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 #ifdef CONFIG_AMR_NB_FIXED
 113 /* fixed point version*/
 114 /* frame size in serial bitstream file (frame type + serial stream + flags) */
 115 #define SERIAL_FRAMESIZE (1+MAX_SERIAL_SIZE+5)
 116
 117 typedef struct AMRContext {
 118     int frameCount;
 119     Speech_Decode_FrameState *speech_decoder_state;
 120     enum RXFrameType rx_type;
 121     enum Mode mode;
 122     Word16 reset_flag;
 123     Word16 reset_flag_old;
 124
 125     enum Mode enc_bitrate;
 126     Speech_Encode_FrameState *enstate;
 127     sid_syncState *sidstate;
 128     enum TXFrameType tx_frametype;
 129
 130
 131 } AMRContext;
 132
 133 static int amr_nb_decode_init(AVCodecContext * avctx)
 134 {
 135     AMRContext *s = avctx->priv_data;
 136     s->frameCount=0;
 137     s->speech_decoder_state=NULL;
 138     s->rx_type = (enum RXFrameType)0;
 139     s->mode= (enum Mode)0;
 140     s->reset_flag=0;
 141     s->reset_flag_old=1;
 142
 143     if(Speech_Decode_Frame_init(&s->speech_decoder_state, "Decoder"))
 144     {
 145         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Speech_Decode_Frame_init error\n");
 146         return -1;
 147     }
 148     return 0;
 149 }
 150
 151 static int amr_nb_encode_init(AVCodecContext * avctx)
 152 {
 153     AMRContext *s = avctx->priv_data;
 154     s->frameCount=0;
 155     s->speech_decoder_state=NULL;
 156     s->rx_type = (enum RXFrameType)0;
 157     s->mode= (enum Mode)0;
 158     s->reset_flag=0;
 159     s->reset_flag_old=1;
 160
 161     if(avctx->sample_rate!=8000)
 162     {
 163         if(avctx->debug)
 164         {
 165             av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "Only 8000Hz sample rate supported\n");
 166         }
 167         return -1;
 168     }
 169
 170     if(avctx->channels!=1)
 171     {
 172         if(avctx->debug)
 173         {
 174             av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "Only mono supported\n");
 175         }
 176         return -1;
 177     }
 178
 179     avctx->frame_size=160;
 180     avctx->coded_frame= avcodec_alloc_frame();
 181
 182     if(Speech_Encode_Frame_init(&s->enstate, 0, "encoder") || sid_sync_init (&s->sidstate))
 183     {
 184         if(avctx->debug)
 185         {
 186             av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "Speech_Encode_Frame_init error\n");
 187         }
 188         return -1;
 189     }
 190
 191     s->enc_bitrate=getBitrateMode(avctx->bit_rate);
 192
 193     return 0;
 194 }
 195
 196 static int amr_nb_encode_close(AVCodecContext * avctx)
 197 {
 198     AMRContext *s = avctx->priv_data;
 199     Speech_Encode_Frame_exit(&s->enstate);
 200     sid_sync_exit (&s->sidstate);
 201     av_freep(&avctx->coded_frame);
 202     return 0;
 203 }
 204
 205 static int amr_nb_decode_close(AVCodecContext * avctx)
 206 {
 207     AMRContext *s = avctx->priv_data;
 208     Speech_Decode_Frame_exit(&s->speech_decoder_state);
 209     return 0;
 210 }
 211
 212 static int amr_nb_decode_frame(AVCodecContext * avctx,
 213             void *data, int *data_size,
 214             uint8_t * buf, int buf_size)
 215 {
 216     AMRContext *s = avctx->priv_data;
 217
 218     uint8_t*amrData=buf;
 219     int offset=0;
 220
 221     UWord8 toc, q, ft;
 222
 223     Word16 serial[SERIAL_FRAMESIZE];   /* coded bits */
 224     Word16 *synth;
 225     UWord8 *packed_bits;
 226
 227     static Word16 packed_size[16] = {12, 13, 15, 17, 19, 20, 26, 31, 5, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0};
 228     int i;
 229
 230     //printf("amr_decode_frame data_size=%i buf=0x%X buf_size=%d frameCount=%d!!\n",*data_size,buf,buf_size,s->frameCount);
 231
 232     synth=data;
 233
 234 //    while(offset<buf_size)
 235     {
 236         toc=amrData[offset];
 237         /* read rest of the frame based on ToC byte */
 238         q  = (toc >> 2) & 0x01;
 239         ft = (toc >> 3) & 0x0F;
 240
 241         //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]);
 242
 243         offset++;
 244
 245         packed_bits=amrData+offset;
