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

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2001, 2002 Fabrice Bellard
   3  *
   4  * This file is part of FFmpeg.
   5  *
   6  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   7  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   8  * License as published by the Free Software Foundation; either
   9  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  10  *
  11  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  14  * Lesser General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  17  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  18  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  19  */
  20
  21 #include <stdint.h>
  22
  23 #include "libavutil/attributes.h"
  24 #include "libavutil/mem.h"
  25 #include "libavutil/mem_internal.h"
  26 #include "libavutil/thread.h"
  27
  28 #include "dct32.h"
  29 #include "mathops.h"
  30 #include "mpegaudiodsp.h"
  31 #include "mpegaudio.h"
  32
  33 #if USE_FLOATS
  34 #define RENAME(n) n##_float
  35
  36 static inline float round_sample(float *sum)
  37 {
  38     float sum1=*sum;
  39     *sum = 0;
  40     return sum1;
  41 }
  42
  43 #define MACS(rt, ra, rb) rt+=(ra)*(rb)
  44 #define MULS(ra, rb) ((ra)*(rb))
  45 #define MULH3(x, y, s) ((s)*(y)*(x))
  46 #define MLSS(rt, ra, rb) rt-=(ra)*(rb)
  47 #define MULLx(x, y, s) ((y)*(x))
  48 #define FIXHR(x)        ((float)(x))
  49 #define FIXR(x)        ((float)(x))
  50 #define SHR(a,b)       ((a)*(1.0f/(1<<(b))))
  51
  52 #else
  53
  54 #define RENAME(n) n##_fixed
  55 #define OUT_SHIFT (WFRAC_BITS + FRAC_BITS - 15)
  56
  57 static inline int round_sample(int64_t *sum)
  58 {
  59     int sum1;
  60     sum1 = (int)((*sum) >> OUT_SHIFT);
  61     *sum &= (1<<OUT_SHIFT)-1;
  62     return av_clip_int16(sum1);
  63 }
  64
  65 #   define MULS(ra, rb) MUL64(ra, rb)
  66 #   define MACS(rt, ra, rb) MAC64(rt, ra, rb)
  67 #   define MLSS(rt, ra, rb) MLS64(rt, ra, rb)
  68 #   define MULH3(x, y, s) MULH((s)*(x), y)
  69 #   define MULLx(x, y, s) MULL((int)(x),(y),s)
  70 #   define SHR(a,b)       (((int)(a))>>(b))
  71 #   define FIXR(a)        ((int)((a) * FRAC_ONE + 0.5))
  72 #   define FIXHR(a)       ((int)((a) * (1LL<<32) + 0.5))
  73 #endif
  74
  75 /** Window for MDCT. Actually only the elements in [0,17] and
  76     [MDCT_BUF_SIZE/2, MDCT_BUF_SIZE/2 + 17] are actually used. The rest
  77     is just to preserve alignment for SIMD implementations.
  78 */
  79 DECLARE_ALIGNED(16, INTFLOAT, RENAME(ff_mdct_win))[8][MDCT_BUF_SIZE];
  80
  81 DECLARE_ALIGNED(16, MPA_INT, RENAME(ff_mpa_synth_window))[512+256];
  82
  83 #define SUM8(op, sum, w, p)               \
  84 {                                         \
  85     op(sum, (w)[0 * 64], (p)[0 * 64]);    \
  86     op(sum, (w)[1 * 64], (p)[1 * 64]);    \
  87     op(sum, (w)[2 * 64], (p)[2 * 64]);    \
  88     op(sum, (w)[3 * 64], (p)[3 * 64]);    \
  89     op(sum, (w)[4 * 64], (p)[4 * 64]);    \
  90     op(sum, (w)[5 * 64], (p)[5 * 64]);    \
  91     op(sum, (w)[6 * 64], (p)[6 * 64]);    \
  92     op(sum, (w)[7 * 64], (p)[7 * 64]);    \
  93 }
  94
  95 #define SUM8P2(sum1, op1, sum2, op2, w1, w2, p) \
