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 library is free software; you can redistribute it and/or
   6  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   7  * License as published by the Free Software Foundation; either
   8  * version 2 of the License, or (at your option) any later version.
   9  *
  10  * This library is distributed in the hope that it will be useful,
  11  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  13  * Lesser General Public License for more details.
  14  *
  15  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  16  * License along with this library; if not, write to the Free Software
  17  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
  18  */
  19  /*
  20     This code implements amr-nb and amr-wb audio encoder/decoder through external reference
  21     code from www.3gpp.org. The licence of the code from 3gpp is unclear so you
  22     have to download the code separately. Two versions exists: One fixed-point
  23     and one with floats. For some reason the float-encoder is significant faster
  24     atleast on a P4 1.5GHz (0.9s instead of 9.9s on a 30s audio clip at MR102).
  25     Both float and fixed point is supported for amr-nb, but only float for
  26     amr-wb.
  27
  28     --AMR-NB--
  29     The fixed-point (TS26.073) can be downloaded from:
  30     http://www.3gpp.org/ftp/Specs/archive/26_series/26.073/26073-510.zip
  31     Extract the soure into ffmpeg/libavcodec/amr
  32     To use the fixed version run "./configure" with "--enable-amr-nb-fixed"
  33
  34     The float version (default) can be downloaded from:
  35     http://www.3gpp.org/ftp/Specs/archive/26_series/26.104/26104-510.zip
  36     Extract the soure into ffmpeg/libavcodec/amr_float
  37
  38     The specification for amr-nb can be found in TS 26.071
  39     (http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/26071.htm) and some other
  40     info at http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/26-series.htm
  41
  42     --AMR-WB--
  43     The reference code can be downloaded from:
  44     http://www.3gpp.org/ftp/Specs/archive/26_series/26.204/26204-510.zip
  45     It should be extracted to "libavcodec/amrwb_float". Enable it with
  46     "--enable-amr-wb".
  47
  48     The specification for amr-wb can be downloaded from:
  49     http://www.3gpp.org/ftp/Specs/archive/26_series/26.171/26171-500.zip
  50
  51     If someone want to use the fixed point version it can be downloaded
  52     from: http://www.3gpp.org/ftp/Specs/archive/26_series/26.173/26173-571.zip
  53
  54  */
  55
  56 #include "../config.h"
  57 #include "avcodec.h"
  58
  59 #ifdef AMR_NB_FIXED
  60
  61 #define MMS_IO
  62
  63 #include "amr/sp_dec.h"
  64 #include "amr/d_homing.h"
  65 #include "amr/typedef.h"
  66 #include "amr/sp_enc.h"
  67 #include "amr/sid_sync.h"
  68 #include "amr/e_homing.h"
  69
  70 #else
  71 #include "amr_float/interf_dec.h"
  72 #include "amr_float/interf_enc.h"
  73 #endif
  74
  75 /* Common code for fixed and float version*/
  76 typedef struct AMR_bitrates
  77 {
  78     int startrate;
  79     int stoprate;
  80     enum Mode mode;
  81
  82 } AMR_bitrates;
  83
  84 /* Match desired bitrate with closest one*/
  85 static enum Mode getBitrateMode(int bitrate)
  86 {
  87     /* Adjusted so that all bitrates can be used from commandline where
  88        only a multiple of 1000 can be specified*/
  89     AMR_bitrates rates[]={ {0,4999,MR475}, //4
  90                            {5000,5899,MR515},//5
  91                            {5900,6699,MR59},//6
