metasound: add last missing modes (8kHz @ 6kbps per channel)
[ffmpeg.git] / libavcodec / twinvq.h
1 /*
2  * TwinVQ decoder
3  * Copyright (c) 2009 Vitor Sessak
4  *
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20  */
21
22 #ifndef AVCODEC_TWINVQ_H
23 #define AVCODEC_TWINVQ_H
24
25 #include <math.h>
26 #include <stdint.h>
27
28 #include "libavutil/common.h"
29 #include "libavutil/float_dsp.h"
30 #include "avcodec.h"
31 #include "fft.h"
32 #include "internal.h"
33
34 enum TwinVQCodec {
35     TWINVQ_CODEC_VQF,
36     TWINVQ_CODEC_METASOUND,
37 };
38
39 enum TwinVQFrameType {
40     TWINVQ_FT_SHORT = 0,  ///< Short frame  (divided in n   sub-blocks)
41     TWINVQ_FT_MEDIUM,     ///< Medium frame (divided in m<n sub-blocks)
42     TWINVQ_FT_LONG,       ///< Long frame   (single sub-block + PPC)
43     TWINVQ_FT_PPC,        ///< Periodic Peak Component (part of the long frame)
44 };
45
46 #define TWINVQ_PPC_SHAPE_CB_SIZE 64
47 #define TWINVQ_PPC_SHAPE_LEN_MAX 60
48 #define TWINVQ_SUB_AMP_MAX       4500.0
49 #define TWINVQ_MULAW_MU          100.0
50 #define TWINVQ_GAIN_BITS         8
51 #define TWINVQ_AMP_MAX           13000.0
52 #define TWINVQ_SUB_GAIN_BITS     5
53 #define TWINVQ_WINDOW_TYPE_BITS  4
54 #define TWINVQ_PGAIN_MU          200
55 #define TWINVQ_LSP_COEFS_MAX     20
56 #define TWINVQ_LSP_SPLIT_MAX     4
57 #define TWINVQ_CHANNELS_MAX      2
58 #define TWINVQ_SUBBLOCKS_MAX     16
59 #define TWINVQ_BARK_N_COEF_MAX   4
60
61 #define TWINVQ_MAX_FRAMES_PER_PACKET 2
62
63 /**
64  * Parameters and tables that are different for each frame type
65  */
66 struct TwinVQFrameMode {
67     uint8_t         sub;      ///< Number subblocks in each frame
68     const uint16_t *bark_tab;
69
70     /** number of distinct bark scale envelope values */
71     uint8_t         bark_env_size;
72
73     const int16_t  *bark_cb;    ///< codebook for the bark scale envelope (BSE)
74     uint8_t         bark_n_coef;///< number of BSE CB coefficients to read
75     uint8_t         bark_n_bit; ///< number of bits of the BSE coefs
76
77     //@{
78     /** main codebooks for spectrum data */
79     const int16_t    *cb0;
80     const int16_t    *cb1;
81     //@}
82
83     uint8_t         cb_len_read; ///< number of spectrum coefficients to read
84 };
85
86 typedef struct TwinVQFrameData {
87     int     window_type;
88     enum TwinVQFrameType ftype;
89
90     uint8_t main_coeffs[1024];
91     uint8_t ppc_coeffs[TWINVQ_PPC_SHAPE_LEN_MAX];
92
93     uint8_t gain_bits[TWINVQ_CHANNELS_MAX];
94     uint8_t sub_gain_bits[TWINVQ_CHANNELS_MAX * TWINVQ_SUBBLOCKS_MAX];
95
96     uint8_t bark1[TWINVQ_CHANNELS_MAX][TWINVQ_SUBBLOCKS_MAX][TWINVQ_BARK_N_COEF_MAX];
97     uint8_t bark_use_hist[TWINVQ_CHANNELS_MAX][TWINVQ_SUBBLOCKS_MAX];
98
99     uint8_t lpc_idx1[TWINVQ_CHANNELS_MAX];
100     uint8_t lpc_idx2[TWINVQ_CHANNELS_MAX][TWINVQ_LSP_SPLIT_MAX];
101     uint8_t lpc_hist_idx[TWINVQ_CHANNELS_MAX];
102
103     int     p_coef[TWINVQ_CHANNELS_MAX];
104     int     g_coef[TWINVQ_CHANNELS_MAX];
105 } TwinVQFrameData;
106
107 /**
108  * Parameters and tables that are different for every combination of
109  * bitrate/sample rate
110  */
111 typedef struct TwinVQModeTab {
112     struct TwinVQFrameMode fmode[3]; ///< frame type-dependant parameters
113
114     uint16_t     size;        ///< frame size in samples
