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

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2013
   3  *      MIPS Technologies, Inc., California.
   4  *
   5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   6  * modification, are permitted provided that the following conditions
   7  * are met:
   8  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
   9  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  10  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  11  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  12  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  13  * 3. Neither the name of the MIPS Technologies, Inc., nor the names of its
  14  *    contributors may be used to endorse or promote products derived from
  15  *    this software without specific prior written permission.
  16  *
  17  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE MIPS TECHNOLOGIES, INC. ``AS IS'' AND
  18  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  19  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  20  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE MIPS TECHNOLOGIES, INC. BE LIABLE
  21  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  22  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  23  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  24  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  25  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  26  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  27  * SUCH DAMAGE.
  28  *
  29  * AAC decoder fixed-point implementation
  30  *
  31  * Copyright (c) 2005-2006 Oded Shimon ( ods15 ods15 dyndns org )
  32  * Copyright (c) 2006-2007 Maxim Gavrilov ( maxim.gavrilov gmail com )
  33  *
  34  * This file is part of FFmpeg.
  35  *
  36  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
  37  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  38  * License as published by the Free Software Foundation; either
  39  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  40  *
  41  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  42  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  43  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  44  * Lesser General Public License for more details.
  45  *
  46  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  47  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  48  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  49  */
  50
  51 /**
  52  * @file
  53  * AAC decoder
  54  * @author Oded Shimon  ( ods15 ods15 dyndns org )
  55  * @author Maxim Gavrilov ( maxim.gavrilov gmail com )
  56  *
  57  * Fixed point implementation
  58  * @author Stanislav Ocovaj ( stanislav.ocovaj imgtec com )
  59  */
  60
  61 #define FFT_FLOAT 0
  62 #define FFT_FIXED_32 1
  63 #define USE_FIXED 1
  64
  65 #include "libavutil/fixed_dsp.h"
  66 #include "libavutil/opt.h"
  67 #include "avcodec.h"
  68 #include "internal.h"
  69 #include "get_bits.h"
  70 #include "fft.h"
  71 #include "lpc.h"
  72 #include "kbdwin.h"
  73 #include "sinewin_fixed_tablegen.h"
  74
  75 #include "aac.h"
  76 #include "aactab.h"
  77 #include "aacdectab.h"
  78 #include "adts_header.h"
  79 #include "cbrt_data.h"
  80 #include "sbr.h"
  81 #include "aacsbr.h"
  82 #include "mpeg4audio.h"
  83 #include "profiles.h"
  84 #include "libavutil/intfloat.h"
  85
  86 #include <math.h>
  87 #include <string.h>
  88
  89 DECLARE_ALIGNED(32, static int, AAC_RENAME2(aac_kbd_long_1024))[1024];
  90 DECLARE_ALIGNED(32, static int, AAC_RENAME2(aac_kbd_short_128))[128];
  91
  92 static av_always_inline void reset_predict_state(PredictorState *ps)
  93 {
  94     ps->r0.mant   = 0;
  95     ps->r0.exp   = 0;
  96     ps->r1.mant   = 0;
  97     ps->r1.exp   = 0;
  98     ps->cor0.mant = 0;
  99     ps->cor0.exp = 0;
 100     ps->cor1.mant = 0;
 101     ps->cor1.exp = 0;
