libspeex: allow custom sample rates again.
[ffmpeg.git] / libavcodec / truespeech.c
1 /*
2  * DSP Group TrueSpeech compatible decoder
3  * Copyright (c) 2005 Konstantin Shishkov
4  *
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20  */
21
22 #include "libavutil/channel_layout.h"
23 #include "libavutil/intreadwrite.h"
24 #include "avcodec.h"
25 #include "dsputil.h"
26 #include "get_bits.h"
27
28 #include "truespeech_data.h"
29 /**
30  * @file
31  * TrueSpeech decoder.
32  */
33
34 /**
35  * TrueSpeech decoder context
36  */
37 typedef struct {
38     AVFrame frame;
39     DSPContext dsp;
40     /* input data */
41     DECLARE_ALIGNED(16, uint8_t, buffer)[32];
42     int16_t vector[8];  ///< input vector: 5/5/4/4/4/3/3/3
43     int offset1[2];     ///< 8-bit value, used in one copying offset
44     int offset2[4];     ///< 7-bit value, encodes offsets for copying and for two-point filter
45     int pulseoff[4];    ///< 4-bit offset of pulse values block
46     int pulsepos[4];    ///< 27-bit variable, encodes 7 pulse positions
47     int pulseval[4];    ///< 7x2-bit pulse values
48     int flag;           ///< 1-bit flag, shows how to choose filters
49     /* temporary data */
50     int filtbuf[146];   // some big vector used for storing filters
51     int prevfilt[8];    // filter from previous frame
52     int16_t tmp1[8];    // coefficients for adding to out
53     int16_t tmp2[8];    // coefficients for adding to out
54     int16_t tmp3[8];    // coefficients for adding to out
55     int16_t cvector[8]; // correlated input vector
56     int filtval;        // gain value for one function
57     int16_t newvec[60]; // tmp vector
58     int16_t filters[32]; // filters for every subframe
59 } TSContext;
60
61 static av_cold int truespeech_decode_init(AVCodecContext * avctx)
62 {
63     TSContext *c = avctx->priv_data;
64
65     if (avctx->channels != 1) {
66         av_log_ask_for_sample(avctx, "Unsupported channel count: %d\n", avctx->channels);
67         return AVERROR(EINVAL);
68     }
69
70     avctx->channel_layout = AV_CH_LAYOUT_MONO;
71     avctx->sample_fmt     = AV_SAMPLE_FMT_S16;
72
73     ff_dsputil_init(&c->dsp, avctx);
74
75     avcodec_get_frame_defaults(&c->frame);
76     avctx->coded_frame = &c->frame;
77
78     return 0;
79 }
80
81 static void truespeech_read_frame(TSContext *dec, const uint8_t *input)
82 {
83     GetBitContext gb;
84
85     dec->dsp.bswap_buf((uint32_t *)dec->buffer, (const uint32_t *)input, 8);
86     init_get_bits(&gb, dec->buffer, 32 * 8);
87
88     dec->vector[7] = ts_codebook[7][get_bits(&gb, 3)];
89     dec->vector[6] = ts_codebook[6][get_bits(&gb, 3)];
90     dec->vector[5] = ts_codebook[5][get_bits(&gb, 3)];
91     dec->vector[4] = ts_codebook[4][get_bits(&gb, 4)];
92     dec->vector[3] = ts_codebook[3][get_bits(&gb, 4)];
93     dec->vector[2] = ts_codebook[2][get_bits(&gb, 4)];
94     dec->vector[1] = ts_codebook[1][get_bits(&gb, 5)];
95     dec->vector[0] = ts_codebook[0][get_bits(&gb, 5)];
96     dec->flag      = get_bits1(&gb);
97
98     dec->offset1[0] = get_bits(&gb, 4) << 4;
99     dec->offset2[3] = get_bits(&gb, 7);
100     dec->offset2[2] = get_bits(&gb, 7);
101     dec->offset2[1] = get_bits(&gb, 7);
102     dec->offset2[0] = get_bits(&gb, 7);
103
104     dec->offset1[1]  = get_bits(&gb, 4);
105     dec->pulseval[1] = get_bits(&gb, 14);
106     dec->pulseval[0] = get_bits(&gb, 14);
107
108     dec->offset1[1] |= get_bits(&gb, 4) << 4;
109     dec->pulseval[3] = get_bits(&gb, 14);
110     dec->pulseval[2] = get_bits(&gb, 14);
111
112     dec->offset1[0] |= get_bits1(&gb);
113     dec->pulsepos[0] = get_bits_long(&gb, 27);
114     dec->pulseoff[0] = get_bits(&gb, 4);
115
116     dec->offset1[0] |= get_bits1(&gb) << 1;
117     dec->pulsepos[1] = get_bits_long(&gb, 27);
118     dec->pulseoff[1] = get_bits(&gb, 4);
119
120     dec->offset1[0] |= get_bits1(&gb) << 2;
121     dec->pulsepos[2] = get_bits_long(&gb, 27);