115     uint8_t      n_lsp;       ///< number of lsp coefficients
116     const float *lspcodebook;
117
118     /* number of bits of the different LSP CB coefficients */
119     uint8_t      lsp_bit0;
120     uint8_t      lsp_bit1;
121     uint8_t      lsp_bit2;
122
123     uint8_t      lsp_split;      ///< number of CB entries for the LSP decoding
124     const int16_t *ppc_shape_cb; ///< PPC shape CB
125
126     /** number of the bits for the PPC period value */
127     uint8_t      ppc_period_bit;
128
129     uint8_t      ppc_shape_bit;  ///< number of bits of the PPC shape CB coeffs
130     uint8_t      ppc_shape_len;  ///< size of PPC shape CB
131     uint8_t      pgain_bit;      ///< bits for PPC gain
132
133     /** constant for peak period to peak width conversion */
134     uint16_t     peak_per2wid;
135 } TwinVQModeTab;
136
137 typedef struct TwinVQContext {
138     AVCodecContext *avctx;
139     AVFloatDSPContext fdsp;
140     FFTContext mdct_ctx[3];
141
142     const TwinVQModeTab *mtab;
143
144     int is_6kbps;
145
146     // history
147     float lsp_hist[2][20];           ///< LSP coefficients of the last frame
148     float bark_hist[3][2][40];       ///< BSE coefficients of last frame
149
150     // bitstream parameters
151     int16_t permut[4][4096];
152     uint8_t length[4][2];            ///< main codebook stride
153     uint8_t length_change[4];
154     uint8_t bits_main_spec[2][4][2]; ///< bits for the main codebook
155     int bits_main_spec_change[4];
156     int n_div[4];
157
158     float *spectrum;
159     float *curr_frame;               ///< non-interleaved output
160     float *prev_frame;               ///< non-interleaved previous frame
161     int last_block_pos[2];
162     int discarded_packets;
163
164     float *cos_tabs[3];
165
166     // scratch buffers
167     float *tmp_buf;
168
169     int frame_size, frames_per_packet, cur_frame;
170     TwinVQFrameData bits[TWINVQ_MAX_FRAMES_PER_PACKET];
171
172     enum TwinVQCodec codec;
173
174     int (*read_bitstream)(AVCodecContext *avctx, struct TwinVQContext *tctx,
175                           const uint8_t *buf, int buf_size);
176     void (*dec_bark_env)(struct TwinVQContext *tctx, const uint8_t *in,
177                          int use_hist, int ch, float *out, float gain,
178                          enum TwinVQFrameType ftype);
179     void (*decode_ppc)(struct TwinVQContext *tctx, int period_coef, int g_coef,
180                        const float *shape, float *speech);
181 } TwinVQContext;
182
183 extern const enum TwinVQFrameType ff_twinvq_wtype_to_ftype_table[];
184
185 /** @note not speed critical, hence not optimized */
186 static inline void twinvq_memset_float(float *buf, float val, int size)
187 {
188     while (size--)
189         *buf++ = val;
190 }
191
192 static inline float twinvq_mulawinv(float y, float clip, float mu)
193 {
194     y = av_clipf(y / clip, -1, 1);
195     return clip * FFSIGN(y) * (exp(log(1 + mu) * fabs(y)) - 1) / mu;
196 }
197
198 int ff_twinvq_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
199                            int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt);
200 av_cold int ff_twinvq_decode_close(AVCodecContext *avctx);
201 av_cold int ff_twinvq_decode_init(AVCodecContext *avctx);
202
203 #endif /* AVCODEC_TWINVQ_DATA_H */