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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  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21
  22 #include "libavutil/channel_layout.h"
  23 #include "libavutil/intreadwrite.h"
  24 #include "libavutil/mem_internal.h"
  25
  26 #include "avcodec.h"
  27 #include "bswapdsp.h"
  28 #include "get_bits.h"
  29 #include "internal.h"
  30
  31 #include "truespeech_data.h"
  32 /**
  33  * @file
  34  * TrueSpeech decoder.
  35  */
  36
  37 /**
  38  * TrueSpeech decoder context
  39  */
  40 typedef struct TSContext {
  41     BswapDSPContext bdsp;
  42     /* input data */
  43     DECLARE_ALIGNED(16, uint8_t, buffer)[32];
  44     int16_t vector[8];  ///< input vector: 5/5/4/4/4/3/3/3
  45     int offset1[2];     ///< 8-bit value, used in one copying offset
  46     int offset2[4];     ///< 7-bit value, encodes offsets for copying and for two-point filter
  47     int pulseoff[4];    ///< 4-bit offset of pulse values block
  48     int pulsepos[4];    ///< 27-bit variable, encodes 7 pulse positions
  49     int pulseval[4];    ///< 7x2-bit pulse values
  50     int flag;           ///< 1-bit flag, shows how to choose filters
  51     /* temporary data */
  52     int filtbuf[146];   // some big vector used for storing filters
  53     int prevfilt[8];    // filter from previous frame
  54     int16_t tmp1[8];    // coefficients for adding to out
  55     int16_t tmp2[8];    // coefficients for adding to out
  56     int16_t tmp3[8];    // coefficients for adding to out
  57     int16_t cvector[8]; // correlated input vector
  58     int filtval;        // gain value for one function
  59     int16_t newvec[60]; // tmp vector
  60     int16_t filters[32]; // filters for every subframe
  61 } TSContext;
  62
  63 static av_cold int truespeech_decode_init(AVCodecContext * avctx)
  64 {
  65     TSContext *c = avctx->priv_data;
  66
  67     if (avctx->channels != 1) {
  68         avpriv_request_sample(avctx, "Channel count %d", avctx->channels);
  69         return AVERROR_PATCHWELCOME;
  70     }
  71
  72     avctx->channel_layout = AV_CH_LAYOUT_MONO;
  73     avctx->sample_fmt     = AV_SAMPLE_FMT_S16;
  74
  75     ff_bswapdsp_init(&c->bdsp);
  76
  77     return 0;
  78 }
  79
  80 static void truespeech_read_frame(TSContext *dec, const uint8_t *input)
  81 {
  82     GetBitContext gb;
  83
  84     dec->bdsp.bswap_buf((uint32_t *) dec->buffer, (const uint32_t *) input, 8);
  85     init_get_bits(&gb, dec->buffer, 32 * 8);
  86
  87     dec->vector[7] = ts_codebook[7][get_bits(&gb, 3)];
  88     dec->vector[6] = ts_codebook[6][get_bits(&gb, 3)];
  89     dec->vector[5] = ts_codebook[5][get_bits(&gb, 3)];
  90     dec->vector[4] = ts_codebook[4][get_bits(&gb, 4)];
  91     dec->vector[3] = ts_codebook[3][get_bits(&gb, 4)];
  92     dec->vector[2] = ts_codebook[2][get_bits(&gb, 4)];
  93     dec->vector[1] = ts_codebook[1][get_bits(&gb, 5)];
  94     dec->vector[0] = ts_codebook[0][get_bits(&gb, 5)];
  95     dec->flag      = get_bits1(&gb);
  96
  97     dec->offset1[0] = get_bits(&gb, 4) << 4;
  98     dec->offset2[3] = get_bits(&gb, 7);
  99     dec->offset2[2] = get_bits(&gb, 7);
 100     dec->offset2[1] = get_bits(&gb, 7);
 101     dec->offset2[0] = get_bits(&gb, 7);
 102
 103     dec->offset1[1]  = get_bits(&gb, 4);
 104     dec->pulseval[1] = get_bits(&gb, 14);
 105     dec->pulseval[0] = get_bits(&gb, 14);
 106
 107     dec->offset1[1] |= get_bits(&gb, 4) << 4;
 108     dec->pulseval[3] = get_bits(&gb, 14);
 109     dec->pulseval[2] = get_bits(&gb, 14);
 110
 111     dec->offset1[0] |= get_bits1(&gb);
 112     dec->pulsepos[0] = get_bits_long(&gb, 27);
 113     dec->pulseoff[0] = get_bits(&gb, 4);
 114
 115     dec->offset1[0] |= get_bits1(&gb) << 1;
 116     dec->pulsepos[1] = get_bits_long(&gb, 27);
 117     dec->pulseoff[1] = get_bits(&gb, 4);
 118
 119     dec->offset1[0] |= get_bits1(&gb) << 2;
 120     dec->pulsepos[2] = get_bits_long(&gb, 27);
