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

   1 /*
   2  * AMR Audio decoder stub
   3  * Copyright (c) 2003 the ffmpeg project
   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     This code implements amr-nb and amr-wb audio encoder/decoder through external reference
  23     code from www.3gpp.org. The licence of the code from 3gpp is unclear so you
  24     have to download the code separately. Two versions exists: One fixed-point
  25     and one with floats. For some reason the float-encoder is significant faster
  26     atleast on a P4 1.5GHz (0.9s instead of 9.9s on a 30s audio clip at MR102).
  27     Both float and fixed point is supported for amr-nb, but only float for
  28     amr-wb.
  29
  30     --AMR-NB--
  31     The fixed-point (TS26.073) can be downloaded from:
  32     http://www.3gpp.org/ftp/Specs/archive/26_series/26.073/26073-510.zip
  33     Extract the soure into ffmpeg/libavcodec/amr
  34     To use the fixed version run "./configure" with "--enable-amr_nb-fixed"
  35
  36     The float version (default) can be downloaded from:
  37     http://www.3gpp.org/ftp/Specs/archive/26_series/26.104/26104-510.zip
  38     Extract the soure into ffmpeg/libavcodec/amr_float
  39
  40     The specification for amr-nb can be found in TS 26.071
  41     (http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/26071.htm) and some other
  42     info at http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/26-series.htm
  43
  44     --AMR-WB--
  45     The reference code can be downloaded from:
  46     http://www.3gpp.org/ftp/Specs/archive/26_series/26.204/26204-510.zip
  47     It should be extracted to "libavcodec/amrwb_float". Enable it with
  48     "--enable-amr_wb".
  49
  50     The specification for amr-wb can be downloaded from:
  51     http://www.3gpp.org/ftp/Specs/archive/26_series/26.171/26171-500.zip
  52
  53     If someone want to use the fixed point version it can be downloaded
  54     from: http://www.3gpp.org/ftp/Specs/archive/26_series/26.173/26173-571.zip
  55
  56  */
  57
  58 #include "avcodec.h"
  59
  60 #ifdef CONFIG_AMR_NB_FIXED
  61
  62 #define MMS_IO
  63
  64 #include "amr/sp_dec.h"
  65 #include "amr/d_homing.h"
  66 #include "amr/typedef.h"
  67 #include "amr/sp_enc.h"
  68 #include "amr/sid_sync.h"
  69 #include "amr/e_homing.h"
  70
  71 #else
  72 #include "amr_float/interf_dec.h"
  73 #include "amr_float/interf_enc.h"
  74 #endif
  75
  76 /* Common code for fixed and float version*/
  77 typedef struct AMR_bitrates
  78 {
  79     int startrate;
  80     int stoprate;
  81     enum Mode mode;
  82
  83 } AMR_bitrates;
  84
  85 /* Match desired bitrate with closest one*/
  86 static enum Mode getBitrateMode(int bitrate)
  87 {
  88     /* Adjusted so that all bitrates can be used from commandline where
  89        only a multiple of 1000 can be specified*/
  90     AMR_bitrates rates[]={ {0,4999,MR475}, //4
  91                            {5000,5899,MR515},//5
  92                            {5900,6699,MR59},//6
  93                            {6700,7000,MR67},//7
  94                            {7001,7949,MR74},//8
  95                            {7950,9999,MR795},//9
  96                            {10000,11999,MR102},//10
  97                            {12000,64000,MR122},//12
  98
  99                          };
 100     int i;
 101     for(i=0;i<8;i++)
 102     {
 103         if(rates[i].startrate<=bitrate && rates[i].stoprate>=bitrate)
