Modify all codecs to report their supported input and output sample format(s).
[ffmpeg.git] / libavcodec / truespeech.c
1 /*
2  * DSP Group TrueSpeech compatible decoder
3  * Copyright (c) 2005 Konstantin Shishkov
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 #include "avcodec.h"
22
23 #include "truespeech_data.h"
24 /**
25  * @file truespeech.c
26  * TrueSpeech decoder.
27  */
28
29 /**
30  * TrueSpeech decoder context
31  */
32 typedef struct {
33     /* input data */
34     int16_t vector[8];  //< input vector: 5/5/4/4/4/3/3/3
35     int offset1[2];     //< 8-bit value, used in one copying offset
36     int offset2[4];     //< 7-bit value, encodes offsets for copying and for two-point filter
37     int pulseoff[4];    //< 4-bit offset of pulse values block
38     int pulsepos[4];    //< 27-bit variable, encodes 7 pulse positions
39     int pulseval[4];    //< 7x2-bit pulse values
40     int flag;           //< 1-bit flag, shows how to choose filters
41     /* temporary data */
42     int filtbuf[146];   // some big vector used for storing filters
43     int prevfilt[8];    // filter from previous frame
44     int16_t tmp1[8];    // coefficients for adding to out
45     int16_t tmp2[8];    // coefficients for adding to out
46     int16_t tmp3[8];    // coefficients for adding to out
47     int16_t cvector[8]; // correlated input vector
48     int filtval;        // gain value for one function
49     int16_t newvec[60]; // tmp vector
50     int16_t filters[32]; // filters for every subframe
51 } TSContext;
52
53 static av_cold int truespeech_decode_init(AVCodecContext * avctx)
54 {
55 //    TSContext *c = avctx->priv_data;
56
57     avctx->sample_fmt = SAMPLE_FMT_S16;
58     return 0;
59 }
60
61 static void truespeech_read_frame(TSContext *dec, const uint8_t *input)
62 {
63     uint32_t t;
64
65     /* first dword */
66     t = AV_RL32(input);
67     input += 4;
68
69     dec->flag = t & 1;
70
71     dec->vector[0] = ts_codebook[0][(t >>  1) & 0x1F];
72     dec->vector[1] = ts_codebook[1][(t >>  6) & 0x1F];
73     dec->vector[2] = ts_codebook[2][(t >> 11) &  0xF];
74     dec->vector[3] = ts_codebook[3][(t >> 15) &  0xF];
75     dec->vector[4] = ts_codebook[4][(t >> 19) &  0xF];
76     dec->vector[5] = ts_codebook[5][(t >> 23) &  0x7];
77     dec->vector[6] = ts_codebook[6][(t >> 26) &  0x7];
78     dec->vector[7] = ts_codebook[7][(t >> 29) &  0x7];
79
80     /* second dword */
81     t = AV_RL32(input);
82     input += 4;
83
84     dec->offset2[0] = (t >>  0) & 0x7F;
85     dec->offset2[1] = (t >>  7) & 0x7F;
86     dec->offset2[2] = (t >> 14) & 0x7F;
87     dec->offset2[3] = (t >> 21) & 0x7F;
88
89     dec->offset1[0] = ((t >> 28) & 0xF) << 4;
90
91     /* third dword */
92     t = AV_RL32(input);
93     input += 4;
94
95     dec->pulseval[0] = (t >>  0) & 0x3FFF;
96     dec->pulseval[1] = (t >> 14) & 0x3FFF;
97
98     dec->offset1[1] = (t >> 28) & 0x0F;
99
100     /* fourth dword */
101     t = AV_RL32(input);
102     input += 4;
103
104     dec->pulseval[2] = (t >>  0) & 0x3FFF;
105     dec->pulseval[3] = (t >> 14) & 0x3FFF;
106
107     dec->offset1[1] |= ((t >> 28) & 0x0F) << 4;
108
109     /* fifth dword */
110     t = AV_RL32(input);
111     input += 4;
112
113     dec->pulsepos[0] = (t >> 4) & 0x7FFFFFF;
114
115     dec->pulseoff[0] = (t >> 0) & 0xF;
116
117     dec->offset1[0] |= (t >> 31) & 1;
118
119     /* sixth dword */
120     t = AV_RL32(input);
121     input += 4;
122
123     dec->pulsepos[1] = (t >> 4) & 0x7FFFFFF;
124
125     dec->pulseoff[1] = (t >> 0) & 0xF;
126
127     dec->offset1[0] |= ((t >> 31) & 1) << 1;
128
129     /* seventh dword */
130     t = AV_RL32(input);
131     input += 4;
132