  96 {                                               \
  97     INTFLOAT tmp;\
  98     tmp = p[0 * 64];\
  99     op1(sum1, (w1)[0 * 64], tmp);\
 100     op2(sum2, (w2)[0 * 64], tmp);\
 101     tmp = p[1 * 64];\
 102     op1(sum1, (w1)[1 * 64], tmp);\
 103     op2(sum2, (w2)[1 * 64], tmp);\
 104     tmp = p[2 * 64];\
 105     op1(sum1, (w1)[2 * 64], tmp);\
 106     op2(sum2, (w2)[2 * 64], tmp);\
 107     tmp = p[3 * 64];\
 108     op1(sum1, (w1)[3 * 64], tmp);\
 109     op2(sum2, (w2)[3 * 64], tmp);\
 110     tmp = p[4 * 64];\
 111     op1(sum1, (w1)[4 * 64], tmp);\
 112     op2(sum2, (w2)[4 * 64], tmp);\
 113     tmp = p[5 * 64];\
 114     op1(sum1, (w1)[5 * 64], tmp);\
 115     op2(sum2, (w2)[5 * 64], tmp);\
 116     tmp = p[6 * 64];\
 117     op1(sum1, (w1)[6 * 64], tmp);\
 118     op2(sum2, (w2)[6 * 64], tmp);\
 119     tmp = p[7 * 64];\
 120     op1(sum1, (w1)[7 * 64], tmp);\
 121     op2(sum2, (w2)[7 * 64], tmp);\
 122 }
 123
 124 void RENAME(ff_mpadsp_apply_window)(MPA_INT *synth_buf, MPA_INT *window,
 125                                   int *dither_state, OUT_INT *samples,
 126                                   ptrdiff_t incr)
 127 {
 128     register const MPA_INT *w, *w2, *p;
 129     int j;
 130     OUT_INT *samples2;
 131 #if USE_FLOATS
 132     float sum, sum2;
 133 #else
 134     int64_t sum, sum2;
 135 #endif
 136
 137     /* copy to avoid wrap */
 138     memcpy(synth_buf + 512, synth_buf, 32 * sizeof(*synth_buf));
 139
 140     samples2 = samples + 31 * incr;
 141     w = window;
 142     w2 = window + 31;
 143
 144     sum = *dither_state;
 145     p = synth_buf + 16;
 146     SUM8(MACS, sum, w, p);
 147     p = synth_buf + 48;
 148     SUM8(MLSS, sum, w + 32, p);
 149     *samples = round_sample(&sum);
 150     samples += incr;
 151     w++;
 152
 153     /* we calculate two samples at the same time to avoid one memory
 154        access per two sample */
 155     for(j=1;j<16;j++) {
 156         sum2 = 0;
 157         p = synth_buf + 16 + j;
 158         SUM8P2(sum, MACS, sum2, MLSS, w, w2, p);
 159         p = synth_buf + 48 - j;
 160         SUM8P2(sum, MLSS, sum2, MLSS, w + 32, w2 + 32, p);
 161
 162         *samples = round_sample(&sum);
 163         samples += incr;
 164         sum += sum2;
 165         *samples2 = round_sample(&sum);
 166         samples2 -= incr;
 167         w++;
 168         w2--;
 169     }
 170
 171     p = synth_buf + 32;
 172     SUM8(MLSS, sum, w + 32, p);
 173     *samples = round_sample(&sum);
 174     *dither_state= sum;
 175 }
 176
 177 /* 32 sub band synthesis filter. Input: 32 sub band samples, Output:
 178    32 samples. */
 179 void RENAME(ff_mpa_synth_filter)(MPADSPContext *s, MPA_INT *synth_buf_ptr,
 180                                  int *synth_buf_offset,
 181                                  MPA_INT *window, int *dither_state,
 182                                  OUT_INT *samples, ptrdiff_t incr,
 183                                  MPA_INT *sb_samples)
 184 {
 185     MPA_INT *synth_buf;
 186     int offset;
 187
 188     offset = *synth_buf_offset;
 189     synth_buf = synth_buf_ptr + offset;
 190
 191     s->RENAME(dct32)(synth_buf, sb_samples);
