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 "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 static av_always_inline void reset_predict_state(PredictorState *ps)
  90 {
  91     ps->r0.mant   = 0;
  92     ps->r0.exp   = 0;
  93     ps->r1.mant   = 0;
  94     ps->r1.exp   = 0;
  95     ps->cor0.mant = 0;
  96     ps->cor0.exp = 0;
  97     ps->cor1.mant = 0;
  98     ps->cor1.exp = 0;
  99     ps->var0.mant = 0x20000000;
 100     ps->var0.exp = 1;
 101     ps->var1.mant = 0x20000000;
 102     ps->var1.exp = 1;
 103 }
 104
 105 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
 106
 107 static inline int *DEC_SPAIR(int *dst, unsigned idx)
 108 {
 109     dst[0] = (idx & 15) - 4;
 110     dst[1] = (idx >> 4 & 15) - 4;
 111
 112     return dst + 2;
 113 }
 114
 115 static inline int *DEC_SQUAD(int *dst, unsigned idx)
 116 {
 117     dst[0] = (idx & 3) - 1;
 118     dst[1] = (idx >> 2 & 3) - 1;
 119     dst[2] = (idx >> 4 & 3) - 1;
 120     dst[3] = (idx >> 6 & 3) - 1;
 121
 122     return dst + 4;
 123 }
 124
 125 static inline int *DEC_UPAIR(int *dst, unsigned idx, unsigned sign)
 126 {
 127     dst[0] = (idx & 15) * (1 - (sign & 0xFFFFFFFE));
 128     dst[1] = (idx >> 4 & 15) * (1 - ((sign & 1) * 2));
 129
 130     return dst + 2;
 131 }
 132
 133 static inline int *DEC_UQUAD(int *dst, unsigned idx, unsigned sign)
 134 {
 135     unsigned nz = idx >> 12;
 136
 137     dst[0] = (idx & 3) * (1 + (((int)sign >> 31) * 2));
 138     sign <<= nz & 1;
 139     nz >>= 1;
 140     dst[1] = (idx >> 2 & 3) * (1 + (((int)sign >> 31) * 2));
 141     sign <<= nz & 1;
 142     nz >>= 1;
 143     dst[2] = (idx >> 4 & 3) * (1 + (((int)sign >> 31) * 2));
 144     sign <<= nz & 1;
 145     nz >>= 1;
 146     dst[3] = (idx >> 6 & 3) * (1 + (((int)sign >> 31) * 2));
 147
 148     return dst + 4;
 149 }
 150
 151 static void vector_pow43(int *coefs, int len)
 152 {
 153     int i, coef;
 154
 155     for (i=0; i<len; i++) {
 156         coef = coefs[i];
 157         if (coef < 0)
 158             coef = -(int)ff_cbrt_tab_fixed[-coef];
 159         else
 160             coef = (int)ff_cbrt_tab_fixed[coef];
 161         coefs[i] = coef;
 162     }
 163 }
 164
 165 static void subband_scale(int *dst, int *src, int scale, int offset, int len)
 166 {
 167     int ssign = scale < 0 ? -1 : 1;
 168     int s = FFABS(scale);
 169     unsigned int round;
 170     int i, out, c = exp2tab[s & 3];
 171
 172     s = offset - (s >> 2);
 173
 174     if (s > 31) {
 175         for (i=0; i<len; i++) {
 176             dst[i] = 0;
 177         }
 178     } else if (s > 0) {
 179         round = 1 << (s-1);
