avcodec/rdft: reorder calculation
[ffmpeg.git] / libavcodec / twinvq.c
1 /*
2  * TwinVQ decoder
3  * Copyright (c) 2009 Vitor Sessak
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 <math.h>
23 #include <stdint.h>
24
25 #include "libavutil/channel_layout.h"
26 #include "libavutil/float_dsp.h"
27 #include "avcodec.h"
28 #include "fft.h"
29 #include "internal.h"
30 #include "lsp.h"
31 #include "sinewin.h"
32 #include "twinvq.h"
33
34 /**
35  * Evaluate a single LPC amplitude spectrum envelope coefficient from the line
36  * spectrum pairs.
37  *
38  * @param lsp a vector of the cosine of the LSP values
39  * @param cos_val cos(PI*i/N) where i is the index of the LPC amplitude
40  * @param order the order of the LSP (and the size of the *lsp buffer). Must
41  *        be a multiple of four.
42  * @return the LPC value
43  *
44  * @todo reuse code from Vorbis decoder: vorbis_floor0_decode
45  */
46 static float eval_lpc_spectrum(const float *lsp, float cos_val, int order)
47 {
48     int j;
49     float p         = 0.5f;
50     float q         = 0.5f;
51     float two_cos_w = 2.0f * cos_val;
52
53     for (j = 0; j + 1 < order; j += 2 * 2) {
54         // Unroll the loop once since order is a multiple of four
55         q *= lsp[j]     - two_cos_w;
56         p *= lsp[j + 1] - two_cos_w;
57
58         q *= lsp[j + 2] - two_cos_w;
59         p *= lsp[j + 3] - two_cos_w;
60     }
61
62     p *= p * (2.0f - two_cos_w);
63     q *= q * (2.0f + two_cos_w);
64
65     return 0.5 / (p + q);
66 }
67
68 /**
69  * Evaluate the LPC amplitude spectrum envelope from the line spectrum pairs.
70  */
71 static void eval_lpcenv(TwinVQContext *tctx, const float *cos_vals, float *lpc)
72 {
73     int i;
74     const TwinVQModeTab *mtab = tctx->mtab;
75     int size_s = mtab->size / mtab->fmode[TWINVQ_FT_SHORT].sub;
76
77     for (i = 0; i < size_s / 2; i++) {
78         float cos_i = tctx->cos_tabs[0][i];
79         lpc[i]              = eval_lpc_spectrum(cos_vals,  cos_i, mtab->n_lsp);
80         lpc[size_s - i - 1] = eval_lpc_spectrum(cos_vals, -cos_i, mtab->n_lsp);
81     }
82 }
83
84 static void interpolate(float *out, float v1, float v2, int size)
85 {
86     int i;
87     float step = (v1 - v2) / (size + 1);
88
89     for (i = 0; i < size; i++) {
90         v2    += step;
91         out[i] = v2;
92     }
93 }
94
95 static inline float get_cos(int idx, int part, const float *cos_tab, int size)
96 {
97     return part ? -cos_tab[size - idx - 1]
98                 :  cos_tab[idx];
99 }
100
101 /**
102  * Evaluate the LPC amplitude spectrum envelope from the line spectrum pairs.
103  * Probably for speed reasons, the coefficients are evaluated as
104  * siiiibiiiisiiiibiiiisiiiibiiiisiiiibiiiis ...
105  * where s is an evaluated value, i is a value interpolated from the others
106  * and b might be either calculated or interpolated, depending on an
107  * unexplained condition.