 192     s->RENAME(apply_window)(synth_buf, window, dither_state, samples, incr);
 193
 194     offset = (offset - 32) & 511;
 195     *synth_buf_offset = offset;
 196 }
 197
 198 static av_cold void mpa_synth_init(MPA_INT *window)
 199 {
 200     int i, j;
 201
 202     /* max = 18760, max sum over all 16 coefs : 44736 */
 203     for(i=0;i<257;i++) {
 204         INTFLOAT v;
 205         v = ff_mpa_enwindow[i];
 206 #if USE_FLOATS
 207         v *= 1.0 / (1LL<<(16 + FRAC_BITS));
 208 #endif
 209         window[i] = v;
 210         if ((i & 63) != 0)
 211             v = -v;
 212         if (i != 0)
 213             window[512 - i] = v;
 214     }
 215
 216
 217     // Needed for avoiding shuffles in ASM implementations
 218     for(i=0; i < 8; i++)
 219         for(j=0; j < 16; j++)
 220             window[512+16*i+j] = window[64*i+32-j];
 221
 222     for(i=0; i < 8; i++)
 223         for(j=0; j < 16; j++)
 224             window[512+128+16*i+j] = window[64*i+48-j];
 225 }
 226
 227 static av_cold void mpa_synth_window_init(void)
 228 {
 229     mpa_synth_init(RENAME(ff_mpa_synth_window));
 230 }
 231
 232 av_cold void RENAME(ff_mpa_synth_init)(void)
 233 {
 234     static AVOnce init_static_once = AV_ONCE_INIT;
 235     ff_thread_once(&init_static_once, mpa_synth_window_init);
 236 }
 237
 238 /* cos(pi*i/18) */
 239 #define C1 FIXHR(0.98480775301220805936/2)
 240 #define C2 FIXHR(0.93969262078590838405/2)
 241 #define C3 FIXHR(0.86602540378443864676/2)
 242 #define C4 FIXHR(0.76604444311897803520/2)
 243 #define C5 FIXHR(0.64278760968653932632/2)
 244 #define C6 FIXHR(0.5/2)
 245 #define C7 FIXHR(0.34202014332566873304/2)
 246 #define C8 FIXHR(0.17364817766693034885/2)
 247
 248 /* 0.5 / cos(pi*(2*i+1)/36) */
 249 static const INTFLOAT icos36[9] = {
 250     FIXR(0.50190991877167369479),
 251     FIXR(0.51763809020504152469), //0
 252     FIXR(0.55168895948124587824),
 253     FIXR(0.61038729438072803416),
 254     FIXR(0.70710678118654752439), //1
 255     FIXR(0.87172339781054900991),
 256     FIXR(1.18310079157624925896),
 257     FIXR(1.93185165257813657349), //2
 258     FIXR(5.73685662283492756461),
 259 };
 260
 261 /* 0.5 / cos(pi*(2*i+1)/36) */
 262 static const INTFLOAT icos36h[9] = {
 263     FIXHR(0.50190991877167369479/2),
 264     FIXHR(0.51763809020504152469/2), //0
 265     FIXHR(0.55168895948124587824/2),
 266     FIXHR(0.61038729438072803416/2),
 267     FIXHR(0.70710678118654752439/2), //1
 268     FIXHR(0.87172339781054900991/2),
 269     FIXHR(1.18310079157624925896/4),
 270     FIXHR(1.93185165257813657349/4), //2
 271 //    FIXHR(5.73685662283492756461),
 272 };
 273
 274 /* using Lee like decomposition followed by hand coded 9 points DCT */
 275 static void imdct36(INTFLOAT *out, INTFLOAT *buf, SUINTFLOAT *in, INTFLOAT *win)
 276 {
 277     int i, j;
 278     SUINTFLOAT t0, t1, t2, t3, s0, s1, s2, s3;
 279     SUINTFLOAT tmp[18], *tmp1, *in1;
 280
 281     for (i = 17; i >= 1; i--)
 282         in[i] += in[i-1];
 283     for (i = 17; i >= 3; i -= 2)
 284         in[i] += in[i-2];
 285
 286     for (j = 0; j < 2; j++) {
 287         tmp1 = tmp + j;
 288         in1 = in + j;
 289