122     dec->pulseoff[2] = get_bits(&gb, 4);
123
124     dec->offset1[0] |= get_bits1(&gb) << 3;
125     dec->pulsepos[3] = get_bits_long(&gb, 27);
126     dec->pulseoff[3] = get_bits(&gb, 4);
127 }
128
129 static void truespeech_correlate_filter(TSContext *dec)
130 {
131     int16_t tmp[8];
132     int i, j;
133
134     for(i = 0; i < 8; i++){
135         if(i > 0){
136             memcpy(tmp, dec->cvector, i * sizeof(*tmp));
137             for(j = 0; j < i; j++)
138                 dec->cvector[j] = ((tmp[i - j - 1] * dec->vector[i]) +
139                                    (dec->cvector[j] << 15) + 0x4000) >> 15;
140         }
141         dec->cvector[i] = (8 - dec->vector[i]) >> 3;
142     }
143     for(i = 0; i < 8; i++)
144         dec->cvector[i] = (dec->cvector[i] * ts_decay_994_1000[i]) >> 15;
145
146     dec->filtval = dec->vector[0];
147 }
148
149 static void truespeech_filters_merge(TSContext *dec)
150 {
151     int i;
152
153     if(!dec->flag){
154         for(i = 0; i < 8; i++){
155             dec->filters[i + 0] = dec->prevfilt[i];
156             dec->filters[i + 8] = dec->prevfilt[i];
157         }
158     }else{
159         for(i = 0; i < 8; i++){
160             dec->filters[i + 0]=(dec->cvector[i] * 21846 + dec->prevfilt[i] * 10923 + 16384) >> 15;
161             dec->filters[i + 8]=(dec->cvector[i] * 10923 + dec->prevfilt[i] * 21846 + 16384) >> 15;
162         }
163     }
164     for(i = 0; i < 8; i++){
165         dec->filters[i + 16] = dec->cvector[i];
166         dec->filters[i + 24] = dec->cvector[i];
167     }
168 }
169
170 static void truespeech_apply_twopoint_filter(TSContext *dec, int quart)
171 {
172     int16_t tmp[146 + 60], *ptr0, *ptr1;
173     const int16_t *filter;
174     int i, t, off;
175
176     t = dec->offset2[quart];
177     if(t == 127){
178         memset(dec->newvec, 0, 60 * sizeof(*dec->newvec));
179         return;
180     }
181     for(i = 0; i < 146; i++)
182         tmp[i] = dec->filtbuf[i];
183     off = (t / 25) + dec->offset1[quart >> 1] + 18;
184     off = av_clip(off, 0, 145);
185     ptr0 = tmp + 145 - off;
186     ptr1 = tmp + 146;
187     filter = ts_order2_coeffs + (t % 25) * 2;
188     for(i = 0; i < 60; i++){
189         t = (ptr0[0] * filter[0] + ptr0[1] * filter[1] + 0x2000) >> 14;
190         ptr0++;
191         dec->newvec[i] = t;
192         ptr1[i] = t;
193     }
194 }
195
196 static void truespeech_place_pulses(TSContext *dec, int16_t *out, int quart)
197 {
198     int16_t tmp[7];
199     int i, j, t;
200     const int16_t *ptr1;
201     int16_t *ptr2;
202     int coef;
203
204     memset(out, 0, 60 * sizeof(*out));
205     for(i = 0; i < 7; i++) {
206         t = dec->pulseval[quart] & 3;
207         dec->pulseval[quart] >>= 2;
208         tmp[6 - i] = ts_pulse_scales[dec->pulseoff[quart] * 4 + t];
209     }
210
211     coef = dec->pulsepos[quart] >> 15;
212     ptr1 = ts_pulse_values + 30;
213     ptr2 = tmp;
214     for(i = 0, j = 3; (i < 30) && (j > 0); i++){
215         t = *ptr1++;
216         if(coef >= t)
217             coef -= t;
218         else{
219             out[i] = *ptr2++;
220             ptr1 += 30;
221             j--;
222         }
223     }
224     coef = dec->pulsepos[quart] & 0x7FFF;
225     ptr1 = ts_pulse_values;
226     for(i = 30, j = 4; (i < 60) && (j > 0); i++){
227         t = *ptr1++;
228         if(coef >= t)
229             coef -= t;
230         else{
231             out[i] = *ptr2++;
232             ptr1 += 30;
233             j--;
234         }
235     }
236
237 }
238
239 static void truespeech_update_filters(TSContext *dec, int16_t *out, int quart)
240 {
241     int i;
242
243     memmove(dec->filtbuf, &dec->filtbuf[60], 86 * sizeof(*dec->filtbuf));
244     for(i = 0; i < 60; i++){
245         dec->filtbuf[i + 86] = out[i] + dec->newvec[i] - (dec->newvec[i] >> 3);
246         out[i] += dec->newvec[i];
247     }
248 }
249