 104         {
 105             return(rates[i].mode);
 106         }
 107     }
 108     /*Return highest possible*/
 109     return(MR122);
 110 }
 111
 112 static void amr_decode_fix_avctx(AVCodecContext * avctx)
 113 {
 114     const int is_amr_wb = 1 + (avctx->codec_id == CODEC_ID_AMR_WB);
 115
 116     if(avctx->sample_rate == 0)
 117     {
 118         avctx->sample_rate = 8000 * is_amr_wb;
 119     }
 120
 121     if(avctx->channels == 0)
 122     {
 123         avctx->channels = 1;
 124     }
 125
 126     avctx->frame_size = 160 * is_amr_wb;
 127 }
 128
 129 #ifdef CONFIG_AMR_NB_FIXED
 130 /* fixed point version*/
 131 /* frame size in serial bitstream file (frame type + serial stream + flags) */
 132 #define SERIAL_FRAMESIZE (1+MAX_SERIAL_SIZE+5)
 133
 134 typedef struct AMRContext {
 135     int frameCount;
 136     Speech_Decode_FrameState *speech_decoder_state;
 137     enum RXFrameType rx_type;
 138     enum Mode mode;
 139     Word16 reset_flag;
 140     Word16 reset_flag_old;
 141
 142     enum Mode enc_bitrate;
 143     Speech_Encode_FrameState *enstate;
 144     sid_syncState *sidstate;
 145     enum TXFrameType tx_frametype;
 146
 147
 148 } AMRContext;
 149
 150 static int amr_nb_decode_init(AVCodecContext * avctx)
 151 {
 152     AMRContext *s = avctx->priv_data;
 153     s->frameCount=0;
 154     s->speech_decoder_state=NULL;
 155     s->rx_type = (enum RXFrameType)0;
 156     s->mode= (enum Mode)0;
 157     s->reset_flag=0;
 158     s->reset_flag_old=1;
 159
 160     if(Speech_Decode_Frame_init(&s->speech_decoder_state, "Decoder"))
 161     {
 162         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Speech_Decode_Frame_init error\n");
 163         return -1;
 164     }
 165
 166     amr_decode_fix_avctx(avctx);
 167
 168     if(avctx->channels > 1)
 169     {
 170         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "amr_nb: multichannel decoding not supported\n");
 171         return -1;
 172     }
 173
 174     return 0;
 175 }
 176
 177 static int amr_nb_encode_init(AVCodecContext * avctx)
 178 {
 179     AMRContext *s = avctx->priv_data;
 180     s->frameCount=0;
 181     s->speech_decoder_state=NULL;
 182     s->rx_type = (enum RXFrameType)0;
 183     s->mode= (enum Mode)0;
 184     s->reset_flag=0;
 185     s->reset_flag_old=1;
 186
 187     if(avctx->sample_rate!=8000)
 188     {
 189         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Only 8000Hz sample rate supported\n");
 190         return -1;
 191     }
 192
 193     if(avctx->channels!=1)
 194     {
 195         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Only mono supported\n");
 196         return -1;
 197     }
 198
 199     avctx->frame_size=160;
 200     avctx->coded_frame= avcodec_alloc_frame();
 201
 202     if(Speech_Encode_Frame_init(&s->enstate, 0, "encoder") || sid_sync_init (&s->sidstate))
 203     {
 204         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Speech_Encode_Frame_init error\n");
 205         return -1;
 206     }
 207
 208     s->enc_bitrate=getBitrateMode(avctx->bit_rate);
 209
 210     return 0;
 211 }
 212
 213 static int amr_nb_encode_close(AVCodecContext * avctx)
 214 {
 215     AMRContext *s = avctx->priv_data;
 216     Speech_Encode_Frame_exit(&s->enstate);
 217     sid_sync_exit (&s->sidstate);
 218     av_freep(&avctx->coded_frame);
 219     return 0;
 220 }
 221
 222 static int amr_nb_decode_close(AVCodecContext * avctx)
 223 {
 224     AMRContext *s = avctx->priv_data;
