git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - 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 "libavutil/channel_layout.h"
  23 #include "libavutil/float_dsp.h"
  24 #include "libavutil/internal.h"
  25
  26 #define BITSTREAM_READER_LE
  27 #include "avcodec.h"
  28 #include "celp_filters.h"
  29 #include "get_bits.h"
  30 #include "internal.h"
  31 #include "lpc.h"
  32 #include "ra288.h"
  33
  34 #define MAX_BACKWARD_FILTER_ORDER  36
  35 #define MAX_BACKWARD_FILTER_LEN    40
  36 #define MAX_BACKWARD_FILTER_NONREC 35
  37
  38 #define RA288_BLOCK_SIZE        5
  39 #define RA288_BLOCKS_PER_FRAME 32
  40
  41 typedef struct RA288Context {
  42     AVFloatDSPContext *fdsp;
  43     DECLARE_ALIGNED(32, float,   sp_lpc)[FFALIGN(36, 16)];   ///< LPC coefficients for speech data (spec: A)
  44     DECLARE_ALIGNED(32, float, gain_lpc)[FFALIGN(10, 16)];   ///< LPC coefficients for gain        (spec: GB)
  45
  46     /** speech data history                                      (spec: SB).
  47      *  Its first 70 coefficients are updated only at backward filtering.
  48      */
  49     float sp_hist[111];
  50
  51     /// speech part of the gain autocorrelation                  (spec: REXP)
  52     float sp_rec[37];
  53
  54     /** log-gain history                                         (spec: SBLG).
  55      *  Its first 28 coefficients are updated only at backward filtering.
  56      */
  57     float gain_hist[38];
  58
  59     /// recursive part of the gain autocorrelation               (spec: REXPLG)
  60     float gain_rec[11];
  61 } RA288Context;
  62
  63 static av_cold int ra288_decode_close(AVCodecContext *avctx)
  64 {
  65     RA288Context *ractx = avctx->priv_data;
  66
  67     av_freep(&ractx->fdsp);
  68
  69     return 0;
  70 }
  71
  72 static av_cold int ra288_decode_init(AVCodecContext *avctx)
  73 {
  74     RA288Context *ractx = avctx->priv_data;
  75
  76     avctx->channels       = 1;
  77     avctx->channel_layout = AV_CH_LAYOUT_MONO;
  78     avctx->sample_fmt     = AV_SAMPLE_FMT_FLT;
  79
  80     if (avctx->block_align != 38) {
  81         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "unsupported block align\n");
  82         return AVERROR_PATCHWELCOME;
  83     }
  84
  85     ractx->fdsp = avpriv_float_dsp_alloc(avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_BITEXACT);
  86     if (!ractx->fdsp)
  87         return AVERROR(ENOMEM);
  88
  89     return 0;
  90 }
  91
  92 static void convolve(float *tgt, const float *src, int len, int n)
  93 {
  94     for (; n >= 0; n--)
  95         tgt[n] = avpriv_scalarproduct_float_c(src, src - n, len);
  96
  97 }
  98
  99 static void decode(RA288Context *ractx, float gain, int cb_coef)
 100 {
 101     int i;
 102     double sumsum;
 103     float sum, buffer[5];
 104     float *block = ractx->sp_hist + 70 + 36; // current block
 105     float *gain_block = ractx->gain_hist + 28;
 106
 107     memmove(ractx->sp_hist + 70, ractx->sp_hist + 75, 36*sizeof(*block));
 108
 109     /* block 46 of G.728 spec */
 110     sum = 32.0;
 111     for (i=0; i < 10; i++)
 112         sum -= gain_block[9-i] * ractx->gain_lpc[i];
 113
 114     /* block 47 of G.728 spec */
 115     sum = av_clipf(sum, 0, 60);
 116
 117     /* block 48 of G.728 spec */
 118     /* exp(sum * 0.1151292546497) == pow(10.0,sum/20) */
 119     sumsum = exp(sum * 0.1151292546497) * gain * (1.0/(1<<23));
 120
 121     for (i=0; i < 5; i++)
 122         buffer[i] = codetable[cb_coef][i] * sumsum;
 123
 124     sum = avpriv_scalarproduct_float_c(buffer, buffer, 5);
 125
 126     sum = FFMAX(sum, 5.0 / (1<<24));
 127
 128     /* shift and store */
 129     memmove(gain_block, gain_block + 1, 9 * sizeof(*gain_block));
 130
 131     gain_block[9] = 10 * log10(sum) + (10*log10(((1<<24)/5.)) - 32);
 132
 133     ff_celp_lp_synthesis_filterf(block, ractx->sp_lpc, buffer, 5, 36);
 134 }
 135
 136 /**
 137  * Hybrid window filtering, see blocks 36 and 49 of the G.728 specification.
