Remove RA288Context.output buffer. This buffer is just RA288Context.sb
[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 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 #define ALT_BITSTREAM_READER_LE
24 #include "bitstream.h"
25 #include "ra288.h"
26
27 typedef struct {
28     float sp_lpc[36];   ///< LPC coefficients for speech data (spec: A)
29     float gain_lpc[10]; ///< LPC coefficients for gain (spec: GB)
30     int   phase;
31
32     float sp_hist[111]; ///< Speech data history (spec: SB)
33
34     /** Speech part of the gain autocorrelation (spec: REXP) */
35     float sp_rec[37];
36
37     float gain_hist[38];   ///< Log-gain history (spec: SBLG)
38
39     /** Recursive part of the gain autocorrelation (spec: REXPLG) */
40     float gain_rec[11];
41
42     float sb[41];
43     float lhist[10];
44 } RA288Context;
45
46 static inline float scalar_product_float(const float * v1, const float * v2,
47                                          int size)
48 {
49     float res = 0.;
50
51     while (size--)
52         res += *v1++ * *v2++;
53
54     return res;
55 }
56
57 static void colmult(float *tgt, const float *m1, const float *m2, int n)
58 {
59     while (n--)
60         *tgt++ = *m1++ * *m2++;
61 }
62
63 /* Decode and produce output */
64 static void decode(RA288Context *ractx, float gain, int cb_coef)
65 {
66     int x, y;
67     double sumsum;
68     float sum, buffer[5];
69
70     memmove(ractx->sb + 5, ractx->sb, 36 * sizeof(*ractx->sb));
71
72     for (x=4; x >= 0; x--)
73         ractx->sb[x] = -scalar_product_float(ractx->sb + x + 1,
74                                              ractx->sp_lpc, 36);
75
76     /* block 46 of G.728 spec */
77     sum = 32. - scalar_product_float(ractx->gain_lpc, ractx->lhist, 10);
78
79     /* block 47 of G.728 spec */
80     sum = av_clipf(sum, 0, 60);
81
82     /* block 48 of G.728 spec */
83     sumsum = exp(sum * 0.1151292546497) * gain;    /* pow(10.0,sum/20)*f */
84
85     for (x=0; x < 5; x++)
86         buffer[x] = codetable[cb_coef][x] * sumsum;
87
88     sum = scalar_product_float(buffer, buffer, 5) / 5;
89
90     sum = FFMAX(sum, 1);
91
92     /* shift and store */
93     memmove(ractx->lhist, ractx->lhist - 1, 10 * sizeof(*ractx->lhist));
94
95     *ractx->lhist = 10 * log10(sum) - 32;
96
97     for (x=1; x < 5; x++)
98         for (y=x-1; y >= 0; y--)
99             buffer[x] -= ractx->sp_lpc[x-y-1] * buffer[y];
100
101     /* output */
102     for (x=0; x < 5; x++) {
103         ractx->sb[4-x] =
104             av_clipf(ractx->sb[4-x] + buffer[x], -4095, 4095);
105     }
106 }
107
108 /**
109  * Converts autocorrelation coefficients to LPC coefficients using the
110  * Levinson-Durbin algorithm. See blocks 37 and 50 of the G.728 specification.
111  *
112  * @return 0 if success, -1 if fail
113  */
114 static int eval_lpc_coeffs(const float *in, float *tgt, int n)
115 {
116     int x, y;
117     double f0, f1, f2;
118
119     if (in[n] == 0)
120         return -1;
121
122     if ((f0 = *in) <= 0)
123         return -1;
124
125     in--; // To avoid a -1 subtraction in the inner loop
126
127     for (x=1; x <= n; x++) {
128         f1 = in[x+1];
129
130         for (y=0; y < x - 1; y++)
131             f1 += in[x-y]*tgt[y];
132
133         tgt[x-1] = f2 = -f1/f0;
134         for (y=0; y < x >> 1; y++) {
135             float temp = tgt[y] + tgt[x-y-2]*f2;
136             tgt[x-y-2] += tgt[y]*f2;
137             tgt[y] = temp;
138         }
139         if ((f0 += f1*f2) < 0)
140             return -1;
141     }
142
143     return 0;
144 }
145
146 static void prodsum(float *tgt, const float *src, int len, int n)
147 {
148     for (; n >= 0; n--)
149         tgt[n] = scalar_product_float(src, src - n, len);
150
151 }
152
153 /**
154  * Hybrid window filtering. See blocks 36 and 49 of the G.728 specification.