  92                            {6700,7000,MR67},//7
  93                            {7001,7949,MR74},//8
  94                            {7950,9999,MR795},//9
  95                            {10000,11999,MR102},//10
  96                            {12000,64000,MR122},//12
  97
  98                          };
  99     int i;
 100     for(i=0;i<8;i++)
 101     {
 102         if(rates[i].startrate<=bitrate && rates[i].stoprate>=bitrate)
 103         {
 104             return(rates[i].mode);
 105         }
 106     }
 107     /*Return highest possible*/
 108     return(MR122);
 109 }
 110
 111 #ifdef AMR_NB_FIXED
 112 /* fixed point version*/
 113 /* frame size in serial bitstream file (frame type + serial stream + flags) */
 114 #define SERIAL_FRAMESIZE (1+MAX_SERIAL_SIZE+5)
 115
 116 typedef struct AMRContext {
 117     int frameCount;
 118     Speech_Decode_FrameState *speech_decoder_state;
 119     enum RXFrameType rx_type;
 120     enum Mode mode;
 121     Word16 reset_flag;
 122     Word16 reset_flag_old;
 123
 124     enum Mode enc_bitrate;
 125     Speech_Encode_FrameState *enstate;
 126     sid_syncState *sidstate;
 127     enum TXFrameType tx_frametype;
 128
 129
 130 } AMRContext;
 131
 132 static int amr_nb_decode_init(AVCodecContext * avctx)
 133 {
 134     AMRContext *s = avctx->priv_data;
 135     s->frameCount=0;
 136     s->speech_decoder_state=NULL;
 137     s->rx_type = (enum RXFrameType)0;
 138     s->mode= (enum Mode)0;
 139     s->reset_flag=0;
 140     s->reset_flag_old=1;
 141
 142     if(Speech_Decode_Frame_init(&s->speech_decoder_state, "Decoder"))
 143     {
 144         printf("Speech_Decode_Frame_init error\n");
 145         return -1;
 146     }
 147     return 0;
 148 }
 149
 150 static int amr_nb_encode_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(avctx->sample_rate!=8000)
 161     {
 162         if(avctx->debug)
 163         {
 164             fprintf(stderr, "Only 8000Hz sample rate supported\n");
 165         }
 166         return -1;
 167     }
 168
 169     if(avctx->channels!=1)
 170     {
 171         if(avctx->debug)
 172         {
 173             fprintf(stderr, "Only mono supported\n");
 174         }
 175         return -1;
 176     }
 177
 178     avctx->frame_size=160;
 179     avctx->coded_frame= avcodec_alloc_frame();
 180
 181     if(Speech_Encode_Frame_init(&s->enstate, 0, "encoder") || sid_sync_init (&s->sidstate))
 182     {
 183         if(avctx->debug)
 184         {
 185             fprintf(stderr, "Speech_Encode_Frame_init error\n");
 186         }
 187         return -1;
 188     }
 189
 190     s->enc_bitrate=getBitrateMode(avctx->bit_rate);
 191
 192     return 0;
 193 }
 194
 195 static int amr_nb_encode_close(AVCodecContext * avctx)
 196 {
 197     AMRContext *s = avctx->priv_data;
 198     Speech_Encode_Frame_exit(&s->enstate);
 199     sid_sync_exit (&s->sidstate);
 200     av_freep(&avctx->coded_frame);
 201     return 0;
 202 }
 203
 204 static int amr_nb_decode_close(AVCodecContext * avctx)
 205 {
 206     AMRContext *s = avctx->priv_data;
 207     Speech_Decode_Frame_exit(&s->speech_decoder_state);
 208     return 0;
 209 }
 210
 211 static int amr_nb_decode_frame(AVCodecContext * avctx,
 212             void *data, int *data_size,
 213             uint8_t * buf, int buf_size)
 214 {
 215     AMRContext *s = avctx->priv_data;
 216
 217     uint8_t*amrData=buf;
 218     int offset=0;
 219
 220     UWord8 toc, q, ft;
 221
 222     Word16 serial[SERIAL_FRAMESIZE];   /* coded bits */
 223     Word16 *synth;
 224     UWord8 *packed_bits;
 225     *data_size=0;
