git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/ac3dsp.c

   1 /*
   2  * AC-3 DSP functions
   3  * Copyright (c) 2011 Justin Ruggles
   4  *
   5  * This file is part of FFmpeg.
   6  *
   7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   9  * License as published by the Free Software Foundation; either
  10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  11  *
  12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  15  * Lesser General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21
  22 #include "libavutil/mem_internal.h"
  23
  24 #include "avcodec.h"
  25 #include "ac3.h"
  26 #include "ac3dsp.h"
  27 #include "mathops.h"
  28
  29 static void ac3_exponent_min_c(uint8_t *exp, int num_reuse_blocks, int nb_coefs)
  30 {
  31     int blk, i;
  32
  33     if (!num_reuse_blocks)
  34         return;
  35
  36     for (i = 0; i < nb_coefs; i++) {
  37         uint8_t min_exp = *exp;
  38         uint8_t *exp1 = exp + 256;
  39         for (blk = 0; blk < num_reuse_blocks; blk++) {
  40             uint8_t next_exp = *exp1;
  41             if (next_exp < min_exp)
  42                 min_exp = next_exp;
  43             exp1 += 256;
  44         }
  45         *exp++ = min_exp;
  46     }
  47 }
  48
  49 static void float_to_fixed24_c(int32_t *dst, const float *src, unsigned int len)
  50 {
  51     const float scale = 1 << 24;
  52     do {
  53         *dst++ = lrintf(*src++ * scale);
  54         *dst++ = lrintf(*src++ * scale);
  55         *dst++ = lrintf(*src++ * scale);
  56         *dst++ = lrintf(*src++ * scale);
  57         *dst++ = lrintf(*src++ * scale);
  58         *dst++ = lrintf(*src++ * scale);
  59         *dst++ = lrintf(*src++ * scale);
  60         *dst++ = lrintf(*src++ * scale);
  61         len -= 8;
  62     } while (len > 0);
  63 }
  64
  65 static void ac3_bit_alloc_calc_bap_c(int16_t *mask, int16_t *psd,
  66                                      int start, int end,
  67                                      int snr_offset, int floor,
  68                                      const uint8_t *bap_tab, uint8_t *bap)
  69 {
  70     int bin, band, band_end;
  71
  72     /* special case, if snr offset is -960, set all bap's to zero */
  73     if (snr_offset == -960) {
  74         memset(bap, 0, AC3_MAX_COEFS);
  75         return;
  76     }
  77
  78     bin  = start;
  79     band = ff_ac3_bin_to_band_tab[start];
  80     do {
  81         int m = (FFMAX(mask[band] - snr_offset - floor, 0) & 0x1FE0) + floor;
  82         band_end = ff_ac3_band_start_tab[++band];
  83         band_end = FFMIN(band_end, end);
  84
  85         for (; bin < band_end; bin++) {
  86             int address = av_clip_uintp2((psd[bin] - m) >> 5, 6);
  87             bap[bin] = bap_tab[address];
  88         }
  89     } while (end > band_end);
  90 }
  91
  92 static void ac3_update_bap_counts_c(uint16_t mant_cnt[16], uint8_t *bap,
  93                                     int len)
  94 {
  95     while (len-- > 0)
  96         mant_cnt[bap[len]]++;
  97 }
  98
  99 DECLARE_ALIGNED(16, const uint16_t, ff_ac3_bap_bits)[16] = {
 100     0,  0,  0,  3,  0,  4,  5,  6,  7,  8,  9, 10, 11, 12, 14, 16
 101 };
 102
 103 static int ac3_compute_mantissa_size_c(uint16_t mant_cnt[6][16])
 104 {
 105     int blk, bap;
 106     int bits = 0;
 107
 108     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
