8eee7dce9d02f39ed3af02315cbe45e9d759e2cf
[ffmpeg.git] / libavcodec / ra144.c
1 /*
2  * Real Audio 1.0 (14.4K)
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 #include "avcodec.h"
23 #include "bitstream.h"
24 #include "ra144.h"
25
26 #define DATABLOCK1      20      /* size of 14.4 input block in bytes */
27 #define DATACHUNK1      1440    /* size of 14.4 input chunk in bytes */
28 #define AUDIOBLOCK      160     /* size of output block in 16-bit words (320 bytes) */
29 #define AUDIOBUFFER     12288   /* size of output buffer in 16-bit words (24576 bytes) */
30 /* consts */
31 #define NBLOCKS         4       /* number of segments within a block */
32 #define BLOCKSIZE       40      /* (quarter) block size in 16-bit words (80 bytes) */
33 #define HALFBLOCK       20      /* BLOCKSIZE/2 */
34 #define BUFFERSIZE      146     /* for do_output */
35
36
37 /* internal globals */
38 typedef struct {
39     unsigned int     resetflag, val, oldval;
40     unsigned int     unpacked[28];          /* buffer for unpacked input */
41     unsigned int    *iptr;                  /* pointer to current input (from unpacked) */
42     unsigned int     gval;
43     unsigned short  *gsp;
44     unsigned int     gbuf1[8];
45     unsigned short   gbuf2[120];
46     signed   short   output_buffer[40];
47     unsigned int    *decptr;                /* decoder ptr */
48     signed   short  *decsp;
49
50     /* the swapped buffers */
51     unsigned int     swapb1a[10];
52     unsigned int     swapb2a[10];
53     unsigned int     swapb1b[10];
54     unsigned int     swapb2b[10];
55     unsigned int    *swapbuf1;
56     unsigned int    *swapbuf2;
57     unsigned int    *swapbuf1alt;
58     unsigned int    *swapbuf2alt;
59
60     unsigned int buffer[5];
61     unsigned short int buffer_2[148];
62     unsigned short int buffer_a[40];
63     unsigned short int buffer_b[40];
64     unsigned short int buffer_c[40];
65     unsigned short int buffer_d[40];
66
67     unsigned short int work[50];
68     unsigned short *sptr;
69
70     int buffer1[10];
71     int buffer2[10];
72
73     signed short wavtable1[2304];
74     unsigned short wavtable2[2304];
75 } Real144_internal;
76
77 static int ra144_decode_init(AVCodecContext * avctx)
78 {
79     Real144_internal *glob = avctx->priv_data;
80
81     glob->resetflag   = 1;
82     glob->swapbuf1    = glob->swapb1a;
83     glob->swapbuf2    = glob->swapb2a;
84     glob->swapbuf1alt = glob->swapb1b;
85     glob->swapbuf2alt = glob->swapb2b;
86
87     memcpy(glob->wavtable1, wavtable1, sizeof(wavtable1));
88     memcpy(glob->wavtable2, wavtable2, sizeof(wavtable2));
89
90     return 0;
91 }
92
93 static void final(Real144_internal *glob, short *i1, short *i2, void *out, int *statbuf, int len);
94 static void add_wav(Real144_internal *glob, int n, int f, int m1, int m2, int m3, short *s1, short *s2, short *s3, short *dest);
95 static int irms(short *data, int factor);
96 static void rotate_block(short *source, short *target, int offset);
97
98 /* lookup square roots in table */
99 static int t_sqrt(unsigned int x)
100 {
101     int s = 0;
102     while (x > 0xfff) {
103         s++;
104         x = x >> 2;
105     }
106
107     return (sqrt_table[x] << s) << 2;
108 }
109
110 /* do 'voice' */
111 static void do_voice(int *a1, int *a2)
112 {
113     int buffer[10];
114     int *b1, *b2;
115     int x, y;
116     int *ptr, *tmp;
117
118     b1 = buffer;
119     b2 = a2;
120
121     for (x=0; x < 10; x++) {
122         b1[x] = (*a1) << 4;
123
124         if(x > 0) {
125             ptr = b2 + x;
126             for (y=0; y <= x - 1; y++)
127                 b1[y] = (((*a1) * (*(--ptr))) >> 12) + b2[y];
128         }
129         tmp = b1;
130         b1 = b2;