 290         t2 = in1[2*4] + in1[2*8] - in1[2*2];
 291
 292         t3 = in1[2*0] + SHR(in1[2*6],1);
 293         t1 = in1[2*0] - in1[2*6];
 294         tmp1[ 6] = t1 - SHR(t2,1);
 295         tmp1[16] = t1 + t2;
 296
 297         t0 = MULH3(in1[2*2] + in1[2*4] ,    C2, 2);
 298         t1 = MULH3(in1[2*4] - in1[2*8] , -2*C8, 1);
 299         t2 = MULH3(in1[2*2] + in1[2*8] ,   -C4, 2);
 300
 301         tmp1[10] = t3 - t0 - t2;
 302         tmp1[ 2] = t3 + t0 + t1;
 303         tmp1[14] = t3 + t2 - t1;
 304
 305         tmp1[ 4] = MULH3(in1[2*5] + in1[2*7] - in1[2*1], -C3, 2);
 306         t2 = MULH3(in1[2*1] + in1[2*5],    C1, 2);
 307         t3 = MULH3(in1[2*5] - in1[2*7], -2*C7, 1);
 308         t0 = MULH3(in1[2*3], C3, 2);
 309
 310         t1 = MULH3(in1[2*1] + in1[2*7],   -C5, 2);
 311
 312         tmp1[ 0] = t2 + t3 + t0;
 313         tmp1[12] = t2 + t1 - t0;
 314         tmp1[ 8] = t3 - t1 - t0;
 315     }
 316
 317     i = 0;
 318     for (j = 0; j < 4; j++) {
 319         t0 = tmp[i];
 320         t1 = tmp[i + 2];
 321         s0 = t1 + t0;
 322         s2 = t1 - t0;
 323
 324         t2 = tmp[i + 1];
 325         t3 = tmp[i + 3];
 326         s1 = MULH3(t3 + t2, icos36h[    j], 2);
 327         s3 = MULLx(t3 - t2, icos36 [8 - j], FRAC_BITS);
 328
 329         t0 = s0 + s1;
 330         t1 = s0 - s1;
 331         out[(9 + j) * SBLIMIT] = MULH3(t1, win[     9 + j], 1) + buf[4*(9 + j)];
 332         out[(8 - j) * SBLIMIT] = MULH3(t1, win[     8 - j], 1) + buf[4*(8 - j)];
 333         buf[4 * ( 9 + j     )] = MULH3(t0, win[MDCT_BUF_SIZE/2 + 9 + j], 1);
 334         buf[4 * ( 8 - j     )] = MULH3(t0, win[MDCT_BUF_SIZE/2 + 8 - j], 1);
 335
 336         t0 = s2 + s3;
 337         t1 = s2 - s3;
 338         out[(9 + 8 - j) * SBLIMIT] = MULH3(t1, win[     9 + 8 - j], 1) + buf[4*(9 + 8 - j)];
 339         out[         j  * SBLIMIT] = MULH3(t1, win[             j], 1) + buf[4*(        j)];
 340         buf[4 * ( 9 + 8 - j     )] = MULH3(t0, win[MDCT_BUF_SIZE/2 + 9 + 8 - j], 1);
 341         buf[4 * (         j     )] = MULH3(t0, win[MDCT_BUF_SIZE/2         + j], 1);
 342         i += 4;
 343     }
 344
 345     s0 = tmp[16];
 346     s1 = MULH3(tmp[17], icos36h[4], 2);
 347     t0 = s0 + s1;
 348     t1 = s0 - s1;
 349     out[(9 + 4) * SBLIMIT] = MULH3(t1, win[     9 + 4], 1) + buf[4*(9 + 4)];
 350     out[(8 - 4) * SBLIMIT] = MULH3(t1, win[     8 - 4], 1) + buf[4*(8 - 4)];
 351     buf[4 * ( 9 + 4     )] = MULH3(t0, win[MDCT_BUF_SIZE/2 + 9 + 4], 1);
 352     buf[4 * ( 8 - 4     )] = MULH3(t0, win[MDCT_BUF_SIZE/2 + 8 - 4], 1);
 353 }
 354
 355 void RENAME(ff_imdct36_blocks)(INTFLOAT *out, INTFLOAT *buf, INTFLOAT *in,
 356                                int count, int switch_point, int block_type)
 357 {
 358     int j;
 359     for (j=0 ; j < count; j++) {
 360         /* apply window & overlap with previous buffer */
 361
 362         /* select window */
 363         int win_idx = (switch_point && j < 2) ? 0 : block_type;
 364         INTFLOAT *win = RENAME(ff_mdct_win)[win_idx + (4 & -(j & 1))];
 365
 366         imdct36(out, buf, in, win);
 367
 368         in  += 18;
 369         buf += ((j&3) != 3 ? 1 : (72-3));
 370         out++;
 371     }
 372 }
 373