git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/ac3dsp.c

   1 /*
   2  * AC-3 DSP functions
   3  * Copyright (c) 2011 Justin Ruggles
   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 "ac3.h"
  24 #include "ac3dsp.h"
  25 #include "mathops.h"
  26
  27 static void ac3_exponent_min_c(uint8_t *exp, int num_reuse_blocks, int nb_coefs)
  28 {
  29     int blk, i;
  30
  31     if (!num_reuse_blocks)
  32         return;
  33
  34     for (i = 0; i < nb_coefs; i++) {
  35         uint8_t min_exp = *exp;
  36         uint8_t *exp1 = exp + 256;
  37         for (blk = 0; blk < num_reuse_blocks; blk++) {
  38             uint8_t next_exp = *exp1;
  39             if (next_exp < min_exp)
  40                 min_exp = next_exp;
  41             exp1 += 256;
  42         }
  43         *exp++ = min_exp;
  44     }
  45 }
  46
  47 static int ac3_max_msb_abs_int16_c(const int16_t *src, int len)
  48 {
  49     int i, v = 0;
  50     for (i = 0; i < len; i++)
  51         v |= abs(src[i]);
  52     return v;
  53 }
  54
  55 static void ac3_lshift_int16_c(int16_t *src, unsigned int len,
  56                                unsigned int shift)
  57 {
  58     uint32_t *src32 = (uint32_t *)src;
  59     const uint32_t mask = ~(((1 << shift) - 1) << 16);
  60     int i;
  61     len >>= 1;
  62     for (i = 0; i < len; i += 8) {
  63         src32[i  ] = (src32[i  ] << shift) & mask;
  64         src32[i+1] = (src32[i+1] << shift) & mask;
  65         src32[i+2] = (src32[i+2] << shift) & mask;
  66         src32[i+3] = (src32[i+3] << shift) & mask;
  67         src32[i+4] = (src32[i+4] << shift) & mask;
  68         src32[i+5] = (src32[i+5] << shift) & mask;
  69         src32[i+6] = (src32[i+6] << shift) & mask;
  70         src32[i+7] = (src32[i+7] << shift) & mask;
  71     }
  72 }
  73
  74 static void ac3_rshift_int32_c(int32_t *src, unsigned int len,
  75                                unsigned int shift)
  76 {
  77     do {
  78         *src++ >>= shift;
  79         *src++ >>= shift;
  80         *src++ >>= shift;
  81         *src++ >>= shift;
  82         *src++ >>= shift;
  83         *src++ >>= shift;
  84         *src++ >>= shift;
  85         *src++ >>= shift;
  86         len -= 8;
  87     } while (len > 0);
  88 }
  89
  90 static void float_to_fixed24_c(int32_t *dst, const float *src, unsigned int len)
  91 {
  92     const float scale = 1 << 24;
  93     do {
  94         *dst++ = lrintf(*src++ * scale);
  95         *dst++ = lrintf(*src++ * scale);
  96         *dst++ = lrintf(*src++ * scale);
  97         *dst++ = lrintf(*src++ * scale);
  98         *dst++ = lrintf(*src++ * scale);
  99         *dst++ = lrintf(*src++ * scale);
 100         *dst++ = lrintf(*src++ * scale);
 101         *dst++ = lrintf(*src++ * scale);
 102         len -= 8;
 103     } while (len > 0);
 104 }
 105
 106 static void ac3_bit_alloc_calc_bap_c(int16_t *mask, int16_t *psd,
 107                                      int start, int end,
 108                                      int snr_offset, int floor,
 109                                      const uint8_t *bap_tab, uint8_t *bap)
 110 {
 111     int bin, band, band_end;
 112
 113     /* special case, if snr offset is -960, set all bap's to zero */
 114     if (snr_offset == -960) {
 115         memset(bap, 0, AC3_MAX_COEFS);
 116         return;
 117     }
 118
 119     bin  = start;
 120     band = ff_ac3_bin_to_band_tab[start];
 121     do {
 122         int m = (FFMAX(mask[band] - snr_offset - floor, 0) & 0x1FE0) + floor;
 123         band_end = ff_ac3_band_start_tab[++band];
 124         band_end = FFMIN(band_end, end);
 125
 126         for (; bin < band_end; bin++) {
 127             int address = av_clip_uintp2((psd[bin] - m) >> 5, 6);
 128             bap[bin] = bap_tab[address];
 129         }