108  *
109  * @param step the size of a block "siiiibiiii"
110  * @param in the cosine of the LSP data
111  * @param part is 0 for 0...PI (positive cosine values) and 1 for PI...2PI
112  *        (negative cosine values)
113  * @param size the size of the whole output
114  */
115 static inline void eval_lpcenv_or_interp(TwinVQContext *tctx,
116                                          enum TwinVQFrameType ftype,
117                                          float *out, const float *in,
118                                          int size, int step, int part)
119 {
120     int i;
121     const TwinVQModeTab *mtab = tctx->mtab;
122     const float *cos_tab      = tctx->cos_tabs[ftype];
123
124     // Fill the 's'
125     for (i = 0; i < size; i += step)
126         out[i] =
127             eval_lpc_spectrum(in,
128                               get_cos(i, part, cos_tab, size),
129                               mtab->n_lsp);
130
131     // Fill the 'iiiibiiii'
132     for (i = step; i <= size - 2 * step; i += step) {
133         if (out[i + step] + out[i - step] > 1.95 * out[i] ||
134             out[i + step]                 >= out[i - step]) {
135             interpolate(out + i - step + 1, out[i], out[i - step], step - 1);
136         } else {
137             out[i - step / 2] =
138                 eval_lpc_spectrum(in,
139                                   get_cos(i - step / 2, part, cos_tab, size),
140                                   mtab->n_lsp);
141             interpolate(out + i - step + 1, out[i - step / 2],
142                         out[i - step], step / 2 - 1);
143             interpolate(out + i - step / 2 + 1, out[i],
144                         out[i - step / 2], step / 2 - 1);
145         }
146     }
147
148     interpolate(out + size - 2 * step + 1, out[size - step],
149                 out[size - 2 * step], step - 1);
150 }
151
152 static void eval_lpcenv_2parts(TwinVQContext *tctx, enum TwinVQFrameType ftype,
153                                const float *buf, float *lpc,
154                                int size, int step)
155 {
156     eval_lpcenv_or_interp(tctx, ftype, lpc, buf, size / 2, step, 0);
157     eval_lpcenv_or_interp(tctx, ftype, lpc + size / 2, buf, size / 2,
158                           2 * step, 1);
159
160     interpolate(lpc + size / 2 - step + 1, lpc[size / 2],
161                 lpc[size / 2 - step], step);
162
163     twinvq_memset_float(lpc + size - 2 * step + 1, lpc[size - 2 * step],
164                         2 * step - 1);
165 }
166
167 /**
168  * Inverse quantization. Read CB coefficients for cb1 and cb2 from the
169  * bitstream, sum the corresponding vectors and write the result to *out
170  * after permutation.
171  */
172 static void dequant(TwinVQContext *tctx, const uint8_t *cb_bits, float *out,
173                     enum TwinVQFrameType ftype,
174                     const int16_t *cb0, const int16_t *cb1, int cb_len)
175 {
176     int pos = 0;
177     int i, j;
178
179     for (i = 0; i < tctx->n_div[ftype]; i++) {
180         int tmp0, tmp1;
181         int sign0 = 1;
182         int sign1 = 1;
183         const int16_t *tab0, *tab1;
184         int length = tctx->length[ftype][i >= tctx->length_change[ftype]];
185         int bitstream_second_part = (i >= tctx->bits_main_spec_change[ftype]);
186
187         int bits = tctx->bits_main_spec[0][ftype][bitstream_second_part];
188         tmp0 = *cb_bits++;
189         if (bits == 7) {
190             if (tmp0 & 0x40)
191                 sign0 = -1;
192             tmp0 &= 0x3F;
193         }
194
195         bits = tctx->bits_main_spec[1][ftype][bitstream_second_part];
196         tmp1 = *cb_bits++;
197         if (bits == 7) {
198             if (tmp1 & 0x40)
199                 sign1 = -1;
200             tmp1 &= 0x3F;
201         }
202
203         tab0 = cb0 + tmp0 * cb_len;
204         tab1 = cb1 + tmp1 * cb_len;
205
206         for (j = 0; j < length; j++)
207             out[tctx->permut[ftype][pos + j]] = sign0 * tab0[j] +
208                                                 sign1 * tab1[j];
209
210         pos += length;
211     }
212 }
213
214 static void dec_gain(TwinVQContext *tctx,
215                      enum TwinVQFrameType ftype, float *out)
216 {
217     const TwinVQModeTab   *mtab =  tctx->mtab;
218     const TwinVQFrameData *bits = &tctx->bits[tctx->cur_frame];
219     int i, j;
220     int sub        = mtab->fmode[ftype].sub;
221     float step     = TWINVQ_AMP_MAX     / ((1 << TWINVQ_GAIN_BITS)     - 1);
222     float sub_step = TWINVQ_SUB_AMP_MAX / ((1 << TWINVQ_SUB_GAIN_BITS) - 1);
223
224     if (ftype == TWINVQ_FT_LONG) {
225         for (i = 0; i < tctx->avctx->channels; i++)
226             out[i] = (1.0 / (1 << 13)) *
227                      twinvq_mulawinv(step * 0.5 + step * bits->gain_bits[i],
228                                      TWINVQ_AMP_MAX, TWINVQ_MULAW_MU);
229     } else {
230         for (i = 0; i < tctx->avctx->channels; i++) {
231             float val = (1.0 / (1 << 23)) *
232                         twinvq_mulawinv(step * 0.5 + step * bits->gain_bits[i],
233                                         TWINVQ_AMP_MAX, TWINVQ_MULAW_MU);
234
235             for (j = 0; j < sub; j++)
236                 out[i * sub + j] =
237                     val * twinvq_mulawinv(sub_step * 0.5 +
238                                           sub_step * bits->sub_gain_bits[i * sub + j],
239                                           TWINVQ_SUB_AMP_MAX, TWINVQ_MULAW_MU);
240         }
241     }
242 }
243
244 /**
245  * Rearrange the LSP coefficients so that they have a minimum distance of
246  * min_dist. This function does it exactly as described in section of 3.2.4
247  * of the G.729 specification (but interestingly is different from what the
248  * reference decoder actually does).