 102     ps->var0.mant = 0x20000000;
 103     ps->var0.exp = 1;
 104     ps->var1.mant = 0x20000000;
 105     ps->var1.exp = 1;
 106 }
 107
 108 static const int exp2tab[4] = { Q31(1.0000000000/2), Q31(1.1892071150/2), Q31(1.4142135624/2), Q31(1.6817928305/2) };  // 2^0, 2^0.25, 2^0.5, 2^0.75
 109
 110 static inline int *DEC_SPAIR(int *dst, unsigned idx)
 111 {
 112     dst[0] = (idx & 15) - 4;
 113     dst[1] = (idx >> 4 & 15) - 4;
 114
 115     return dst + 2;
 116 }
 117
 118 static inline int *DEC_SQUAD(int *dst, unsigned idx)
 119 {
 120     dst[0] = (idx & 3) - 1;
 121     dst[1] = (idx >> 2 & 3) - 1;
 122     dst[2] = (idx >> 4 & 3) - 1;
 123     dst[3] = (idx >> 6 & 3) - 1;
 124
 125     return dst + 4;
 126 }
 127
 128 static inline int *DEC_UPAIR(int *dst, unsigned idx, unsigned sign)
 129 {
 130     dst[0] = (idx & 15) * (1 - (sign & 0xFFFFFFFE));
 131     dst[1] = (idx >> 4 & 15) * (1 - ((sign & 1) * 2));
 132
 133     return dst + 2;
 134 }
 135
 136 static inline int *DEC_UQUAD(int *dst, unsigned idx, unsigned sign)
 137 {
 138     unsigned nz = idx >> 12;
 139
 140     dst[0] = (idx & 3) * (1 + (((int)sign >> 31) * 2));
 141     sign <<= nz & 1;
 142     nz >>= 1;
 143     dst[1] = (idx >> 2 & 3) * (1 + (((int)sign >> 31) * 2));
 144     sign <<= nz & 1;
 145     nz >>= 1;
 146     dst[2] = (idx >> 4 & 3) * (1 + (((int)sign >> 31) * 2));
 147     sign <<= nz & 1;
 148     nz >>= 1;
 149     dst[3] = (idx >> 6 & 3) * (1 + (((int)sign >> 31) * 2));
 150
 151     return dst + 4;
 152 }
 153
 154 static void vector_pow43(int *coefs, int len)
 155 {
 156     int i, coef;
 157
 158     for (i=0; i<len; i++) {
 159         coef = coefs[i];
 160         if (coef < 0)
 161             coef = -(int)ff_cbrt_tab_fixed[(-coef) & 8191];
 162         else
 163             coef =  (int)ff_cbrt_tab_fixed[  coef  & 8191];
 164         coefs[i] = coef;
 165     }
 166 }
 167
 168 static void subband_scale(int *dst, int *src, int scale, int offset, int len, void *log_context)
 169 {
 170     int ssign = scale < 0 ? -1 : 1;
 171     int s = FFABS(scale);
 172     unsigned int round;
 173     int i, out, c = exp2tab[s & 3];
 174
 175     s = offset - (s >> 2);
 176
 177     if (s > 31) {
 178         for (i=0; i<len; i++) {
 179             dst[i] = 0;
 180         }
 181     } else if (s > 0) {
 182         round = 1 << (s-1);
 183         for (i=0; i<len; i++) {
 184             out = (int)(((int64_t)src[i] * c) >> 32);
 185             dst[i] = ((int)(out+round) >> s) * ssign;
 186         }
 187     } else if (s > -32) {
 188         s = s + 32;
 189         round = 1U << (s-1);
 190         for (i=0; i<len; i++) {
 191             out = (int)((int64_t)((int64_t)src[i] * c + round) >> s);
 192             dst[i] = out * (unsigned)ssign;
 193         }
 194     } else {
 195         av_log(log_context, AV_LOG_ERROR, "Overflow in subband_scale()\n");
 196     }
 197 }
 198
 199 static void noise_scale(int *coefs, int scale, int band_energy, int len)
 200 {
 201     int s = -scale;
 202     unsigned int round;
 203     int i, out, c = exp2tab[s & 3];
 204     int nlz = 0;
 205
 206     av_assert0(s >= 0);
 207     while (band_energy > 0x7fff) {
 208         band_energy >>= 1;
 209         nlz++;
 210     }
 211     c /= band_energy;
 212     s = 21 + nlz - (s >> 2);
 213
 214     if (s > 31) {
 215         for (i=0; i<len; i++) {
 216             coefs[i] = 0;
 217         }
 218     } else if (s >= 0) {
 219         round = s ? 1 << (s-1) : 0;
 220         for (i=0; i<len; i++) {
 221             out = (int)(((int64_t)coefs[i] * c) >> 32);
 222             coefs[i] = -((int)(out+round) >> s);
 223         }
 224     }
 225     else {
 226         s = s + 32;
 227         if (s > 0) {
 228             round = 1 << (s-1);
 229             for (i=0; i<len; i++) {
 230                 out = (int)((int64_t)((int64_t)coefs[i] * c + round) >> s);