 109         // bap=1 : 3 mantissas in 5 bits
 110         bits += (mant_cnt[blk][1] / 3) * 5;
 111         // bap=2 : 3 mantissas in 7 bits
 112         // bap=4 : 2 mantissas in 7 bits
 113         bits += ((mant_cnt[blk][2] / 3) + (mant_cnt[blk][4] >> 1)) * 7;
 114         // bap=3 : 1 mantissa in 3 bits
 115         bits += mant_cnt[blk][3] * 3;
 116         // bap=5 to 15 : get bits per mantissa from table
 117         for (bap = 5; bap < 16; bap++)
 118             bits += mant_cnt[blk][bap] * ff_ac3_bap_bits[bap];
 119     }
 120     return bits;
 121 }
 122
 123 static void ac3_extract_exponents_c(uint8_t *exp, int32_t *coef, int nb_coefs)
 124 {
 125     int i;
 126
 127     for (i = 0; i < nb_coefs; i++) {
 128         int v = abs(coef[i]);
 129         exp[i] = v ? 23 - av_log2(v) : 24;
 130     }
 131 }
 132
 133 static void ac3_sum_square_butterfly_int32_c(int64_t sum[4],
 134                                              const int32_t *coef0,
 135                                              const int32_t *coef1,
 136                                              int len)
 137 {
 138     int i;
 139
 140     sum[0] = sum[1] = sum[2] = sum[3] = 0;
 141
 142     for (i = 0; i < len; i++) {
 143         int lt = coef0[i];
 144         int rt = coef1[i];
 145         int md = lt + rt;
 146         int sd = lt - rt;
 147         MAC64(sum[0], lt, lt);
 148         MAC64(sum[1], rt, rt);
 149         MAC64(sum[2], md, md);
 150         MAC64(sum[3], sd, sd);
 151     }
 152 }
 153
 154 static void ac3_sum_square_butterfly_float_c(float sum[4],
 155                                              const float *coef0,
 156                                              const float *coef1,
 157                                              int len)
 158 {
 159     int i;
 160
 161     sum[0] = sum[1] = sum[2] = sum[3] = 0;
 162
 163     for (i = 0; i < len; i++) {
 164         float lt = coef0[i];
 165         float rt = coef1[i];
 166         float md = lt + rt;
 167         float sd = lt - rt;
 168         sum[0] += lt * lt;
 169         sum[1] += rt * rt;
 170         sum[2] += md * md;
 171         sum[3] += sd * sd;
 172     }
 173 }
 174
 175 static void ac3_downmix_5_to_2_symmetric_c(float **samples, float **matrix,
 176                                            int len)
 177 {
 178     int i;
 179     float v0, v1;
 180     float front_mix    = matrix[0][0];
 181     float center_mix   = matrix[0][1];
 182     float surround_mix = matrix[0][3];
 183
 184     for (i = 0; i < len; i++) {
 185         v0 = samples[0][i] * front_mix  +
 186              samples[1][i] * center_mix +
 187              samples[3][i] * surround_mix;
 188
 189         v1 = samples[1][i] * center_mix +
 190              samples[2][i] * front_mix  +
 191              samples[4][i] * surround_mix;
 192
 193         samples[0][i] = v0;
 194         samples[1][i] = v1;
 195     }
 196 }
 197
 198 static void ac3_downmix_5_to_1_symmetric_c(float **samples, float **matrix,
 199                                            int len)
 200 {
 201     int i;
 202     float front_mix    = matrix[0][0];
 203     float center_mix   = matrix[0][1];
 204     float surround_mix = matrix[0][3];
 205
 206     for (i = 0; i < len; i++) {
 207         samples[0][i] = samples[0][i] * front_mix    +
 208                         samples[1][i] * center_mix   +
