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

   1 /*
   2  * DSP Group TrueSpeech compatible decoder
   3  * Copyright (c) 2005 Konstantin Shishkov
   4  *
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  20  */
  21
  22 #include "libavutil/channel_layout.h"
  23 #include "libavutil/intreadwrite.h"
  24 #include "avcodec.h"
  25 #include "bswapdsp.h"
  26 #include "get_bits.h"
  27 #include "internal.h"
  28
  29 #include "truespeech_data.h"
  30 /**
  31  * @file
  32  * TrueSpeech decoder.
  33  */
  34
  35 /**
  36  * TrueSpeech decoder context
  37  */
  38 typedef struct TSContext {
  39     BswapDSPContext bdsp;
  40     /* input data */
  41     DECLARE_ALIGNED(16, uint8_t, buffer)[32];
  42     int16_t vector[8];  ///< input vector: 5/5/4/4/4/3/3/3
  43     int offset1[2];     ///< 8-bit value, used in one copying offset
  44     int offset2[4];     ///< 7-bit value, encodes offsets for copying and for two-point filter
  45     int pulseoff[4];    ///< 4-bit offset of pulse values block
  46     int pulsepos[4];    ///< 27-bit variable, encodes 7 pulse positions
  47     int pulseval[4];    ///< 7x2-bit pulse values
  48     int flag;           ///< 1-bit flag, shows how to choose filters
  49     /* temporary data */
  50     int filtbuf[146];   // some big vector used for storing filters
  51     int prevfilt[8];    // filter from previous frame
  52     int16_t tmp1[8];    // coefficients for adding to out
  53     int16_t tmp2[8];    // coefficients for adding to out
  54     int16_t tmp3[8];    // coefficients for adding to out
  55     int16_t cvector[8]; // correlated input vector
  56     int filtval;        // gain value for one function
  57     int16_t newvec[60]; // tmp vector
  58     int16_t filters[32]; // filters for every subframe
  59 } TSContext;
  60
  61 static av_cold int truespeech_decode_init(AVCodecContext * avctx)
  62 {
  63     TSContext *c = avctx->priv_data;
  64
  65     if (avctx->channels != 1) {
  66         avpriv_request_sample(avctx, "Channel count %d", avctx->channels);
  67         return AVERROR_PATCHWELCOME;
  68     }
  69
  70     avctx->channel_layout = AV_CH_LAYOUT_MONO;
  71     avctx->sample_fmt     = AV_SAMPLE_FMT_S16;
  72
  73     ff_bswapdsp_init(&c->bdsp);
  74
  75     return 0;
  76 }
  77
  78 static void truespeech_read_frame(TSContext *dec, const uint8_t *input)
  79 {
  80     GetBitContext gb;
  81
  82     dec->bdsp.bswap_buf((uint32_t *) dec->buffer, (const uint32_t *) input, 8);
  83     init_get_bits(&gb, dec->buffer, 32 * 8);
  84
  85     dec->vector[7] = ts_codebook[7][get_bits(&gb, 3)];
  86     dec->vector[6] = ts_codebook[6][get_bits(&gb, 3)];
  87     dec->vector[5] = ts_codebook[5][get_bits(&gb, 3)];
  88     dec->vector[4] = ts_codebook[4][get_bits(&gb, 4)];
  89     dec->vector[3] = ts_codebook[3][get_bits(&gb, 4)];
  90     dec->vector[2] = ts_codebook[2][get_bits(&gb, 4)];
  91     dec->vector[1] = ts_codebook[1][get_bits(&gb, 5)];
  92     dec->vector[0] = ts_codebook[0][get_bits(&gb, 5)];
  93     dec->flag      = get_bits1(&gb);
  94
  95     dec->offset1[0] = get_bits(&gb, 4) << 4;
  96     dec->offset2[3] = get_bits(&gb, 7);
  97     dec->offset2[2] = get_bits(&gb, 7);
  98     dec->offset2[1] = get_bits(&gb, 7);
  99     dec->offset2[0] = get_bits(&gb, 7);
 100
 101     dec->offset1[1]  = get_bits(&gb, 4);
 102     dec->pulseval[1] = get_bits(&gb, 14);
 103     dec->pulseval[0] = get_bits(&gb, 14);
 104
 105     dec->offset1[1] |= get_bits(&gb, 4) << 4;
 106     dec->pulseval[3] = get_bits(&gb, 14);
 107     dec->pulseval[2] = get_bits(&gb, 14);
 108
 109     dec->offset1[0] |= get_bits1(&gb);
 110     dec->pulsepos[0] = get_bits_long(&gb, 27);
 111     dec->pulseoff[0] = get_bits(&gb, 4);
 112
 113     dec->offset1[0] |= get_bits1(&gb) << 1;
 114     dec->pulsepos[1] = get_bits_long(&gb, 27);
 115     dec->pulseoff[1] = get_bits(&gb, 4);
 116
 117     dec->offset1[0] |= get_bits1(&gb) << 2;