 225     Speech_Decode_Frame_exit(&s->speech_decoder_state);
 226     return 0;
 227 }
 228
 229 static int amr_nb_decode_frame(AVCodecContext * avctx,
 230             void *data, int *data_size,
 231             uint8_t * buf, int buf_size)
 232 {
 233     AMRContext *s = avctx->priv_data;
 234
 235     uint8_t*amrData=buf;
 236     int offset=0;
 237
 238     UWord8 toc, q, ft;
 239
 240     Word16 serial[SERIAL_FRAMESIZE];   /* coded bits */
 241     Word16 *synth;
 242     UWord8 *packed_bits;
 243
 244     static Word16 packed_size[16] = {12, 13, 15, 17, 19, 20, 26, 31, 5, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0};
 245     int i;
 246
 247     //printf("amr_decode_frame data_size=%i buf=0x%X buf_size=%d frameCount=%d!!\n",*data_size,buf,buf_size,s->frameCount);
 248
 249     synth=data;
 250
 251 //    while(offset<buf_size)
 252     {
 253         toc=amrData[offset];
 254         /* read rest of the frame based on ToC byte */
 255         q  = (toc >> 2) & 0x01;
 256         ft = (toc >> 3) & 0x0F;
 257
 258         //printf("offset=%d, packet_size=%d amrData= 0x%X %X %X %X\n",offset,packed_size[ft],amrData[offset],amrData[offset+1],amrData[offset+2],amrData[offset+3]);
 259
 260         offset++;
 261
 262         packed_bits=amrData+offset;
 263
 264         offset+=packed_size[ft];
 265
 266         //Unsort and unpack bits
 267         s->rx_type = UnpackBits(q, ft, packed_bits, &s->mode, &serial[1]);
 268
 269         //We have a new frame
 270         s->frameCount++;
 271
 272         if (s->rx_type == RX_NO_DATA)
 273         {
 274             s->mode = s->speech_decoder_state->prev_mode;
 275         }
 276         else {
 277             s->speech_decoder_state->prev_mode = s->mode;
 278         }
 279
 280         /* if homed: check if this frame is another homing frame */
 281         if (s->reset_flag_old == 1)
 282         {
 283             /* only check until end of first subframe */
 284             s->reset_flag = decoder_homing_frame_test_first(&serial[1], s->mode);
 285         }
 286         /* produce encoder homing frame if homed & input=decoder homing frame */
 287         if ((s->reset_flag != 0) && (s->reset_flag_old != 0))
 288         {
 289             for (i = 0; i < L_FRAME; i++)
 290             {
 291                 synth[i] = EHF_MASK;
 292             }
 293         }
 294         else
 295         {
 296             /* decode frame */
 297             Speech_Decode_Frame(s->speech_decoder_state, s->mode, &serial[1], s->rx_type, synth);
 298         }
 299
 300         //Each AMR-frame results in 160 16-bit samples
 301         *data_size+=160*2;
 302         synth+=160;
 303
 304         /* if not homed: check whether current frame is a homing frame */
 305         if (s->reset_flag_old == 0)
 306         {
 307             /* check whole frame */
 308             s->reset_flag = decoder_homing_frame_test(&serial[1], s->mode);
 309         }
 310         /* reset decoder if current frame is a homing frame */
 311         if (s->reset_flag != 0)
 312         {
 313             Speech_Decode_Frame_reset(s->speech_decoder_state);
 314         }
 315         s->reset_flag_old = s->reset_flag;
 316
 317     }
 318     return offset;
 319 }
 320
 321
 322 static int amr_nb_encode_frame(AVCodecContext *avctx,
 323                             unsigned char *frame/*out*/, int buf_size, void *data/*in*/)
 324 {
 325     short serial_data[250] = {0};