 130     } while (end > band_end);
 131 }
 132
 133 static void ac3_update_bap_counts_c(uint16_t mant_cnt[16], uint8_t *bap,
 134                                     int len)
 135 {
 136     while (len-- > 0)
 137         mant_cnt[bap[len]]++;
 138 }
 139
 140 DECLARE_ALIGNED(16, const uint16_t, ff_ac3_bap_bits)[16] = {
 141     0,  0,  0,  3,  0,  4,  5,  6,  7,  8,  9, 10, 11, 12, 14, 16
 142 };
 143
 144 static int ac3_compute_mantissa_size_c(uint16_t mant_cnt[6][16])
 145 {
 146     int blk, bap;
 147     int bits = 0;
 148
 149     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
 150         // bap=1 : 3 mantissas in 5 bits
 151         bits += (mant_cnt[blk][1] / 3) * 5;
 152         // bap=2 : 3 mantissas in 7 bits
 153         // bap=4 : 2 mantissas in 7 bits
 154         bits += ((mant_cnt[blk][2] / 3) + (mant_cnt[blk][4] >> 1)) * 7;
 155         // bap=3 : 1 mantissa in 3 bits
 156         bits += mant_cnt[blk][3] * 3;
 157         // bap=5 to 15 : get bits per mantissa from table
 158         for (bap = 5; bap < 16; bap++)
 159             bits += mant_cnt[blk][bap] * ff_ac3_bap_bits[bap];
 160     }
 161     return bits;
 162 }
 163
 164 static void ac3_extract_exponents_c(uint8_t *exp, int32_t *coef, int nb_coefs)
 165 {
 166     int i;
 167
 168     for (i = 0; i < nb_coefs; i++) {
 169         int v = abs(coef[i]);
 170         exp[i] = v ? 23 - av_log2(v) : 24;
 171     }
 172 }
 173
 174 static void ac3_sum_square_butterfly_int32_c(int64_t sum[4],
 175                                              const int32_t *coef0,
 176                                              const int32_t *coef1,
 177                                              int len)
 178 {
 179     int i;
 180
 181     sum[0] = sum[1] = sum[2] = sum[3] = 0;
 182
 183     for (i = 0; i < len; i++) {
 184         int lt = coef0[i];
 185         int rt = coef1[i];
 186         int md = lt + rt;
 187         int sd = lt - rt;
 188         MAC64(sum[0], lt, lt);
 189         MAC64(sum[1], rt, rt);
 190         MAC64(sum[2], md, md);
 191         MAC64(sum[3], sd, sd);
 192     }
 193 }
 194
 195 static void ac3_sum_square_butterfly_float_c(float sum[4],
 196                                              const float *coef0,
 197                                              const float *coef1,
 198                                              int len)
 199 {
 200     int i;
 201
 202     sum[0] = sum[1] = sum[2] = sum[3] = 0;
 203
 204     for (i = 0; i < len; i++) {
 205         float lt = coef0[i];
 206         float rt = coef1[i];
 207         float md = lt + rt;
 208         float sd = lt - rt;
 209         sum[0] += lt * lt;
 210         sum[1] += rt * rt;
 211         sum[2] += md * md;
 212         sum[3] += sd * sd;
 213     }
 214 }
 215
 216 static void ac3_downmix_5_to_2_symmetric_c(float **samples, float **matrix,
 217                                            int len)
 218 {
 219     int i;
 220     float v0, v1;
 221     float front_mix    = matrix[0][0];
 222     float center_mix   = matrix[0][1];
 223     float surround_mix = matrix[0][3];
 224
 225     for (i = 0; i < len; i++) {
 226         v0 = samples[0][i] * front_mix  +
 227              samples[1][i] * center_mix +
 228              samples[3][i] * surround_mix;
 229
 230         v1 = samples[1][i] * center_mix +
 231              samples[2][i] * front_mix  +
 232              samples[4][i] * surround_mix;
 233
 234         samples[0][i] = v0;
 235         samples[1][i] = v1;
 236     }
 237 }
 238
 239 static void ac3_downmix_5_to_1_symmetric_c(float **samples, float **matrix,
 240                                            int len)
 241 {
 242     int i;
 243     float front_mix    = matrix[0][0];
 244     float center_mix   = matrix[0][1];
 245     float surround_mix = matrix[0][3];
 246