 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 #else /* 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         printf("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             fprintf(stderr, "Only 8000Hz sample rate supported\n");
 363         }
 364         return -1;
 365     }
 366
 367     if(avctx->channels!=1)
 368     {
 369         if(avctx->debug)
 370         {
 371             fprintf(stderr, "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             fprintf(stderr, "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     int offset=0;
 417     static short block_size[16]={ 12, 13, 15, 17, 19, 20, 26, 31, 5, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 };
 418     enum Mode dec_mode;
 419     int packet_size;
 420     *data_size=0;
 421
 422     //printf("amr_decode_frame data_size=%i buf=0x%X buf_size=%d frameCount=%d!!\n",*data_size,buf,buf_size,s->frameCount);
 423
 424     while(offset<buf_size)
 425     {
 426         dec_mode = (amrData[offset] >> 3) & 0x000F;
 427         packet_size = block_size[dec_mode];
 428
 429         s->frameCount++;
 430         //printf("offset=%d, packet_size=%d amrData= 0x%X %X %X %X\n",offset,packet_size,amrData[offset],amrData[offset+1],amrData[offset+2],amrData[offset+3]);
 431         /* call decoder */
 432         Decoder_Interface_Decode(s->decState, &amrData[offset], data+*data_size, 0);
 433         *data_size+=160*2;
 434
 435         offset+=packet_size+1;
 436     }
 437     return buf_size;
 438 }
 439
 440 static int amr_nb_encode_frame(AVCodecContext *avctx,
 441                             unsigned char *frame/*out*/, int buf_size, void *data/*in*/)
 442 {
 443     AMRContext *s = (AMRContext*)avctx->priv_data;
 444     int written;
 445
 446     written = Encoder_Interface_Encode(s->enstate,
 447         s->enc_bitrate,
 448         data,
 449         frame,
 450         0);
 451
 452     return written;
 453 }
 454
 455 #endif
 456
 457 AVCodec amr_nb_decoder =
 458 {
 459     "amr_nb",
 460     CODEC_TYPE_AUDIO,
 461     CODEC_ID_AMR_NB,
 462     sizeof(AMRContext),
 463     amr_nb_decode_init,
 464     NULL,
 465     amr_nb_decode_close,
 466     amr_nb_decode_frame,
 467 };
 468
 469 AVCodec amr_nb_encoder =
 470 {
 471     "amr_nb",
 472     CODEC_TYPE_AUDIO,
 473     CODEC_ID_AMR_NB,
 474     sizeof(AMRContext),
 475     amr_nb_encode_init,
 476     amr_nb_encode_frame,
 477     amr_nb_encode_close,
 478     NULL,
 479 };
 480
 481 /* -----------AMR wideband ------------*/
 482 #ifdef AMR_WB
 483
 484 #ifdef _TYPEDEF_H
 485 //To avoid duplicate typedefs from typdef in amr-nb
 486 #define typedef_h
 487 #endif
 488
 489 #include "amrwb_float/enc_if.h"
 490 #include "amrwb_float/dec_if.h"
 491
 492 /* Common code for fixed and float version*/
 493 typedef struct AMRWB_bitrates
 494 {
 495     int startrate;
 496     int stoprate;
 497     int mode;
 498
 499 } AMRWB_bitrates;
 500
 501 static int getWBBitrateMode(int bitrate)
 502 {
 503     /* Adjusted so that all bitrates can be used from commandline where
 504        only a multiple of 1000 can be specified*/
 505     AMRWB_bitrates rates[]={ {0,7999,0}, //6.6kHz
 506                            {8000,9999,1},//8.85
 507                            {10000,13000,2},//12.65
 508                            {13001,14999,3},//14.25
 509                            {15000,17000,4},//15.85
 510                            {17001,18000,5},//18.25
 511                            {18001,22000,6},//19.85
 512                            {22001,23000,7},//23.05
 513                            {23001,24000,8},//23.85
