eac2e2e3cdedd757b737a4c8acced807f68177b2
[ffmpeg.git] / libavcodec / ra288.c
1 /*
2  * RealAudio 2.0 (28.8K)
3  * Copyright (c) 2003 the ffmpeg project
4  *
5  * This file is part of Libav.
6  *
7  * Libav 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  * Libav 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 Libav; if not, write to the Free Software
19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
20  */
21
22 #include "avcodec.h"
23 #define ALT_BITSTREAM_READER_LE
24 #include "get_bits.h"
25 #include "ra288.h"
26 #include "lpc.h"
27 #include "celp_math.h"
28 #include "celp_filters.h"
29 #include "dsputil.h"
30
31 #define MAX_BACKWARD_FILTER_ORDER  36
32 #define MAX_BACKWARD_FILTER_LEN    40
33 #define MAX_BACKWARD_FILTER_NONREC 35
34
35 #define RA288_BLOCK_SIZE        5
36 #define RA288_BLOCKS_PER_FRAME 32
37
38 typedef struct {
39     DSPContext dsp;
40     DECLARE_ALIGNED(16, float,   sp_lpc)[FFALIGN(36, 8)];   ///< LPC coefficients for speech data (spec: A)
41     DECLARE_ALIGNED(16, float, gain_lpc)[FFALIGN(10, 8)];   ///< LPC coefficients for gain        (spec: GB)
42
43     /** speech data history                                      (spec: SB).
44      *  Its first 70 coefficients are updated only at backward filtering.
45      */
46     float sp_hist[111];
47
48     /// speech part of the gain autocorrelation                  (spec: REXP)
49     float sp_rec[37];
50
51     /** log-gain history                                         (spec: SBLG).
52      *  Its first 28 coefficients are updated only at backward filtering.
53      */
54     float gain_hist[38];
55
56     /// recursive part of the gain autocorrelation               (spec: REXPLG)
57     float gain_rec[11];
58 } RA288Context;
59
60 static av_cold int ra288_decode_init(AVCodecContext *avctx)
61 {
62     RA288Context *ractx = avctx->priv_data;
63     avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_FLT;
64     dsputil_init(&ractx->dsp, avctx);
65     return 0;
66 }
67
68 static void convolve(float *tgt, const float *src, int len, int n)
69 {
70     for (; n >= 0; n--)
71         tgt[n] = ff_dot_productf(src, src - n, len);
72
73 }
74
75 static void decode(RA288Context *ractx, float gain, int cb_coef)
76 {
77     int i;
78     double sumsum;
79     float sum, buffer[5];
80     float *block = ractx->sp_hist + 70 + 36; // current block
81     float *gain_block = ractx->gain_hist + 28;
82
83     memmove(ractx->sp_hist + 70, ractx->sp_hist + 75, 36*sizeof(*block));
84
85     /* block 46 of G.728 spec */
86     sum = 32.;
87     for (i=0; i < 10; i++)
88         sum -= gain_block[9-i] * ractx->gain_lpc[i];
89
90     /* block 47 of G.728 spec */
91     sum = av_clipf(sum, 0, 60);
92
93     /* block 48 of G.728 spec */
94     /* exp(sum * 0.1151292546497) == pow(10.0,sum/20) */
95     sumsum = exp(sum * 0.1151292546497) * gain * (1.0/(1<<23));
96
97     for (i=0; i < 5; i++)
98         buffer[i] = codetable[cb_coef][i] * sumsum;
99
100     sum = ff_dot_productf(buffer, buffer, 5) * ((1<<24)/5.);
101
102     sum = FFMAX(sum, 1);
103
104     /* shift and store */
105     memmove(gain_block, gain_block + 1, 9 * sizeof(*gain_block));
106
107     gain_block[9] = 10 * log10(sum) - 32;
108
109     ff_celp_lp_synthesis_filterf(block, ractx->sp_lpc, buffer, 5, 36);
110 }
111
112 /**
113  * Hybrid window filtering, see blocks 36 and 49 of the G.728 specification.