249  */
250 static void rearrange_lsp(int order, float *lsp, float min_dist)
251 {
252     int i;
253     float min_dist2 = min_dist * 0.5;
254     for (i = 1; i < order; i++)
255         if (lsp[i] - lsp[i - 1] < min_dist) {
256             float avg = (lsp[i] + lsp[i - 1]) * 0.5;
257
258             lsp[i - 1] = avg - min_dist2;
259             lsp[i]     = avg + min_dist2;
260         }
261 }
262
263 static void decode_lsp(TwinVQContext *tctx, int lpc_idx1, uint8_t *lpc_idx2,
264                        int lpc_hist_idx, float *lsp, float *hist)
265 {
266     const TwinVQModeTab *mtab = tctx->mtab;
267     int i, j;
268
269     const float *cb  = mtab->lspcodebook;
270     const float *cb2 = cb  + (1 << mtab->lsp_bit1) * mtab->n_lsp;
271     const float *cb3 = cb2 + (1 << mtab->lsp_bit2) * mtab->n_lsp;
272
273     const int8_t funny_rounding[4] = {
274         -2,
275         mtab->lsp_split == 4 ? -2 : 1,
276         mtab->lsp_split == 4 ? -2 : 1,
277         0
278     };
279
280     j = 0;
281     for (i = 0; i < mtab->lsp_split; i++) {
282         int chunk_end = ((i + 1) * mtab->n_lsp + funny_rounding[i]) /
283                         mtab->lsp_split;
284         for (; j < chunk_end; j++)
285             lsp[j] = cb[lpc_idx1     * mtab->n_lsp + j] +
286                      cb2[lpc_idx2[i] * mtab->n_lsp + j];
287     }
288
289     rearrange_lsp(mtab->n_lsp, lsp, 0.0001);
290
291     for (i = 0; i < mtab->n_lsp; i++) {
292         float tmp1 = 1.0     - cb3[lpc_hist_idx * mtab->n_lsp + i];
293         float tmp2 = hist[i] * cb3[lpc_hist_idx * mtab->n_lsp + i];
294         hist[i] = lsp[i];
295         lsp[i]  = lsp[i] * tmp1 + tmp2;
296     }
297
298     rearrange_lsp(mtab->n_lsp, lsp, 0.0001);
299     rearrange_lsp(mtab->n_lsp, lsp, 0.000095);
300     ff_sort_nearly_sorted_floats(lsp, mtab->n_lsp);
301 }
302
303 static void dec_lpc_spectrum_inv(TwinVQContext *tctx, float *lsp,
304                                  enum TwinVQFrameType ftype, float *lpc)
305 {
306     int i;
307     int size = tctx->mtab->size / tctx->mtab->fmode[ftype].sub;
308
309     for (i = 0; i < tctx->mtab->n_lsp; i++)
310         lsp[i] = 2 * cos(lsp[i]);
311
312     switch (ftype) {
313     case TWINVQ_FT_LONG:
314         eval_lpcenv_2parts(tctx, ftype, lsp, lpc, size, 8);
315         break;
316     case TWINVQ_FT_MEDIUM:
317         eval_lpcenv_2parts(tctx, ftype, lsp, lpc, size, 2);
318         break;
319     case TWINVQ_FT_SHORT:
320         eval_lpcenv(tctx, lsp, lpc);
321         break;
322     }
323 }
324
325 static const uint8_t wtype_to_wsize[] = { 0, 0, 2, 2, 2, 1, 0, 1, 1 };
326
327 static void imdct_and_window(TwinVQContext *tctx, enum TwinVQFrameType ftype,
328                              int wtype, float *in, float *prev, int ch)
329 {
330     FFTContext *mdct = &tctx->mdct_ctx[ftype];
331     const TwinVQModeTab *mtab = tctx->mtab;
332     int bsize = mtab->size / mtab->fmode[ftype].sub;
333     int size  = mtab->size;
334     float *buf1 = tctx->tmp_buf;
335     int j, first_wsize, wsize; // Window size
336     float *out  = tctx->curr_frame + 2 * ch * mtab->size;
337     float *out2 = out;
338     float *prev_buf;
339     int types_sizes[] = {
340         mtab->size /  mtab->fmode[TWINVQ_FT_LONG].sub,