 121     dec->pulseoff[2] = get_bits(&gb, 4);
 122
 123     dec->offset1[0] |= get_bits1(&gb) << 3;
 124     dec->pulsepos[3] = get_bits_long(&gb, 27);
 125     dec->pulseoff[3] = get_bits(&gb, 4);
 126 }
 127
 128 static void truespeech_correlate_filter(TSContext *dec)
 129 {
 130     int16_t tmp[8];
 131     int i, j;
 132
 133     for(i = 0; i < 8; i++){
 134         if(i > 0){
 135             memcpy(tmp, dec->cvector, i * sizeof(*tmp));
 136             for(j = 0; j < i; j++)
 137                 dec->cvector[j] += (tmp[i - j - 1] * dec->vector[i] + 0x4000) >> 15;
 138         }
 139         dec->cvector[i] = (8 - dec->vector[i]) >> 3;
 140     }
 141     for(i = 0; i < 8; i++)
 142         dec->cvector[i] = (dec->cvector[i] * ts_decay_994_1000[i]) >> 15;
 143
 144     dec->filtval = dec->vector[0];
 145 }
 146
 147 static void truespeech_filters_merge(TSContext *dec)
 148 {
 149     int i;
 150
 151     if(!dec->flag){
 152         for(i = 0; i < 8; i++){
 153             dec->filters[i + 0] = dec->prevfilt[i];
 154             dec->filters[i + 8] = dec->prevfilt[i];
 155         }
 156     }else{
 157         for(i = 0; i < 8; i++){
 158             dec->filters[i + 0]=(dec->cvector[i] * 21846 + dec->prevfilt[i] * 10923 + 16384) >> 15;
 159             dec->filters[i + 8]=(dec->cvector[i] * 10923 + dec->prevfilt[i] * 21846 + 16384) >> 15;
 160         }
 161     }
 162     for(i = 0; i < 8; i++){
 163         dec->filters[i + 16] = dec->cvector[i];
 164         dec->filters[i + 24] = dec->cvector[i];
 165     }
 166 }
 167
 168 static void truespeech_apply_twopoint_filter(TSContext *dec, int quart)
 169 {
 170     int16_t tmp[146 + 60], *ptr0, *ptr1;
 171     const int16_t *filter;
 172     int i, t, off;
 173
 174     t = dec->offset2[quart];
 175     if(t == 127){
 176         memset(dec->newvec, 0, 60 * sizeof(*dec->newvec));
 177         return;
 178     }
 179     for(i = 0; i < 146; i++)
 180         tmp[i] = dec->filtbuf[i];
 181     off = (t / 25) + dec->offset1[quart >> 1] + 18;
 182     off = av_clip(off, 0, 145);
 183     ptr0 = tmp + 145 - off;
 184     ptr1 = tmp + 146;
 185     filter = ts_order2_coeffs + (t % 25) * 2;
 186     for(i = 0; i < 60; i++){
 187         t = (ptr0[0] * filter[0] + ptr0[1] * filter[1] + 0x2000) >> 14;
 188         ptr0++;
 189         dec->newvec[i] = t;
 190         ptr1[i] = t;
 191     }
 192 }
 193
 194 static void truespeech_place_pulses(TSContext *dec, int16_t *out, int quart)
 195 {
 196     int16_t tmp[7];
 197     int i, j, t;
 198     const int16_t *ptr1;
 199     int16_t *ptr2;
 200     int coef;
 201
 202     memset(out, 0, 60 * sizeof(*out));
 203     for(i = 0; i < 7; i++) {
 204         t = dec->pulseval[quart] & 3;
 205         dec->pulseval[quart] >>= 2;
 206         tmp[6 - i] = ts_pulse_scales[dec->pulseoff[quart] * 4 + t];
 207     }
 208
 209     coef = dec->pulsepos[quart] >> 15;
 210     ptr1 = ts_pulse_values + 30;
 211     ptr2 = tmp;
 212     for(i = 0, j = 3; (i < 30) && (j > 0); i++){
 213         t = *ptr1++;
 214         if(coef >= t)
 215             coef -= t;
 216         else{
 217             out[i] = *ptr2++;
 218             ptr1 += 30;
 219             j--;
 220         }
 221     }
 222     coef = dec->pulsepos[quart] & 0x7FFF;
 223     ptr1 = ts_pulse_values;
 224     for(i = 30, j = 4; (i < 60) && (j > 0); i++){
 225         t = *ptr1++;
 226         if(coef >= t)
 227             coef -= t;
 228         else{
 229             out[i] = *ptr2++;
 230             ptr1 += 30;
 231             j--;
 232         }
 233     }
 234
 235 }
 236
 237 static void truespeech_update_filters(TSContext *dec, int16_t *out, int quart)
 238 {
 239     int i;
 240
 241     memmove(dec->filtbuf, &dec->filtbuf[60], 86 * sizeof(*dec->filtbuf));
 242     for(i = 0; i < 60; i++){
 243         dec->filtbuf[i + 86] = out[i] + dec->newvec[i] - (dec->newvec[i] >> 3);
 244         out[i] += dec->newvec[i];
 245     }