131         b2 = tmp;
132         a1++;
133     }
134     ptr = a2 + 10;
135
136     while (ptr > a2)
137         (*a2++) >>= 4;
138 }
139
140
141 /* do quarter-block output */
142 static void do_output_subblock(Real144_internal *glob, unsigned int x)
143 {
144     int a, b, c, d, e, f, g;
145
146     if (x == 1)
147         memset(glob->buffer, 0, 20);
148
149     if ((*glob->iptr) == 0)
150         a = 0;
151     else
152         a = (*glob->iptr) + HALFBLOCK - 1;
153
154     glob->iptr++;
155     b = *(glob->iptr++);
156     c = *(glob->iptr++);
157     d = *(glob->iptr++);
158
159     if (a)
160         rotate_block(glob->buffer_2, glob->buffer_a, a);
161
162     memcpy(glob->buffer_b, etable1 + b * BLOCKSIZE, BLOCKSIZE * 2);
163     e = ((ftable1[b] >> 4) *glob->gval) >> 8;
164     memcpy(glob->buffer_c, etable2 + c * BLOCKSIZE, BLOCKSIZE * 2);
165     f=((ftable2[c] >> 4) *glob->gval) >> 8;
166
167     if (a)
168         g = irms(glob->buffer_a, glob->gval) >> 12;
169     else
170         g = 0;
171
172     add_wav(glob, d, a, g, e, f, glob->buffer_a, glob->buffer_b,
173             glob->buffer_c, glob->buffer_d);
174
175     memmove(glob->buffer_2, glob->buffer_2 + BLOCKSIZE, (BUFFERSIZE - BLOCKSIZE) * 2);
176     memcpy(glob->buffer_2 + BUFFERSIZE - BLOCKSIZE, glob->buffer_d, BLOCKSIZE * 2);
177
178     final(glob,glob->gsp, glob->buffer_d, glob->output_buffer, glob->buffer,
179           BLOCKSIZE);
180 }
181
182 /* rotate block */
183 static void rotate_block(short *source, short *target, int offset)
184 {
185     short *end;
186     short *ptr1;
187     short *ptr2;
188     short *ptr3;
189     ptr2 = source + BUFFERSIZE;
190     ptr3 = ptr1 = ptr2 - offset;
191     end = target + BLOCKSIZE;
192
193     while (target < end) {
194         *(target++) = *(ptr3++);
195
196         if (ptr3 == ptr2)
197             ptr3 = ptr1;
198     }
199 }
200
201 /* inverse root mean square */
202 static int irms(short *data, int factor)
203 {
204     short *p1, *p2;
205     unsigned int sum;
206
207     p2 = (p1 = data) + BLOCKSIZE;
208     for (sum=0; p2 > p1; p1++)
209         sum += (*p1) * (*p1);
210
211     if (sum == 0)
212         return 0; /* OOPS - division by zero */
213
214     return (0x20000000 / (t_sqrt(sum) >> 8)) * factor;
215 }
216
217 /* multiply/add wavetable */
218 static void add_wav(Real144_internal *glob, int n, int f, int m1, int m2,
219                     int m3, short *s1, short *s2, short *s3, short *dest)
220 {
221     int a, b, c;
222     short *ptr, *ptr2;
223
224     ptr  = glob->wavtable1 + n * 9;
225     ptr2 = glob->wavtable2 + n * 9;
226
227     if (f != 0)
228         a = ((*ptr) * m1) >> ((*ptr2) + 1);
229     else
230         a = 0;
231
232     ptr++;
233     ptr2++;
234     b = ((*ptr) * m2) >> ((*ptr2) + 1);
235     ptr++;
236     ptr2++;
237     c = ((*ptr) * m3) >> ((*ptr2) + 1);
238     ptr2 = (ptr = dest) + BLOCKSIZE;
239
240     if (f != 0)
241         while (ptr < ptr2)
242             *(ptr++) = ((*(s1++)) * a + (*(s2++)) * b + (*(s3++)) * c) >> 12;
243     else
244         while (ptr < ptr2)
245             *(ptr++) = ((*(s2++)) * b + (*(s3++)) * c) >> 12;
246 }
247
248
249 static void final(Real144_internal *glob, short *i1, short *i2, void *out,
250                   int *statbuf, int len)
251 {
252     int x, sum;
253     int buffer[10];
254     short *ptr;
255     short *ptr2;
256
257     memcpy(glob->work, statbuf,20);
258     memcpy(glob->work + 10, i2, len * 2);
259
260     buffer[9] = i1[0];
261     buffer[8] = i1[1];
262     buffer[7] = i1[2];
263     buffer[6] = i1[3];
264     buffer[5] = i1[4];
265     buffer[4] = i1[5];
266     buffer[3] = i1[6];
267     buffer[2] = i1[7];
268     buffer[1] = i1[8];
269     buffer[0] = i1[9];