341         mtab->size /  mtab->fmode[TWINVQ_FT_MEDIUM].sub,
342         mtab->size / (mtab->fmode[TWINVQ_FT_SHORT].sub * 2),
343     };
344
345     wsize       = types_sizes[wtype_to_wsize[wtype]];
346     first_wsize = wsize;
347     prev_buf    = prev + (size - bsize) / 2;
348
349     for (j = 0; j < mtab->fmode[ftype].sub; j++) {
350         int sub_wtype = ftype == TWINVQ_FT_MEDIUM ? 8 : wtype;
351
352         if (!j && wtype == 4)
353             sub_wtype = 4;
354         else if (j == mtab->fmode[ftype].sub - 1 && wtype == 7)
355             sub_wtype = 7;
356
357         wsize = types_sizes[wtype_to_wsize[sub_wtype]];
358
359         mdct->imdct_half(mdct, buf1 + bsize * j, in + bsize * j);
360
361         tctx->fdsp->vector_fmul_window(out2, prev_buf + (bsize - wsize) / 2,
362                                       buf1 + bsize * j,
363                                       ff_sine_windows[av_log2(wsize)],
364                                       wsize / 2);
365         out2 += wsize;
366
367         memcpy(out2, buf1 + bsize * j + wsize / 2,
368                (bsize - wsize / 2) * sizeof(float));
369
370         out2 += ftype == TWINVQ_FT_MEDIUM ? (bsize - wsize) / 2 : bsize - wsize;
371
372         prev_buf = buf1 + bsize * j + bsize / 2;
373     }
374
375     tctx->last_block_pos[ch] = (size + first_wsize) / 2;
376 }
377
378 static void imdct_output(TwinVQContext *tctx, enum TwinVQFrameType ftype,
379                          int wtype, float **out, int offset)
380 {
381     const TwinVQModeTab *mtab = tctx->mtab;
382     float *prev_buf           = tctx->prev_frame + tctx->last_block_pos[0];
383     int size1, size2, i;
384     float *out1, *out2;
385
386     for (i = 0; i < tctx->avctx->channels; i++)
387         imdct_and_window(tctx, ftype, wtype,
388                          tctx->spectrum + i * mtab->size,
389                          prev_buf + 2 * i * mtab->size,
390                          i);
391
392     if (!out)
393         return;
394
395     size2 = tctx->last_block_pos[0];
396     size1 = mtab->size - size2;
397
398     out1 = &out[0][0] + offset;
399     memcpy(out1,         prev_buf,         size1 * sizeof(*out1));
400     memcpy(out1 + size1, tctx->curr_frame, size2 * sizeof(*out1));
401
402     if (tctx->avctx->channels == 2) {
403         out2 = &out[1][0] + offset;
404         memcpy(out2, &prev_buf[2 * mtab->size],
405                size1 * sizeof(*out2));
406         memcpy(out2 + size1, &tctx->curr_frame[2 * mtab->size],
407                size2 * sizeof(*out2));
408         tctx->fdsp->butterflies_float(out1, out2, mtab->size);
409     }
410 }
411
412 static void read_and_decode_spectrum(TwinVQContext *tctx, float *out,
413                                      enum TwinVQFrameType ftype)
414 {
415     const TwinVQModeTab *mtab = tctx->mtab;
416     TwinVQFrameData *bits     = &tctx->bits[tctx->cur_frame];
417     int channels              = tctx->avctx->channels;
418     int sub        = mtab->fmode[ftype].sub;
419     int block_size = mtab->size / sub;
420     float gain[TWINVQ_CHANNELS_MAX * TWINVQ_SUBBLOCKS_MAX];
421     float ppc_shape[TWINVQ_PPC_SHAPE_LEN_MAX * TWINVQ_CHANNELS_MAX * 4];
422
423     int i, j;
