increment minor version for commit r14412 (add sample_fmts infrastructure)
[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 sp_block[41];    ///< Speech data of four blocks (spec: STTMP)
43     float gain_block[10];  ///< Gain data of four blocks (spec: GSTATE)
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 static void decode(RA288Context *ractx, float gain, int cb_coef)
64 {
65     int x, y;
66     double sumsum;
67     float sum, buffer[5];
68
69     memmove(ractx->sp_block + 5, ractx->sp_block, 36*sizeof(*ractx->sp_block));
70
71     for (x=4; x >= 0; x--)
72         ractx->sp_block[x] = -scalar_product_float(ractx->sp_block + x + 1,
73                                              ractx->sp_lpc, 36);
74
75     /* block 46 of G.728 spec */
76     sum = 32. - scalar_product_float(ractx->gain_lpc, ractx->gain_block, 10);
77
78     /* block 47 of G.728 spec */
79     sum = av_clipf(sum, 0, 60);
80
81     /* block 48 of G.728 spec */
82     sumsum = exp(sum * 0.1151292546497) * gain; /* pow(10.0,sum/20)*gain */
83
84     for (x=0; x < 5; x++)
85         buffer[x] = codetable[cb_coef][x] * sumsum;
86
87     sum = scalar_product_float(buffer, buffer, 5) / 5;
88
89     sum = FFMAX(sum, 1);
90
91     /* shift and store */
92     memmove(ractx->gain_block, ractx->gain_block - 1,
93             10 * sizeof(*ractx->gain_block));
94
95     *ractx->gain_block = 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->sp_block[4-x] =
104             av_clipf(ractx->sp_block[4-x] + buffer[x], -4095, 4095);
105 }
106
107 /**
108  * Converts autocorrelation coefficients to LPC coefficients using the
109  * Levinson-Durbin algorithm. See blocks 37 and 50 of the G.728 specification.
110  *
111  * @return 0 if success, -1 if fail
112  */
113 static int eval_lpc_coeffs(const float *in, float *tgt, int n)
114 {
115     int x, y;
116     double f0, f1, f2;
117
118     if (in[n] == 0)
119         return -1;
120
121     if ((f0 = *in) <= 0)
122         return -1;
123
124     in--; // To avoid a -1 subtraction in the inner loop
125
126     for (x=1; x <= n; x++) {
127         f1 = in[x+1];
128
129         for (y=0; y < x - 1; y++)
130             f1 += in[x-y]*tgt[y];
131
132         tgt[x-1] = f2 = -f1/f0;
133         for (y=0; y < x >> 1; y++) {
134             float temp = tgt[y] + tgt[x-y-2]*f2;
135             tgt[x-y-2] += tgt[y]*f2;
136             tgt[y] = temp;
137         }
138         if ((f0 += f1*f2) < 0)
139             return -1;
140     }
141
142     return 0;
143 }
144
145 static void prodsum(float *tgt, const float *src, int len, int n)
146 {
147     for (; n >= 0; n--)
148         tgt[n] = scalar_product_float(src, src - n, len);
149
150 }
151
152 /**
153  * Hybrid window filtering. See blocks 36 and 49 of the G.728 specification.
154  *
155  * @note This function is slightly different from that described in the spec.
156  *       It expects in[0] to be the newest sample and in[n-1] to be the oldest
157  *       one stored. The spec has in the more ordinary way (in[0] the oldest
158  *       and in[n-1] the newest).
159  *
160  * @param order   the order of the filter
161  * @param n       the length of the input
162  * @param non_rec the number of non-recursive samples
163  * @param out     the filter output
164  * @param in      pointer to the input of the filter
165  * @param hist    pointer to the input history of the filter. It is updated by
166  *                this function.
167  * @param out     pointer to the non-recursive part of the output
168  * @param out2    pointer to the recursive part of the output
169  * @param window  pointer to the windowing function table
170  */
171 static void do_hybrid_window(int order, int n, int non_rec, const float *in,
172                              float *out, float *hist, float *out2,
173                              const float *window)
174 {
175     unsigned int x;
176     float buffer1[order + 1];
177     float buffer2[order + 1];
178     float work[order + n + non_rec];
179
180     /* update history */
181     memmove(hist, hist + n, (order + non_rec)*sizeof(*hist));
182
183     for (x=0; x < n; x++)
184         hist[order + non_rec + x] = in[n-x-1];
185
186     colmult(work, window, hist, order + n + non_rec);
187
188     prodsum(buffer1, work + order    , n      , order);
189     prodsum(buffer2, work + order + n, non_rec, order);
190
191     for (x=0; x <= order; x++) {
192         out2[x] = out2[x] * 0.5625 + buffer1[x];
193         out [x] = out2[x]          + buffer2[x];
194     }
195
196     /* Multiply by the white noise correcting factor (WNCF) */
197     *out *= 257./256.;
198 }
199
200 /**
201  * Backward synthesis filter. Find the LPC coefficients from past speech data.
202  */
203 static void backward_filter(RA288Context *ractx)
204 {
205     float temp1[37]; // RTMP in the spec
206     float temp2[11]; // GPTPMP in the spec
207
208     do_hybrid_window(36, 40, 35, ractx->sp_block, temp1, ractx->sp_hist,
209                      ractx->sp_rec, syn_window);
210
211     if (!eval_lpc_coeffs(temp1, ractx->sp_lpc, 36))
212         colmult(ractx->sp_lpc, ractx->sp_lpc, syn_bw_tab, 36);
213
214     do_hybrid_window(10, 8, 20, ractx->gain_block, temp2, ractx->gain_hist,
215                      ractx->gain_rec, gain_window);
216
217     if (!eval_lpc_coeffs(temp2, ractx->gain_lpc, 10))
218         colmult(ractx->gain_lpc, ractx->gain_lpc, gain_bw_tab, 10);
219 }
220
221 static int ra288_decode_frame(AVCodecContext * avctx, void *data,
222                               int *data_size, const uint8_t * buf,
223                               int buf_size)
224 {
225     int16_t *out = data;
226     int x, y;
227     RA288Context *ractx = avctx->priv_data;
228     GetBitContext gb;
229
230     if (buf_size < avctx->block_align) {
231         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
232                "Error! Input buffer is too small [%d<%d]\n",
233                buf_size, avctx->block_align);
234         return 0;
235     }
236
237     init_get_bits(&gb, buf, avctx->block_align * 8);
238
239     for (x=0; x < 32; x++) {
240         float gain = amptable[get_bits(&gb, 3)];
241         int cb_coef = get_bits(&gb, 6 + (x&1));
242         ractx->phase = (x + 4) & 7;
243         decode(ractx, gain, cb_coef);
244
245         for (y=0; y < 5; y++)
246             *(out++) = 8 * ractx->sp_block[4 - y];
247
248         if (ractx->phase == 7)
249             backward_filter(ractx);
250     }
251
252     *data_size = (char *)out - (char *)data;
253     return avctx->block_align;
254 }
255
256 AVCodec ra_288_decoder =
257 {
258     "real_288",
259     CODEC_TYPE_AUDIO,
260     CODEC_ID_RA_288,
261     sizeof(RA288Context),
262     NULL,
263     NULL,
264     NULL,
265     ra288_decode_frame,
266     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("RealAudio 2.0 (28.8K)"),
267 };