 138  *
 139  * @param order   filter order
 140  * @param n       input length
 141  * @param non_rec number of non-recursive samples
 142  * @param out     filter output
 143  * @param hist    pointer to the input history of the filter
 144  * @param out     pointer to the non-recursive part of the output
 145  * @param out2    pointer to the recursive part of the output
 146  * @param window  pointer to the windowing function table
 147  */
 148 static void do_hybrid_window(RA288Context *ractx,
 149                              int order, int n, int non_rec, float *out,
 150                              float *hist, float *out2, const float *window)
 151 {
 152     int i;
 153     float buffer1[MAX_BACKWARD_FILTER_ORDER + 1];
 154     float buffer2[MAX_BACKWARD_FILTER_ORDER + 1];
 155     LOCAL_ALIGNED(32, float, work, [FFALIGN(MAX_BACKWARD_FILTER_ORDER +
 156                                             MAX_BACKWARD_FILTER_LEN   +
 157                                             MAX_BACKWARD_FILTER_NONREC, 16)]);
 158
 159     av_assert2(order>=0);
 160
 161     ractx->fdsp->vector_fmul(work, window, hist, FFALIGN(order + n + non_rec, 16));
 162
 163     convolve(buffer1, work + order    , n      , order);
 164     convolve(buffer2, work + order + n, non_rec, order);
 165
 166     for (i=0; i <= order; i++) {
 167         out2[i] = out2[i] * 0.5625 + buffer1[i];
 168         out [i] = out2[i]          + buffer2[i];
 169     }
 170
 171     /* Multiply by the white noise correcting factor (WNCF). */
 172     *out *= 257.0 / 256.0;
 173 }
 174
 175 /**
 176  * Backward synthesis filter, find the LPC coefficients from past speech data.
 177  */
 178 static void backward_filter(RA288Context *ractx,
 179                             float *hist, float *rec, const float *window,
 180                             float *lpc, const float *tab,
 181                             int order, int n, int non_rec, int move_size)
 182 {
 183     float temp[MAX_BACKWARD_FILTER_ORDER+1];
 184
 185     do_hybrid_window(ractx, order, n, non_rec, temp, hist, rec, window);
 186
 187     if (!compute_lpc_coefs(temp, order, lpc, 0, 1, 1))
 188         ractx->fdsp->vector_fmul(lpc, lpc, tab, FFALIGN(order, 16));
 189
 190     memmove(hist, hist + n, move_size*sizeof(*hist));
 191 }
 192
 193 static int ra288_decode_frame(AVCodecContext * avctx, void *data,
 194                               int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
 195 {
 196     AVFrame *frame     = data;
 197     const uint8_t *buf = avpkt->data;
 198     int buf_size = avpkt->size;
 199     float *out;
 200     int i, ret;
 201     RA288Context *ractx = avctx->priv_data;
 202     GetBitContext gb;
 203
 204     if (buf_size < avctx->block_align) {
 205         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 206                "Error! Input buffer is too small [%d<%d]\n",
 207                buf_size, avctx->block_align);
 208         return AVERROR_INVALIDDATA;
 209     }
 210
 211     ret = init_get_bits8(&gb, buf, avctx->block_align);
 212     if (ret < 0)
 213         return ret;
 214
 215     /* get output buffer */
 216     frame->nb_samples = RA288_BLOCK_SIZE * RA288_BLOCKS_PER_FRAME;
 217     if ((ret = ff_get_buffer(avctx, frame, 0)) < 0)
 218         return ret;
 219     out = (float *)frame->data[0];
 220
 221     for (i=0; i < RA288_BLOCKS_PER_FRAME; i++) {
 222         float gain = amptable[get_bits(&gb, 3)];
 223         int cb_coef = get_bits(&gb, 6 + (i&1));
 224
 225         decode(ractx, gain, cb_coef);
 226
 227         memcpy(out, &ractx->sp_hist[70 + 36], RA288_BLOCK_SIZE * sizeof(*out));
 228         out += RA288_BLOCK_SIZE;
 229
 230         if ((i & 7) == 3) {
 231             backward_filter(ractx, ractx->sp_hist, ractx->sp_rec, syn_window,
 232                             ractx->sp_lpc, syn_bw_tab, 36, 40, 35, 70);
 233
 234             backward_filter(ractx, ractx->gain_hist, ractx->gain_rec, gain_window,
 235                             ractx->gain_lpc, gain_bw_tab, 10, 8, 20, 28);
 236         }
 237     }
 238
 239     *got_frame_ptr = 1;
 240
 241     return avctx->block_align;
 242 }
 243
 244 AVCodec ff_ra_288_decoder = {
 245     .name           = "real_288",
 246     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("RealAudio 2.0 (28.8K)"),
 247     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 248     .id             = AV_CODEC_ID_RA_288,
 249     .priv_data_size = sizeof(RA288Context),
 250     .init           = ra288_decode_init,
 251     .decode         = ra288_decode_frame,
 252     .close          = ra288_decode_close,
 253     .capabilities   = AV_CODEC_CAP_DR1,
 254 };