 246
 247         offset+=packed_size[ft];
 248
 249         //Unsort and unpack bits
 250         s->rx_type = UnpackBits(q, ft, packed_bits, &s->mode, &serial[1]);
 251
 252         //We have a new frame
 253         s->frameCount++;
 254
 255         if (s->rx_type == RX_NO_DATA)
 256         {
 257             s->mode = s->speech_decoder_state->prev_mode;
 258         }
 259         else {
 260             s->speech_decoder_state->prev_mode = s->mode;
 261         }
 262
 263         /* if homed: check if this frame is another homing frame */
 264         if (s->reset_flag_old == 1)
 265         {
 266             /* only check until end of first subframe */
 267             s->reset_flag = decoder_homing_frame_test_first(&serial[1], s->mode);
 268         }
 269         /* produce encoder homing frame if homed & input=decoder homing frame */
 270         if ((s->reset_flag != 0) && (s->reset_flag_old != 0))
 271         {
 272             for (i = 0; i < L_FRAME; i++)
 273             {
 274                 synth[i] = EHF_MASK;
 275             }
 276         }
 277         else
 278         {
 279             /* decode frame */
 280             Speech_Decode_Frame(s->speech_decoder_state, s->mode, &serial[1], s->rx_type, synth);
 281         }
 282
 283         //Each AMR-frame results in 160 16-bit samples
 284         *data_size+=160*2;
 285         synth+=160;
 286
 287         /* if not homed: check whether current frame is a homing frame */
 288         if (s->reset_flag_old == 0)
 289         {
 290             /* check whole frame */
 291             s->reset_flag = decoder_homing_frame_test(&serial[1], s->mode);
 292         }
 293         /* reset decoder if current frame is a homing frame */
 294         if (s->reset_flag != 0)
 295         {
 296             Speech_Decode_Frame_reset(s->speech_decoder_state);
 297         }
 298         s->reset_flag_old = s->reset_flag;
 299
 300     }
 301     return offset;
 302 }
 303
 304
 305 static int amr_nb_encode_frame(AVCodecContext *avctx,
 306                             unsigned char *frame/*out*/, int buf_size, void *data/*in*/)
 307 {
 308     short serial_data[250] = {0};
 309
 310     AMRContext *s = avctx->priv_data;
 311     int written;
 312
 313     s->reset_flag = encoder_homing_frame_test(data);
 314
 315     Speech_Encode_Frame(s->enstate, s->enc_bitrate, data, &serial_data[1], &s->mode);
 316
 317     /* add frame type and mode */
 318     sid_sync (s->sidstate, s->mode, &s->tx_frametype);
 319
 320     written = PackBits(s->mode, s->enc_bitrate, s->tx_frametype, &serial_data[1], frame);
 321
 322     if (s->reset_flag != 0)
 323     {
 324         Speech_Encode_Frame_reset(s->enstate);
 325         sid_sync_reset(s->sidstate);
 326     }
 327     return written;
 328 }
 329
 330
 331 #elif defined(CONFIG_AMR_NB) /* Float point version*/
 332
 333 typedef struct AMRContext {
 334     int frameCount;
 335     void * decState;
 336     int *enstate;
 337     enum Mode enc_bitrate;
 338 } AMRContext;
 339
 340 static int amr_nb_decode_init(AVCodecContext * avctx)
 341 {
 342     AMRContext *s = avctx->priv_data;
 343     s->frameCount=0;
 344     s->decState=Decoder_Interface_init();
 345     if(!s->decState)
 346     {
 347         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Decoder_Interface_init error\r\n");
 348         return -1;
 349     }
 350     return 0;
 351 }
 352
 353 static int amr_nb_encode_init(AVCodecContext * avctx)
 354 {
 355     AMRContext *s = avctx->priv_data;
 356     s->frameCount=0;
 357
 358     if(avctx->sample_rate!=8000)
 359     {
 360         if(avctx->debug)
 361         {
 362             av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "Only 8000Hz sample rate supported\n");
 363         }
 364         return -1;
 365     }
 366
 367     if(avctx->channels!=1)
 368     {
 369         if(avctx->debug)
 370         {
 371             av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "Only mono supported\n");
 372         }
 373         return -1;
 374     }
 375