424
425     dequant(tctx, bits->main_coeffs, out, ftype,
426             mtab->fmode[ftype].cb0, mtab->fmode[ftype].cb1,
427             mtab->fmode[ftype].cb_len_read);
428
429     dec_gain(tctx, ftype, gain);
430
431     if (ftype == TWINVQ_FT_LONG) {
432         int cb_len_p = (tctx->n_div[3] + mtab->ppc_shape_len * channels - 1) /
433                        tctx->n_div[3];
434         dequant(tctx, bits->ppc_coeffs, ppc_shape,
435                 TWINVQ_FT_PPC, mtab->ppc_shape_cb,
436                 mtab->ppc_shape_cb + cb_len_p * TWINVQ_PPC_SHAPE_CB_SIZE,
437                 cb_len_p);
438     }
439
440     for (i = 0; i < channels; i++) {
441         float *chunk = out + mtab->size * i;
442         float lsp[TWINVQ_LSP_COEFS_MAX];
443
444         for (j = 0; j < sub; j++) {
445             tctx->dec_bark_env(tctx, bits->bark1[i][j],
446                                bits->bark_use_hist[i][j], i,
447                                tctx->tmp_buf, gain[sub * i + j], ftype);
448
449             tctx->fdsp->vector_fmul(chunk + block_size * j,
450                                    chunk + block_size * j,
451                                    tctx->tmp_buf, block_size);
452         }
453
454         if (ftype == TWINVQ_FT_LONG)
455             tctx->decode_ppc(tctx, bits->p_coef[i], bits->g_coef[i],
456                              ppc_shape + i * mtab->ppc_shape_len, chunk);
457
458         decode_lsp(tctx, bits->lpc_idx1[i], bits->lpc_idx2[i],
459                    bits->lpc_hist_idx[i], lsp, tctx->lsp_hist[i]);
460
461         dec_lpc_spectrum_inv(tctx, lsp, ftype, tctx->tmp_buf);
462
463         for (j = 0; j < mtab->fmode[ftype].sub; j++) {
464             tctx->fdsp->vector_fmul(chunk, chunk, tctx->tmp_buf, block_size);
465             chunk += block_size;
466         }
467     }
468 }
469
470 const enum TwinVQFrameType ff_twinvq_wtype_to_ftype_table[] = {
471     TWINVQ_FT_LONG,   TWINVQ_FT_LONG, TWINVQ_FT_SHORT, TWINVQ_FT_LONG,
472     TWINVQ_FT_MEDIUM, TWINVQ_FT_LONG, TWINVQ_FT_LONG,  TWINVQ_FT_MEDIUM,
473     TWINVQ_FT_MEDIUM
474 };
475
476 int ff_twinvq_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
477                            int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
478 {
479     AVFrame *frame     = data;
480     const uint8_t *buf = avpkt->data;
481     int buf_size       = avpkt->size;
482     TwinVQContext *tctx = avctx->priv_data;
483     const TwinVQModeTab *mtab = tctx->mtab;
484     float **out = NULL;
485     int ret;
486
487     /* get output buffer */
488     if (tctx->discarded_packets >= 2) {
489         frame->nb_samples = mtab->size * tctx->frames_per_packet;
490         if ((ret = ff_get_buffer(avctx, frame, 0)) < 0)
491             return ret;
492         out = (float **)frame->extended_data;
493     }
494
495     if (buf_size < avctx->block_align) {
496         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
497                "Frame too small (%d bytes). Truncated file?\n", buf_size);
498         return AVERROR(EINVAL);
499     }
500
501     if ((ret = tctx->read_bitstream(avctx, tctx, buf, buf_size)) < 0)
502         return ret;
503
504     for (tctx->cur_frame = 0; tctx->cur_frame < tctx->frames_per_packet;