 514
 515                          };
 516     int i;
 517
 518     for(i=0;i<9;i++)
 519     {
 520         if(rates[i].startrate<=bitrate && rates[i].stoprate>=bitrate)
 521         {
 522             return(rates[i].mode);
 523         }
 524     }
 525     /*Return highest possible*/
 526     return(8);
 527 }
 528
 529
 530 typedef struct AMRWBContext {
 531     int frameCount;
 532     void *state;
 533     int mode;
 534     Word16 allow_dtx;
 535 } AMRWBContext;
 536
 537 static int amr_wb_encode_init(AVCodecContext * avctx)
 538 {
 539     AMRWBContext *s = (AMRWBContext*)avctx->priv_data;
 540     s->frameCount=0;
 541
 542     if(avctx->sample_rate!=16000)
 543     {
 544         if(avctx->debug)
 545         {
 546             fprintf(stderr, "Only 16000Hz sample rate supported\n");
 547         }
 548         return -1;
 549     }
 550
 551     if(avctx->channels!=1)
 552     {
 553         if(avctx->debug)
 554         {
 555             fprintf(stderr, "Only mono supported\n");
 556         }
 557         return -1;
 558     }
 559
 560     avctx->frame_size=320;
 561     avctx->coded_frame= avcodec_alloc_frame();
 562
 563     s->state = E_IF_init();
 564     s->mode=getWBBitrateMode(avctx->bit_rate);
 565     s->allow_dtx=0;
 566
 567     return 0;
 568 }
 569
 570 static int amr_wb_encode_close(AVCodecContext * avctx)
 571 {
 572     AMRWBContext *s = (AMRWBContext*) avctx->priv_data;
 573     E_IF_exit(s->state);
 574     av_freep(&avctx->coded_frame);
 575     s->frameCount++;
 576     return 0;
 577 }
 578
 579 static int amr_wb_encode_frame(AVCodecContext *avctx,
 580                             unsigned char *frame/*out*/, int buf_size, void *data/*in*/)
 581 {
 582     AMRWBContext *s = (AMRWBContext*) avctx->priv_data;
 583     int size = E_IF_encode(s->state, s->mode, data, frame, s->allow_dtx);
 584     return size;
 585 }
 586
 587 static int amr_wb_decode_init(AVCodecContext * avctx)
 588 {
 589     AMRWBContext *s = (AMRWBContext *)avctx->priv_data;
 590     s->frameCount=0;
 591     s->state = D_IF_init();
 592     return 0;
 593 }
 594
 595 extern const UWord8 block_size[];
 596
 597 static int amr_wb_decode_frame(AVCodecContext * avctx,
 598             void *data, int *data_size,
 599             uint8_t * buf, int buf_size)
 600 {
 601     AMRWBContext *s = (AMRWBContext*)avctx->priv_data;
 602
 603     uint8_t*amrData=buf;
 604     int offset=0;
 605     int mode;
 606     int packet_size;
 607     *data_size=0;
 608
 609     while(offset<buf_size)
 610     {
 611         s->frameCount++;
 612         mode = (Word16)((amrData[offset] >> 3) & 0x0F);
 613         packet_size = block_size[mode];
 614         D_IF_decode( s->state, &amrData[offset], data+*data_size, _good_frame);
 615         *data_size+=320*2;
 616         offset+=packet_size;
 617     }
 618     return buf_size;
 619 }
 620
 621 static int amr_wb_decode_close(AVCodecContext * avctx)
 622 {
 623     AMRWBContext *s = (AMRWBContext *)avctx->priv_data;
 624     D_IF_exit(s->state);
 625     return 0;
 626 }
 627
 628 AVCodec amr_wb_decoder =
 629 {
 630     "amr_wb",
 631     CODEC_TYPE_AUDIO,
 632     CODEC_ID_AMR_WB,
 633     sizeof(AMRWBContext),
 634     amr_wb_decode_init,
 635     NULL,
 636     amr_wb_decode_close,
 637     amr_wb_decode_frame,
 638 };
 639
 640 AVCodec amr_wb_encoder =
 641 {
 642     "amr_wb",
 643     CODEC_TYPE_AUDIO,
 644     CODEC_ID_AMR_WB,
 645     sizeof(AMRWBContext),
 646     amr_wb_encode_init,
 647     amr_wb_encode_frame,
 648     amr_wb_encode_close,
 649     NULL,
 650 };
 651
 652 #endif //AMR_WB