 247     for (i = 0; i < len; i++) {
 248         samples[0][i] = samples[0][i] * front_mix    +
 249                         samples[1][i] * center_mix   +
 250                         samples[2][i] * front_mix    +
 251                         samples[3][i] * surround_mix +
 252                         samples[4][i] * surround_mix;
 253     }
 254 }
 255
 256 static void ac3_downmix_c(float **samples, float **matrix,
 257                           int out_ch, int in_ch, int len)
 258 {
 259     int i, j;
 260     float v0, v1;
 261
 262     if (out_ch == 2) {
 263         for (i = 0; i < len; i++) {
 264             v0 = v1 = 0.0f;
 265             for (j = 0; j < in_ch; j++) {
 266                 v0 += samples[j][i] * matrix[0][j];
 267                 v1 += samples[j][i] * matrix[1][j];
 268             }
 269             samples[0][i] = v0;
 270             samples[1][i] = v1;
 271         }
 272     } else if (out_ch == 1) {
 273         for (i = 0; i < len; i++) {
 274             v0 = 0.0f;
 275             for (j = 0; j < in_ch; j++)
 276                 v0 += samples[j][i] * matrix[0][j];
 277             samples[0][i] = v0;
 278         }
 279     }
 280 }
 281
 282 static void ac3_downmix_5_to_2_symmetric_c_fixed(int32_t **samples, int16_t **matrix,
 283                                            int len)
 284 {
 285     int i;
 286     int64_t v0, v1;
 287     int16_t front_mix    = matrix[0][0];
 288     int16_t center_mix   = matrix[0][1];
 289     int16_t surround_mix = matrix[0][3];
 290
 291     for (i = 0; i < len; i++) {
 292         v0 = (int64_t)samples[0][i] * front_mix  +
 293              (int64_t)samples[1][i] * center_mix +
 294              (int64_t)samples[3][i] * surround_mix;
 295
 296         v1 = (int64_t)samples[1][i] * center_mix +
 297              (int64_t)samples[2][i] * front_mix  +
 298              (int64_t)samples[4][i] * surround_mix;
 299
 300         samples[0][i] = (v0+2048)>>12;
 301         samples[1][i] = (v1+2048)>>12;
 302     }
 303 }
 304
 305 static void ac3_downmix_5_to_1_symmetric_c_fixed(int32_t **samples, int16_t **matrix,
 306                                                  int len)
 307 {
 308     int i;
 309     int64_t v0;
 310     int16_t front_mix    = matrix[0][0];
 311     int16_t center_mix   = matrix[0][1];
 312     int16_t surround_mix = matrix[0][3];
 313
 314     for (i = 0; i < len; i++) {
 315         v0 = (int64_t)samples[0][i] * front_mix    +
 316              (int64_t)samples[1][i] * center_mix   +
 317              (int64_t)samples[2][i] * front_mix    +
 318              (int64_t)samples[3][i] * surround_mix +
 319              (int64_t)samples[4][i] * surround_mix;
 320
 321         samples[0][i] = (v0+2048)>>12;
 322     }
 323 }
 324
 325 static void ac3_downmix_c_fixed(int32_t **samples, int16_t **matrix,
 326                                 int out_ch, int in_ch, int len)
 327 {
 328     int i, j;
 329     int64_t v0, v1;
 330     if (out_ch == 2) {
 331         for (i = 0; i < len; i++) {
 332             v0 = v1 = 0;
 333             for (j = 0; j < in_ch; j++) {
 334                 v0 += (int64_t)samples[j][i] * matrix[0][j];
 335                 v1 += (int64_t)samples[j][i] * matrix[1][j];
 336             }
 337             samples[0][i] = (v0+2048)>>12;
 338             samples[1][i] = (v1+2048)>>12;
 339         }
 340     } else if (out_ch == 1) {
 341         for (i = 0; i < len; i++) {
 342             v0 = 0;
 343             for (j = 0; j < in_ch; j++)
 344                 v0 += (int64_t)samples[j][i] * matrix[0][j];
 345             samples[0][i] = (v0+2048)>>12;
 346         }
 347     }
 348 }
 349
 350 void ff_ac3dsp_downmix_fixed(AC3DSPContext *c, int32_t **samples, int16_t **matrix,
 351                              int out_ch, int in_ch, int len)
 352 {
