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.h"
  74
  75 #include "aac.h"
  76 #include "aactab.h"
  77 #include "aacdectab.h"
  78 #include "cbrt_tablegen.h"
  79 #include "sbr.h"
  80 #include "aacsbr.h"
  81 #include "mpeg4audio.h"
  82 #include "aacadtsdec.h"
  83 #include "libavutil/intfloat.h"
  84
  85 #include <math.h>
  86 #include <string.h>
  87
  88 static av_always_inline void reset_predict_state(PredictorState *ps)
  89 {
  90     ps->r0.mant   = 0;
  91     ps->r0.exp   = 0;
  92     ps->r1.mant   = 0;
  93     ps->r1.exp   = 0;
  94     ps->cor0.mant = 0;
  95     ps->cor0.exp = 0;
  96     ps->cor1.mant = 0;
  97     ps->cor1.exp = 0;
  98     ps->var0.mant = 0x20000000;
  99     ps->var0.exp = 1;
 100     ps->var1.mant = 0x20000000;
 101     ps->var1.exp = 1;
 102 }
 103
 104 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
 105
 106 static inline int *DEC_SPAIR(int *dst, unsigned idx)
 107 {
 108     dst[0] = (idx & 15) - 4;
 109     dst[1] = (idx >> 4 & 15) - 4;
 110
 111     return dst + 2;
 112 }
 113
 114 static inline int *DEC_SQUAD(int *dst, unsigned idx)
 115 {
 116     dst[0] = (idx & 3) - 1;
 117     dst[1] = (idx >> 2 & 3) - 1;
 118     dst[2] = (idx >> 4 & 3) - 1;
 119     dst[3] = (idx >> 6 & 3) - 1;
 120
 121     return dst + 4;
 122 }
 123
 124 static inline int *DEC_UPAIR(int *dst, unsigned idx, unsigned sign)
 125 {
 126     dst[0] = (idx & 15) * (1 - (sign & 0xFFFFFFFE));
 127     dst[1] = (idx >> 4 & 15) * (1 - ((sign & 1) << 1));
 128
 129     return dst + 2;
 130 }
 131
 132 static inline int *DEC_UQUAD(int *dst, unsigned idx, unsigned sign)
 133 {
 134     unsigned nz = idx >> 12;
 135
 136     dst[0] = (idx & 3) * (1 + (((int)sign >> 31) << 1));
 137     sign <<= nz & 1;
 138     nz >>= 1;
 139     dst[1] = (idx >> 2 & 3) * (1 + (((int)sign >> 31) << 1));
 140     sign <<= nz & 1;
 141     nz >>= 1;
 142     dst[2] = (idx >> 4 & 3) * (1 + (((int)sign >> 31) << 1));
 143     sign <<= nz & 1;
 144     nz >>= 1;
 145     dst[3] = (idx >> 6 & 3) * (1 + (((int)sign >> 31) << 1));
 146
 147     return dst + 4;
 148 }
 149
 150 static void vector_pow43(int *coefs, int len)
 151 {
 152     int i, coef;
 153
 154     for (i=0; i<len; i++) {
 155         coef = coefs[i];
 156         if (coef < 0)
 157             coef = -(int)cbrt_tab[-coef];
 158         else
 159             coef = (int)cbrt_tab[coef];
 160         coefs[i] = coef;
 161     }
 162 }
 163
 164 static void subband_scale(int *dst, int *src, int scale, int offset, int len)
 165 {
 166     int ssign = scale < 0 ? -1 : 1;
 167     int s = FFABS(scale);
 168     unsigned int round;
 169     int i, out, c = exp2tab[s & 3];
 170
 171     s = offset - (s >> 2);
 172
 173     if (s > 0) {
 174         round = 1 << (s-1);
 175         for (i=0; i<len; i++) {
 176             out = (int)(((int64_t)src[i] * c) >> 32);
 177             dst[i] = ((int)(out+round) >> s) * ssign;
 178         }
 179     }
 180     else {
 181         s = s + 32;
 182         round = 1 << (s-1);
 183         for (i=0; i<len; i++) {
 184             out = (int)((int64_t)((int64_t)src[i] * c + round) >> s);
 185             dst[i] = out * ssign;
 186         }
 187     }
 188 }
 189
 190 static void noise_scale(int *coefs, int scale, int band_energy, int len)
 191 {
 192     int ssign = scale < 0 ? -1 : 1;
 193     int s = FFABS(scale);
 194     unsigned int round;
 195     int i, out, c = exp2tab[s & 3];
 196     int nlz = 0;
 197
 198     while (band_energy > 0x7fff) {
 199         band_energy >>= 1;
 200         nlz++;
 201     }
 202     c /= band_energy;
 203     s = 21 + nlz - (s >> 2);
 204
 205     if (s > 0) {
 206         round = 1 << (s-1);
 207         for (i=0; i<len; i++) {
 208             out = (int)(((int64_t)coefs[i] * c) >> 32);
