restoring OS/2 compatibility patch by ("Slavik Gnatenko" <miracle9 at newmail dot...
[ffmpeg.git] / libavcodec / resample.c
1 /*
2  * Sample rate convertion for both audio and video
3  * Copyright (c) 2000 Fabrice Bellard.
4  *
5  * This library is free software; you can redistribute it and/or
6  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
7  * License as published by the Free Software Foundation; either
8  * version 2 of the License, or (at your option) any later version.
9  *
10  * This library is distributed in the hope that it will be useful,
11  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
13  * Lesser General Public License for more details.
14  *
15  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
16  * License along with this library; if not, write to the Free Software
17  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
18  */
19
20 /**
21  * @file resample.c
22  * Sample rate convertion for both audio and video.
23  */
24
25 #include "avcodec.h"
26
27 #if defined (CONFIG_OS2)
28 #define floorf(n) floor(n)
29 #endif
30
31 typedef struct {
32     /* fractional resampling */
33     uint32_t incr; /* fractional increment */
34     uint32_t frac;
35     int last_sample;
36     /* integer down sample */
37     int iratio;  /* integer divison ratio */
38     int icount, isum;
39     int inv;
40 } ReSampleChannelContext;
41
42 struct ReSampleContext {
43     ReSampleChannelContext channel_ctx[2];
44     float ratio;
45     /* channel convert */
46     int input_channels, output_channels, filter_channels;
47 };
48
49
50 #define FRAC_BITS 16
51 #define FRAC (1 << FRAC_BITS)
52
53 static void init_mono_resample(ReSampleChannelContext *s, float ratio)
54 {
55     ratio = 1.0 / ratio;
56     s->iratio = (int)floorf(ratio);
57     if (s->iratio == 0)
58         s->iratio = 1;
59     s->incr = (int)((ratio / s->iratio) * FRAC);
60     s->frac = FRAC;
61     s->last_sample = 0;
62     s->icount = s->iratio;
63     s->isum = 0;
64     s->inv = (FRAC / s->iratio);
65 }
66
67 /* fractional audio resampling */
68 static int fractional_resample(ReSampleChannelContext *s, short *output, short *input, int nb_samples)
69 {
70     unsigned int frac, incr;
71     int l0, l1;
72     short *q, *p, *pend;
73
74     l0 = s->last_sample;
75     incr = s->incr;
76     frac = s->frac;
77
78     p = input;
79     pend = input + nb_samples;
80     q = output;
81
82     l1 = *p++;
83     for(;;) {
84         /* interpolate */
85         *q++ = (l0 * (FRAC - frac) + l1 * frac) >> FRAC_BITS;
86         frac = frac + s->incr;
87         while (frac >= FRAC) {
88             frac -= FRAC;
89             if (p >= pend)
90                 goto the_end;
91             l0 = l1;
92             l1 = *p++;
93         }
94     }
95  the_end:
96     s->last_sample = l1;
97     s->frac = frac;
98     return q - output;
99 }
100
101 static int integer_downsample(ReSampleChannelContext *s, short *output, short *input, int nb_samples)
102 {
103     short *q, *p, *pend;
104     int c, sum;
105
106     p = input;
107     pend = input + nb_samples;
108     q = output;
109
110     c = s->icount;
111     sum = s->isum;
112
113     for(;;) {
114         sum += *p++;
115         if (--c == 0) {
116             *q++ = (sum * s->inv) >> FRAC_BITS;
117             c = s->iratio;
118             sum = 0;
119         }
120         if (p >= pend)
121             break;
122     }
123     s->isum = sum;
124     s->icount = c;
125     return q - output;
126 }
127
128 /* n1: number of samples */
129 static void stereo_to_mono(short *output, short *input, int n1)
130 {
131     short *p, *q;
132     int n = n1;
133
134     p = input;
135     q = output;
136     while (n >= 4) {
137         q[0] = (p[0] + p[1]) >> 1;
138         q[1] = (p[2] + p[3]) >> 1;
139         q[2] = (p[4] + p[5]) >> 1;
140         q[3] = (p[6] + p[7]) >> 1;
141         q += 4;
142         p += 8;
143         n -= 4;
144     }
145     while (n > 0) {
146         q[0] = (p[0] + p[1]) >> 1;
147         q++;
148         p += 2;
149         n--;
150     }
151 }
152
153 /* n1: number of samples */
154 static void mono_to_stereo(short *output, short *input, int n1)
155 {
156     short *p, *q;
157     int n = n1;
158     int v;
159
160     p = input;
161     q = output;
162     while (n >= 4) {
163         v = p[0]; q[0] = v; q[1] = v;
164         v = p[1]; q[2] = v; q[3] = v;
165         v = p[2]; q[4] = v; q[5] = v;
166         v = p[3]; q[6] = v; q[7] = v;
167         q += 8;
168         p += 4;
169         n -= 4;
170     }
171     while (n > 0) {
172         v = p[0]; q[0] = v; q[1] = v;
173         q += 2;
174         p += 1;
175         n--;
176     }
177 }
178
