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 * (unsigned)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 > 31) {
 211         for (i=0; i<len; i++) {
 212             coefs[i] = 0;
 213         }
 214     } else if (s > 0) {
 215         round = 1 << (s-1);
 216         for (i=0; i<len; i++) {
 217             out = (int)(((int64_t)coefs[i] * c) >> 32);
 218             coefs[i] = ((int)(out+round) >> s) * ssign;
 219         }
 220     }
 221     else {
 222         s = s + 32;
 223         round = 1 << (s-1);
 224         for (i=0; i<len; i++) {
 225             out = (int)((int64_t)((int64_t)coefs[i] * c + round) >> s);
 226             coefs[i] = out * ssign;
 227         }
 228     }
 229 }
 230
 231 static av_always_inline SoftFloat flt16_round(SoftFloat pf)
 232 {
 233     SoftFloat tmp;
 234     int s;
 235
 236     tmp.exp = pf.exp;
 237     s = pf.mant >> 31;
 238     tmp.mant = (pf.mant ^ s) - s;
 239     tmp.mant = (tmp.mant + 0x00200000U) & 0xFFC00000U;
 240     tmp.mant = (tmp.mant ^ s) - s;
 241
 242     return tmp;
 243 }
 244
 245 static av_always_inline SoftFloat flt16_even(SoftFloat pf)
 246 {
 247     SoftFloat tmp;
 248     int s;
 249
 250     tmp.exp = pf.exp;
 251     s = pf.mant >> 31;
 252     tmp.mant = (pf.mant ^ s) - s;
 253     tmp.mant = (tmp.mant + 0x001FFFFFU + (tmp.mant & 0x00400000U >> 16)) & 0xFFC00000U;
 254     tmp.mant = (tmp.mant ^ s) - s;
 255
 256     return tmp;
 257 }
 258
 259 static av_always_inline SoftFloat flt16_trunc(SoftFloat pf)
 260 {
 261     SoftFloat pun;
 262     int s;
 263
 264     pun.exp = pf.exp;
 265     s = pf.mant >> 31;
 266     pun.mant = (pf.mant ^ s) - s;
 267     pun.mant = pun.mant & 0xFFC00000U;
 268     pun.mant = (pun.mant ^ s) - s;
 269
 270     return pun;
 271 }
 272
 273 static av_always_inline void predict(PredictorState *ps, int *coef,
 274                                      int output_enable)
 275 {
 276     const SoftFloat a     = { 1023410176, 0 };  // 61.0 / 64
 277     const SoftFloat alpha = {  973078528, 0 };  // 29.0 / 32
 278     SoftFloat e0, e1;
 279     SoftFloat pv;
 280     SoftFloat k1, k2;
 281     SoftFloat   r0 = ps->r0,     r1 = ps->r1;
 282     SoftFloat cor0 = ps->cor0, cor1 = ps->cor1;
 283     SoftFloat var0 = ps->var0, var1 = ps->var1;
 284     SoftFloat tmp;
 285
 286     if (var0.exp > 1 || (var0.exp == 1 && var0.mant > 0x20000000)) {
 287         k1 = av_mul_sf(cor0, flt16_even(av_div_sf(a, var0)));
 288     }
 289     else {
 290         k1.mant = 0;
 291         k1.exp = 0;
 292     }
 293
 294     if (var1.exp > 1 || (var1.exp == 1 && var1.mant > 0x20000000)) {
 295         k2 = av_mul_sf(cor1, flt16_even(av_div_sf(a, var1)));
 296     }
 297     else {
 298         k2.mant = 0;
 299         k2.exp = 0;
 300     }
 301
 302     tmp = av_mul_sf(k1, r0);
 303     pv = flt16_round(av_add_sf(tmp, av_mul_sf(k2, r1)));
 304     if (output_enable) {
 305         int shift = 28 - pv.exp;
 306
 307         if (shift < 31)
 308             *coef += (pv.mant + (1 << (shift - 1))) >> shift;
 309     }
 310
 311     e0 = av_int2sf(*coef, 2);
 312     e1 = av_sub_sf(e0, tmp);
 313
 314     ps->cor1 = flt16_trunc(av_add_sf(av_mul_sf(alpha, cor1), av_mul_sf(r1, e1)));
 315     tmp = av_add_sf(av_mul_sf(r1, r1), av_mul_sf(e1, e1));
 316     tmp.exp--;
 317     ps->var1 = flt16_trunc(av_add_sf(av_mul_sf(alpha, var1), tmp));
 318     ps->cor0 = flt16_trunc(av_add_sf(av_mul_sf(alpha, cor0), av_mul_sf(r0, e0)));
 319     tmp = av_add_sf(av_mul_sf(r0, r0), av_mul_sf(e0, e0));
 320     tmp.exp--;
 321     ps->var0 = flt16_trunc(av_add_sf(av_mul_sf(alpha, var0), tmp));
 322
 323     ps->r1 = flt16_trunc(av_mul_sf(a, av_sub_sf(r0, av_mul_sf(k1, e0))));
 324     ps->r0 = flt16_trunc(av_mul_sf(a, e0));
 325 }
 326
 327
 328 static const int cce_scale_fixed[8] = {
 329     Q30(1.0),          //2^(0/8)
 330     Q30(1.0905077327), //2^(1/8)
 331     Q30(1.1892071150), //2^(2/8)
 332     Q30(1.2968395547), //2^(3/8)
 333     Q30(1.4142135624), //2^(4/8)
 334     Q30(1.5422108254), //2^(5/8)
 335     Q30(1.6817928305), //2^(6/8)
 336     Q30(1.8340080864), //2^(7/8)
 337 };
 338
 339 /**
 340  * Apply dependent channel coupling (applied before IMDCT).