 180         for (i=0; i<len; i++) {
 181             out = (int)(((int64_t)src[i] * c) >> 32);
 182             dst[i] = ((int)(out+round) >> s) * ssign;
 183         }
 184     } else if (s > -32) {
 185         s = s + 32;
 186         round = 1U << (s-1);
 187         for (i=0; i<len; i++) {
 188             out = (int)((int64_t)((int64_t)src[i] * c + round) >> s);
 189             dst[i] = out * (unsigned)ssign;
 190         }
 191     } else {
 192         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Overflow in subband_scale()\n");
 193     }
 194 }
 195
 196 static void noise_scale(int *coefs, int scale, int band_energy, int len)
 197 {
 198     int ssign = scale < 0 ? -1 : 1;
 199     int s = FFABS(scale);
 200     unsigned int round;
 201     int i, out, c = exp2tab[s & 3];
 202     int nlz = 0;
 203
 204     while (band_energy > 0x7fff) {
 205         band_energy >>= 1;
 206         nlz++;
 207     }
 208     c /= band_energy;
 209     s = 21 + nlz - (s >> 2);
 210
 211     if (s > 31) {
 212         for (i=0; i<len; i++) {
 213             coefs[i] = 0;
 214         }
 215     } else if (s >= 0) {
 216         round = s ? 1 << (s-1) : 0;
 217         for (i=0; i<len; i++) {
 218             out = (int)(((int64_t)coefs[i] * c) >> 32);
 219             coefs[i] = ((int)(out+round) >> s) * ssign;
 220         }
 221     }
 222     else {
 223         s = s + 32;
 224         round = 1 << (s-1);
 225         for (i=0; i<len; i++) {
 226             out = (int)((int64_t)((int64_t)coefs[i] * c + round) >> s);
 227             coefs[i] = out * ssign;
 228         }
 229     }
 230 }
 231
 232 static av_always_inline SoftFloat flt16_round(SoftFloat pf)
 233 {
 234     SoftFloat tmp;
 235     int s;
 236
 237     tmp.exp = pf.exp;
 238     s = pf.mant >> 31;
 239     tmp.mant = (pf.mant ^ s) - s;
 240     tmp.mant = (tmp.mant + 0x00200000U) & 0xFFC00000U;
 241     tmp.mant = (tmp.mant ^ s) - s;
 242
 243     return tmp;
 244 }
 245
 246 static av_always_inline SoftFloat flt16_even(SoftFloat pf)
 247 {
 248     SoftFloat tmp;
 249     int s;
 250
 251     tmp.exp = pf.exp;
 252     s = pf.mant >> 31;
 253     tmp.mant = (pf.mant ^ s) - s;
 254     tmp.mant = (tmp.mant + 0x001FFFFFU + (tmp.mant & 0x00400000U >> 16)) & 0xFFC00000U;
 255     tmp.mant = (tmp.mant ^ s) - s;
 256
 257     return tmp;
 258 }
 259
 260 static av_always_inline SoftFloat flt16_trunc(SoftFloat pf)
 261 {
 262     SoftFloat pun;
 263     int s;
 264
 265     pun.exp = pf.exp;
 266     s = pf.mant >> 31;
 267     pun.mant = (pf.mant ^ s) - s;
 268     pun.mant = pun.mant & 0xFFC00000U;
 269     pun.mant = (pun.mant ^ s) - s;