505          tctx->cur_frame++) {
506         read_and_decode_spectrum(tctx, tctx->spectrum,
507                                  tctx->bits[tctx->cur_frame].ftype);
508
509         imdct_output(tctx, tctx->bits[tctx->cur_frame].ftype,
510                      tctx->bits[tctx->cur_frame].window_type, out,
511                      tctx->cur_frame * mtab->size);
512
513         FFSWAP(float *, tctx->curr_frame, tctx->prev_frame);
514     }
515
516     if (tctx->discarded_packets < 2) {
517         tctx->discarded_packets++;
518         *got_frame_ptr = 0;
519         return buf_size;
520     }
521
522     *got_frame_ptr = 1;
523
524     // VQF can deliver packets 1 byte greater than block align
525     if (buf_size == avctx->block_align + 1)
526         return buf_size;
527     return avctx->block_align;
528 }
529
530 /**
531  * Init IMDCT and windowing tables
532  */
533 static av_cold int init_mdct_win(TwinVQContext *tctx)
534 {
535     int i, j, ret;
536     const TwinVQModeTab *mtab = tctx->mtab;
537     int size_s = mtab->size / mtab->fmode[TWINVQ_FT_SHORT].sub;
538     int size_m = mtab->size / mtab->fmode[TWINVQ_FT_MEDIUM].sub;
539     int channels = tctx->avctx->channels;
540     float norm = channels == 1 ? 2.0 : 1.0;
541
542     for (i = 0; i < 3; i++) {
543         int bsize = tctx->mtab->size / tctx->mtab->fmode[i].sub;
544         if ((ret = ff_mdct_init(&tctx->mdct_ctx[i], av_log2(bsize) + 1, 1,
545                                 -sqrt(norm / bsize) / (1 << 15))))
546             return ret;
547     }
548
549     FF_ALLOC_ARRAY_OR_GOTO(tctx->avctx, tctx->tmp_buf,
550                      mtab->size, sizeof(*tctx->tmp_buf), alloc_fail);
551
552     FF_ALLOC_ARRAY_OR_GOTO(tctx->avctx, tctx->spectrum,
553                      2 * mtab->size, channels * sizeof(*tctx->spectrum),
554                      alloc_fail);
555     FF_ALLOC_ARRAY_OR_GOTO(tctx->avctx, tctx->curr_frame,
556                      2 * mtab->size, channels * sizeof(*tctx->curr_frame),
557                      alloc_fail);
558     FF_ALLOC_ARRAY_OR_GOTO(tctx->avctx, tctx->prev_frame,
559                      2 * mtab->size, channels * sizeof(*tctx->prev_frame),
560                      alloc_fail);
561
562     for (i = 0; i < 3; i++) {
563         int m       = 4 * mtab->size / mtab->fmode[i].sub;
564         double freq = 2 * M_PI / m;
565         FF_ALLOC_ARRAY_OR_GOTO(tctx->avctx, tctx->cos_tabs[i],
566                          (m / 4), sizeof(*tctx->cos_tabs[i]), alloc_fail);
567
568         for (j = 0; j <= m / 8; j++)
569             tctx->cos_tabs[i][j] = cos((2 * j + 1) * freq);
570         for (j = 1; j < m / 8; j++)
571             tctx->cos_tabs[i][m / 4 - j] = tctx->cos_tabs[i][j];
572     }
573
574     ff_init_ff_sine_windows(av_log2(size_m));
575     ff_init_ff_sine_windows(av_log2(size_s / 2));
576     ff_init_ff_sine_windows(av_log2(mtab->size));
577
578     return 0;
579
580 alloc_fail:
581     return AVERROR(ENOMEM);
582 }
583
584 /**
585  * Interpret the data as if it were a num_blocks x line_len[0] matrix and for
586  * each line do a cyclic permutation, i.e.
587  * abcdefghijklm -> defghijklmabc
588  * where the amount to be shifted is evaluated depending on the column.