 326
 327     AMRContext *s = avctx->priv_data;
 328     int written;
 329
 330     s->reset_flag = encoder_homing_frame_test(data);
 331
 332     Speech_Encode_Frame(s->enstate, s->enc_bitrate, data, &serial_data[1], &s->mode);
 333
 334     /* add frame type and mode */
 335     sid_sync (s->sidstate, s->mode, &s->tx_frametype);
 336
 337     written = PackBits(s->mode, s->enc_bitrate, s->tx_frametype, &serial_data[1], frame);
 338
 339     if (s->reset_flag != 0)
 340     {
 341         Speech_Encode_Frame_reset(s->enstate);
 342         sid_sync_reset(s->sidstate);
 343     }
 344     return written;
 345 }
 346
 347
 348 #elif defined(CONFIG_AMR_NB) /* Float point version*/
 349
 350 typedef struct AMRContext {
 351     int frameCount;
 352     void * decState;
 353     int *enstate;
 354     enum Mode enc_bitrate;
 355 } AMRContext;
 356
 357 static int amr_nb_decode_init(AVCodecContext * avctx)
 358 {
 359     AMRContext *s = avctx->priv_data;
 360     s->frameCount=0;
 361     s->decState=Decoder_Interface_init();
 362     if(!s->decState)
 363     {
 364         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Decoder_Interface_init error\r\n");
 365         return -1;
 366     }
 367
 368     amr_decode_fix_avctx(avctx);
 369
 370     if(avctx->channels > 1)
 371     {
 372         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "amr_nb: multichannel decoding not supported\n");
 373         return -1;
 374     }
 375
 376     return 0;
 377 }
 378
 379 static int amr_nb_encode_init(AVCodecContext * avctx)
 380 {
 381     AMRContext *s = avctx->priv_data;
 382     s->frameCount=0;
 383
 384     if(avctx->sample_rate!=8000)
 385     {
 386         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Only 8000Hz sample rate supported\n");
 387         return -1;
 388     }
 389
 390     if(avctx->channels!=1)
 391     {
 392         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Only mono supported\n");
 393         return -1;
 394     }
 395
 396     avctx->frame_size=160;
 397     avctx->coded_frame= avcodec_alloc_frame();
 398
 399     s->enstate=Encoder_Interface_init(0);
 400     if(!s->enstate)
 401     {
 402         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Encoder_Interface_init error\n");
 403         return -1;
 404     }
 405
 406     s->enc_bitrate=getBitrateMode(avctx->bit_rate);
 407
 408     return 0;
 409 }
 410
 411 static int amr_nb_decode_close(AVCodecContext * avctx)
 412 {
 413     AMRContext *s = avctx->priv_data;
 414     Decoder_Interface_exit(s->decState);
 415     return 0;
 416 }
 417
 418 static int amr_nb_encode_close(AVCodecContext * avctx)
 419 {
 420     AMRContext *s = avctx->priv_data;
 421     Encoder_Interface_exit(s->enstate);
 422     av_freep(&avctx->coded_frame);
 423     return 0;
 424 }
 425
 426 static int amr_nb_decode_frame(AVCodecContext * avctx,
 427             void *data, int *data_size,
 428             uint8_t * buf, int buf_size)
 429 {
 430     AMRContext *s = (AMRContext*)avctx->priv_data;
 431
 432     uint8_t*amrData=buf;
 433     static short block_size[16]={ 12, 13, 15, 17, 19, 20, 26, 31, 5, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 };
 434     enum Mode dec_mode;
 435     int packet_size;
 436
 437     /* av_log(NULL,AV_LOG_DEBUG,"amr_decode_frame buf=%p buf_size=%d frameCount=%d!!\n",buf,buf_size,s->frameCount); */
 438
 439     dec_mode = (buf[0] >> 3) & 0x000F;
 440     packet_size = block_size[dec_mode]+1;
 441