133     dec->pulsepos[2] = (t >> 4) & 0x7FFFFFF;
134
135     dec->pulseoff[2] = (t >> 0) & 0xF;
136
137     dec->offset1[0] |= ((t >> 31) & 1) << 2;
138
139     /* eighth dword */
140     t = AV_RL32(input);
141     input += 4;
142
143     dec->pulsepos[3] = (t >> 4) & 0x7FFFFFF;
144
145     dec->pulseoff[3] = (t >> 0) & 0xF;
146
147     dec->offset1[0] |= ((t >> 31) & 1) << 3;
148
149 }
150
151 static void truespeech_correlate_filter(TSContext *dec)
152 {
153     int16_t tmp[8];
154     int i, j;
155
156     for(i = 0; i < 8; i++){
157         if(i > 0){
158             memcpy(tmp, dec->cvector, i * 2);
159             for(j = 0; j < i; j++)
160                 dec->cvector[j] = ((tmp[i - j - 1] * dec->vector[i]) +
161                                    (dec->cvector[j] << 15) + 0x4000) >> 15;
162         }
163         dec->cvector[i] = (8 - dec->vector[i]) >> 3;
164     }
165     for(i = 0; i < 8; i++)
166         dec->cvector[i] = (dec->cvector[i] * ts_230[i]) >> 15;
167
168     dec->filtval = dec->vector[0];
169 }
170
171 static void truespeech_filters_merge(TSContext *dec)
172 {
173     int i;
174
175     if(!dec->flag){
176         for(i = 0; i < 8; i++){
177             dec->filters[i + 0] = dec->prevfilt[i];
178             dec->filters[i + 8] = dec->prevfilt[i];
179         }
180     }else{
181         for(i = 0; i < 8; i++){
182             dec->filters[i + 0]=(dec->cvector[i] * 21846 + dec->prevfilt[i] * 10923 + 16384) >> 15;
183             dec->filters[i + 8]=(dec->cvector[i] * 10923 + dec->prevfilt[i] * 21846 + 16384) >> 15;
184         }
185     }
186     for(i = 0; i < 8; i++){
187         dec->filters[i + 16] = dec->cvector[i];
188         dec->filters[i + 24] = dec->cvector[i];
189     }
190 }
191
192 static void truespeech_apply_twopoint_filter(TSContext *dec, int quart)
193 {
194     int16_t tmp[146 + 60], *ptr0, *ptr1;
195     const int16_t *filter;
196     int i, t, off;
197
198     t = dec->offset2[quart];
199     if(t == 127){
200         memset(dec->newvec, 0, 60 * 2);
201         return;
202     }
203     for(i = 0; i < 146; i++)
204         tmp[i] = dec->filtbuf[i];
205     off = (t / 25) + dec->offset1[quart >> 1] + 18;
206     ptr0 = tmp + 145 - off;
207     ptr1 = tmp + 146;
208     filter = (const int16_t*)ts_240 + (t % 25) * 2;
209     for(i = 0; i < 60; i++){
210         t = (ptr0[0] * filter[0] + ptr0[1] * filter[1] + 0x2000) >> 14;
211         ptr0++;
212         dec->newvec[i] = t;
213         ptr1[i] = t;
214     }
215 }
216
217 static void truespeech_place_pulses(TSContext *dec, int16_t *out, int quart)
218 {
219     int16_t tmp[7];
220     int i, j, t;
221     const int16_t *ptr1;
222     int16_t *ptr2;
223     int coef;
224
225     memset(out, 0, 60 * 2);
226     for(i = 0; i < 7; i++) {
227         t = dec->pulseval[quart] & 3;
228         dec->pulseval[quart] >>= 2;
229         tmp[6 - i] = ts_562[dec->pulseoff[quart] * 4 + t];
230     }
231
232     coef = dec->pulsepos[quart] >> 15;
233     ptr1 = (const int16_t*)ts_140 + 30;
234     ptr2 = tmp;
235     for(i = 0, j = 3; (i < 30) && (j > 0); i++){
236         t = *ptr1++;
237         if(coef >= t)
238             coef -= t;
239         else{
240             out[i] = *ptr2++;
241             ptr1 += 30;
242             j--;
243         }
244     }
245     coef = dec->pulsepos[quart] & 0x7FFF;
246     ptr1 = (const int16_t*)ts_140;
247     for(i = 30, j = 4; (i < 60) && (j > 0); i++){
248         t = *ptr1++;
249         if(coef >= t)
250             coef -= t;
251         else{
252             out[i] = *ptr2++;
253             ptr1 += 30;
254             j--;
255         }
256     }
257
258 }
259