270
271     ptr2 = (ptr = glob->work) + len;
272
273     while (ptr < ptr2) {
274         for(sum=0, x=0; x<=9; x++)
275             sum += buffer[x] * (ptr[x]);
276
277         sum = sum >> 12;
278         x = ptr[10] - sum;
279
280         if (x<-32768 || x>32767) {
281             memset(out, 0, len * 2);
282             memset(statbuf, 0, 20);
283             return;
284         }
285
286         ptr[10] = x;
287         ptr++;
288     }
289     memcpy(out, ptr+10 - len, len * 2);
290     memcpy(statbuf, ptr, 20);
291 }
292
293 /* Decode 20-byte input */
294 static void unpack_input(const unsigned char *input, unsigned int *output)
295 {
296     int i;
297     static const uint8_t sizes[10] = {6, 5, 5, 4, 4, 3, 3, 3, 3, 2};
298
299     GetBitContext gb;
300
301     init_get_bits(&gb, input, 20 * 8);
302
303     for (i=0; i<10; i++)
304        output[i+1] = get_bits(&gb, sizes[i]);
305
306     output[0] = get_bits(&gb, 5);
307
308     output += 11;
309     for (i=0; i<4; i++) {
310         output[0] = get_bits(&gb, 7);
311         output[3] = get_bits(&gb, 8);
312         output[1] = get_bits(&gb, 7);
313         output[2] = get_bits(&gb, 7);
314         output += 4;
315     }
316 }
317
318 static unsigned int rms(int *data, int f)
319 {
320     int *c;
321     int x;
322     unsigned int res;
323     int b;
324
325     c = data;
326     b = 0;
327     res = 0x10000;
328     for (x=0; x<10; x++) {
329         res = (((0x1000000 - (*c) * (*c)) >> 12) * res) >> 12;
330
331         if (res == 0)
332             return 0;
333
334         if (res <= 0x3fff) {
335             while (res <= 0x3fff) {
336                 b++;
337                 res <<= 2;
338             }
339         } else {
340             if (res > 0x10000)
341                 return 0; /* We're screwed, might as well go out with a bang. :P */
342         }
343         c++;
344     }
345
346     if (res > 0)
347         res = t_sqrt(res);
348
349     res >>= (b + 10);
350     res = (res * f) >> 10;
351     return res;
352 }
353
354 static void dec1(Real144_internal *glob, int *data, int *inp, int n, int f)
355 {
356     short *ptr,*end;
357
358     *(glob->decptr++) = rms(data, f);
359     glob->decptr++;
360     end = (ptr = glob->decsp) + (n * 10);
361
362     while (ptr < end)
363         *(ptr++) = *(inp++);
364 }
365
366 static int eq(Real144_internal *glob, short *in, int *target)
367 {
368     int retval;
369     int a;
370     int b;
371     int c;
372     unsigned int u;
373     short *sptr;
374     int *ptr1, *ptr2, *ptr3;
375     int *bp1, *bp2, *temp;
376
377     retval = 0;
378     bp1 = glob->buffer1;
379     bp2 = glob->buffer2;
380     ptr2 = (ptr3 = glob->buffer2) + 9;
381     sptr = in;
382
383     while (ptr2 >= ptr3)
384         *(ptr3++) = *(sptr++);
385
386     target += 9;
387     a = bp2[9];
388     *target = a;
389
390     if (a + 0x1000 > 0x1fff)
391         return 0; /* We're screwed, might as well go out with a bang. :P */
392
393     c = 8;
394     u = a;
395
396     while (c >= 0) {
397         if (u == 0x1000)
398             u++;
399
400         if (u == 0xfffff000)
401             u--;
402
403         b = 0x1000-((u * u) >> 12);
404
405         if (b == 0)
406             b++;
407
408         ptr2 = bp1;
409         ptr1 = (ptr3 = bp2) + c;
410
411         for (u=0; u<=c; u++)
412             *(ptr2++) = ((*(ptr3++) - (((*target) * (*(ptr1--))) >> 12)) * (0x1000000 / b)) >> 12;
413
414         *(--target) = u = bp1[(c--)];
415
416         if ((u + 0x1000) > 0x1fff)
417             retval = 1;
418
419         temp = bp2;
420         bp2 = bp1;
421         bp1 = temp;
422     }
423     return retval;
424 }
425
426 static void dec2(Real144_internal *glob, int *data, int *inp, int n, int f,
