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_data.h"
  79 #include "sbr.h"
  80 #include "aacsbr.h"
  81 #include "mpeg4audio.h"
  82 #include "aacadtsdec.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     }
 185     else {
 186         s = s + 32;
 187         round = 1U << (s-1);
 188         for (i=0; i<len; i++) {
 189             out = (int)((int64_t)((int64_t)src[i] * c + round) >> s);
 190             dst[i] = out * ssign;
 191         }
 192     }
 193 }
 194
 195 static void noise_scale(int *coefs, int scale, int band_energy, int len)
 196 {
 197     int ssign = scale < 0 ? -1 : 1;
 198     int s = FFABS(scale);
 199     unsigned int round;
 200     int i, out, c = exp2tab[s & 3];
 201     int nlz = 0;
 202
 203     while (band_energy > 0x7fff) {
 204         band_energy >>= 1;
 205         nlz++;
 206     }
 207     c /= band_energy;
 208     s = 21 + nlz - (s >> 2);
 209
 210     if (s > 0) {
 211         round = 1 << (s-1);
 212         for (i=0; i<len; i++) {
 213             out = (int)(((int64_t)coefs[i] * c) >> 32);
 214             coefs[i] = ((int)(out+round) >> s) * ssign;
 215         }
 216     }
 217     else {
 218         s = s + 32;
 219         round = 1 << (s-1);
 220         for (i=0; i<len; i++) {
 221             out = (int)((int64_t)((int64_t)coefs[i] * c + round) >> s);
 222             coefs[i] = out * ssign;
 223         }
 224     }
 225 }
 226
 227 static av_always_inline SoftFloat flt16_round(SoftFloat pf)
 228 {
 229     SoftFloat tmp;
 230     int s;
 231
 232     tmp.exp = pf.exp;
 233     s = pf.mant >> 31;
 234     tmp.mant = (pf.mant ^ s) - s;
 235     tmp.mant = (tmp.mant + 0x00200000U) & 0xFFC00000U;
 236     tmp.mant = (tmp.mant ^ s) - s;
 237
 238     return tmp;
 239 }
 240
 241 static av_always_inline SoftFloat flt16_even(SoftFloat pf)
 242 {
 243     SoftFloat tmp;
 244     int s;
 245
 246     tmp.exp = pf.exp;
 247     s = pf.mant >> 31;
 248     tmp.mant = (pf.mant ^ s) - s;
 249     tmp.mant = (tmp.mant + 0x001FFFFFU + (tmp.mant & 0x00400000U >> 16)) & 0xFFC00000U;
 250     tmp.mant = (tmp.mant ^ s) - s;
 251
 252     return tmp;
 253 }
 254
 255 static av_always_inline SoftFloat flt16_trunc(SoftFloat pf)
 256 {
 257     SoftFloat pun;
 258     int s;
 259
 260     pun.exp = pf.exp;
 261     s = pf.mant >> 31;
 262     pun.mant = (pf.mant ^ s) - s;
 263     pun.mant = pun.mant & 0xFFC00000U;
 264     pun.mant = (pun.mant ^ s) - s;
 265
 266     return pun;
 267 }
 268
 269 static av_always_inline void predict(PredictorState *ps, int *coef,
 270                                      int output_enable)
 271 {
 272     const SoftFloat a     = { 1023410176, 0 };  // 61.0 / 64
 273     const SoftFloat alpha = {  973078528, 0 };  // 29.0 / 32
 274     SoftFloat e0, e1;
 275     SoftFloat pv;
 276     SoftFloat k1, k2;
 277     SoftFloat   r0 = ps->r0,     r1 = ps->r1;
 278     SoftFloat cor0 = ps->cor0, cor1 = ps->cor1;
 279     SoftFloat var0 = ps->var0, var1 = ps->var1;
 280     SoftFloat tmp;
 281
 282     if (var0.exp > 1 || (var0.exp == 1 && var0.mant > 0x20000000)) {
 283         k1 = av_mul_sf(cor0, flt16_even(av_div_sf(a, var0)));
 284     }
 285     else {
 286         k1.mant = 0;
 287         k1.exp = 0;
 288     }
 289
 290     if (var1.exp > 1 || (var1.exp == 1 && var1.mant > 0x20000000)) {
 291         k2 = av_mul_sf(cor1, flt16_even(av_div_sf(a, var1)));
 292     }
 293     else {
 294         k2.mant = 0;
 295         k2.exp = 0;
 296     }
 297
 298     tmp = av_mul_sf(k1, r0);
 299     pv = flt16_round(av_add_sf(tmp, av_mul_sf(k2, r1)));
 300     if (output_enable) {
 301         int shift = 28 - pv.exp;
 302
 303         if (shift < 31)
 304             *coef += (pv.mant + (1 << (shift - 1))) >> shift;
 305     }
 306
 307     e0 = av_int2sf(*coef, 2);
 308     e1 = av_sub_sf(e0, tmp);
 309
 310     ps->cor1 = flt16_trunc(av_add_sf(av_mul_sf(alpha, cor1), av_mul_sf(r1, e1)));
 311     tmp = av_add_sf(av_mul_sf(r1, r1), av_mul_sf(e1, e1));
 312     tmp.exp--;
 313     ps->var1 = flt16_trunc(av_add_sf(av_mul_sf(alpha, var1), tmp));
 314     ps->cor0 = flt16_trunc(av_add_sf(av_mul_sf(alpha, cor0), av_mul_sf(r0, e0)));
 315     tmp = av_add_sf(av_mul_sf(r0, r0), av_mul_sf(e0, e0));
 316     tmp.exp--;
 317     ps->var0 = flt16_trunc(av_add_sf(av_mul_sf(alpha, var0), tmp));
 318
 319     ps->r1 = flt16_trunc(av_mul_sf(a, av_sub_sf(r0, av_mul_sf(k1, e0))));
 320     ps->r0 = flt16_trunc(av_mul_sf(a, e0));
 321 }
 322
 323
 324 static const int cce_scale_fixed[8] = {
 325     Q30(1.0),          //2^(0/8)
 326     Q30(1.0905077327), //2^(1/8)
 327     Q30(1.1892071150), //2^(2/8)
 328     Q30(1.2968395547), //2^(3/8)
 329     Q30(1.4142135624), //2^(4/8)
 330     Q30(1.5422108254), //2^(5/8)
 331     Q30(1.6817928305), //2^(6/8)
 332     Q30(1.8340080864), //2^(7/8)
 333 };
 334
 335 /**
 336  * Apply dependent channel coupling (applied before IMDCT).