 376     avctx->frame_size=160;
 377     avctx->coded_frame= avcodec_alloc_frame();
 378
 379     s->enstate=Encoder_Interface_init(0);
 380     if(!s->enstate)
 381     {
 382         if(avctx->debug)
 383         {
 384             av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "Encoder_Interface_init error\n");
 385         }
 386         return -1;
 387     }
 388
 389     s->enc_bitrate=getBitrateMode(avctx->bit_rate);
 390
 391     return 0;
 392 }
 393
 394 static int amr_nb_decode_close(AVCodecContext * avctx)
 395 {
 396     AMRContext *s = avctx->priv_data;
 397     Decoder_Interface_exit(s->decState);
 398     return 0;
 399 }
 400
 401 static int amr_nb_encode_close(AVCodecContext * avctx)
 402 {
 403     AMRContext *s = avctx->priv_data;
 404     Encoder_Interface_exit(s->enstate);
 405     av_freep(&avctx->coded_frame);
 406     return 0;
 407 }
 408
 409 static int amr_nb_decode_frame(AVCodecContext * avctx,
 410             void *data, int *data_size,
 411             uint8_t * buf, int buf_size)
 412 {
 413     AMRContext *s = (AMRContext*)avctx->priv_data;
 414
 415     uint8_t*amrData=buf;
 416     static short block_size[16]={ 12, 13, 15, 17, 19, 20, 26, 31, 5, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 };
 417     enum Mode dec_mode;
 418     int packet_size;
 419
 420     /* av_log(NULL,AV_LOG_DEBUG,"amr_decode_frame buf=%p buf_size=%d frameCount=%d!!\n",buf,buf_size,s->frameCount); */
 421
 422     if(buf_size==0) {
 423         /* nothing to do */
 424         return 0;
 425     }
 426
 427     dec_mode = (buf[0] >> 3) & 0x000F;
 428     packet_size = block_size[dec_mode]+1;
 429
 430     if(packet_size > buf_size) {
 431         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "amr frame too short (%u, should be %u)\n", buf_size, packet_size);
 432         return -1;
 433     }
 434
 435     s->frameCount++;
 436     /* 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]); */
 437     /* call decoder */
 438     Decoder_Interface_Decode(s->decState, amrData, data, 0);
 439     *data_size=160*2;
 440
 441     return packet_size;
 442 }
 443
 444 static int amr_nb_encode_frame(AVCodecContext *avctx,
 445                             unsigned char *frame/*out*/, int buf_size, void *data/*in*/)
 446 {
 447     AMRContext *s = (AMRContext*)avctx->priv_data;
 448     int written;
 449
 450     written = Encoder_Interface_Encode(s->enstate,
 451         s->enc_bitrate,
 452         data,
 453         frame,
 454         0);
 455     /* 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] ); */
 456
 457     return written;
 458 }
 459
 460 #endif
 461
 462 #if defined(CONFIG_AMR_NB) || defined(CONFIG_AMR_NB_FIXED)
 463
 464 AVCodec amr_nb_decoder =
 465 {
 466     "amr_nb",
 467     CODEC_TYPE_AUDIO,
 468     CODEC_ID_AMR_NB,
 469     sizeof(AMRContext),
 470     amr_nb_decode_init,
 471     NULL,
 472     amr_nb_decode_close,
 473     amr_nb_decode_frame,
 474 };
 475
 476 AVCodec amr_nb_encoder =
 477 {
 478     "amr_nb",
 479     CODEC_TYPE_AUDIO,
 480     CODEC_ID_AMR_NB,
 481     sizeof(AMRContext),
 482     amr_nb_encode_init,
 483     amr_nb_encode_frame,
 484     amr_nb_encode_close,
 485     NULL,
 486 };
 487
 488 #endif
 489
 490 /* -----------AMR wideband ------------*/
 491 #ifdef CONFIG_AMR_WB
 492
 493 #ifdef _TYPEDEF_H
 494 //To avoid duplicate typedefs from typdef in amr-nb
 495 #define typedef_h
 496 #endif
 497
 498 #include "amrwb_float/enc_if.h"
 499 #include "amrwb_float/dec_if.h"
 500
 501 /* Common code for fixed and float version*/
 502 typedef struct AMRWB_bitrates
 503 {
 504     int startrate;
 505     int stoprate;
 506     int mode;
 507
 508 } AMRWB_bitrates;
 509
 510 static int getWBBitrateMode(int bitrate)
 511 {
 512     /* Adjusted so that all bitrates can be used from commandline where
 513        only a multiple of 1000 can be specified*/
 514     AMRWB_bitrates rates[]={ {0,7999,0}, //6.6kHz
 515                            {8000,9999,1},//8.85
 516                            {10000,13000,2},//12.65
 517                            {13001,14999,3},//14.25
