Revert "avcodec/aarch64/neon.S: Update neon.s for transpose_4x4H"
[ffmpeg.git] / libavcodec / aacdec_fixed.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2013
3  *      MIPS Technologies, Inc., California.
4  *
5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
6  * modification, are permitted provided that the following conditions
7  * are met:
8  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
9  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
10  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
11  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
12  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
13  * 3. Neither the name of the MIPS Technologies, Inc., nor the names of its
14  *    contributors may be used to endorse or promote products derived from
15  *    this software without specific prior written permission.
16  *
17  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE MIPS TECHNOLOGIES, INC. ``AS IS'' AND
18  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
19  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
20  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE MIPS TECHNOLOGIES, INC. BE LIABLE
21  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
22  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
23  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
24  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
25  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
26  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
27  * SUCH DAMAGE.
28  *
29  * AAC decoder fixed-point implementation
30  *
31  * Copyright (c) 2005-2006 Oded Shimon ( ods15 ods15 dyndns org )
32  * Copyright (c) 2006-2007 Maxim Gavrilov ( maxim.gavrilov gmail com )
33  *
34  * This file is part of FFmpeg.
35  *
36  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
37  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
38  * License as published by the Free Software Foundation; either
39  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
40  *
41  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
42  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
43  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
44  * Lesser General Public License for more details.
45  *
46  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
47  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
48  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
49  */
50
51 /**
52  * @file
53  * AAC decoder
54  * @author Oded Shimon  ( ods15 ods15 dyndns org )
55  * @author Maxim Gavrilov ( maxim.gavrilov gmail com )
56  *
57  * Fixed point implementation
58  * @author Stanislav Ocovaj ( stanislav.ocovaj imgtec com )
59  */
60
61 #define FFT_FLOAT 0
62 #define FFT_FIXED_32 1
63 #define USE_FIXED 1
64
65 #include "libavutil/fixed_dsp.h"
66 #include "libavutil/opt.h"
67 #include "avcodec.h"
68 #include "internal.h"
69 #include "get_bits.h"
70 #include "fft.h"
71 #include "lpc.h"
72 #include "kbdwin.h"
73 #include "sinewin.h"
74
75 #include "aac.h"
76 #include "aactab.h"
77 #include "aacdectab.h"
78 #include "cbrt_tablegen.h"
79 #include "sbr.h"
80 #include "aacsbr.h"
81 #include "mpeg4audio.h"
82 #include "aacadtsdec.h"
83 #include "libavutil/intfloat.h"
84
85 #include <math.h>
86 #include <string.h>
87
88 static av_always_inline void reset_predict_state(PredictorState *ps)
89 {
90     ps->r0.mant   = 0;
91     ps->r0.exp   = 0;
92     ps->r1.mant   = 0;
93     ps->r1.exp   = 0;