 231                 coefs[i] = -out;
 232             }
 233         } else {
 234             for (i=0; i<len; i++)
 235                 coefs[i] = -(int64_t)coefs[i] * c * (1 << -s);
 236         }
 237     }
 238 }
 239
 240 static av_always_inline SoftFloat flt16_round(SoftFloat pf)
 241 {
 242     SoftFloat tmp;
 243     int s;
 244
 245     tmp.exp = pf.exp;
 246     s = pf.mant >> 31;
 247     tmp.mant = (pf.mant ^ s) - s;
 248     tmp.mant = (tmp.mant + 0x00200000U) & 0xFFC00000U;
 249     tmp.mant = (tmp.mant ^ s) - s;
 250
 251     return tmp;
 252 }
 253
 254 static av_always_inline SoftFloat flt16_even(SoftFloat pf)
 255 {
 256     SoftFloat tmp;
 257     int s;
 258
 259     tmp.exp = pf.exp;
 260     s = pf.mant >> 31;
 261     tmp.mant = (pf.mant ^ s) - s;
 262     tmp.mant = (tmp.mant + 0x001FFFFFU + (tmp.mant & 0x00400000U >> 16)) & 0xFFC00000U;
 263     tmp.mant = (tmp.mant ^ s) - s;
 264
 265     return tmp;
 266 }
 267
 268 static av_always_inline SoftFloat flt16_trunc(SoftFloat pf)
 269 {
 270     SoftFloat pun;
 271     int s;
 272
 273     pun.exp = pf.exp;
 274     s = pf.mant >> 31;
 275     pun.mant = (pf.mant ^ s) - s;
 276     pun.mant = pun.mant & 0xFFC00000U;
 277     pun.mant = (pun.mant ^ s) - s;
 278
 279     return pun;
 280 }
 281
 282 static av_always_inline void predict(PredictorState *ps, int *coef,
 283                                      int output_enable)
 284 {
 285     const SoftFloat a     = { 1023410176, 0 };  // 61.0 / 64
 286     const SoftFloat alpha = {  973078528, 0 };  // 29.0 / 32
 287     SoftFloat e0, e1;
 288     SoftFloat pv;
 289     SoftFloat k1, k2;
 290     SoftFloat   r0 = ps->r0,     r1 = ps->r1;
 291     SoftFloat cor0 = ps->cor0, cor1 = ps->cor1;
 292     SoftFloat var0 = ps->var0, var1 = ps->var1;
 293     SoftFloat tmp;
 294
 295     if (var0.exp > 1 || (var0.exp == 1 && var0.mant > 0x20000000)) {
 296         k1 = av_mul_sf(cor0, flt16_even(av_div_sf(a, var0)));
 297     }
 298     else {
 299         k1.mant = 0;
 300         k1.exp = 0;
 301     }
 302
 303     if (var1.exp > 1 || (var1.exp == 1 && var1.mant > 0x20000000)) {
 304         k2 = av_mul_sf(cor1, flt16_even(av_div_sf(a, var1)));
 305     }
 306     else {
 307         k2.mant = 0;
 308         k2.exp = 0;
 309     }
 310
 311     tmp = av_mul_sf(k1, r0);
 312     pv = flt16_round(av_add_sf(tmp, av_mul_sf(k2, r1)));
 313     if (output_enable) {
 314         int shift = 28 - pv.exp;
 315
 316         if (shift < 31) {
 317             if (shift > 0) {
 318                 *coef += (unsigned)((pv.mant + (1 << (shift - 1))) >> shift);
 319             } else
 320                 *coef += (unsigned)pv.mant << -shift;
 321         }
 322     }
 323
 324     e0 = av_int2sf(*coef, 2);
 325     e1 = av_sub_sf(e0, tmp);
 326
 327     ps->cor1 = flt16_trunc(av_add_sf(av_mul_sf(alpha, cor1), av_mul_sf(r1, e1)));
 328     tmp = av_add_sf(av_mul_sf(r1, r1), av_mul_sf(e1, e1));
 329     tmp.exp--;
 330     ps->var1 = flt16_trunc(av_add_sf(av_mul_sf(alpha, var1), tmp));
 331     ps->cor0 = flt16_trunc(av_add_sf(av_mul_sf(alpha, cor0), av_mul_sf(r0, e0)));
 332     tmp = av_add_sf(av_mul_sf(r0, r0), av_mul_sf(e0, e0));
 333     tmp.exp--;
 334     ps->var0 = flt16_trunc(av_add_sf(av_mul_sf(alpha, var0), tmp));
 335
 336     ps->r1 = flt16_trunc(av_mul_sf(a, av_sub_sf(r0, av_mul_sf(k1, e0))));
 337     ps->r0 = flt16_trunc(av_mul_sf(a, e0));
 338 }
 339
 340
 341 static const int cce_scale_fixed[8] = {
 342     Q30(1.0),          //2^(0/8)
 343     Q30(1.0905077327), //2^(1/8)
 344     Q30(1.1892071150), //2^(2/8)
 345     Q30(1.2968395547), //2^(3/8)
 346     Q30(1.4142135624), //2^(4/8)
 347     Q30(1.5422108254), //2^(5/8)
 348     Q30(1.6817928305), //2^(6/8)
 349     Q30(1.8340080864), //2^(7/8)
 350 };
 351
 352 /**
 353  * Apply dependent channel coupling (applied before IMDCT).