 518                            {15000,17000,4},//15.85
 519                            {17001,18000,5},//18.25
 520                            {18001,22000,6},//19.85
 521                            {22001,23000,7},//23.05
 522                            {23001,24000,8},//23.85
 523
 524                          };
 525     int i;
 526
 527     for(i=0;i<9;i++)
 528     {
 529         if(rates[i].startrate<=bitrate && rates[i].stoprate>=bitrate)
 530         {
 531             return(rates[i].mode);
 532         }
 533     }
 534     /*Return highest possible*/
 535     return(8);
 536 }
 537
 538
 539 typedef struct AMRWBContext {
 540     int frameCount;
 541     void *state;
 542     int mode;
 543     Word16 allow_dtx;
 544 } AMRWBContext;
 545
 546 static int amr_wb_encode_init(AVCodecContext * avctx)
 547 {
 548     AMRWBContext *s = (AMRWBContext*)avctx->priv_data;
 549     s->frameCount=0;
 550
 551     if(avctx->sample_rate!=16000)
 552     {
 553         if(avctx->debug)
 554         {
 555             av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "Only 16000Hz sample rate supported\n");
 556         }
 557         return -1;
 558     }
 559
 560     if(avctx->channels!=1)
 561     {
 562         if(avctx->debug)
 563         {
 564             av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "Only mono supported\n");
 565         }
 566         return -1;
 567     }
 568
 569     avctx->frame_size=320;
 570     avctx->coded_frame= avcodec_alloc_frame();
 571
 572     s->state = E_IF_init();
 573     s->mode=getWBBitrateMode(avctx->bit_rate);
 574     s->allow_dtx=0;
 575
 576     return 0;
 577 }
 578
 579 static int amr_wb_encode_close(AVCodecContext * avctx)
 580 {
 581     AMRWBContext *s = (AMRWBContext*) avctx->priv_data;
 582     E_IF_exit(s->state);
 583     av_freep(&avctx->coded_frame);
 584     s->frameCount++;
 585     return 0;
 586 }
 587
 588 static int amr_wb_encode_frame(AVCodecContext *avctx,
 589                             unsigned char *frame/*out*/, int buf_size, void *data/*in*/)
 590 {
 591     AMRWBContext *s = (AMRWBContext*) avctx->priv_data;
 592     int size = E_IF_encode(s->state, s->mode, data, frame, s->allow_dtx);
 593     return size;
 594 }
 595
 596 static int amr_wb_decode_init(AVCodecContext * avctx)
 597 {
 598     AMRWBContext *s = (AMRWBContext *)avctx->priv_data;
 599     s->frameCount=0;
 600     s->state = D_IF_init();
 601     return 0;
 602 }
 603
 604 extern const UWord8 block_size[];
 605
 606 static int amr_wb_decode_frame(AVCodecContext * avctx,
 607             void *data, int *data_size,
 608             uint8_t * buf, int buf_size)
 609 {
 610     AMRWBContext *s = (AMRWBContext*)avctx->priv_data;
 611
 612     uint8_t*amrData=buf;
 613     int mode;
 614     int packet_size;
 615
 616     if(buf_size==0) {
 617         /* nothing to do */
 618         return 0;
 619     }
 620
 621     mode = (amrData[0] >> 3) & 0x000F;
 622     packet_size = block_size[mode];
 623
 624     if(packet_size > buf_size) {
 625         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "amr frame too short (%u, should be %u)\n", buf_size, packet_size+1);
 626         return -1;
 627     }
 628
 629     s->frameCount++;
 630     D_IF_decode( s->state, amrData, data, _good_frame);
 631     *data_size=320*2;
 632     return packet_size;
 633 }
 634
 635 static int amr_wb_decode_close(AVCodecContext * avctx)
 636 {
 637     AMRWBContext *s = (AMRWBContext *)avctx->priv_data;
 638     D_IF_exit(s->state);
 639     return 0;
 640 }
 641
 642 AVCodec amr_wb_decoder =
 643 {
 644     "amr_wb",
 645     CODEC_TYPE_AUDIO,
 646     CODEC_ID_AMR_WB,
 647     sizeof(AMRWBContext),
 648     amr_wb_decode_init,
 649     NULL,
 650     amr_wb_decode_close,
 651     amr_wb_decode_frame,
 652 };
 653
 654 AVCodec amr_wb_encoder =
 655 {
 656     "amr_wb",
 657     CODEC_TYPE_AUDIO,
 658     CODEC_ID_AMR_WB,
 659     sizeof(AMRWBContext),
 660     amr_wb_encode_init,
 661     amr_wb_encode_frame,
 662     amr_wb_encode_close,
 663     NULL,
 664 };
 665
 666 #endif //CONFIG_AMR_WB