;
72 }AVResampleContext;
73
74 /**
75  * 0th order modified bessel function of the first kind.
76  */
77 static double bessel(double x){
78     double v=1;
79     double lastv=0;
80     double t=1;
81     int i;
82
83     x= x*x/4;
84     for(i=1; v != lastv; i++){
85         lastv=v;
86         t *= x/(i*i);
87         v += t;
88     }
89     return v;
90 }
91
92 /**
93  * Build a polyphase filterbank.
94  * @param factor resampling factor
95  * @param scale wanted sum of coefficients for each filter
96  * @param type 0->cubic, 1->blackman nuttall windowed sinc, 2..16->kaiser windowed sinc beta=2..16
97  * @return 0 on success, negative on error
98  */
99 static int build_filter(FELEM *filter, double factor, int tap_count, int phase_count, int scale, int type){
100     int ph, i;
101     double x, y, w;
102     double *tab = av_malloc(tap_count * sizeof(*tab));
103     const int center= (tap_count-1)/2;
104
105     if (!tab)
106         return AVERROR(ENOMEM);
107
108     /* if upsampling, only need to interpolate, no filter */
109     if (factor > 1.0)
110         factor = 1.0;
111
112     for(ph=0;ph<phase_count;ph++) {
113         double norm = 0;
114         for(i=0;i<tap_count;i++) {
115             x = M_PI * ((double)(i - center) - (double)ph / phase_count) * factor;
116             if (x == 0) y = 1.0;
117             else        y = sin(x) / x;
118             switch(type){
119             case 0:{
120                 const float d= -0.5; //first order derivative = -0.5
121                 x = fabs(((double)(i - center) - (double)ph / phase_count) * factor);
122                 if(x<1.0) y= 1 - 3*x*x + 2*x*x*x + d*(            -x*x + x*x*x);
123                 else      y=                       d*(-4 + 8*x - 5*x*x + x*x*x);
124                 break;}
125             case 1:
126                 w = 2.0*x / (factor*tap_count) + M_PI;
127                 y *= 0.3635819 - 0.4891775 * cos(w) + 0.1365995 * cos(2*w) - 0.0106411 * cos(3*w);
128                 break;
129             default:
130                 w = 2.0*x / (factor*tap_count*M_PI);
131                 y *= bessel(type*sqrt(FFMAX(1-w*w, 0)));
132                 break;
133             }
134
135             tab[i] = y;
136             norm += y;
137         }
138
139         /* normalize so that an uniform color remains the same */
140         for(i=0;i<tap_count;i++) {
141 #ifdef CONFIG_RESAMPLE_AUDIOPHILE_KIDDY_MODE
142             filter[ph * tap_count + i] = tab[i] / norm;
143 #else
144             filter[ph * tap_count + i] = av_clip(lrintf(tab[i] * scale / norm), FELEM_MIN, FELEM_MAX);
145 #endif
146         }
147     }
148 #if 0
149     {
150 #define LEN 1024
151         int j,k;
152         double sine[LEN + tap_count];
153         double filtered[LEN];
154         double maxff=-2, minff=2, maxsf=-2, minsf=2;
155         for(i=0; i<LEN; i++){
156             double ss=0, sf=0, ff=0;
157             for(j=0; j<LEN+tap_count; j++)
158                 sine[j]= cos(i*j*M_PI/LEN);
159             for(j=0; j<LEN; j++){
160                 double sum=0;
161                 ph=0;
162                 for(k=0; k<tap_count; k++)
163                     sum += filter[ph * tap_count + k] * sine[k+j];
164                 filtered[j]= sum / (1<<FILTER_SHIFT);
165                 ss+= sine[j + center] * sine[j + center];
166                 ff+= filtered[j] * filtered[j];
167                 sf+= sine[j + center] * filtered[j];
168             }
169             ss= sqrt(2*ss/LEN);
170             ff= sqrt(2*ff/LEN);
171             sf= 2*sf/LEN;
172             maxff= FFMAX(maxff, ff);
173             minff= FFMIN(minff, ff);
174             maxsf= FFMAX(maxsf, sf);
175             minsf= FFMIN(minsf, sf);
176             if(i%11==0){
177                 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);
178                 minff=minsf= 2;
179                 maxff=maxsf= -2;
180             }
181         }
182     }
183 #endif
184
185     av_free(tab);
186     return 0;
187 }
188
189 AVResampleContext *av_resample_init(int out_rate, int in_rate, int filter_size, int phase_shift, int linear, double cutoff){
190     AVResampleContext *c= av_mallocz(sizeof(AVResampleContext));
191     double factor= FFMIN(out_rate * cutoff / in_rate, 1.0);
192     int phase_count= 1<<phase_shift;
193
194     if (!c)
195         return NULL;
196
197     c->phase_shift= phase_shift;
198     c->phase_mask= phase_count-1;
199     c->linear= linear;
200
201     c->filter_length= FFMAX((int)ceil(filter_size/factor), 1);
202     c->filter_bank= av_mallocz(c->filter_length*(phase_count+1)*sizeof(FELEM));
203     if (!c->filter_bank)
204         goto error;