 341  *
 342  * @param   index   index into coupling gain array
 343  */
 344 static void apply_dependent_coupling_fixed(AACContext *ac,
 345                                      SingleChannelElement *target,
 346                                      ChannelElement *cce, int index)
 347 {
 348     IndividualChannelStream *ics = &cce->ch[0].ics;
 349     const uint16_t *offsets = ics->swb_offset;
 350     int *dest = target->coeffs;
 351     const int *src = cce->ch[0].coeffs;
 352     int g, i, group, k, idx = 0;
 353     if (ac->oc[1].m4ac.object_type == AOT_AAC_LTP) {
 354         av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR,
 355                "Dependent coupling is not supported together with LTP\n");
 356         return;
 357     }
 358     for (g = 0; g < ics->num_window_groups; g++) {
 359         for (i = 0; i < ics->max_sfb; i++, idx++) {
 360             if (cce->ch[0].band_type[idx] != ZERO_BT) {
 361                 const int gain = cce->coup.gain[index][idx];
 362                 int shift, round, c, tmp;
 363
 364                 if (gain < 0) {
 365                     c = -cce_scale_fixed[-gain & 7];
 366                     shift = (-gain-1024) >> 3;
 367                 }
 368                 else {
 369                     c = cce_scale_fixed[gain & 7];
 370                     shift = (gain-1024) >> 3;
 371                 }
 372
 373                 if (shift < 0) {
 374                     shift = -shift;
 375                     round = 1 << (shift - 1);
 376
 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 + round) >> shift;
 382                         }
 383                     }
 384                 }
 385                 else {
 386                     for (group = 0; group < ics->group_len[g]; group++) {
 387                         for (k = offsets[i]; k < offsets[i + 1]; k++) {
 388                             tmp = (int)(((int64_t)src[group * 128 + k] * c + \
 389                                         (int64_t)0x1000000000) >> 37);
 390                             dest[group * 128 + k] += tmp << shift;
 391                         }
 392                     }
 393                 }
 394             }
 395         }
 396         dest += ics->group_len[g] * 128;
 397         src  += ics->group_len[g] * 128;
 398     }
 399 }
 400
 401 /**
 402  * Apply independent channel coupling (applied after IMDCT).
 403  *
 404  * @param   index   index into coupling gain array
 405  */
 406 static void apply_independent_coupling_fixed(AACContext *ac,
 407                                        SingleChannelElement *target,
 408                                        ChannelElement *cce, int index)
 409 {
 410     int i, c, shift, round, tmp;
 411     const int gain = cce->coup.gain[index][0];
 412     const int *src = cce->ch[0].ret;
 413     int *dest = target->ret;
 414     const int len = 1024 << (ac->oc[1].m4ac.sbr == 1);
 415
 416     c = cce_scale_fixed[gain & 7];
 417     shift = (gain-1024) >> 3;
 418     if (shift < -31) {
 419         return;
 420     } else if (shift < 0) {
 421         shift = -shift;
 422         round = 1 << (shift - 1);
 423
 424         for (i = 0; i < len; i++) {
 425             tmp = (int)(((int64_t)src[i] * c + (int64_t)0x1000000000) >> 37);
 426             dest[i] += (tmp + round) >> shift;
 427         }
 428     }
 429     else {
 430       for (i = 0; i < len; i++) {
 431           tmp = (int)(((int64_t)src[i] * c + (int64_t)0x1000000000) >> 37);
 432           dest[i] += tmp << shift;
 433       }
 434     }
 435 }
 436
 437 #include "aacdec_template.c"
 438
 439 AVCodec ff_aac_fixed_decoder = {
 440     .name            = "aac_fixed",
 441     .long_name       = NULL_IF_CONFIG_SMALL("AAC (Advanced Audio Coding)"),
 442     .type            = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 443     .id              = AV_CODEC_ID_AAC,
 444     .priv_data_size  = sizeof(AACContext),
 445     .init            = aac_decode_init,
 446     .close           = aac_decode_close,
 447     .decode          = aac_decode_frame,
 448     .sample_fmts     = (const enum AVSampleFormat[]) {
 449         AV_SAMPLE_FMT_S32P, AV_SAMPLE_FMT_NONE
 450     },
 451     .capabilities    = AV_CODEC_CAP_CHANNEL_CONF | AV_CODEC_CAP_DR1,
 452     .caps_internal   = FF_CODEC_CAP_INIT_THREADSAFE,
 453     .channel_layouts = aac_channel_layout,
 454     .profiles        = NULL_IF_CONFIG_SMALL(ff_aac_profiles),
 455     .flush = flush,
 456 };