94     ps->cor0.mant = 0;
95     ps->cor0.exp = 0;
96     ps->cor1.mant = 0;
97     ps->cor1.exp = 0;
98     ps->var0.mant = 0x20000000;
99     ps->var0.exp = 1;
100     ps->var1.mant = 0x20000000;
101     ps->var1.exp = 1;
102 }
103
104 static const int exp2tab[4] = { Q31(1.0000000000/2), Q31(1.1892071150/2), Q31(1.4142135624/2), Q31(1.6817928305/2) };  // 2^0, 2^0.25, 2^0.5, 2^0.75
105
106 static inline int *DEC_SPAIR(int *dst, unsigned idx)
107 {
108     dst[0] = (idx & 15) - 4;
109     dst[1] = (idx >> 4 & 15) - 4;
110
111     return dst + 2;
112 }
113
114 static inline int *DEC_SQUAD(int *dst, unsigned idx)
115 {
116     dst[0] = (idx & 3) - 1;
117     dst[1] = (idx >> 2 & 3) - 1;
118     dst[2] = (idx >> 4 & 3) - 1;
119     dst[3] = (idx >> 6 & 3) - 1;
120
121     return dst + 4;
122 }
123
124 static inline int *DEC_UPAIR(int *dst, unsigned idx, unsigned sign)
125 {
126     dst[0] = (idx & 15) * (1 - (sign & 0xFFFFFFFE));
127     dst[1] = (idx >> 4 & 15) * (1 - ((sign & 1) << 1));
128
129     return dst + 2;
130 }
131
132 static inline int *DEC_UQUAD(int *dst, unsigned idx, unsigned sign)
133 {
134     unsigned nz = idx >> 12;
135
136     dst[0] = (idx & 3) * (1 + (((int)sign >> 31) << 1));
137     sign <<= nz & 1;
138     nz >>= 1;
139     dst[1] = (idx >> 2 & 3) * (1 + (((int)sign >> 31) << 1));
140     sign <<= nz & 1;
141     nz >>= 1;
142     dst[2] = (idx >> 4 & 3) * (1 + (((int)sign >> 31) << 1));
143     sign <<= nz & 1;
144     nz >>= 1;
145     dst[3] = (idx >> 6 & 3) * (1 + (((int)sign >> 31) << 1));
146
147     return dst + 4;
148 }
149
150 static void vector_pow43(int *coefs, int len)
151 {
152     int i, coef;
153
154     for (i=0; i<len; i++) {
155         coef = coefs[i];
156         if (coef < 0)
157             coef = -(int)cbrt_tab[-coef];
158         else
159             coef = (int)cbrt_tab[coef];
160         coefs[i] = coef;
161     }
162 }
163
164 static void subband_scale(int *dst, int *src, int scale, int offset, int len)
165 {
166     int ssign = scale < 0 ? -1 : 1;
167     int s = FFABS(scale);
168     unsigned int round;
169     int i, out, c = exp2tab[s & 3];
170
171     s = offset - (s >> 2);
172
173     if (s > 0) {
174         round = 1 << (s-1);
175         for (i=0; i<len; i++) {
176             out = (int)(((int64_t)src[i] * c) >> 32);
177             dst[i] = ((int)(out+round) >> s) * ssign;
178         }
179     }
180     else {
181         s = s + 32;
182         round = 1 << (s-1);
183         for (i=0; i<len; i++) {
184             out = (int)((int64_t)((int64_t)src[i] * c + round) >> s);
185             dst[i] = out * ssign;
186         }
187     }
188 }
189
190 static void noise_scale(int *coefs, int scale, int band_energy, int len)
191 {
192     int ssign = scale < 0 ? -1 : 1;
193     int s = FFABS(scale);
194     unsigned int round;
195     int i, out, c = exp2tab[s & 3];
196     int nlz = 0;
197
198     while (band_energy > 0x7fff) {
199         band_energy >>= 1;
200         nlz++;
201     }
202     c /= band_energy;
203     s = 21 + nlz - (s >> 2);
204
205     if (s > 0) {
206         round = 1 << (s-1);
207         for (i=0; i<len; i++) {
208             out = (int)(((int64_t)coefs[i] * c) >> 32);
209             coefs[i] = ((int)(out+round) >> s) * ssign;
210         }
211     }
212     else {
213         s = s + 32;
214         round = 1 << (s-1);
215         for (i=0; i<len; i++) {
216             out = (int)((int64_t)((int64_t)coefs[i] * c + round) >> s);