 209                         samples[2][i] * front_mix    +
 210                         samples[3][i] * surround_mix +
 211                         samples[4][i] * surround_mix;
 212     }
 213 }
 214
 215 static void ac3_downmix_c(float **samples, float **matrix,
 216                           int out_ch, int in_ch, int len)
 217 {
 218     int i, j;
 219     float v0, v1;
 220
 221     if (out_ch == 2) {
 222         for (i = 0; i < len; i++) {
 223             v0 = v1 = 0.0f;
 224             for (j = 0; j < in_ch; j++) {
 225                 v0 += samples[j][i] * matrix[0][j];
 226                 v1 += samples[j][i] * matrix[1][j];
 227             }
 228             samples[0][i] = v0;
 229             samples[1][i] = v1;
 230         }
 231     } else if (out_ch == 1) {
 232         for (i = 0; i < len; i++) {
 233             v0 = 0.0f;
 234             for (j = 0; j < in_ch; j++)
 235                 v0 += samples[j][i] * matrix[0][j];
 236             samples[0][i] = v0;
 237         }
 238     }
 239 }
 240
 241 static void ac3_downmix_5_to_2_symmetric_c_fixed(int32_t **samples, int16_t **matrix,
 242                                            int len)
 243 {
 244     int i;
 245     int64_t v0, v1;
 246     int16_t front_mix    = matrix[0][0];
 247     int16_t center_mix   = matrix[0][1];
 248     int16_t surround_mix = matrix[0][3];
 249
 250     for (i = 0; i < len; i++) {
 251         v0 = (int64_t)samples[0][i] * front_mix  +
 252              (int64_t)samples[1][i] * center_mix +
 253              (int64_t)samples[3][i] * surround_mix;
 254
 255         v1 = (int64_t)samples[1][i] * center_mix +
 256              (int64_t)samples[2][i] * front_mix  +
 257              (int64_t)samples[4][i] * surround_mix;
 258
 259         samples[0][i] = (v0+2048)>>12;
 260         samples[1][i] = (v1+2048)>>12;
 261     }
 262 }
 263
 264 static void ac3_downmix_5_to_1_symmetric_c_fixed(int32_t **samples, int16_t **matrix,
 265                                                  int len)
 266 {
 267     int i;
 268     int64_t v0;
 269     int16_t front_mix    = matrix[0][0];
 270     int16_t center_mix   = matrix[0][1];
 271     int16_t surround_mix = matrix[0][3];
 272
 273     for (i = 0; i < len; i++) {
 274         v0 = (int64_t)samples[0][i] * front_mix    +
 275              (int64_t)samples[1][i] * center_mix   +
 276              (int64_t)samples[2][i] * front_mix    +
 277              (int64_t)samples[3][i] * surround_mix +
 278              (int64_t)samples[4][i] * surround_mix;
 279
 280         samples[0][i] = (v0+2048)>>12;
 281     }
 282 }
 283
 284 static void ac3_downmix_c_fixed(int32_t **samples, int16_t **matrix,
 285                                 int out_ch, int in_ch, int len)
 286 {
 287     int i, j;
 288     int64_t v0, v1;
 289     if (out_ch == 2) {
 290         for (i = 0; i < len; i++) {
 291             v0 = v1 = 0;
 292             for (j = 0; j < in_ch; j++) {
 293                 v0 += (int64_t)samples[j][i] * matrix[0][j];
 294                 v1 += (int64_t)samples[j][i] * matrix[1][j];
 295             }
 296             samples[0][i] = (v0+2048)>>12;
 297             samples[1][i] = (v1+2048)>>12;
 298         }
 299     } else if (out_ch == 1) {
 300         for (i = 0; i < len; i++) {
 301             v0 = 0;
 302             for (j = 0; j < in_ch; j++)
 303                 v0 += (int64_t)samples[j][i] * matrix[0][j];