589  */
590 static void permutate_in_line(int16_t *tab, int num_vect, int num_blocks,
591                               int block_size,
592                               const uint8_t line_len[2], int length_div,
593                               enum TwinVQFrameType ftype)
594 {
595     int i, j;
596
597     for (i = 0; i < line_len[0]; i++) {
598         int shift;
599
600         if (num_blocks == 1                                    ||
601             (ftype == TWINVQ_FT_LONG && num_vect % num_blocks) ||
602             (ftype != TWINVQ_FT_LONG && num_vect & 1)          ||
603             i == line_len[1]) {
604             shift = 0;
605         } else if (ftype == TWINVQ_FT_LONG) {
606             shift = i;
607         } else
608             shift = i * i;
609
610         for (j = 0; j < num_vect && (j + num_vect * i < block_size * num_blocks); j++)
611             tab[i * num_vect + j] = i * num_vect + (j + shift) % num_vect;
612     }
613 }
614
615 /**
616  * Interpret the input data as in the following table:
617  *
618  * @verbatim
619  *
620  * abcdefgh
621  * ijklmnop
622  * qrstuvw
623  * x123456
624  *
625  * @endverbatim
626  *
627  * and transpose it, giving the output
628  * aiqxbjr1cks2dlt3emu4fvn5gow6hp
629  */
630 static void transpose_perm(int16_t *out, int16_t *in, int num_vect,
631                            const uint8_t line_len[2], int length_div)
632 {
633     int i, j;
634     int cont = 0;
635
636     for (i = 0; i < num_vect; i++)
637         for (j = 0; j < line_len[i >= length_div]; j++)
638             out[cont++] = in[j * num_vect + i];
639 }
640
641 static void linear_perm(int16_t *out, int16_t *in, int n_blocks, int size)
642 {
643     int block_size = size / n_blocks;
644     int i;
645
646     for (i = 0; i < size; i++)
647         out[i] = block_size * (in[i] % n_blocks) + in[i] / n_blocks;
648 }
649
650 static av_cold void construct_perm_table(TwinVQContext *tctx,
651                                          enum TwinVQFrameType ftype)
652 {
653     int block_size, size;
654     const TwinVQModeTab *mtab = tctx->mtab;
655     int16_t *tmp_perm = (int16_t *)tctx->tmp_buf;
656
657     if (ftype == TWINVQ_FT_PPC) {
658         size       = tctx->avctx->channels;
659         block_size = mtab->ppc_shape_len;
660     } else {
661         size       = tctx->avctx->channels * mtab->fmode[ftype].sub;
662         block_size = mtab->size / mtab->fmode[ftype].sub;
663     }
664
665     permutate_in_line(tmp_perm, tctx->n_div[ftype], size,
666                       block_size, tctx->length[ftype],
667                       tctx->length_change[ftype], ftype);
668
669     transpose_perm(tctx->permut[ftype], tmp_perm, tctx->n_div[ftype],
670                    tctx->length[ftype], tctx->length_change[ftype]);
671
672     linear_perm(tctx->permut[ftype], tctx->permut[ftype], size,
673                 size * block_size);
674 }
675
676 static av_cold void init_bitstream_params(TwinVQContext *tctx)
677 {
678     const TwinVQModeTab *mtab = tctx->mtab;
679     int n_ch                  = tctx->avctx->channels;
680     int total_fr_bits         = tctx->avctx->bit_rate * mtab->size /
681                                 tctx->avctx->sample_rate;
682
683     int lsp_bits_per_block = n_ch * (mtab->lsp_bit0 + mtab->lsp_bit1 +
684                                      mtab->lsp_split * mtab->lsp_bit2);
685
686     int ppc_bits = n_ch * (mtab->pgain_bit + mtab->ppc_shape_bit +
687                            mtab->ppc_period_bit);
688
689     int bsize_no_main_cb[3], bse_bits[3], i;
690     enum TwinVQFrameType frametype;
691
692     for (i = 0; i < 3; i++)
693         // +1 for history usage switch
694         bse_bits[i] = n_ch *
695                       (mtab->fmode[i].bark_n_coef *
696                        mtab->fmode[i].bark_n_bit + 1);
697
698     bsize_no_main_cb[2] = bse_bits[2] + lsp_bits_per_block + ppc_bits +
699                           TWINVQ_WINDOW_TYPE_BITS + n_ch * TWINVQ_GAIN_BITS;
700
701     for (i = 0; i < 2; i++)
702         bsize_no_main_cb[i] =
703             lsp_bits_per_block + n_ch * TWINVQ_GAIN_BITS +
704             TWINVQ_WINDOW_TYPE_BITS +
705             mtab->fmode[i].sub * (bse_bits[i] + n_ch * TWINVQ_SUB_GAIN_BITS);