 442     if(packet_size > buf_size) {
 443         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "amr frame too short (%u, should be %u)\n", buf_size, packet_size);
 444         return -1;
 445     }
 446
 447     s->frameCount++;
 448     /* av_log(NULL,AV_LOG_DEBUG,"packet_size=%d amrData= 0x%X %X %X %X\n",packet_size,amrData[0],amrData[1],amrData[2],amrData[3]); */
 449     /* call decoder */
 450     Decoder_Interface_Decode(s->decState, amrData, data, 0);
 451     *data_size=160*2;
 452
 453     return packet_size;
 454 }
 455
 456 static int amr_nb_encode_frame(AVCodecContext *avctx,
 457                             unsigned char *frame/*out*/, int buf_size, void *data/*in*/)
 458 {
 459     AMRContext *s = (AMRContext*)avctx->priv_data;
 460     int written;
 461
 462     s->enc_bitrate=getBitrateMode(avctx->bit_rate);
 463
 464     written = Encoder_Interface_Encode(s->enstate,
 465         s->enc_bitrate,
 466         data,
 467         frame,
 468         0);
 469     /* av_log(NULL,AV_LOG_DEBUG,"amr_nb_encode_frame encoded %u bytes, bitrate %u, first byte was %#02x\n",written, s->enc_bitrate, frame[0] ); */
 470
 471     return written;
 472 }
 473
 474 #endif
 475
 476 #if defined(CONFIG_AMR_NB) || defined(CONFIG_AMR_NB_FIXED)
 477
 478 AVCodec amr_nb_decoder =
 479 {
 480     "amr_nb",
 481     CODEC_TYPE_AUDIO,
 482     CODEC_ID_AMR_NB,
 483     sizeof(AMRContext),
 484     amr_nb_decode_init,
 485     NULL,
 486     amr_nb_decode_close,
 487     amr_nb_decode_frame,
 488 };
 489
 490 AVCodec amr_nb_encoder =
 491 {
 492     "amr_nb",
 493     CODEC_TYPE_AUDIO,
 494     CODEC_ID_AMR_NB,
 495     sizeof(AMRContext),
 496     amr_nb_encode_init,
 497     amr_nb_encode_frame,
 498     amr_nb_encode_close,
 499     NULL,
 500 };
 501
 502 #endif
 503
 504 /* -----------AMR wideband ------------*/
 505 #ifdef CONFIG_AMR_WB
 506
 507 #ifdef _TYPEDEF_H
 508 //To avoid duplicate typedefs from typdef in amr-nb
 509 #define typedef_h
 510 #endif
 511
 512 #include "amrwb_float/enc_if.h"
 513 #include "amrwb_float/dec_if.h"
 514
 515 /* Common code for fixed and float version*/
 516 typedef struct AMRWB_bitrates
 517 {
 518     int startrate;
 519     int stoprate;
 520     int mode;
 521
 522 } AMRWB_bitrates;
 523
 524 static int getWBBitrateMode(int bitrate)
 525 {
 526     /* Adjusted so that all bitrates can be used from commandline where
 527        only a multiple of 1000 can be specified*/
 528     AMRWB_bitrates rates[]={ {0,7999,0}, //6.6kHz
 529                            {8000,9999,1},//8.85
 530                            {10000,13000,2},//12.65
 531                            {13001,14999,3},//14.25
 532                            {15000,17000,4},//15.85
 533                            {17001,18000,5},//18.25
 534                            {18001,22000,6},//19.85
 535                            {22001,23000,7},//23.05
 536                            {23001,24000,8},//23.85
 537
 538                          };
 539     int i;
 540
 541     for(i=0;i<9;i++)
 542     {
 543         if(rates[i].startrate<=bitrate && rates[i].stoprate>=bitrate)
 544         {
 545             return(rates[i].mode);
 546         }
 547     }
 548     /*Return highest possible*/
 549     return(8);
 550 }
 551
 552
 553 typedef struct AMRWBContext {
 554     int frameCount;
 555     void *state;
 556     int mode;
 557     Word16 allow_dtx;
 558 } AMRWBContext;
 559
 560 static int amr_wb_encode_init(AVCodecContext * avctx)