217             coefs[i] = out * ssign;
218         }
219     }
220 }
221
222 static av_always_inline SoftFloat flt16_round(SoftFloat pf)
223 {
224     SoftFloat tmp;
225     int s;
226
227     tmp.exp = pf.exp;
228     s = pf.mant >> 31;
229     tmp.mant = (pf.mant ^ s) - s;
230     tmp.mant = (tmp.mant + 0x00200000U) & 0xFFC00000U;
231     tmp.mant = (tmp.mant ^ s) - s;
232
233     return tmp;
234 }
235
236 static av_always_inline SoftFloat flt16_even(SoftFloat pf)
237 {
238     SoftFloat tmp;
239     int s;
240
241     tmp.exp = pf.exp;
242     s = pf.mant >> 31;
243     tmp.mant = (pf.mant ^ s) - s;
244     tmp.mant = (tmp.mant + 0x001FFFFFU + (tmp.mant & 0x00400000U >> 16)) & 0xFFC00000U;
245     tmp.mant = (tmp.mant ^ s) - s;
246
247     return tmp;
248 }
249
250 static av_always_inline SoftFloat flt16_trunc(SoftFloat pf)
251 {
252     SoftFloat pun;
253     int s;
254
255     pun.exp = pf.exp;
256     s = pf.mant >> 31;
257     pun.mant = (pf.mant ^ s) - s;
258     pun.mant = pun.mant & 0xFFC00000U;
259     pun.mant = (pun.mant ^ s) - s;
260
261     return pun;
262 }
263
264 static av_always_inline void predict(PredictorState *ps, int *coef,
265                                      int output_enable)
266 {
267     const SoftFloat a     = { 1023410176, 0 };  // 61.0 / 64
268     const SoftFloat alpha = {  973078528, 0 };  // 29.0 / 32
269     SoftFloat e0, e1;
270     SoftFloat pv;
271     SoftFloat k1, k2;
272     SoftFloat   r0 = ps->r0,     r1 = ps->r1;
273     SoftFloat cor0 = ps->cor0, cor1 = ps->cor1;
274     SoftFloat var0 = ps->var0, var1 = ps->var1;
275     SoftFloat tmp;
276
277     if (var0.exp > 1 || (var0.exp == 1 && var0.mant > 0x20000000)) {
278         k1 = av_mul_sf(cor0, flt16_even(av_div_sf(a, var0)));
279     }
280     else {
281         k1.mant = 0;
282         k1.exp = 0;
283     }
284
285     if (var1.exp > 1 || (var1.exp == 1 && var1.mant > 0x20000000)) {
286         k2 = av_mul_sf(cor1, flt16_even(av_div_sf(a, var1)));
287     }
288     else {
289         k2.mant = 0;
290         k2.exp = 0;
291     }
292
293     tmp = av_mul_sf(k1, r0);
294     pv = flt16_round(av_add_sf(tmp, av_mul_sf(k2, r1)));
295     if (output_enable) {
296         int shift = 28 - pv.exp;
297
298         if (shift < 31)
299             *coef += (pv.mant + (1 << (shift - 1))) >> shift;
300     }
301
302     e0 = av_int2sf(*coef, 2);
303     e1 = av_sub_sf(e0, tmp);
304
305     ps->cor1 = flt16_trunc(av_add_sf(av_mul_sf(alpha, cor1), av_mul_sf(r1, e1)));
306     tmp = av_add_sf(av_mul_sf(r1, r1), av_mul_sf(e1, e1));
307     tmp.exp--;
308     ps->var1 = flt16_trunc(av_add_sf(av_mul_sf(alpha, var1), tmp));
309     ps->cor0 = flt16_trunc(av_add_sf(av_mul_sf(alpha, cor0), av_mul_sf(r0, e0)));
310     tmp = av_add_sf(av_mul_sf(r0, r0), av_mul_sf(e0, e0));
311     tmp.exp--;
312     ps->var0 = flt16_trunc(av_add_sf(av_mul_sf(alpha, var0), tmp));
313
314     ps->r1 = flt16_trunc(av_mul_sf(a, av_sub_sf(r0, av_mul_sf(k1, e0))));
315     ps->r0 = flt16_trunc(av_mul_sf(a, e0));
316 }
317
318
319 static const int cce_scale_fixed[8] = {
320     Q30(1.0),          //2^(0/8)
321     Q30(1.0905077327), //2^(1/8)
322     Q30(1.1892071150), //2^(2/8)
323     Q30(1.2968395547), //2^(3/8)
324     Q30(1.4142135624), //2^(4/8)
325     Q30(1.5422108254), //2^(5/8)
326     Q30(1.6817928305), //2^(6/8)
327     Q30(1.8340080864), //2^(7/8)
328 };
329
330 /**
331  * Apply dependent channel coupling (applied before IMDCT).