706
707     if (tctx->codec == TWINVQ_CODEC_METASOUND && !tctx->is_6kbps) {
708         bsize_no_main_cb[1] += 2;
709         bsize_no_main_cb[2] += 2;
710     }
711
712     // The remaining bits are all used for the main spectrum coefficients
713     for (i = 0; i < 4; i++) {
714         int bit_size, vect_size;
715         int rounded_up, rounded_down, num_rounded_down, num_rounded_up;
716         if (i == 3) {
717             bit_size  = n_ch * mtab->ppc_shape_bit;
718             vect_size = n_ch * mtab->ppc_shape_len;
719         } else {
720             bit_size  = total_fr_bits - bsize_no_main_cb[i];
721             vect_size = n_ch * mtab->size;
722         }
723
724         tctx->n_div[i] = (bit_size + 13) / 14;
725
726         rounded_up                     = (bit_size + tctx->n_div[i] - 1) /
727                                          tctx->n_div[i];
728         rounded_down                   = (bit_size) / tctx->n_div[i];
729         num_rounded_down               = rounded_up * tctx->n_div[i] - bit_size;
730         num_rounded_up                 = tctx->n_div[i] - num_rounded_down;
731         tctx->bits_main_spec[0][i][0]  = (rounded_up + 1)   / 2;
732         tctx->bits_main_spec[1][i][0]  =  rounded_up        / 2;
733         tctx->bits_main_spec[0][i][1]  = (rounded_down + 1) / 2;
734         tctx->bits_main_spec[1][i][1]  =  rounded_down      / 2;
735         tctx->bits_main_spec_change[i] = num_rounded_up;
736
737         rounded_up             = (vect_size + tctx->n_div[i] - 1) /
738                                  tctx->n_div[i];
739         rounded_down           = (vect_size) / tctx->n_div[i];
740         num_rounded_down       = rounded_up * tctx->n_div[i] - vect_size;
741         num_rounded_up         = tctx->n_div[i] - num_rounded_down;
742         tctx->length[i][0]     = rounded_up;
743         tctx->length[i][1]     = rounded_down;
744         tctx->length_change[i] = num_rounded_up;
745     }
746
747     for (frametype = TWINVQ_FT_SHORT; frametype <= TWINVQ_FT_PPC; frametype++)
748         construct_perm_table(tctx, frametype);
749 }
750
751 av_cold int ff_twinvq_decode_close(AVCodecContext *avctx)
752 {
753     TwinVQContext *tctx = avctx->priv_data;
754     int i;
755
756     for (i = 0; i < 3; i++) {
757         ff_mdct_end(&tctx->mdct_ctx[i]);
758         av_freep(&tctx->cos_tabs[i]);
759     }
760
761     av_freep(&tctx->curr_frame);
762     av_freep(&tctx->spectrum);
763     av_freep(&tctx->prev_frame);
764     av_freep(&tctx->tmp_buf);
765     av_freep(&tctx->fdsp);
766
767     return 0;
768 }
769
770 av_cold int ff_twinvq_decode_init(AVCodecContext *avctx)
771 {
772     int ret;
773     TwinVQContext *tctx = avctx->priv_data;
774
775     tctx->avctx       = avctx;
776     avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_FLTP;
777
778     if (!avctx->block_align) {
779         avctx->block_align = tctx->frame_size + 7 >> 3;
780     } else if (avctx->block_align * 8 < tctx->frame_size) {
781         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Block align is %d bits, expected %d\n",
782                avctx->block_align * 8, tctx->frame_size);
783         return AVERROR_INVALIDDATA;
784     }
785     tctx->frames_per_packet = avctx->block_align * 8 / tctx->frame_size;
786     if (tctx->frames_per_packet > TWINVQ_MAX_FRAMES_PER_PACKET) {
787         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Too many frames per packet (%d)\n",
788                tctx->frames_per_packet);
789         return AVERROR_INVALIDDATA;
790     }
791
792     tctx->fdsp = avpriv_float_dsp_alloc(avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_BITEXACT);
793     if (!tctx->fdsp) {
794         ff_twinvq_decode_close(avctx);
795         return AVERROR(ENOMEM);
796     }
797     if ((ret = init_mdct_win(tctx))) {
798         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error initializing MDCT\n");
799         ff_twinvq_decode_close(avctx);
800         return ret;
801     }
802     init_bitstream_params(tctx);
803
804     twinvq_memset_float(tctx->bark_hist[0][0], 0.1,
805                         FF_ARRAY_ELEMS(tctx->bark_hist));
806
807     return 0;
808 }