155  *
156  * @param order   the order of the filter
157  * @param n       the length of the input
158  * @param non_rec the number of non-recursive samples
159  * @param out     the filter output
160  * @param in      pointer to the input of the filter
161  * @param hist    pointer to the input history of the filter. It is updated by
162  *                this function.
163  * @param out     pointer to the non-recursive part of the output
164  * @param out2    pointer to the recursive part of the output
165  * @param window  pointer to the windowing function table
166  */
167 static void do_hybrid_window(int order, int n, int non_rec, const float *in,
168                              float *out, float *hist, float *out2,
169                              const float *window)
170 {
171     unsigned int x;
172     float buffer1[37];
173     float buffer2[37];
174     float work[111];
175
176     /* update history */
177     memmove(hist                  , hist + n, (order + non_rec)*sizeof(*hist));
178     memcpy (hist + order + non_rec, in      , n                *sizeof(*hist));
179
180     colmult(work, window, hist, order + n + non_rec);
181
182     prodsum(buffer1, work + order    , n      , order);
183     prodsum(buffer2, work + order + n, non_rec, order);
184
185     for (x=0; x <= order; x++) {
186         out2[x] = out2[x] * 0.5625 + buffer1[x];
187         out [x] = out2[x]          + buffer2[x];
188     }
189
190     /* Multiply by the white noise correcting factor (WNCF) */
191     *out *= 257./256.;
192 }
193
194 /**
195  * Backward synthesis filter. Find the LPC coefficients from past speech data.
196  */
197 static void backward_filter(RA288Context *ractx)
198 {
199     float temp1[37]; // RTMP in the spec
200     float temp2[11]; // GPTPMP in the spec
201     float history[8];
202     float speech[40];
203     int i;
204
205     for (i=0 ; i < 8; i++)
206         history[i] = ractx->lhist[7-i];
207
208     for (i=0; i < 40; i++)
209         speech[i] = ractx->sb[39-i];
210
211     do_hybrid_window(36, 40, 35, speech, temp1, ractx->sp_hist,
212                      ractx->sp_rec, syn_window);
213
214     if (!eval_lpc_coeffs(temp1, ractx->sp_lpc, 36))
215         colmult(ractx->sp_lpc, ractx->sp_lpc, syn_bw_tab, 36);
216
217     do_hybrid_window(10, 8, 20, history, temp2, ractx->gain_hist,
218                      ractx->gain_rec, gain_window);
219
220     if (!eval_lpc_coeffs(temp2, ractx->gain_lpc, 10))
221         colmult(ractx->gain_lpc, ractx->gain_lpc, gain_bw_tab, 10);
222 }
223
224 /* Decode a block (celp) */
225 static int ra288_decode_frame(AVCodecContext * avctx, void *data,
226                               int *data_size, const uint8_t * buf,
227                               int buf_size)
228 {
229     int16_t *out = data;
230     int x, y;
231     RA288Context *ractx = avctx->priv_data;
232     GetBitContext gb;
233
234     if (buf_size < avctx->block_align) {
235         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
236                "Error! Input buffer is too small [%d<%d]\n",
237                buf_size, avctx->block_align);
238         return 0;
239     }
240
241     init_get_bits(&gb, buf, avctx->block_align * 8);
242
243     for (x=0; x < 32; x++) {
244         float gain = amptable[get_bits(&gb, 3)];
245         int cb_coef = get_bits(&gb, 6 + (x&1));
246         ractx->phase = (x + 4) & 7;
247         decode(ractx, gain, cb_coef);
248
249         for (y=0; y < 5; y++)
250             *(out++) = 8 * ractx->sb[4 - y];
251
252         if (ractx->phase == 7)
253             backward_filter(ractx);
254     }
255
256     *data_size = (char *)out - (char *)data;
257     return avctx->block_align;
258 }
259
260 AVCodec ra_288_decoder =
261 {
262     "real_288",
263     CODEC_TYPE_AUDIO,
264     CODEC_ID_RA_288,
265     sizeof(RA288Context),
266     NULL,
267     NULL,
268     NULL,
269     ra288_decode_frame,
270     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("RealAudio 2.0 (28.8K)"),
271 };