Remove useless casts as recommended by Måns Rullgård.
[ffmpeg.git] / libavcodec / amr.c
1 /*
2  * AMR Audio decoder stub
3  * Copyright (c) 2003 the ffmpeg project
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  /** @file
23  * Adaptive Multi-Rate (AMR) Audio decoder stub.
24  *
25  * This code implements both an AMR-NarrowBand (AMR-NB) and an AMR-WideBand
26  * (AMR-WB) audio encoder/decoder through external reference code from
27  * http://www.3gpp.org/. The license of the code from 3gpp is unclear so you
28  * have to download the code separately. Two versions exists: One fixed-point
29  * and one with floats. For some reason the float-encoder is significant faster
30  * at least on a P4 1.5GHz (0.9s instead of 9.9s on a 30s audio clip at MR102).
31  * Both float and fixed point are supported for AMR-NB, but only float for
32  * AMR-WB.
33  *
34  * \section AMR-NB
35  *
36  * \subsection Float
37  * The float version (default) can be downloaded from:
38  * http://www.3gpp.org/ftp/Specs/archive/26_series/26.104/26104-510.zip
39  * Extract the source into \c "ffmpeg/libavcodec/amr_float".
40  *
41  * \subsection Fixed-point
42  * The fixed-point (TS26.073) can be downloaded from:
43  * http://www.3gpp.org/ftp/Specs/archive/26_series/26.073/26073-510.zip.
44  * Extract the source into \c "ffmpeg/libavcodec/amr".
45  * To use the fixed version run \c "./configure" with \c "--enable-amr_nb-fixed".
46  *
47  * \subsection Specification
48  * The specification for AMR-NB can be found in TS 26.071
49  * (http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/26071.htm) and some other
50  * info at http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/26-series.htm.
51  *
52  * \section AMR-WB
53  * \subsection Float
54  * The reference code can be downloaded from:
55  * http://www.3gpp.org/ftp/Specs/archive/26_series/26.204/26204-510.zip
56  * It should be extracted to \c "ffmpeg/libavcodec/amrwb_float". Enable it with
57  * \c "--enable-amr_wb".
58  *
59  * \subsection Fixed-point
60  * If someone wants to use the fixed point version it can be downloaded from:
61  * http://www.3gpp.org/ftp/Specs/archive/26_series/26.173/26173-571.zip.
62  *
63  * \subsection Specification
64  * The specification for AMR-WB can be downloaded from:
65  * http://www.3gpp.org/ftp/Specs/archive/26_series/26.171/26171-500.zip.
66  *
67  */
68
69 #include "avcodec.h"
70
71 #ifdef CONFIG_AMR_NB_FIXED
72
73 #define MMS_IO
74
75 #include "amr/sp_dec.h"
76 #include "amr/d_homing.h"
77 #include "amr/typedef.h"
78 #include "amr/sp_enc.h"
79 #include "amr/sid_sync.h"
80 #include "amr/e_homing.h"
81
82 #else
83 #include "amr_float/interf_dec.h"
84 #include "amr_float/interf_enc.h"
85 #endif
86
87 /* Common code for fixed and float version*/
88 typedef struct AMR_bitrates
89 {
90     int startrate;
91     int stoprate;
92     enum Mode mode;
93 } AMR_bitrates;
94
95 /* Match desired bitrate with closest one*/
96 static enum Mode getBitrateMode(int bitrate)
97 {
98     /* Adjusted so that all bitrates can be used from commandline where
99        only a multiple of 1000 can be specified*/
100     AMR_bitrates rates[]={ {0,4999,MR475}, //4
101                            {5000,5899,MR515},//5
102                            {5900,6699,MR59},//6
103                            {6700,7000,MR67},//7
104                            {7001,7949,MR74},//8
105                            {7950,9999,MR795},//9
106                            {10000,11999,MR102},//10
107                            {12000,64000,MR122},//12
108                          };
109     int i;
110
111     for(i=0;i<8;i++)
112     {
113         if(rates[i].startrate<=bitrate && rates[i].stoprate>=bitrate)
114         {
115             return(rates[i].mode);
116         }
117     }
118     /*Return highest possible*/
119     return(MR122);
120 }
121
122 static void amr_decode_fix_avctx(AVCodecContext * avctx)
123 {
124     const int is_amr_wb = 1 + (avctx->codec_id == CODEC_ID_AMR_WB);
125
126     if(avctx->sample_rate == 0)
127     {
128         avctx->sample_rate = 8000 * is_amr_wb;