 246 }
 247
 248 static void truespeech_synth(TSContext *dec, int16_t *out, int quart)
 249 {
 250     int i,k;
 251     int t[8];
 252     int16_t *ptr0, *ptr1;
 253
 254     ptr0 = dec->tmp1;
 255     ptr1 = dec->filters + quart * 8;
 256     for(i = 0; i < 60; i++){
 257         int sum = 0;
 258         for(k = 0; k < 8; k++)
 259             sum += ptr0[k] * (unsigned)ptr1[k];
 260         sum = out[i] + ((int)(sum + 0x800U) >> 12);
 261         out[i] = av_clip(sum, -0x7FFE, 0x7FFE);
 262         for(k = 7; k > 0; k--)
 263             ptr0[k] = ptr0[k - 1];
 264         ptr0[0] = out[i];
 265     }
 266
 267     for(i = 0; i < 8; i++)
 268         t[i] = (ts_decay_35_64[i] * ptr1[i]) >> 15;
 269
 270     ptr0 = dec->tmp2;
 271     for(i = 0; i < 60; i++){
 272         int sum = 0;
 273         for(k = 0; k < 8; k++)
 274             sum += ptr0[k] * t[k];
 275         for(k = 7; k > 0; k--)
 276             ptr0[k] = ptr0[k - 1];
 277         ptr0[0] = out[i];
 278         out[i] += (- sum) >> 12;
 279     }
 280
 281     for(i = 0; i < 8; i++)
 282         t[i] = (ts_decay_3_4[i] * ptr1[i]) >> 15;
 283
 284     ptr0 = dec->tmp3;
 285     for(i = 0; i < 60; i++){
 286         int sum = out[i] * (1 << 12);
 287         for(k = 0; k < 8; k++)
 288             sum += ptr0[k] * t[k];
 289         for(k = 7; k > 0; k--)
 290             ptr0[k] = ptr0[k - 1];
 291         ptr0[0] = av_clip((sum + 0x800) >> 12, -0x7FFE, 0x7FFE);
 292
 293         sum = ((ptr0[1] * (dec->filtval - (dec->filtval >> 2))) >> 4) + sum;
 294         sum = sum - (sum >> 3);
 295         out[i] = av_clip((sum + 0x800) >> 12, -0x7FFE, 0x7FFE);
 296     }
 297 }
 298
 299 static void truespeech_save_prevvec(TSContext *c)
 300 {
 301     int i;
 302
 303     for(i = 0; i < 8; i++)
 304         c->prevfilt[i] = c->cvector[i];
 305 }
 306
 307 static int truespeech_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
 308                                    int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
 309 {
 310     AVFrame *frame     = data;
 311     const uint8_t *buf = avpkt->data;
 312     int buf_size = avpkt->size;
 313     TSContext *c = avctx->priv_data;
 314
 315     int i, j;
 316     int16_t *samples;
 317     int iterations, ret;
 318
 319     iterations = buf_size / 32;
 320
 321     if (!iterations) {
 322         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 323                "Too small input buffer (%d bytes), need at least 32 bytes\n", buf_size);
 324         return -1;
 325     }
 326
 327     /* get output buffer */
 328     frame->nb_samples = iterations * 240;
 329     if ((ret = ff_get_buffer(avctx, frame, 0)) < 0)
 330         return ret;
 331     samples = (int16_t *)frame->data[0];
 332
 333     memset(samples, 0, iterations * 240 * sizeof(*samples));
 334
 335     for(j = 0; j < iterations; j++) {
 336         truespeech_read_frame(c, buf);
 337         buf += 32;
 338
 339         truespeech_correlate_filter(c);
 340         truespeech_filters_merge(c);
 341
 342         for(i = 0; i < 4; i++) {
 343             truespeech_apply_twopoint_filter(c, i);
 344             truespeech_place_pulses  (c, samples, i);
 345             truespeech_update_filters(c, samples, i);
 346             truespeech_synth         (c, samples, i);
 347             samples += 60;
 348         }
 349
 350         truespeech_save_prevvec(c);
 351     }
 352
 353     *got_frame_ptr = 1;
 354
 355     return buf_size;
 356 }
 357
 358 const AVCodec ff_truespeech_decoder = {
 359     .name           = "truespeech",
 360     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("DSP Group TrueSpeech"),
 361     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 362     .id             = AV_CODEC_ID_TRUESPEECH,
 363     .priv_data_size = sizeof(TSContext),
 364     .init           = truespeech_decode_init,
 365     .decode         = truespeech_decode_frame,
 366     .capabilities   = AV_CODEC_CAP_DR1,
 367 };