332  *
333  * @param   index   index into coupling gain array
334  */
335 static void apply_dependent_coupling_fixed(AACContext *ac,
336                                      SingleChannelElement *target,
337                                      ChannelElement *cce, int index)
338 {
339     IndividualChannelStream *ics = &cce->ch[0].ics;
340     const uint16_t *offsets = ics->swb_offset;
341     int *dest = target->coeffs;
342     const int *src = cce->ch[0].coeffs;
343     int g, i, group, k, idx = 0;
344     if (ac->oc[1].m4ac.object_type == AOT_AAC_LTP) {
345         av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR,
346                "Dependent coupling is not supported together with LTP\n");
347         return;
348     }
349     for (g = 0; g < ics->num_window_groups; g++) {
350         for (i = 0; i < ics->max_sfb; i++, idx++) {
351             if (cce->ch[0].band_type[idx] != ZERO_BT) {
352                 const int gain = cce->coup.gain[index][idx];
353                 int shift, round, c, tmp;
354
355                 if (gain < 0) {
356                     c = -cce_scale_fixed[-gain & 7];
357                     shift = (-gain-1024) >> 3;
358                 }
359                 else {
360                     c = cce_scale_fixed[gain & 7];
361                     shift = (gain-1024) >> 3;
362                 }
363
364                 if (shift < 0) {
365                     shift = -shift;
366                     round = 1 << (shift - 1);
367
368                     for (group = 0; group < ics->group_len[g]; group++) {
369                         for (k = offsets[i]; k < offsets[i + 1]; k++) {
370                             tmp = (int)(((int64_t)src[group * 128 + k] * c + \
371                                        (int64_t)0x1000000000) >> 37);
372                             dest[group * 128 + k] += (tmp + round) >> shift;
373                         }
374                     }
375                 }
376                 else {
377                     for (group = 0; group < ics->group_len[g]; group++) {
378                         for (k = offsets[i]; k < offsets[i + 1]; k++) {
379                             tmp = (int)(((int64_t)src[group * 128 + k] * c + \
380                                         (int64_t)0x1000000000) >> 37);
381                             dest[group * 128 + k] += tmp << shift;
382                         }
383                     }
384                 }
385             }
386         }
387         dest += ics->group_len[g] * 128;
388         src  += ics->group_len[g] * 128;
389     }
390 }
391
392 /**
393  * Apply independent channel coupling (applied after IMDCT).
394  *
395  * @param   index   index into coupling gain array
396  */
397 static void apply_independent_coupling_fixed(AACContext *ac,
398                                        SingleChannelElement *target,
399                                        ChannelElement *cce, int index)
400 {
401     int i, c, shift, round, tmp;
402     const int gain = cce->coup.gain[index][0];
403     const int *src = cce->ch[0].ret;
404     int *dest = target->ret;
405     const int len = 1024 << (ac->oc[1].m4ac.sbr == 1);
406
407     c = cce_scale_fixed[gain & 7];
408     shift = (gain-1024) >> 3;
409     if (shift < 0) {
410         shift = -shift;
411         round = 1 << (shift - 1);
412
413         for (i = 0; i < len; i++) {
414             tmp = (int)(((int64_t)src[i] * c + (int64_t)0x1000000000) >> 37);
415             dest[i] += (tmp + round) >> shift;
416         }
417     }
418     else {
419       for (i = 0; i < len; i++) {
420           tmp = (int)(((int64_t)src[i] * c + (int64_t)0x1000000000) >> 37);
421           dest[i] += tmp << shift;
422       }
423     }
424 }
425
426 #include "aacdec_template.c"
427
428 AVCodec ff_aac_fixed_decoder = {
429     .name            = "aac_fixed",
430     .long_name       = NULL_IF_CONFIG_SMALL("AAC (Advanced Audio Coding)"),
431     .type            = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
432     .id              = AV_CODEC_ID_AAC,
433     .priv_data_size  = sizeof(AACContext),
434     .init            = aac_decode_init,
435     .close           = aac_decode_close,
436     .decode          = aac_decode_frame,
437     .sample_fmts     = (const enum AVSampleFormat[]) {
438         AV_SAMPLE_FMT_S32P, AV_SAMPLE_FMT_NONE
439     },
440     .capabilities    = AV_CODEC_CAP_CHANNEL_CONF | AV_CODEC_CAP_DR1,
441     .caps_internal   = FF_CODEC_CAP_INIT_THREADSAFE,
442     .channel_layouts = aac_channel_layout,
443     .flush = flush,
444 };