427                  int *inp2, int l)
428 {
429     unsigned int *ptr1,*ptr2;
430     int work[10];
431     int a,b;
432     int x;
433     int result;
434
435     if(l + 1 < NBLOCKS / 2)
436         a = NBLOCKS - (l + 1);
437     else
438         a = l + 1;
439
440     b = NBLOCKS - a;
441
442     if (l == 0) {
443         glob->decsp = glob->sptr = glob->gbuf2;
444         glob->decptr = glob->gbuf1;
445     }
446     ptr1 = inp;
447     ptr2 = inp2;
448
449     for (x=0; x<10*n; x++)
450         *(glob->sptr++) = (a * (*ptr1++) + b * (*ptr2++)) >> 2;
451
452     result = eq(glob, glob->decsp, work);
453
454     if (result == 1) {
455         dec1(glob, data, inp, n, f);
456     } else {
457         *(glob->decptr++) = rms(work, f);
458         glob->decptr++;
459     }
460     glob->decsp += n * 10;
461 }
462
463 /* Uncompress one block (20 bytes -> 160*2 bytes) */
464 static int ra144_decode_frame(AVCodecContext * avctx,
465             void *vdata, int *data_size,
466             const uint8_t * buf, int buf_size)
467 {
468     unsigned int a, b, c;
469     signed short *shptr;
470     unsigned int *lptr, *temp;
471     const short **dptr;
472     int16_t *datao;
473     int16_t *data = vdata;
474     Real144_internal *glob = avctx->priv_data;
475
476     if(buf_size == 0)
477         return 0;
478
479     datao = data;
480     unpack_input(buf, glob->unpacked);
481
482     glob->iptr = glob->unpacked;
483     glob->val = decodetable[0][(*(glob->iptr++)) << 1];
484
485     dptr = decodetable + 1;
486     lptr = glob->swapbuf1;
487
488     while (lptr<glob->swapbuf1 + 10)
489         *(lptr++) = (*(dptr++))[(*(glob->iptr++)) << 1];
490
491     do_voice(glob->swapbuf1, glob->swapbuf2);
492
493     a = t_sqrt(glob->val*glob->oldval) >> 12;
494
495     for (c=0; c < NBLOCKS; c++) {
496         if (c == (NBLOCKS - 1)) {
497             dec1(glob, glob->swapbuf1, glob->swapbuf2, 3, glob->val);
498         } else {
499             if (c * 2 == (NBLOCKS - 2)) {
500                 if (glob->oldval < glob->val) {
501                     dec2(glob, glob->swapbuf1, glob->swapbuf2, 3, a, glob->swapbuf2alt, c);
502                 } else {
503                     dec2(glob, glob->swapbuf1alt, glob->swapbuf2alt, 3, a, glob->swapbuf2, c);
504                 }
505             } else {
506                 if (c * 2 < (NBLOCKS - 2)) {
507                     dec2(glob, glob->swapbuf1alt, glob->swapbuf2alt, 3, glob->oldval, glob->swapbuf2, c);
508                 } else {
509                     dec2(glob, glob->swapbuf1, glob->swapbuf2, 3, glob->val, glob->swapbuf2alt, c);
510                 }
511             }
512         }
513     }
514
515     /* do output */
516     for (b=0, c=0; c<4; c++) {
517         glob->gval = glob->gbuf1[c * 2];
518         glob->gsp = glob->gbuf2 + b;
519         do_output_subblock(glob, glob->resetflag);
520         glob->resetflag = 0;
521
522         shptr = glob->output_buffer;
523         while (shptr < glob->output_buffer + BLOCKSIZE)
524             *data++ = av_clip_int16(*(shptr++) << 2);
525         b += 30;
526     }
527
528     glob->oldval = glob->val;
529     temp = glob->swapbuf1alt;
530     glob->swapbuf1alt = glob->swapbuf1;
531     glob->swapbuf1 = temp;
532     temp = glob->swapbuf2alt;
533     glob->swapbuf2alt = glob->swapbuf2;
534     glob->swapbuf2 = temp;
535     *data_size = (data-datao)*sizeof(*data);
536     return 20;
537 }
538
539
540 AVCodec ra_144_decoder =
541 {
542     "real_144",
543     CODEC_TYPE_AUDIO,
544     CODEC_ID_RA_144,
545     sizeof(Real144_internal),
546     ra144_decode_init,
547     NULL,
548     NULL,
549     ra144_decode_frame,
550     .long_name = "RealAudio 1.0 (14.4K)",
551 };