 353     if (c->in_channels != in_ch || c->out_channels != out_ch) {
 354         c->in_channels  = in_ch;
 355         c->out_channels = out_ch;
 356         c->downmix_fixed = NULL;
 357
 358         if (in_ch == 5 && out_ch == 2 &&
 359             !(matrix[1][0] | matrix[0][2]  |
 360               matrix[1][3] | matrix[0][4]  |
 361              (matrix[0][1] ^ matrix[1][1]) |
 362              (matrix[0][0] ^ matrix[1][2]))) {
 363             c->downmix_fixed = ac3_downmix_5_to_2_symmetric_c_fixed;
 364         } else if (in_ch == 5 && out_ch == 1 &&
 365                    matrix[0][0] == matrix[0][2] &&
 366                    matrix[0][3] == matrix[0][4]) {
 367             c->downmix_fixed = ac3_downmix_5_to_1_symmetric_c_fixed;
 368         }
 369     }
 370
 371     if (c->downmix_fixed)
 372         c->downmix_fixed(samples, matrix, len);
 373     else
 374         ac3_downmix_c_fixed(samples, matrix, out_ch, in_ch, len);
 375 }
 376
 377 static void apply_window_int16_c(int16_t *output, const int16_t *input,
 378                                  const int16_t *window, unsigned int len)
 379 {
 380     int i;
 381     int len2 = len >> 1;
 382
 383     for (i = 0; i < len2; i++) {
 384         int16_t w       = window[i];
 385         output[i]       = (MUL16(input[i],       w) + (1 << 14)) >> 15;
 386         output[len-i-1] = (MUL16(input[len-i-1], w) + (1 << 14)) >> 15;
 387     }
 388 }
 389
 390 void ff_ac3dsp_downmix(AC3DSPContext *c, float **samples, float **matrix,
 391                        int out_ch, int in_ch, int len)
 392 {
 393     if (c->in_channels != in_ch || c->out_channels != out_ch) {
 394         int **matrix_cmp = (int **)matrix;
 395
 396         c->in_channels  = in_ch;
 397         c->out_channels = out_ch;
 398         c->downmix      = NULL;
 399
 400         if (in_ch == 5 && out_ch == 2 &&
 401             !(matrix_cmp[1][0] | matrix_cmp[0][2]   |
 402               matrix_cmp[1][3] | matrix_cmp[0][4]   |
 403              (matrix_cmp[0][1] ^ matrix_cmp[1][1]) |
 404              (matrix_cmp[0][0] ^ matrix_cmp[1][2]))) {
 405             c->downmix = ac3_downmix_5_to_2_symmetric_c;
 406         } else if (in_ch == 5 && out_ch == 1 &&
 407                    matrix_cmp[0][0] == matrix_cmp[0][2] &&
 408                    matrix_cmp[0][3] == matrix_cmp[0][4]) {
 409             c->downmix = ac3_downmix_5_to_1_symmetric_c;
 410         }
 411
 412         if (ARCH_X86)
 413             ff_ac3dsp_set_downmix_x86(c);
 414     }
 415
 416     if (c->downmix)
 417         c->downmix(samples, matrix, len);
 418     else
 419         ac3_downmix_c(samples, matrix, out_ch, in_ch, len);
 420 }
 421
 422 av_cold void ff_ac3dsp_init(AC3DSPContext *c, int bit_exact)
 423 {
 424     c->ac3_exponent_min = ac3_exponent_min_c;
 425     c->ac3_max_msb_abs_int16 = ac3_max_msb_abs_int16_c;
 426     c->ac3_lshift_int16 = ac3_lshift_int16_c;
 427     c->ac3_rshift_int32 = ac3_rshift_int32_c;
 428     c->float_to_fixed24 = float_to_fixed24_c;
 429     c->bit_alloc_calc_bap = ac3_bit_alloc_calc_bap_c;
 430     c->update_bap_counts = ac3_update_bap_counts_c;
 431     c->compute_mantissa_size = ac3_compute_mantissa_size_c;
 432     c->extract_exponents = ac3_extract_exponents_c;
 433     c->sum_square_butterfly_int32 = ac3_sum_square_butterfly_int32_c;
 434     c->sum_square_butterfly_float = ac3_sum_square_butterfly_float_c;
 435     c->in_channels           = 0;
 436     c->out_channels          = 0;
 437     c->downmix               = NULL;
 438     c->downmix_fixed         = NULL;
 439     c->apply_window_int16 = apply_window_int16_c;
 440
 441     if (ARCH_ARM)
 442         ff_ac3dsp_init_arm(c, bit_exact);
 443     if (ARCH_X86)
 444         ff_ac3dsp_init_x86(c, bit_exact);
 445     if (ARCH_MIPS)
 446         ff_ac3dsp_init_mips(c, bit_exact);
 447 }