250 static void truespeech_synth(TSContext *dec, int16_t *out, int quart)
251 {
252     int i,k;
253     int t[8];
254     int16_t *ptr0, *ptr1;
255
256     ptr0 = dec->tmp1;
257     ptr1 = dec->filters + quart * 8;
258     for(i = 0; i < 60; i++){
259         int sum = 0;
260         for(k = 0; k < 8; k++)
261             sum += ptr0[k] * ptr1[k];
262         sum = (sum + (out[i] << 12) + 0x800) >> 12;
263         out[i] = av_clip(sum, -0x7FFE, 0x7FFE);
264         for(k = 7; k > 0; k--)
265             ptr0[k] = ptr0[k - 1];
266         ptr0[0] = out[i];
267     }
268
269     for(i = 0; i < 8; i++)
270         t[i] = (ts_decay_35_64[i] * ptr1[i]) >> 15;
271
272     ptr0 = dec->tmp2;
273     for(i = 0; i < 60; i++){
274         int sum = 0;
275         for(k = 0; k < 8; k++)
276             sum += ptr0[k] * t[k];
277         for(k = 7; k > 0; k--)
278             ptr0[k] = ptr0[k - 1];
279         ptr0[0] = out[i];
280         out[i] = ((out[i] << 12) - sum) >> 12;
281     }
282
283     for(i = 0; i < 8; i++)
284         t[i] = (ts_decay_3_4[i] * ptr1[i]) >> 15;
285
286     ptr0 = dec->tmp3;
287     for(i = 0; i < 60; i++){
288         int sum = out[i] << 12;
289         for(k = 0; k < 8; k++)
290             sum += ptr0[k] * t[k];
291         for(k = 7; k > 0; k--)
292             ptr0[k] = ptr0[k - 1];
293         ptr0[0] = av_clip((sum + 0x800) >> 12, -0x7FFE, 0x7FFE);
294
295         sum = ((ptr0[1] * (dec->filtval - (dec->filtval >> 2))) >> 4) + sum;
296         sum = sum - (sum >> 3);
297         out[i] = av_clip((sum + 0x800) >> 12, -0x7FFE, 0x7FFE);
298     }
299 }
300
301 static void truespeech_save_prevvec(TSContext *c)
302 {
303     int i;
304
305     for(i = 0; i < 8; i++)
306         c->prevfilt[i] = c->cvector[i];
307 }
308
309 static int truespeech_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
310                                    int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
311 {
312     const uint8_t *buf = avpkt->data;
313     int buf_size = avpkt->size;
314     TSContext *c = avctx->priv_data;
315
316     int i, j;
317     int16_t *samples;
318     int iterations, ret;
319
320     iterations = buf_size / 32;
321
322     if (!iterations) {
323         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
324                "Too small input buffer (%d bytes), need at least 32 bytes\n", buf_size);
325         return -1;
326     }
327
328     /* get output buffer */
329     c->frame.nb_samples = iterations * 240;
330     if ((ret = avctx->get_buffer(avctx, &c->frame)) < 0) {
331         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
332         return ret;
333     }
334     samples = (int16_t *)c->frame.data[0];
335
336     memset(samples, 0, iterations * 240 * sizeof(*samples));
337
338     for(j = 0; j < iterations; j++) {
339         truespeech_read_frame(c, buf);
340         buf += 32;
341
342         truespeech_correlate_filter(c);
343         truespeech_filters_merge(c);
344
345         for(i = 0; i < 4; i++) {
346             truespeech_apply_twopoint_filter(c, i);
347             truespeech_place_pulses  (c, samples, i);
348             truespeech_update_filters(c, samples, i);
349             truespeech_synth         (c, samples, i);
350             samples += 60;
351         }
352
353         truespeech_save_prevvec(c);
354     }
355
356     *got_frame_ptr   = 1;
357     *(AVFrame *)data = c->frame;
358
359     return buf_size;
360 }
361
362 AVCodec ff_truespeech_decoder = {
363     .name           = "truespeech",
364     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
365     .id             = AV_CODEC_ID_TRUESPEECH,
366     .priv_data_size = sizeof(TSContext),
367     .init           = truespeech_decode_init,
368     .decode         = truespeech_decode_frame,
369     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1,
370     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("DSP Group TrueSpeech"),
371 };