 209             coefs[i] = ((int)(out+round) >> s) * ssign;
 210         }
 211     }
 212     else {
 213         s = s + 32;
 214         round = 1 << (s-1);
 215         for (i=0; i<len; i++) {
 216             out = (int)((int64_t)((int64_t)coefs[i] * c + round) >> s);
 217             coefs[i] = out * ssign;
 218         }
 219     }
 220 }
 221
 222 static av_always_inline SoftFloat flt16_round(SoftFloat pf)
 223 {
 224     SoftFloat tmp;
 225     int s;
 226
 227     tmp.exp = pf.exp;
 228     s = pf.mant >> 31;
 229     tmp.mant = (pf.mant ^ s) - s;
 230     tmp.mant = (tmp.mant + 0x00200000U) & 0xFFC00000U;
 231     tmp.mant = (tmp.mant ^ s) - s;
 232
 233     return tmp;
 234 }
 235
 236 static av_always_inline SoftFloat flt16_even(SoftFloat pf)
 237 {
 238     SoftFloat tmp;
 239     int s;
 240
 241     tmp.exp = pf.exp;
 242     s = pf.mant >> 31;
 243     tmp.mant = (pf.mant ^ s) - s;
 244     tmp.mant = (tmp.mant + 0x001FFFFFU + (tmp.mant & 0x00400000U >> 16)) & 0xFFC00000U;
 245     tmp.mant = (tmp.mant ^ s) - s;
 246
 247     return tmp;
 248 }
 249
 250 static av_always_inline SoftFloat flt16_trunc(SoftFloat pf)
 251 {
 252     SoftFloat pun;
 253     int s;
 254
 255     pun.exp = pf.exp;
 256     s = pf.mant >> 31;
 257     pun.mant = (pf.mant ^ s) - s;
 258     pun.mant = pun.mant & 0xFFC00000U;
 259     pun.mant = (pun.mant ^ s) - s;
 260
 261     return pun;
 262 }
 263
 264 static av_always_inline void predict(PredictorState *ps, int *coef,
 265                                      int output_enable)
 266 {
 267     const SoftFloat a     = { 1023410176, 0 };  // 61.0 / 64
 268     const SoftFloat alpha = {  973078528, 0 };  // 29.0 / 32
 269     SoftFloat e0, e1;
 270     SoftFloat pv;
 271     SoftFloat k1, k2;
 272     SoftFloat   r0 = ps->r0,     r1 = ps->r1;
 273     SoftFloat cor0 = ps->cor0, cor1 = ps->cor1;
 274     SoftFloat var0 = ps->var0, var1 = ps->var1;
 275     SoftFloat tmp;
 276
 277     if (var0.exp > 1 || (var0.exp == 1 && var0.mant > 0x20000000)) {
 278         k1 = av_mul_sf(cor0, flt16_even(av_div_sf(a, var0)));
 279     }
 280     else {
 281         k1.mant = 0;
 282         k1.exp = 0;
 283     }
 284
 285     if (var1.exp > 1 || (var1.exp == 1 && var1.mant > 0x20000000)) {
 286         k2 = av_mul_sf(cor1, flt16_even(av_div_sf(a, var1)));
 287     }
 288     else {
 289         k2.mant = 0;
 290         k2.exp = 0;
 291     }
 292
 293     tmp = av_mul_sf(k1, r0);
 294     pv = flt16_round(av_add_sf(tmp, av_mul_sf(k2, r1)));
 295     if (output_enable) {
 296         int shift = 28 - pv.exp;
 297
 298         if (shift < 31)
 299             *coef += (pv.mant + (1 << (shift - 1))) >> shift;
 300     }
 301
 302     e0 = av_int2sf(*coef, 2);
 303     e1 = av_sub_sf(e0, tmp);
 304
 305     ps->cor1 = flt16_trunc(av_add_sf(av_mul_sf(alpha, cor1), av_mul_sf(r1, e1)));
 306     tmp = av_add_sf(av_mul_sf(r1, r1), av_mul_sf(e1, e1));
 307     tmp.exp--;
 308     ps->var1 = flt16_trunc(av_add_sf(av_mul_sf(alpha, var1), tmp));
 309     ps->cor0 = flt16_trunc(av_add_sf(av_mul_sf(alpha, cor0), av_mul_sf(r0, e0)));
 310     tmp = av_add_sf(av_mul_sf(r0, r0), av_mul_sf(e0, e0));
 311     tmp.exp--;
 312     ps->var0 = flt16_trunc(av_add_sf(av_mul_sf(alpha, var0), tmp));
 313
 314     ps->r1 = flt16_trunc(av_mul_sf(a, av_sub_sf(r0, av_mul_sf(k1, e0))));
 315     ps->r0 = flt16_trunc(av_mul_sf(a, e0));
 316 }
 317
 318
 319 static const int cce_scale_fixed[8] = {
 320     Q30(1.0),          //2^(0/8)
 321     Q30(1.0905077327), //2^(1/8)
 322     Q30(1.1892071150), //2^(2/8)
 323     Q30(1.2968395547), //2^(3/8)
 324     Q30(1.4142135624), //2^(4/8)
 325     Q30(1.5422108254), //2^(5/8)
 326     Q30(1.6817928305), //2^(6/8)
 327     Q30(1.8340080864), //2^(7/8)
 328 };
 329
 330 /**
 331  * Apply dependent channel coupling (applied before IMDCT).