114  *
115  * @param order   filter order
116  * @param n       input length
117  * @param non_rec number of non-recursive samples
118  * @param out     filter output
119  * @param hist    pointer to the input history of the filter
120  * @param out     pointer to the non-recursive part of the output
121  * @param out2    pointer to the recursive part of the output
122  * @param window  pointer to the windowing function table
123  */
124 static void do_hybrid_window(RA288Context *ractx,
125                              int order, int n, int non_rec, float *out,
126                              float *hist, float *out2, const float *window)
127 {
128     int i;
129     float buffer1[MAX_BACKWARD_FILTER_ORDER + 1];
130     float buffer2[MAX_BACKWARD_FILTER_ORDER + 1];
131     LOCAL_ALIGNED_16(float, work, [FFALIGN(MAX_BACKWARD_FILTER_ORDER +
132                                            MAX_BACKWARD_FILTER_LEN   +
133                                            MAX_BACKWARD_FILTER_NONREC, 8)]);
134
135     ractx->dsp.vector_fmul(work, window, hist, FFALIGN(order + n + non_rec, 8));
136
137     convolve(buffer1, work + order    , n      , order);
138     convolve(buffer2, work + order + n, non_rec, order);
139
140     for (i=0; i <= order; i++) {
141         out2[i] = out2[i] * 0.5625 + buffer1[i];
142         out [i] = out2[i]          + buffer2[i];
143     }
144
145     /* Multiply by the white noise correcting factor (WNCF). */
146     *out *= 257./256.;
147 }
148
149 /**
150  * Backward synthesis filter, find the LPC coefficients from past speech data.
151  */
152 static void backward_filter(RA288Context *ractx,
153                             float *hist, float *rec, const float *window,
154                             float *lpc, const float *tab,
155                             int order, int n, int non_rec, int move_size)
156 {
157     float temp[MAX_BACKWARD_FILTER_ORDER+1];
158
159     do_hybrid_window(ractx, order, n, non_rec, temp, hist, rec, window);
160
161     if (!compute_lpc_coefs(temp, order, lpc, 0, 1, 1))
162         ractx->dsp.vector_fmul(lpc, lpc, tab, FFALIGN(order, 8));
163
164     memmove(hist, hist + n, move_size*sizeof(*hist));
165 }
166
167 static int ra288_decode_frame(AVCodecContext * avctx, void *data,
168                               int *data_size, AVPacket *avpkt)
169 {
170     const uint8_t *buf = avpkt->data;
171     int buf_size = avpkt->size;
172     float *out = data;
173     int i, out_size;
174     RA288Context *ractx = avctx->priv_data;
175     GetBitContext gb;
176
177     if (buf_size < avctx->block_align) {
178         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
179                "Error! Input buffer is too small [%d<%d]\n",
180                buf_size, avctx->block_align);
181         return AVERROR_INVALIDDATA;
182     }
183
184     out_size = RA288_BLOCK_SIZE * RA288_BLOCKS_PER_FRAME *
185                av_get_bytes_per_sample(avctx->sample_fmt);
186     if (*data_size < out_size) {
187         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Output buffer is too small\n");
188         return AVERROR(EINVAL);
189     }
190
191     init_get_bits(&gb, buf, avctx->block_align * 8);
192
193     for (i=0; i < RA288_BLOCKS_PER_FRAME; i++) {
194         float gain = amptable[get_bits(&gb, 3)];
195         int cb_coef = get_bits(&gb, 6 + (i&1));
196
197         decode(ractx, gain, cb_coef);
198
199         memcpy(out, &ractx->sp_hist[70 + 36], RA288_BLOCK_SIZE * sizeof(*out));
200         out += RA288_BLOCK_SIZE;
201
202         if ((i & 7) == 3) {
203             backward_filter(ractx, ractx->sp_hist, ractx->sp_rec, syn_window,
204                             ractx->sp_lpc, syn_bw_tab, 36, 40, 35, 70);
205
206             backward_filter(ractx, ractx->gain_hist, ractx->gain_rec, gain_window,
207                             ractx->gain_lpc, gain_bw_tab, 10, 8, 20, 28);
208         }
209     }
210
211     *data_size = out_size;
212     return avctx->block_align;
213 }
214
215 AVCodec ff_ra_288_decoder = {
216     .name           = "real_288",
217     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
218     .id             = CODEC_ID_RA_288,
219     .priv_data_size = sizeof(RA288Context),
220     .init           = ra288_decode_init,
221     .decode         = ra288_decode_frame,
222     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("RealAudio 2.0 (28.8K)"),
223 };