 337  *
 338  * @param   index   index into coupling gain array
 339  */
 340 static void apply_dependent_coupling_fixed(AACContext *ac,
 341                                      SingleChannelElement *target,
 342                                      ChannelElement *cce, int index)
 343 {
 344     IndividualChannelStream *ics = &cce->ch[0].ics;
 345     const uint16_t *offsets = ics->swb_offset;
 346     int *dest = target->coeffs;
 347     const int *src = cce->ch[0].coeffs;
 348     int g, i, group, k, idx = 0;
 349     if (ac->oc[1].m4ac.object_type == AOT_AAC_LTP) {
 350         av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR,
 351                "Dependent coupling is not supported together with LTP\n");
 352         return;
 353     }
 354     for (g = 0; g < ics->num_window_groups; g++) {
 355         for (i = 0; i < ics->max_sfb; i++, idx++) {
 356             if (cce->ch[0].band_type[idx] != ZERO_BT) {
 357                 const int gain = cce->coup.gain[index][idx];
 358                 int shift, round, c, tmp;
 359
 360                 if (gain < 0) {
 361                     c = -cce_scale_fixed[-gain & 7];
 362                     shift = (-gain-1024) >> 3;
 363                 }
 364                 else {
 365                     c = cce_scale_fixed[gain & 7];
 366                     shift = (gain-1024) >> 3;
 367                 }
 368
 369                 if (shift < 0) {
 370                     shift = -shift;
 371                     round = 1 << (shift - 1);
 372
 373                     for (group = 0; group < ics->group_len[g]; group++) {
 374                         for (k = offsets[i]; k < offsets[i + 1]; k++) {
 375                             tmp = (int)(((int64_t)src[group * 128 + k] * c + \
 376                                        (int64_t)0x1000000000) >> 37);
 377                             dest[group * 128 + k] += (tmp + round) >> shift;
 378                         }
 379                     }
 380                 }
 381                 else {
 382                     for (group = 0; group < ics->group_len[g]; group++) {
 383                         for (k = offsets[i]; k < offsets[i + 1]; k++) {
 384                             tmp = (int)(((int64_t)src[group * 128 + k] * c + \
 385                                         (int64_t)0x1000000000) >> 37);
 386                             dest[group * 128 + k] += tmp << shift;
 387                         }
 388                     }
 389                 }
 390             }
 391         }
 392         dest += ics->group_len[g] * 128;
 393         src  += ics->group_len[g] * 128;
 394     }
 395 }
 396
 397 /**
 398  * Apply independent channel coupling (applied after IMDCT).
 399  *
 400  * @param   index   index into coupling gain array
 401  */
 402 static void apply_independent_coupling_fixed(AACContext *ac,
 403                                        SingleChannelElement *target,
 404                                        ChannelElement *cce, int index)
 405 {
 406     int i, c, shift, round, tmp;
 407     const int gain = cce->coup.gain[index][0];
 408     const int *src = cce->ch[0].ret;
 409     int *dest = target->ret;
 410     const int len = 1024 << (ac->oc[1].m4ac.sbr == 1);
 411
 412     c = cce_scale_fixed[gain & 7];
 413     shift = (gain-1024) >> 3;
 414     if (shift < 0) {
 415         shift = -shift;
 416         round = 1 << (shift - 1);
 417
 418         for (i = 0; i < len; i++) {
 419             tmp = (int)(((int64_t)src[i] * c + (int64_t)0x1000000000) >> 37);
 420             dest[i] += (tmp + round) >> shift;
 421         }
 422     }
 423     else {
 424       for (i = 0; i < len; i++) {
 425           tmp = (int)(((int64_t)src[i] * c + (int64_t)0x1000000000) >> 37);
 426           dest[i] += tmp << shift;
 427       }
 428     }
 429 }
 430
 431 #include "aacdec_template.c"
 432
 433 AVCodec ff_aac_fixed_decoder = {
 434     .name            = "aac_fixed",
 435     .long_name       = NULL_IF_CONFIG_SMALL("AAC (Advanced Audio Coding)"),
 436     .type            = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 437     .id              = AV_CODEC_ID_AAC,
 438     .priv_data_size  = sizeof(AACContext),
 439     .init            = aac_decode_init,
 440     .close           = aac_decode_close,
 441     .decode          = aac_decode_frame,
 442     .sample_fmts     = (const enum AVSampleFormat[]) {
 443         AV_SAMPLE_FMT_S32P, AV_SAMPLE_FMT_NONE
 444     },
 445     .capabilities    = AV_CODEC_CAP_CHANNEL_CONF | AV_CODEC_CAP_DR1,
 446     .caps_internal   = FF_CODEC_CAP_INIT_THREADSAFE,
 447     .channel_layouts = aac_channel_layout,
 448     .profiles        = NULL_IF_CONFIG_SMALL(ff_aac_profiles),
 449     .flush = flush,
 450 };