 270
 271     return pun;
 272 }
 273
 274 static av_always_inline void predict(PredictorState *ps, int *coef,
 275                                      int output_enable)
 276 {
 277     const SoftFloat a     = { 1023410176, 0 };  // 61.0 / 64
 278     const SoftFloat alpha = {  973078528, 0 };  // 29.0 / 32
 279     SoftFloat e0, e1;
 280     SoftFloat pv;
 281     SoftFloat k1, k2;
 282     SoftFloat   r0 = ps->r0,     r1 = ps->r1;
 283     SoftFloat cor0 = ps->cor0, cor1 = ps->cor1;
 284     SoftFloat var0 = ps->var0, var1 = ps->var1;
 285     SoftFloat tmp;
 286
 287     if (var0.exp > 1 || (var0.exp == 1 && var0.mant > 0x20000000)) {
 288         k1 = av_mul_sf(cor0, flt16_even(av_div_sf(a, var0)));
 289     }
 290     else {
 291         k1.mant = 0;
 292         k1.exp = 0;
 293     }
 294
 295     if (var1.exp > 1 || (var1.exp == 1 && var1.mant > 0x20000000)) {
 296         k2 = av_mul_sf(cor1, flt16_even(av_div_sf(a, var1)));
 297     }
 298     else {
 299         k2.mant = 0;
 300         k2.exp = 0;
 301     }
 302
 303     tmp = av_mul_sf(k1, r0);
 304     pv = flt16_round(av_add_sf(tmp, av_mul_sf(k2, r1)));
 305     if (output_enable) {
 306         int shift = 28 - pv.exp;
 307
 308         if (shift < 31) {
 309             if (shift > 0) {
 310                 *coef += (unsigned)((pv.mant + (1 << (shift - 1))) >> shift);
 311             } else
 312                 *coef += (unsigned)pv.mant << -shift;
 313         }
 314     }
 315
 316     e0 = av_int2sf(*coef, 2);
 317     e1 = av_sub_sf(e0, tmp);
 318
 319     ps->cor1 = flt16_trunc(av_add_sf(av_mul_sf(alpha, cor1), av_mul_sf(r1, e1)));
 320     tmp = av_add_sf(av_mul_sf(r1, r1), av_mul_sf(e1, e1));
 321     tmp.exp--;
 322     ps->var1 = flt16_trunc(av_add_sf(av_mul_sf(alpha, var1), tmp));
 323     ps->cor0 = flt16_trunc(av_add_sf(av_mul_sf(alpha, cor0), av_mul_sf(r0, e0)));
 324     tmp = av_add_sf(av_mul_sf(r0, r0), av_mul_sf(e0, e0));
 325     tmp.exp--;
 326     ps->var0 = flt16_trunc(av_add_sf(av_mul_sf(alpha, var0), tmp));
 327
 328     ps->r1 = flt16_trunc(av_mul_sf(a, av_sub_sf(r0, av_mul_sf(k1, e0))));
 329     ps->r0 = flt16_trunc(av_mul_sf(a, e0));
 330 }
 331
 332
 333 static const int cce_scale_fixed[8] = {
 334     Q30(1.0),          //2^(0/8)
 335     Q30(1.0905077327), //2^(1/8)
 336     Q30(1.1892071150), //2^(2/8)
 337     Q30(1.2968395547), //2^(3/8)
 338     Q30(1.4142135624), //2^(4/8)
 339     Q30(1.5422108254), //2^(5/8)
 340     Q30(1.6817928305), //2^(6/8)
 341     Q30(1.8340080864), //2^(7/8)
 342 };
 343
 344 /**
 345  * Apply dependent channel coupling (applied before IMDCT).