 561 {
 562     AMRWBContext *s = (AMRWBContext*)avctx->priv_data;
 563     s->frameCount=0;
 564
 565     if(avctx->sample_rate!=16000)
 566     {
 567         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Only 16000Hz sample rate supported\n");
 568         return -1;
 569     }
 570
 571     if(avctx->channels!=1)
 572     {
 573         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Only mono supported\n");
 574         return -1;
 575     }
 576
 577     avctx->frame_size=320;
 578     avctx->coded_frame= avcodec_alloc_frame();
 579
 580     s->state = E_IF_init();
 581     s->mode=getWBBitrateMode(avctx->bit_rate);
 582     s->allow_dtx=0;
 583
 584     return 0;
 585 }
 586
 587 static int amr_wb_encode_close(AVCodecContext * avctx)
 588 {
 589     AMRWBContext *s = (AMRWBContext*) avctx->priv_data;
 590     E_IF_exit(s->state);
 591     av_freep(&avctx->coded_frame);
 592     s->frameCount++;
 593     return 0;
 594 }
 595
 596 static int amr_wb_encode_frame(AVCodecContext *avctx,
 597                             unsigned char *frame/*out*/, int buf_size, void *data/*in*/)
 598 {
 599     AMRWBContext *s;
 600     int size;
 601     s = (AMRWBContext*) avctx->priv_data;
 602     s->mode=getWBBitrateMode(avctx->bit_rate);
 603     size = E_IF_encode(s->state, s->mode, data, frame, s->allow_dtx);
 604     return size;
 605 }
 606
 607 static int amr_wb_decode_init(AVCodecContext * avctx)
 608 {
 609     AMRWBContext *s = (AMRWBContext *)avctx->priv_data;
 610     s->frameCount=0;
 611     s->state = D_IF_init();
 612
 613     amr_decode_fix_avctx(avctx);
 614
 615     if(avctx->channels > 1)
 616     {
 617         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "amr_wb: multichannel decoding not supported\n");
 618         return -1;
 619     }
 620
 621     return 0;
 622 }
 623
 624 extern const UWord8 block_size[];
 625
 626 static int amr_wb_decode_frame(AVCodecContext * avctx,
 627             void *data, int *data_size,
 628             uint8_t * buf, int buf_size)
 629 {
 630     AMRWBContext *s = (AMRWBContext*)avctx->priv_data;
 631
 632     uint8_t*amrData=buf;
 633     int mode;
 634     int packet_size;
 635
 636     if(buf_size==0) {
 637         /* nothing to do */
 638         return 0;
 639     }
 640
 641     mode = (amrData[0] >> 3) & 0x000F;
 642     packet_size = block_size[mode];
 643
 644     if(packet_size > buf_size) {
 645         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "amr frame too short (%u, should be %u)\n", buf_size, packet_size+1);
 646         return -1;
 647     }
 648
 649     s->frameCount++;
 650     D_IF_decode( s->state, amrData, data, _good_frame);
 651     *data_size=320*2;
 652     return packet_size;
 653 }
 654
 655 static int amr_wb_decode_close(AVCodecContext * avctx)
 656 {
 657     AMRWBContext *s = (AMRWBContext *)avctx->priv_data;
 658     D_IF_exit(s->state);
 659     return 0;
 660 }
 661
 662 AVCodec amr_wb_decoder =
 663 {
 664     "amr_wb",
 665     CODEC_TYPE_AUDIO,
 666     CODEC_ID_AMR_WB,
 667     sizeof(AMRWBContext),
 668     amr_wb_decode_init,
 669     NULL,
 670     amr_wb_decode_close,
 671     amr_wb_decode_frame,
 672 };
 673
 674 AVCodec amr_wb_encoder =
 675 {
 676     "amr_wb",
 677     CODEC_TYPE_AUDIO,
 678     CODEC_ID_AMR_WB,
 679     sizeof(AMRWBContext),
 680     amr_wb_encode_init,
 681     amr_wb_encode_frame,
 682     amr_wb_encode_close,
 683     NULL,
 684 };
 685
 686 #endif //CONFIG_AMR_WB