 118     dec->pulsepos[2] = get_bits_long(&gb, 27);
 119     dec->pulseoff[2] = get_bits(&gb, 4);
 120
 121     dec->offset1[0] |= get_bits1(&gb) << 3;
 122     dec->pulsepos[3] = get_bits_long(&gb, 27);
 123     dec->pulseoff[3] = get_bits(&gb, 4);
 124 }
 125
 126 static void truespeech_correlate_filter(TSContext *dec)
 127 {
 128     int16_t tmp[8];
 129     int i, j;
 130
 131     for(i = 0; i < 8; i++){
 132         if(i > 0){
 133             memcpy(tmp, dec->cvector, i * sizeof(*tmp));
 134             for(j = 0; j < i; j++)
 135                 dec->cvector[j] += (tmp[i - j - 1] * dec->vector[i] + 0x4000) >> 15;
 136         }
 137         dec->cvector[i] = (8 - dec->vector[i]) >> 3;
 138     }
 139     for(i = 0; i < 8; i++)
 140         dec->cvector[i] = (dec->cvector[i] * ts_decay_994_1000[i]) >> 15;
 141
 142     dec->filtval = dec->vector[0];
 143 }
 144
 145 static void truespeech_filters_merge(TSContext *dec)
 146 {
 147     int i;
 148
 149     if(!dec->flag){
 150         for(i = 0; i < 8; i++){
 151             dec->filters[i + 0] = dec->prevfilt[i];
 152             dec->filters[i + 8] = dec->prevfilt[i];
 153         }
 154     }else{
 155         for(i = 0; i < 8; i++){
 156             dec->filters[i + 0]=(dec->cvector[i] * 21846 + dec->prevfilt[i] * 10923 + 16384) >> 15;
 157             dec->filters[i + 8]=(dec->cvector[i] * 10923 + dec->prevfilt[i] * 21846 + 16384) >> 15;
 158         }
 159     }
 160     for(i = 0; i < 8; i++){
 161         dec->filters[i + 16] = dec->cvector[i];
 162         dec->filters[i + 24] = dec->cvector[i];
 163     }
 164 }
 165
 166 static void truespeech_apply_twopoint_filter(TSContext *dec, int quart)
 167 {
 168     int16_t tmp[146 + 60], *ptr0, *ptr1;
 169     const int16_t *filter;
 170     int i, t, off;
 171
 172     t = dec->offset2[quart];
 173     if(t == 127){
 174         memset(dec->newvec, 0, 60 * sizeof(*dec->newvec));
 175         return;
 176     }
 177     for(i = 0; i < 146; i++)
 178         tmp[i] = dec->filtbuf[i];
 179     off = (t / 25) + dec->offset1[quart >> 1] + 18;
 180     off = av_clip(off, 0, 145);
 181     ptr0 = tmp + 145 - off;
 182     ptr1 = tmp + 146;
 183     filter = ts_order2_coeffs + (t % 25) * 2;
 184     for(i = 0; i < 60; i++){
 185         t = (ptr0[0] * filter[0] + ptr0[1] * filter[1] + 0x2000) >> 14;
 186         ptr0++;
 187         dec->newvec[i] = t;
 188         ptr1[i] = t;
 189     }
 190 }
 191
 192 static void truespeech_place_pulses(TSContext *dec, int16_t *out, int quart)
 193 {
 194     int16_t tmp[7];
 195     int i, j, t;
 196     const int16_t *ptr1;
 197     int16_t *ptr2;
 198     int coef;
 199
 200     memset(out, 0, 60 * sizeof(*out));
 201     for(i = 0; i < 7; i++) {
 202         t = dec->pulseval[quart] & 3;
 203         dec->pulseval[quart] >>= 2;
 204         tmp[6 - i] = ts_pulse_scales[dec->pulseoff[quart] * 4 + t];
 205     }
 206
 207     coef = dec->pulsepos[quart] >> 15;
 208     ptr1 = ts_pulse_values + 30;
 209     ptr2 = tmp;
 210     for(i = 0, j = 3; (i < 30) && (j > 0); i++){
 211         t = *ptr1++;
 212         if(coef >= t)
 213             coef -= t;
 214         else{
 215             out[i] = *ptr2++;
 216             ptr1 += 30;
 217             j--;
 218         }
 219     }
 220     coef = dec->pulsepos[quart] & 0x7FFF;
 221     ptr1 = ts_pulse_values;
 222     for(i = 30, j = 4; (i < 60) && (j > 0); i++){
 223         t = *ptr1++;
 224         if(coef >= t)
 225             coef -= t;
 226         else{
 227             out[i] = *ptr2++;
 228             ptr1 += 30;
 229             j--;
 230         }
 231     }
 232
 233 }
 234
 235 static void truespeech_update_filters(TSContext *dec, int16_t *out, int quart)
 236 {
 237     int i;
 238
 239     memmove(dec->filtbuf, &dec->filtbuf[60], 86 * sizeof(*dec->filtbuf));
 240     for(i = 0; i < 60; i++){
 241         dec->filtbuf[i + 86] = out[i] + dec->newvec[i] - (dec->newvec[i] >> 3);
 242         out[i] += dec->newvec[i];