179 /* XXX: should use more abstract 'N' channels system */
180 static void stereo_split(short *output1, short *output2, short *input, int n)
181 {
182     int i;
183
184     for(i=0;i<n;i++) {
185         *output1++ = *input++;
186         *output2++ = *input++;
187     }
188 }
189
190 static void stereo_mux(short *output, short *input1, short *input2, int n)
191 {
192     int i;
193
194     for(i=0;i<n;i++) {
195         *output++ = *input1++;
196         *output++ = *input2++;
197     }
198 }
199
200 static int mono_resample(ReSampleChannelContext *s, short *output, short *input, int nb_samples)
201 {
202     short *buf1;
203     short *buftmp;
204
205     buf1= (short*)av_malloc( nb_samples * sizeof(short) );
206
207     /* first downsample by an integer factor with averaging filter */
208     if (s->iratio > 1) {
209         buftmp = buf1;
210         nb_samples = integer_downsample(s, buftmp, input, nb_samples);
211     } else {
212         buftmp = input;
213     }
214
215     /* then do a fractional resampling with linear interpolation */
216     if (s->incr != FRAC) {
217         nb_samples = fractional_resample(s, output, buftmp, nb_samples);
218     } else {
219         memcpy(output, buftmp, nb_samples * sizeof(short));
220     }
221     av_free(buf1);
222     return nb_samples;
223 }
224
225 ReSampleContext *audio_resample_init(int output_channels, int input_channels, 
226                                       int output_rate, int input_rate)
227 {
228     ReSampleContext *s;
229     int i;
230     
231     if (output_channels > 2 || input_channels > 2)
232         return NULL;
233
234     s = av_mallocz(sizeof(ReSampleContext));
235     if (!s)
236         return NULL;
237
238     s->ratio = (float)output_rate / (float)input_rate;
239     
240     s->input_channels = input_channels;
241     s->output_channels = output_channels;
242     
243     s->filter_channels = s->input_channels;
244     if (s->output_channels < s->filter_channels)
245         s->filter_channels = s->output_channels;
246
247     for(i=0;i<s->filter_channels;i++) {
248         init_mono_resample(&s->channel_ctx[i], s->ratio);
249     }
250     return s;
251 }
252
253 /* resample audio. 'nb_samples' is the number of input samples */
254 /* XXX: optimize it ! */
255 /* XXX: do it with polyphase filters, since the quality here is
256    HORRIBLE. Return the number of samples available in output */
257 int audio_resample(ReSampleContext *s, short *output, short *input, int nb_samples)
258 {
259     int i, nb_samples1;
260     short *bufin[2];
261     short *bufout[2];
262     short *buftmp2[2], *buftmp3[2];
263     int lenout;
264
265     if (s->input_channels == s->output_channels && s->ratio == 1.0) {
266         /* nothing to do */
267         memcpy(output, input, nb_samples * s->input_channels * sizeof(short));
268         return nb_samples;
269     }
270
271     /* XXX: move those malloc to resample init code */
272     bufin[0]= (short*) av_malloc( nb_samples * sizeof(short) );
273     bufin[1]= (short*) av_malloc( nb_samples * sizeof(short) );
274     
275     /* make some zoom to avoid round pb */
276     lenout= (int)(nb_samples * s->ratio) + 16;
277     bufout[0]= (short*) av_malloc( lenout * sizeof(short) );
278     bufout[1]= (short*) av_malloc( lenout * sizeof(short) );
279
280     if (s->input_channels == 2 &&
281         s->output_channels == 1) {
282         buftmp2[0] = bufin[0];
283         buftmp3[0] = output;
284         stereo_to_mono(buftmp2[0], input, nb_samples);
285     } else if (s->output_channels == 2 && s->input_channels == 1) {
286         buftmp2[0] = input;
287         buftmp3[0] = bufout[0];
288     } else if (s->output_channels == 2) {
289         buftmp2[0] = bufin[0];
290         buftmp2[1] = bufin[1];
291         buftmp3[0] = bufout[0];
292         buftmp3[1] = bufout[1];
293         stereo_split(buftmp2[0], buftmp2[1], input, nb_samples);
294     } else {
295         buftmp2[0] = input;
296         buftmp3[0] = output;
297     }
298
299     /* resample each channel */
300     nb_samples1 = 0; /* avoid warning */
301     for(i=0;i<s->filter_channels;i++) {
302         nb_samples1 = mono_resample(&s->channel_ctx[i], buftmp3[i], buftmp2[i], nb_samples);
303     }
304
305     if (s->output_channels == 2 && s->input_channels == 1) {
306         mono_to_stereo(output, buftmp3[0], nb_samples1);
307     } else if (s->output_channels == 2) {
308         stereo_mux(output, buftmp3[0], buftmp3[1], nb_samples1);
309     }
310
311     av_free(bufin[0]);
312     av_free(bufin[1]);
313
314     av_free(bufout[0]);
315     av_free(bufout[1]);
316     return nb_samples1;
317 }
318
319 void audio_resample_close(ReSampleContext *s)
320 {
321     av_free(s);
322 }