 354  *
 355  * @param   index   index into coupling gain array
 356  */
 357 static void apply_dependent_coupling_fixed(AACContext *ac,
 358                                      SingleChannelElement *target,
 359                                      ChannelElement *cce, int index)
 360 {
 361     IndividualChannelStream *ics = &cce->ch[0].ics;
 362     const uint16_t *offsets = ics->swb_offset;
 363     int *dest = target->coeffs;
 364     const int *src = cce->ch[0].coeffs;
 365     int g, i, group, k, idx = 0;
 366     if (ac->oc[1].m4ac.object_type == AOT_AAC_LTP) {
 367         av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR,
 368                "Dependent coupling is not supported together with LTP\n");
 369         return;
 370     }
 371     for (g = 0; g < ics->num_window_groups; g++) {
 372         for (i = 0; i < ics->max_sfb; i++, idx++) {
 373             if (cce->ch[0].band_type[idx] != ZERO_BT) {
 374                 const int gain = cce->coup.gain[index][idx];
 375                 int shift, round, c, tmp;
 376
 377                 if (gain < 0) {
 378                     c = -cce_scale_fixed[-gain & 7];
 379                     shift = (-gain-1024) >> 3;
 380                 }
 381                 else {
 382                     c = cce_scale_fixed[gain & 7];
 383                     shift = (gain-1024) >> 3;
 384                 }
 385
 386                 if (shift < -31) {
 387                     // Nothing to do
 388                 } else if (shift < 0) {
 389                     shift = -shift;
 390                     round = 1 << (shift - 1);
 391
 392                     for (group = 0; group < ics->group_len[g]; group++) {
 393                         for (k = offsets[i]; k < offsets[i + 1]; k++) {
 394                             tmp = (int)(((int64_t)src[group * 128 + k] * c + \
 395                                        (int64_t)0x1000000000) >> 37);
 396                             dest[group * 128 + k] += (tmp + (int64_t)round) >> shift;
 397                         }
 398                     }
 399                 }
 400                 else {
 401                     for (group = 0; group < ics->group_len[g]; group++) {
 402                         for (k = offsets[i]; k < offsets[i + 1]; k++) {
 403                             tmp = (int)(((int64_t)src[group * 128 + k] * c + \
 404                                         (int64_t)0x1000000000) >> 37);
 405                             dest[group * 128 + k] += tmp * (1U << shift);
 406                         }
 407                     }
 408                 }
 409             }
 410         }
 411         dest += ics->group_len[g] * 128;
 412         src  += ics->group_len[g] * 128;
 413     }
 414 }
 415
 416 /**
 417  * Apply independent channel coupling (applied after IMDCT).
 418  *
 419  * @param   index   index into coupling gain array
 420  */
 421 static void apply_independent_coupling_fixed(AACContext *ac,
 422                                        SingleChannelElement *target,
 423                                        ChannelElement *cce, int index)
 424 {
 425     int i, c, shift, round, tmp;
 426     const int gain = cce->coup.gain[index][0];
 427     const int *src = cce->ch[0].ret;
 428     unsigned int *dest = target->ret;
 429     const int len = 1024 << (ac->oc[1].m4ac.sbr == 1);
 430
 431     c = cce_scale_fixed[gain & 7];
 432     shift = (gain-1024) >> 3;
 433     if (shift < -31) {
 434         return;
 435     } else if (shift < 0) {
 436         shift = -shift;
 437         round = 1 << (shift - 1);
 438
 439         for (i = 0; i < len; i++) {
 440             tmp = (int)(((int64_t)src[i] * c + (int64_t)0x1000000000) >> 37);
 441             dest[i] += (tmp + round) >> shift;
 442         }
 443     }
 444     else {
 445       for (i = 0; i < len; i++) {
 446           tmp = (int)(((int64_t)src[i] * c + (int64_t)0x1000000000) >> 37);
 447           dest[i] += tmp * (1U << shift);
 448       }
 449     }
 450 }
 451
 452 #include "aacdec_template.c"
 453
 454 const AVCodec ff_aac_fixed_decoder = {
 455     .name            = "aac_fixed",
 456     .long_name       = NULL_IF_CONFIG_SMALL("AAC (Advanced Audio Coding)"),
 457     .type            = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 458     .id              = AV_CODEC_ID_AAC,
 459     .priv_data_size  = sizeof(AACContext),
 460     .init            = aac_decode_init,
 461     .close           = aac_decode_close,
 462     .decode          = aac_decode_frame,
 463     .sample_fmts     = (const enum AVSampleFormat[]) {
 464         AV_SAMPLE_FMT_S32P, AV_SAMPLE_FMT_NONE
 465     },
 466     .capabilities    = AV_CODEC_CAP_CHANNEL_CONF | AV_CODEC_CAP_DR1,
 467     .caps_internal   = FF_CODEC_CAP_INIT_THREADSAFE | FF_CODEC_CAP_INIT_CLEANUP,
 468     .channel_layouts = aac_channel_layout,
 469     .profiles        = NULL_IF_CONFIG_SMALL(ff_aac_profiles),
 470     .flush = flush,
 471 };