129     }
130
131     if(avctx->channels == 0)
132     {
133         avctx->channels = 1;
134     }
135
136     avctx->frame_size = 160 * is_amr_wb;
137 }
138
139 #ifdef CONFIG_AMR_NB_FIXED
140 /* fixed point version*/
141 /* frame size in serial bitstream file (frame type + serial stream + flags) */
142 #define SERIAL_FRAMESIZE (1+MAX_SERIAL_SIZE+5)
143
144 typedef struct AMRContext {
145     int frameCount;
146     Speech_Decode_FrameState *speech_decoder_state;
147     enum RXFrameType rx_type;
148     enum Mode mode;
149     Word16 reset_flag;
150     Word16 reset_flag_old;
151
152     enum Mode enc_bitrate;
153     Speech_Encode_FrameState *enstate;
154     sid_syncState *sidstate;
155     enum TXFrameType tx_frametype;
156 } AMRContext;
157
158 static int amr_nb_decode_init(AVCodecContext * avctx)
159 {
160     AMRContext *s = avctx->priv_data;
161
162     s->frameCount=0;
163     s->speech_decoder_state=NULL;
164     s->rx_type = (enum RXFrameType)0;
165     s->mode= (enum Mode)0;
166     s->reset_flag=0;
167     s->reset_flag_old=1;
168
169     if(Speech_Decode_Frame_init(&s->speech_decoder_state, "Decoder"))
170     {
171         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Speech_Decode_Frame_init error\n");
172         return -1;
173     }
174
175     amr_decode_fix_avctx(avctx);
176
177     if(avctx->channels > 1)
178     {
179         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "amr_nb: multichannel decoding not supported\n");
180         return -1;
181     }
182
183     return 0;
184 }
185
186 static int amr_nb_encode_init(AVCodecContext * avctx)
187 {
188     AMRContext *s = avctx->priv_data;
189
190     s->frameCount=0;
191     s->speech_decoder_state=NULL;
192     s->rx_type = (enum RXFrameType)0;
193     s->mode= (enum Mode)0;
194     s->reset_flag=0;
195     s->reset_flag_old=1;
196
197     if(avctx->sample_rate!=8000)
198     {
199         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Only 8000Hz sample rate supported\n");
200         return -1;
201     }
202
203     if(avctx->channels!=1)
204     {
205         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Only mono supported\n");
206         return -1;
207     }
208
209     avctx->frame_size=160;
210     avctx->coded_frame= avcodec_alloc_frame();
211
212     if(Speech_Encode_Frame_init(&s->enstate, 0, "encoder") || sid_sync_init (&s->sidstate))
213     {
214         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Speech_Encode_Frame_init error\n");
215         return -1;
216     }
217
218     s->enc_bitrate=getBitrateMode(avctx->bit_rate);
219
220     return 0;
221 }
222
223 static int amr_nb_encode_close(AVCodecContext * avctx)
224 {
225     AMRContext *s = avctx->priv_data;
226
227     Speech_Encode_Frame_exit(&s->enstate);
228     sid_sync_exit (&s->sidstate);
229     av_freep(&avctx->coded_frame);
230     return 0;
231 }
232
233 static int amr_nb_decode_close(AVCodecContext * avctx)
234 {
235     AMRContext *s = avctx->priv_data;
236
237     Speech_Decode_Frame_exit(&s->speech_decoder_state);
238     return 0;
239 }
240
241 static int amr_nb_decode_frame(AVCodecContext * avctx,
242             void *data, int *data_size,
243             uint8_t * buf, int buf_size)
244 {
245     AMRContext *s = avctx->priv_data;
246     uint8_t*amrData=buf;
247     int offset=0;
248     UWord8 toc, q, ft;
249     Word16 serial[SERIAL_FRAMESIZE];   /* coded bits */
250     Word16 *synth;
251     UWord8 *packed_bits;
252     static Word16 packed_size[16] = {12, 13, 15, 17, 19, 20, 26, 31, 5, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0};
253     int i;
254
255     //printf("amr_decode_frame data_size=%i buf=0x%X buf_size=%d frameCount=%d!!\n",*data_size,buf,buf_size,s->frameCount);
256
257     synth=data;
258
259 //    while(offset<buf_size)
260     {
261         toc=amrData[offset];
262         /* read rest of the frame based on ToC byte */
263         q  = (toc >> 2) & 0x01;
264         ft = (toc >> 3) & 0x0F;
265