 304             samples[0][i] = (v0+2048)>>12;
 305         }
 306     }
 307 }
 308
 309 void ff_ac3dsp_downmix_fixed(AC3DSPContext *c, int32_t **samples, int16_t **matrix,
 310                              int out_ch, int in_ch, int len)
 311 {
 312     if (c->in_channels != in_ch || c->out_channels != out_ch) {
 313         c->in_channels  = in_ch;
 314         c->out_channels = out_ch;
 315         c->downmix_fixed = NULL;
 316
 317         if (in_ch == 5 && out_ch == 2 &&
 318             !(matrix[1][0] | matrix[0][2]  |
 319               matrix[1][3] | matrix[0][4]  |
 320              (matrix[0][1] ^ matrix[1][1]) |
 321              (matrix[0][0] ^ matrix[1][2]))) {
 322             c->downmix_fixed = ac3_downmix_5_to_2_symmetric_c_fixed;
 323         } else if (in_ch == 5 && out_ch == 1 &&
 324                    matrix[0][0] == matrix[0][2] &&
 325                    matrix[0][3] == matrix[0][4]) {
 326             c->downmix_fixed = ac3_downmix_5_to_1_symmetric_c_fixed;
 327         }
 328     }
 329
 330     if (c->downmix_fixed)
 331         c->downmix_fixed(samples, matrix, len);
 332     else
 333         ac3_downmix_c_fixed(samples, matrix, out_ch, in_ch, len);
 334 }
 335
 336 void ff_ac3dsp_downmix(AC3DSPContext *c, float **samples, float **matrix,
 337                        int out_ch, int in_ch, int len)
 338 {
 339     if (c->in_channels != in_ch || c->out_channels != out_ch) {
 340         int **matrix_cmp = (int **)matrix;
 341
 342         c->in_channels  = in_ch;
 343         c->out_channels = out_ch;
 344         c->downmix      = NULL;
 345
 346         if (in_ch == 5 && out_ch == 2 &&
 347             !(matrix_cmp[1][0] | matrix_cmp[0][2]   |
 348               matrix_cmp[1][3] | matrix_cmp[0][4]   |
 349              (matrix_cmp[0][1] ^ matrix_cmp[1][1]) |
 350              (matrix_cmp[0][0] ^ matrix_cmp[1][2]))) {
 351             c->downmix = ac3_downmix_5_to_2_symmetric_c;
 352         } else if (in_ch == 5 && out_ch == 1 &&
 353                    matrix_cmp[0][0] == matrix_cmp[0][2] &&
 354                    matrix_cmp[0][3] == matrix_cmp[0][4]) {
 355             c->downmix = ac3_downmix_5_to_1_symmetric_c;
 356         }
 357
 358         if (ARCH_X86)
 359             ff_ac3dsp_set_downmix_x86(c);
 360     }
 361
 362     if (c->downmix)
 363         c->downmix(samples, matrix, len);
 364     else
 365         ac3_downmix_c(samples, matrix, out_ch, in_ch, len);
 366 }
 367
 368 av_cold void ff_ac3dsp_init(AC3DSPContext *c, int bit_exact)
 369 {
 370     c->ac3_exponent_min = ac3_exponent_min_c;
 371     c->float_to_fixed24 = float_to_fixed24_c;
 372     c->bit_alloc_calc_bap = ac3_bit_alloc_calc_bap_c;
 373     c->update_bap_counts = ac3_update_bap_counts_c;
 374     c->compute_mantissa_size = ac3_compute_mantissa_size_c;
 375     c->extract_exponents = ac3_extract_exponents_c;
 376     c->sum_square_butterfly_int32 = ac3_sum_square_butterfly_int32_c;
 377     c->sum_square_butterfly_float = ac3_sum_square_butterfly_float_c;
 378     c->in_channels           = 0;
 379     c->out_channels          = 0;
 380     c->downmix               = NULL;
 381     c->downmix_fixed         = NULL;
 382
 383     if (ARCH_ARM)
 384         ff_ac3dsp_init_arm(c, bit_exact);
 385     if (ARCH_X86)
 386         ff_ac3dsp_init_x86(c, bit_exact);
 387     if (ARCH_MIPS)
 388         ff_ac3dsp_init_mips(c, bit_exact);
 389 }