205     if (build_filter(c->filter_bank, factor, c->filter_length, phase_count, 1<<FILTER_SHIFT, WINDOW_TYPE))
206         goto error;
207     memcpy(&c->filter_bank[c->filter_length*phase_count+1], c->filter_bank, (c->filter_length-1)*sizeof(FELEM));
208     c->filter_bank[c->filter_length*phase_count]= c->filter_bank[c->filter_length - 1];
209
210     if(!av_reduce(&c->src_incr, &c->dst_incr, out_rate, in_rate * (int64_t)phase_count, INT32_MAX/2))
211         goto error;
212     c->ideal_dst_incr= c->dst_incr;
213
214     c->index= -phase_count*((c->filter_length-1)/2);
215
216     return c;
217 error:
218     av_free(c->filter_bank);
219     av_free(c);
220     return NULL;
221 }
222
223 void av_resample_close(AVResampleContext *c){
224     av_freep(&c->filter_bank);
225     av_freep(&c);
226 }
227
228 void av_resample_compensate(AVResampleContext *c, int sample_delta, int compensation_distance){
229 //    sample_delta += (c->ideal_dst_incr - c->dst_incr)*(int64_t)c->compensation_distance / c->ideal_dst_incr;
230     c->compensation_distance= compensation_distance;
231     c->dst_incr = c->ideal_dst_incr - c->ideal_dst_incr * (int64_t)sample_delta / compensation_distance;
232 }
233
234 int av_resample(AVResampleContext *c, short *dst, short *src, int *consumed, int src_size, int dst_size, int update_ctx){
235     int dst_index, i;
236     int index= c->index;
237     int frac= c->frac;
238     int dst_incr_frac= c->dst_incr % c->src_incr;
239     int dst_incr=      c->dst_incr / c->src_incr;
240     int compensation_distance= c->compensation_distance;
241
242   if(compensation_distance == 0 && c->filter_length == 1 && c->phase_shift==0){
243         int64_t index2= ((int64_t)index)<<32;
244         int64_t incr= (1LL<<32) * c->dst_incr / c->src_incr;
245         dst_size= FFMIN(dst_size, (src_size-1-index) * (int64_t)c->src_incr / c->dst_incr);
246
247         for(dst_index=0; dst_index < dst_size; dst_index++){
248             dst[dst_index] = src[index2>>32];
249             index2 += incr;
250         }
251         index += dst_index * dst_incr;
252         index += (frac + dst_index * (int64_t)dst_incr_frac) / c->src_incr;
253         frac   = (frac + dst_index * (int64_t)dst_incr_frac) % c->src_incr;
254   }else{
255     for(dst_index=0; dst_index < dst_size; dst_index++){
256         FELEM *filter= c->filter_bank + c->filter_length*(index & c->phase_mask);
257         int sample_index= index >> c->phase_shift;
258         FELEM2 val=0;
259
260         if(sample_index < 0){
261             for(i=0; i<c->filter_length; i++)
262                 val += src[FFABS(sample_index + i) % src_size] * filter[i];
263         }else if(sample_index + c->filter_length > src_size){
264             break;
265         }else if(c->linear){
266             FELEM2 v2=0;
267             for(i=0; i<c->filter_length; i++){
268                 val += src[sample_index + i] * (FELEM2)filter[i];
269                 v2  += src[sample_index + i] * (FELEM2)filter[i + c->filter_length];
270             }
271             val+=(v2-val)*(FELEML)frac / c->src_incr;
272         }else{
273             for(i=0; i<c->filter_length; i++){
274                 val += src[sample_index + i] * (FELEM2)filter[i];
275             }
276         }
277
278 #ifdef CONFIG_RESAMPLE_AUDIOPHILE_KIDDY_MODE
279         dst[dst_index] = av_clip_int16(lrintf(val));
280 #else
281         val = (val + (1<<(FILTER_SHIFT-1)))>>FILTER_SHIFT;
282         dst[dst_index] = (unsigned)(val + 32768) > 65535 ? (val>>31) ^ 32767 : val;
283 #endif
284
285         frac += dst_incr_frac;
286         index += dst_incr;
287         if(frac >= c->src_incr){
288             frac -= c->src_incr;
289             index++;
290         }
291
292         if(dst_index + 1 == compensation_distance){
293             compensation_distance= 0;
294             dst_incr_frac= c->ideal_dst_incr % c->src_incr;
295             dst_incr=      c->ideal_dst_incr / c->src_incr;
296         }
297     }
298   }
299     *consumed= FFMAX(index, 0) >> c->phase_shift;
300     if(index>=0) index &= c->phase_mask;
301
302     if(compensation_distance){
303         compensation_distance -= dst_index;
304         assert(compensation_distance > 0);
305     }
306     if(update_ctx){
307         c->frac= frac;
308         c->index= index;
309         c->dst_incr= dst_incr_frac + c->src_incr*dst_incr;
310         c->compensation_distance= compensation_distance;
311     }
312 #if 0
313     if(update_ctx && !c->compensation_distance){
314 #undef rand
315         av_resample_compensate(c, rand() % (8000*2) - 8000, 8000*2);
316 av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "%d %d %d\n", c->dst_incr, c->ideal_dst_incr, c->compensation_distance);
317     }
318 #endif
319
320     return dst_index;
321 }