266         //printf("offset=%d, packet_size=%d amrData= 0x%X %X %X %X\n",offset,packed_size[ft],amrData[offset],amrData[offset+1],amrData[offset+2],amrData[offset+3]);
267
268         offset++;
269
270         packed_bits=amrData+offset;
271
272         offset+=packed_size[ft];
273
274         //Unsort and unpack bits
275         s->rx_type = UnpackBits(q, ft, packed_bits, &s->mode, &serial[1]);
276
277         //We have a new frame
278         s->frameCount++;
279
280         if (s->rx_type == RX_NO_DATA)
281         {
282             s->mode = s->speech_decoder_state->prev_mode;
283         }
284         else {
285             s->speech_decoder_state->prev_mode = s->mode;
286         }
287
288         /* if homed: check if this frame is another homing frame */
289         if (s->reset_flag_old == 1)
290         {
291             /* only check until end of first subframe */
292             s->reset_flag = decoder_homing_frame_test_first(&serial[1], s->mode);
293         }
294         /* produce encoder homing frame if homed & input=decoder homing frame */
295         if ((s->reset_flag != 0) && (s->reset_flag_old != 0))
296         {
297             for (i = 0; i < L_FRAME; i++)
298             {
299                 synth[i] = EHF_MASK;
300             }
301         }
302         else
303         {
304             /* decode frame */
305             Speech_Decode_Frame(s->speech_decoder_state, s->mode, &serial[1], s->rx_type, synth);
306         }
307
308         //Each AMR-frame results in 160 16-bit samples
309         *data_size+=160*2;
310         synth+=160;
311
312         /* if not homed: check whether current frame is a homing frame */
313         if (s->reset_flag_old == 0)
314         {
315             /* check whole frame */
316             s->reset_flag = decoder_homing_frame_test(&serial[1], s->mode);
317         }
318         /* reset decoder if current frame is a homing frame */
319         if (s->reset_flag != 0)
320         {
321             Speech_Decode_Frame_reset(s->speech_decoder_state);
322         }
323         s->reset_flag_old = s->reset_flag;
324
325     }
326     return offset;
327 }
328
329
330 static int amr_nb_encode_frame(AVCodecContext *avctx,
331                             unsigned char *frame/*out*/, int buf_size, void *data/*in*/)
332 {
333     short serial_data[250] = {0};
334     AMRContext *s = avctx->priv_data;
335     int written;
336
337     s->reset_flag = encoder_homing_frame_test(data);
338
339     Speech_Encode_Frame(s->enstate, s->enc_bitrate, data, &serial_data[1], &s->mode);
340
341     /* add frame type and mode */
342     sid_sync (s->sidstate, s->mode, &s->tx_frametype);
343
344     written = PackBits(s->mode, s->enc_bitrate, s->tx_frametype, &serial_data[1], frame);
345
346     if (s->reset_flag != 0)
347     {
348         Speech_Encode_Frame_reset(s->enstate);
349         sid_sync_reset(s->sidstate);
350     }
351     return written;
352 }
353
354
355 #elif defined(CONFIG_AMR_NB) /* Float point version*/
356
357 typedef struct AMRContext {
358     int frameCount;
359     void * decState;
360     int *enstate;
361     enum Mode enc_bitrate;
362 } AMRContext;
363
364 static int amr_nb_decode_init(AVCodecContext * avctx)
365 {
366     AMRContext *s = avctx->priv_data;
367
368     s->frameCount=0;
369     s->decState=Decoder_Interface_init();
370     if(!s->decState)
371     {
372         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Decoder_Interface_init error\r\n");
373         return -1;
374     }
375
376     amr_decode_fix_avctx(avctx);
377
378     if(avctx->channels > 1)
379     {
380         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "amr_nb: multichannel decoding not supported\n");
381         return -1;
382     }
383
384     return 0;
385 }
386
387 static int amr_nb_encode_init(AVCodecContext * avctx)
388 {
389     AMRContext *s = avctx->priv_data;
390
391     s->frameCount=0;
392
393     if(avctx->sample_rate!=8000)
394     {
395         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Only 8000Hz sample rate supported\n");
396         return -1;
397     }
398
399     if(avctx->channels!=1)
400     {