 332  *
 333  * @param   index   index into coupling gain array
 334  */
 335 static void apply_dependent_coupling_fixed(AACContext *ac,
 336                                      SingleChannelElement *target,
 337                                      ChannelElement *cce, int index)
 338 {
 339     IndividualChannelStream *ics = &cce->ch[0].ics;
 340     const uint16_t *offsets = ics->swb_offset;
 341     int *dest = target->coeffs;
 342     const int *src = cce->ch[0].coeffs;
 343     int g, i, group, k, idx = 0;
 344     if (ac->oc[1].m4ac.object_type == AOT_AAC_LTP) {
 345         av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR,
 346                "Dependent coupling is not supported together with LTP\n");
 347         return;
 348     }
 349     for (g = 0; g < ics->num_window_groups; g++) {
 350         for (i = 0; i < ics->max_sfb; i++, idx++) {
 351             if (cce->ch[0].band_type[idx] != ZERO_BT) {
 352                 const int gain = cce->coup.gain[index][idx];
 353                 int shift, round, c, tmp;
 354
 355                 if (gain < 0) {
 356                     c = -cce_scale_fixed[-gain & 7];
 357                     shift = (-gain-1024) >> 3;
 358                 }
 359                 else {
 360                     c = cce_scale_fixed[gain & 7];
 361                     shift = (gain-1024) >> 3;
 362                 }
 363
 364                 if (shift < 0) {
 365                     shift = -shift;
 366                     round = 1 << (shift - 1);
 367
 368                     for (group = 0; group < ics->group_len[g]; group++) {
 369                         for (k = offsets[i]; k < offsets[i + 1]; k++) {
 370                             tmp = (int)(((int64_t)src[group * 128 + k] * c + \
 371                                        (int64_t)0x1000000000) >> 37);
 372                             dest[group * 128 + k] += (tmp + round) >> shift;
 373                         }
 374                     }
 375                 }
 376                 else {
 377                     for (group = 0; group < ics->group_len[g]; group++) {
 378                         for (k = offsets[i]; k < offsets[i + 1]; k++) {
 379                             tmp = (int)(((int64_t)src[group * 128 + k] * c + \
 380                                         (int64_t)0x1000000000) >> 37);
 381                             dest[group * 128 + k] += tmp << shift;
 382                         }
 383                     }
 384                 }
 385             }
 386         }
 387         dest += ics->group_len[g] * 128;
 388         src  += ics->group_len[g] * 128;
 389     }
 390 }
 391
 392 /**
 393  * Apply independent channel coupling (applied after IMDCT).
 394  *
 395  * @param   index   index into coupling gain array
 396  */
 397 static void apply_independent_coupling_fixed(AACContext *ac,
 398                                        SingleChannelElement *target,
 399                                        ChannelElement *cce, int index)
 400 {
 401     int i, c, shift, round, tmp;
 402     const int gain = cce->coup.gain[index][0];
 403     const int *src = cce->ch[0].ret;
 404     int *dest = target->ret;
 405     const int len = 1024 << (ac->oc[1].m4ac.sbr == 1);
 406
 407     c = cce_scale_fixed[gain & 7];
 408     shift = (gain-1024) >> 3;
 409     if (shift < 0) {
 410         shift = -shift;
 411         round = 1 << (shift - 1);
 412
 413         for (i = 0; i < len; i++) {
 414             tmp = (int)(((int64_t)src[i] * c + (int64_t)0x1000000000) >> 37);
 415             dest[i] += (tmp + round) >> shift;
 416         }
 417     }
 418     else {
 419       for (i = 0; i < len; i++) {
 420           tmp = (int)(((int64_t)src[i] * c + (int64_t)0x1000000000) >> 37);
 421           dest[i] += tmp << shift;
 422       }
 423     }
 424 }
 425
 426 #include "aacdec_template.c"
 427
 428 AVCodec ff_aac_fixed_decoder = {
 429     .name            = "aac_fixed",
 430     .long_name       = NULL_IF_CONFIG_SMALL("AAC (Advanced Audio Coding)"),
 431     .type            = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 432     .id              = AV_CODEC_ID_AAC,
 433     .priv_data_size  = sizeof(AACContext),
 434     .init            = aac_decode_init,
 435     .close           = aac_decode_close,
 436     .decode          = aac_decode_frame,
 437     .sample_fmts     = (const enum AVSampleFormat[]) {
 438         AV_SAMPLE_FMT_S32P, AV_SAMPLE_FMT_NONE
 439     },
 440     .capabilities    = CODEC_CAP_CHANNEL_CONF | CODEC_CAP_DR1,
 441     .channel_layouts = aac_channel_layout,
 442     .flush = flush,
 443 };