260 static void truespeech_update_filters(TSContext *dec, int16_t *out, int quart)
261 {
262     int i;
263
264     for(i = 0; i < 86; i++)
265         dec->filtbuf[i] = dec->filtbuf[i + 60];
266     for(i = 0; i < 60; i++){
267         dec->filtbuf[i + 86] = out[i] + dec->newvec[i] - (dec->newvec[i] >> 3);
268         out[i] += dec->newvec[i];
269     }
270 }
271
272 static void truespeech_synth(TSContext *dec, int16_t *out, int quart)
273 {
274     int i,k;
275     int t[8];
276     int16_t *ptr0, *ptr1;
277
278     ptr0 = dec->tmp1;
279     ptr1 = dec->filters + quart * 8;
280     for(i = 0; i < 60; i++){
281         int sum = 0;
282         for(k = 0; k < 8; k++)
283             sum += ptr0[k] * ptr1[k];
284         sum = (sum + (out[i] << 12) + 0x800) >> 12;
285         out[i] = av_clip(sum, -0x7FFE, 0x7FFE);
286         for(k = 7; k > 0; k--)
287             ptr0[k] = ptr0[k - 1];
288         ptr0[0] = out[i];
289     }
290
291     for(i = 0; i < 8; i++)
292         t[i] = (ts_5E2[i] * ptr1[i]) >> 15;
293
294     ptr0 = dec->tmp2;
295     for(i = 0; i < 60; i++){
296         int sum = 0;
297         for(k = 0; k < 8; k++)
298             sum += ptr0[k] * t[k];
299         for(k = 7; k > 0; k--)
300             ptr0[k] = ptr0[k - 1];
301         ptr0[0] = out[i];
302         out[i] = ((out[i] << 12) - sum) >> 12;
303     }
304
305     for(i = 0; i < 8; i++)
306         t[i] = (ts_5F2[i] * ptr1[i]) >> 15;
307
308     ptr0 = dec->tmp3;
309     for(i = 0; i < 60; i++){
310         int sum = out[i] << 12;
311         for(k = 0; k < 8; k++)
312             sum += ptr0[k] * t[k];
313         for(k = 7; k > 0; k--)
314             ptr0[k] = ptr0[k - 1];
315         ptr0[0] = av_clip((sum + 0x800) >> 12, -0x7FFE, 0x7FFE);
316
317         sum = ((ptr0[1] * (dec->filtval - (dec->filtval >> 2))) >> 4) + sum;
318         sum = sum - (sum >> 3);
319         out[i] = av_clip((sum + 0x800) >> 12, -0x7FFE, 0x7FFE);
320     }
321 }
322
323 static void truespeech_save_prevvec(TSContext *c)
324 {
325     int i;
326
327     for(i = 0; i < 8; i++)
328         c->prevfilt[i] = c->cvector[i];
329 }
330
331 static int truespeech_decode_frame(AVCodecContext *avctx,
332                 void *data, int *data_size,
333                 const uint8_t *buf, int buf_size)
334 {
335     TSContext *c = avctx->priv_data;
336
337     int i, j;
338     short *samples = data;
339     int consumed = 0;
340     int16_t out_buf[240];
341     int iterations;
342
343     if (!buf_size)
344         return 0;
345
346     iterations = FFMIN(buf_size / 32, *data_size / 480);
347     for(j = 0; j < iterations; j++) {
348         truespeech_read_frame(c, buf + consumed);
349         consumed += 32;
350
351         truespeech_correlate_filter(c);
352         truespeech_filters_merge(c);
353
354         memset(out_buf, 0, 240 * 2);
355         for(i = 0; i < 4; i++) {
356             truespeech_apply_twopoint_filter(c, i);
357             truespeech_place_pulses(c, out_buf + i * 60, i);
358             truespeech_update_filters(c, out_buf + i * 60, i);
359             truespeech_synth(c, out_buf + i * 60, i);
360         }
361
362         truespeech_save_prevvec(c);
363
364         /* finally output decoded frame */
365         for(i = 0; i < 240; i++)
366             *samples++ = out_buf[i];
367
368     }
369
370     *data_size = consumed * 15;
371
372     return consumed;
373 }
374
375 AVCodec truespeech_decoder = {
376     "truespeech",
377     CODEC_TYPE_AUDIO,
378     CODEC_ID_TRUESPEECH,
379     sizeof(TSContext),
380     truespeech_decode_init,
381     NULL,
382     NULL,
383     truespeech_decode_frame,
384     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("DSP Group TrueSpeech"),
385 };