401         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Only mono supported\n");
402         return -1;
403     }
404
405     avctx->frame_size=160;
406     avctx->coded_frame= avcodec_alloc_frame();
407
408     s->enstate=Encoder_Interface_init(0);
409     if(!s->enstate)
410     {
411         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Encoder_Interface_init error\n");
412         return -1;
413     }
414
415     s->enc_bitrate=getBitrateMode(avctx->bit_rate);
416
417     return 0;
418 }
419
420 static int amr_nb_decode_close(AVCodecContext * avctx)
421 {
422     AMRContext *s = avctx->priv_data;
423
424     Decoder_Interface_exit(s->decState);
425     return 0;
426 }
427
428 static int amr_nb_encode_close(AVCodecContext * avctx)
429 {
430     AMRContext *s = avctx->priv_data;
431
432     Encoder_Interface_exit(s->enstate);
433     av_freep(&avctx->coded_frame);
434     return 0;
435 }
436
437 static int amr_nb_decode_frame(AVCodecContext * avctx,
438             void *data, int *data_size,
439             uint8_t * buf, int buf_size)
440 {
441     AMRContext *s = avctx->priv_data;
442     uint8_t*amrData=buf;
443     static short block_size[16]={ 12, 13, 15, 17, 19, 20, 26, 31, 5, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 };
444     enum Mode dec_mode;
445     int packet_size;
446
447     /* av_log(NULL,AV_LOG_DEBUG,"amr_decode_frame buf=%p buf_size=%d frameCount=%d!!\n",buf,buf_size,s->frameCount); */
448
449     dec_mode = (buf[0] >> 3) & 0x000F;
450     packet_size = block_size[dec_mode]+1;
451
452     if(packet_size > buf_size) {
453         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "amr frame too short (%u, should be %u)\n", buf_size, packet_size);
454         return -1;
455     }
456
457     s->frameCount++;
458     /* av_log(NULL,AV_LOG_DEBUG,"packet_size=%d amrData= 0x%X %X %X %X\n",packet_size,amrData[0],amrData[1],amrData[2],amrData[3]); */
459     /* call decoder */
460     Decoder_Interface_Decode(s->decState, amrData, data, 0);
461     *data_size=160*2;
462
463     return packet_size;
464 }
465
466 static int amr_nb_encode_frame(AVCodecContext *avctx,
467                             unsigned char *frame/*out*/, int buf_size, void *data/*in*/)
468 {
469     AMRContext *s = avctx->priv_data;
470     int written;
471
472     s->enc_bitrate=getBitrateMode(avctx->bit_rate);
473
474     written = Encoder_Interface_Encode(s->enstate,
475         s->enc_bitrate,
476         data,
477         frame,
478         0);
479     /* av_log(NULL,AV_LOG_DEBUG,"amr_nb_encode_frame encoded %u bytes, bitrate %u, first byte was %#02x\n",written, s->enc_bitrate, frame[0] ); */
480
481     return written;
482 }
483
484 #endif
485
486 #if defined(CONFIG_AMR_NB) || defined(CONFIG_AMR_NB_FIXED)
487
488 AVCodec amr_nb_decoder =
489 {
490     "amr_nb",
491     CODEC_TYPE_AUDIO,
492     CODEC_ID_AMR_NB,
493     sizeof(AMRContext),
494     amr_nb_decode_init,
495     NULL,
496     amr_nb_decode_close,
497     amr_nb_decode_frame,
498 };
499
500 AVCodec amr_nb_encoder =
501 {
502     "amr_nb",
503     CODEC_TYPE_AUDIO,
504     CODEC_ID_AMR_NB,
505     sizeof(AMRContext),
506     amr_nb_encode_init,
507     amr_nb_encode_frame,
508     amr_nb_encode_close,
509     NULL,
510 };
511
512 #endif
513
514 /* -----------AMR wideband ------------*/
515 #ifdef CONFIG_AMR_WB
516
517 #ifdef _TYPEDEF_H
518 //To avoid duplicate typedefs from typdef in amr-nb
519 #define typedef_h
520 #endif
521
522 #include "amrwb_float/enc_if.h"
523 #include "amrwb_float/dec_if.h"
524
525 /* Common code for fixed and float version*/
526 typedef struct AMRWB_bitrates
527 {
528     int startrate;
529     int stoprate;
530     int mode;
531 } AMRWB_bitrates;
532
533 static int getWBBitrateMode(int bitrate)
534 {
535     /* Adjusted so that all bitrates can be used from commandline where
536        only a multiple of 1000 can be specified*/
537     AMRWB_bitrates rates[]={ {0,7999,0}, //6.6kHz
538                            {8000,9999,1},//8.85
539                            {10000,13000,2},//12.65