 346  *
 347  * @param   index   index into coupling gain array
 348  */
 349 static void apply_dependent_coupling_fixed(AACContext *ac,
 350                                      SingleChannelElement *target,
 351                                      ChannelElement *cce, int index)
 352 {
 353     IndividualChannelStream *ics = &cce->ch[0].ics;
 354     const uint16_t *offsets = ics->swb_offset;
 355     int *dest = target->coeffs;
 356     const int *src = cce->ch[0].coeffs;
 357     int g, i, group, k, idx = 0;
 358     if (ac->oc[1].m4ac.object_type == AOT_AAC_LTP) {
 359         av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR,
 360                "Dependent coupling is not supported together with LTP\n");
 361         return;
 362     }
 363     for (g = 0; g < ics->num_window_groups; g++) {
 364         for (i = 0; i < ics->max_sfb; i++, idx++) {
 365             if (cce->ch[0].band_type[idx] != ZERO_BT) {
 366                 const int gain = cce->coup.gain[index][idx];
 367                 int shift, round, c, tmp;
 368
 369                 if (gain < 0) {
 370                     c = -cce_scale_fixed[-gain & 7];
 371                     shift = (-gain-1024) >> 3;
 372                 }
 373                 else {
 374                     c = cce_scale_fixed[gain & 7];
 375                     shift = (gain-1024) >> 3;
 376                 }
 377
 378                 if (shift < -31) {
 379                     // Nothing to do
 380                 } else if (shift < 0) {
 381                     shift = -shift;
 382                     round = 1 << (shift - 1);
 383
 384                     for (group = 0; group < ics->group_len[g]; group++) {
 385                         for (k = offsets[i]; k < offsets[i + 1]; k++) {
 386                             tmp = (int)(((int64_t)src[group * 128 + k] * c + \
 387                                        (int64_t)0x1000000000) >> 37);
 388                             dest[group * 128 + k] += (tmp + round) >> shift;
 389                         }
 390                     }
 391                 }
 392                 else {
 393                     for (group = 0; group < ics->group_len[g]; group++) {
 394                         for (k = offsets[i]; k < offsets[i + 1]; k++) {
 395                             tmp = (int)(((int64_t)src[group * 128 + k] * c + \
 396                                         (int64_t)0x1000000000) >> 37);
 397                             dest[group * 128 + k] += tmp * (1U << shift);
 398                         }
 399                     }
 400                 }
 401             }
 402         }
 403         dest += ics->group_len[g] * 128;
 404         src  += ics->group_len[g] * 128;
 405     }
 406 }
 407
 408 /**
 409  * Apply independent channel coupling (applied after IMDCT).
 410  *
 411  * @param   index   index into coupling gain array
 412  */
 413 static void apply_independent_coupling_fixed(AACContext *ac,
 414                                        SingleChannelElement *target,
 415                                        ChannelElement *cce, int index)
 416 {
 417     int i, c, shift, round, tmp;
 418     const int gain = cce->coup.gain[index][0];
 419     const int *src = cce->ch[0].ret;
 420     int *dest = target->ret;
 421     const int len = 1024 << (ac->oc[1].m4ac.sbr == 1);
 422
 423     c = cce_scale_fixed[gain & 7];
 424     shift = (gain-1024) >> 3;
 425     if (shift < -31) {
 426         return;
 427     } else if (shift < 0) {
 428         shift = -shift;
 429         round = 1 << (shift - 1);
 430
 431         for (i = 0; i < len; i++) {
 432             tmp = (int)(((int64_t)src[i] * c + (int64_t)0x1000000000) >> 37);
 433             dest[i] += (tmp + round) >> shift;
 434         }
 435     }
 436     else {
 437       for (i = 0; i < len; i++) {
 438           tmp = (int)(((int64_t)src[i] * c + (int64_t)0x1000000000) >> 37);
 439           dest[i] += tmp * (1 << shift);
 440       }
 441     }
 442 }
 443
 444 #include "aacdec_template.c"
 445
 446 AVCodec ff_aac_fixed_decoder = {
 447     .name            = "aac_fixed",
 448     .long_name       = NULL_IF_CONFIG_SMALL("AAC (Advanced Audio Coding)"),
 449     .type            = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 450     .id              = AV_CODEC_ID_AAC,
 451     .priv_data_size  = sizeof(AACContext),
 452     .init            = aac_decode_init,
 453     .close           = aac_decode_close,
 454     .decode          = aac_decode_frame,
 455     .sample_fmts     = (const enum AVSampleFormat[]) {
 456         AV_SAMPLE_FMT_S32P, AV_SAMPLE_FMT_NONE
 457     },
 458     .capabilities    = AV_CODEC_CAP_CHANNEL_CONF | AV_CODEC_CAP_DR1,
 459     .caps_internal   = FF_CODEC_CAP_INIT_THREADSAFE,
 460     .channel_layouts = aac_channel_layout,
 461     .profiles        = NULL_IF_CONFIG_SMALL(ff_aac_profiles),
 462     .flush = flush,
 463 };