 243     }
 244 }
 245
 246 static void truespeech_synth(TSContext *dec, int16_t *out, int quart)
 247 {
 248     int i,k;
 249     int t[8];
 250     int16_t *ptr0, *ptr1;
 251
 252     ptr0 = dec->tmp1;
 253     ptr1 = dec->filters + quart * 8;
 254     for(i = 0; i < 60; i++){
 255         int sum = 0;
 256         for(k = 0; k < 8; k++)
 257             sum += ptr0[k] * (unsigned)ptr1[k];
 258         sum = out[i] + ((int)(sum + 0x800U) >> 12);
 259         out[i] = av_clip(sum, -0x7FFE, 0x7FFE);
 260         for(k = 7; k > 0; k--)
 261             ptr0[k] = ptr0[k - 1];
 262         ptr0[0] = out[i];
 263     }
 264
 265     for(i = 0; i < 8; i++)
 266         t[i] = (ts_decay_35_64[i] * ptr1[i]) >> 15;
 267
 268     ptr0 = dec->tmp2;
 269     for(i = 0; i < 60; i++){
 270         int sum = 0;
 271         for(k = 0; k < 8; k++)
 272             sum += ptr0[k] * t[k];
 273         for(k = 7; k > 0; k--)
 274             ptr0[k] = ptr0[k - 1];
 275         ptr0[0] = out[i];
 276         out[i] += (- sum) >> 12;
 277     }
 278
 279     for(i = 0; i < 8; i++)
 280         t[i] = (ts_decay_3_4[i] * ptr1[i]) >> 15;
 281
 282     ptr0 = dec->tmp3;
 283     for(i = 0; i < 60; i++){
 284         int sum = out[i] * (1 << 12);
 285         for(k = 0; k < 8; k++)
 286             sum += ptr0[k] * t[k];
 287         for(k = 7; k > 0; k--)
 288             ptr0[k] = ptr0[k - 1];
 289         ptr0[0] = av_clip((sum + 0x800) >> 12, -0x7FFE, 0x7FFE);
 290
 291         sum = ((ptr0[1] * (dec->filtval - (dec->filtval >> 2))) >> 4) + sum;
 292         sum = sum - (sum >> 3);
 293         out[i] = av_clip((sum + 0x800) >> 12, -0x7FFE, 0x7FFE);
 294     }
 295 }
 296
 297 static void truespeech_save_prevvec(TSContext *c)
 298 {
 299     int i;
 300
 301     for(i = 0; i < 8; i++)
 302         c->prevfilt[i] = c->cvector[i];
 303 }
 304
 305 static int truespeech_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
 306                                    int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
 307 {
 308     AVFrame *frame     = data;
 309     const uint8_t *buf = avpkt->data;
 310     int buf_size = avpkt->size;
 311     TSContext *c = avctx->priv_data;
 312
 313     int i, j;
 314     int16_t *samples;
 315     int iterations, ret;
 316
 317     iterations = buf_size / 32;
 318
 319     if (!iterations) {
 320         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 321                "Too small input buffer (%d bytes), need at least 32 bytes\n", buf_size);
 322         return -1;
 323     }
 324
 325     /* get output buffer */
 326     frame->nb_samples = iterations * 240;
 327     if ((ret = ff_get_buffer(avctx, frame, 0)) < 0)
 328         return ret;
 329     samples = (int16_t *)frame->data[0];
 330
 331     memset(samples, 0, iterations * 240 * sizeof(*samples));
 332
 333     for(j = 0; j < iterations; j++) {
 334         truespeech_read_frame(c, buf);
 335         buf += 32;
 336
 337         truespeech_correlate_filter(c);
 338         truespeech_filters_merge(c);
 339
 340         for(i = 0; i < 4; i++) {
 341             truespeech_apply_twopoint_filter(c, i);
 342             truespeech_place_pulses  (c, samples, i);
 343             truespeech_update_filters(c, samples, i);
 344             truespeech_synth         (c, samples, i);
 345             samples += 60;
 346         }
 347
 348         truespeech_save_prevvec(c);
 349     }
 350
 351     *got_frame_ptr = 1;
 352
 353     return buf_size;
 354 }
 355
 356 AVCodec ff_truespeech_decoder = {
 357     .name           = "truespeech",
 358     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("DSP Group TrueSpeech"),
 359     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 360     .id             = AV_CODEC_ID_TRUESPEECH,
 361     .priv_data_size = sizeof(TSContext),
 362     .init           = truespeech_decode_init,
 363     .decode         = truespeech_decode_frame,
 364     .capabilities   = AV_CODEC_CAP_DR1,
 365 };