540                            {13001,14999,3},//14.25
541                            {15000,17000,4},//15.85
542                            {17001,18000,5},//18.25
543                            {18001,22000,6},//19.85
544                            {22001,23000,7},//23.05
545                            {23001,24000,8},//23.85
546                          };
547     int i;
548
549     for(i=0;i<9;i++)
550     {
551         if(rates[i].startrate<=bitrate && rates[i].stoprate>=bitrate)
552         {
553             return(rates[i].mode);
554         }
555     }
556     /*Return highest possible*/
557     return(8);
558 }
559
560
561 typedef struct AMRWBContext {
562     int frameCount;
563     void *state;
564     int mode;
565     Word16 allow_dtx;
566 } AMRWBContext;
567
568 static int amr_wb_encode_init(AVCodecContext * avctx)
569 {
570     AMRWBContext *s = avctx->priv_data;
571
572     s->frameCount=0;
573
574     if(avctx->sample_rate!=16000)
575     {
576         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Only 16000Hz sample rate supported\n");
577         return -1;
578     }
579
580     if(avctx->channels!=1)
581     {
582         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Only mono supported\n");
583         return -1;
584     }
585
586     avctx->frame_size=320;
587     avctx->coded_frame= avcodec_alloc_frame();
588
589     s->state = E_IF_init();
590     s->mode=getWBBitrateMode(avctx->bit_rate);
591     s->allow_dtx=0;
592
593     return 0;
594 }
595
596 static int amr_wb_encode_close(AVCodecContext * avctx)
597 {
598     AMRWBContext *s = avctx->priv_data;
599
600     E_IF_exit(s->state);
601     av_freep(&avctx->coded_frame);
602     s->frameCount++;
603     return 0;
604 }
605
606 static int amr_wb_encode_frame(AVCodecContext *avctx,
607                             unsigned char *frame/*out*/, int buf_size, void *data/*in*/)
608 {
609     AMRWBContext *s = avctx->priv_data;
610     int size;
611
612     s->mode=getWBBitrateMode(avctx->bit_rate);
613     size = E_IF_encode(s->state, s->mode, data, frame, s->allow_dtx);
614     return size;
615 }
616
617 static int amr_wb_decode_init(AVCodecContext * avctx)
618 {
619     AMRWBContext *s = avctx->priv_data;
620
621     s->frameCount=0;
622     s->state = D_IF_init();
623
624     amr_decode_fix_avctx(avctx);
625
626     if(avctx->channels > 1)
627     {
628         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "amr_wb: multichannel decoding not supported\n");
629         return -1;
630     }
631
632     return 0;
633 }
634
635 extern const UWord8 block_size[];
636
637 static int amr_wb_decode_frame(AVCodecContext * avctx,
638             void *data, int *data_size,
639             uint8_t * buf, int buf_size)
640 {
641     AMRWBContext *s = avctx->priv_data;
642     uint8_t*amrData=buf;
643     int mode;
644     int packet_size;
645
646     if(buf_size==0) {
647         /* nothing to do */
648         return 0;
649     }
650
651     mode = (amrData[0] >> 3) & 0x000F;
652     packet_size = block_size[mode];
653
654     if(packet_size > buf_size) {
655         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "amr frame too short (%u, should be %u)\n", buf_size, packet_size+1);
656         return -1;
657     }
658
659     s->frameCount++;
660     D_IF_decode( s->state, amrData, data, _good_frame);
661     *data_size=320*2;
662     return packet_size;
663 }
664
665 static int amr_wb_decode_close(AVCodecContext * avctx)
666 {
667     AMRWBContext *s = avctx->priv_data;
668
669     D_IF_exit(s->state);
670     return 0;
671 }
672
673 AVCodec amr_wb_decoder =
674 {
675     "amr_wb",
676     CODEC_TYPE_AUDIO,
677     CODEC_ID_AMR_WB,
678     sizeof(AMRWBContext),
679     amr_wb_decode_init,
680     NULL,
681     amr_wb_decode_close,
682     amr_wb_decode_frame,
683 };
684
685 AVCodec amr_wb_encoder =
686 {
687     "amr_wb",
688     CODEC_TYPE_AUDIO,
689     CODEC_ID_AMR_WB,
690     sizeof(AMRWBContext),
691     amr_wb_encode_init,
692     amr_wb_encode_frame,
693     amr_wb_encode_close,
694     NULL,
695 };
696
697 #endif //CONFIG_AMR_WB