git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/atrac3plus.h

   1 /*
   2  * ATRAC3+ compatible decoder
   3  *
   4  * Copyright (c) 2010-2013 Maxim Poliakovski
   5  *
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  20  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  21  */
  22
  23 /**
  24  * @file
  25  * Global structures, constants and data for ATRAC3+ decoder.
  26  */
  27
  28 #ifndef AVCODEC_ATRAC3PLUS_H
  29 #define AVCODEC_ATRAC3PLUS_H
  30
  31 #include <stdint.h>
  32
  33 #include "libavutil/float_dsp.h"
  34
  35 #include "atrac.h"
  36 #include "bitstream.h"
  37 #include "avcodec.h"
  38 #include "fft.h"
  39
  40 /** Global unit sizes */
  41 #define ATRAC3P_SUBBANDS        16  ///< number of PQF subbands
  42 #define ATRAC3P_SUBBAND_SAMPLES 128 ///< number of samples per subband
  43 #define ATRAC3P_FRAME_SAMPLES   (ATRAC3P_SUBBAND_SAMPLES * ATRAC3P_SUBBANDS)
  44
  45 #define ATRAC3P_PQF_FIR_LEN     12  ///< length of the prototype FIR of the PQF
  46
  47 /** Global constants */
  48 #define ATRAC3P_POWER_COMP_OFF  15  ///< disable power compensation
  49
  50 /** ATRAC3+ channel unit types */
  51 enum Atrac3pChannelUnitTypes {
  52     CH_UNIT_MONO       = 0, ///< unit containing one coded channel
  53     CH_UNIT_STEREO     = 1, ///< unit containing two jointly-coded channels
  54     CH_UNIT_EXTENSION  = 2, ///< unit containing extension information
  55     CH_UNIT_TERMINATOR = 3  ///< unit sequence terminator
  56 };
  57
  58 /** Per-channel IPQF history */
  59 typedef struct Atrac3pIPQFChannelCtx {
  60     DECLARE_ALIGNED(32, float, buf1)[ATRAC3P_PQF_FIR_LEN * 2][8];
  61     DECLARE_ALIGNED(32, float, buf2)[ATRAC3P_PQF_FIR_LEN * 2][8];
  62     int pos;
  63 } Atrac3pIPQFChannelCtx;
  64
  65 /** Amplitude envelope of a group of sine waves */
  66 typedef struct Atrac3pWaveEnvelope {
  67     int has_start_point;    ///< indicates start point within the GHA window
  68     int has_stop_point;     ///< indicates stop point within the GHA window
  69     int start_pos;          ///< start position expressed in n*4 samples
  70     int stop_pos;           ///< stop  position expressed in n*4 samples
  71 } Atrac3pWaveEnvelope;
  72
  73 /** Parameters of a group of sine waves */
  74 typedef struct Atrac3pWavesData {
  75     Atrac3pWaveEnvelope pend_env;   ///< pending envelope from the previous frame
  76     Atrac3pWaveEnvelope curr_env;   ///< group envelope from the current frame
  77     int num_wavs;           ///< number of sine waves in the group
  78     int start_index;        ///< start index into global tones table for that subband
  79 } Atrac3pWavesData;
  80
  81 /** Parameters of a single sine wave */
  82 typedef struct Atrac3pWaveParam {
  83     int   freq_index;   ///< wave frequency index
  84     int   amp_sf;       ///< quantized amplitude scale factor
  85     int   amp_index;    ///< quantized amplitude index
  86     int   phase_index;  ///< quantized phase index
  87 } Atrac3pWaveParam;
  88
  89 /** Sound channel parameters */
  90 typedef struct Atrac3pChanParams {
  91     int ch_num;
  92     int num_coded_vals;         ///< number of transmitted quant unit values
  93     int fill_mode;
  94     int split_point;
  95     int table_type;             ///< table type: 0 - tone?, 1- noise?
  96     int qu_wordlen[32];         ///< array of word lengths for each quant unit
  97     int qu_sf_idx[32];          ///< array of scale factor indexes for each quant unit
  98     int qu_tab_idx[32];         ///< array of code table indexes for each quant unit
  99     int16_t spectrum[2048];     ///< decoded IMDCT spectrum
 100     uint8_t power_levs[5];      ///< power compensation levels
 101
 102     /* imdct window shape history (2 frames) for overlapping. */
 103     uint8_t wnd_shape_hist[2][ATRAC3P_SUBBANDS];    ///< IMDCT window shape, 0=sine/1=steep
 104     uint8_t *wnd_shape;         ///< IMDCT window shape for current frame
 105     uint8_t *wnd_shape_prev;    ///< IMDCT window shape for previous frame
 106
 107     /* gain control data history (2 frames) for overlapping. */
 108     AtracGainInfo gain_data_hist[2][ATRAC3P_SUBBANDS];  ///< gain control data for all subbands
 109     AtracGainInfo *gain_data;       ///< gain control data for next frame
 110     AtracGainInfo *gain_data_prev;  ///< gain control data for previous frame
 111     int num_gain_subbands;      ///< number of subbands with gain control data
 112
 113     /* tones data history (2 frames) for overlapping. */
 114     Atrac3pWavesData tones_info_hist[2][ATRAC3P_SUBBANDS];
 115     Atrac3pWavesData *tones_info;
 116     Atrac3pWavesData *tones_info_prev;
 117 } Atrac3pChanParams;
 118
 119 /* Per-unit sine wave parameters */
 120 typedef struct Atrac3pWaveSynthParams {
 121     int tones_present;                      ///< 1 - tones info present
 122     int amplitude_mode;                     ///< 1 - low range, 0 - high range
 123     int num_tone_bands;                     ///< number of PQF bands with tones
 124     uint8_t tone_sharing[ATRAC3P_SUBBANDS]; ///< 1 - subband-wise tone sharing flags
 125     uint8_t tone_master[ATRAC3P_SUBBANDS];  ///< 1 - subband-wise tone channel swapping
 126     uint8_t phase_shift[ATRAC3P_SUBBANDS];  ///< 1 - subband-wise 180° phase shifting
 127     int tones_index;                        ///< total sum of tones in this unit
 128     Atrac3pWaveParam waves[48];
 129 } Atrac3pWaveSynthParams;
 130
 131 /** Channel unit parameters */
 132 typedef struct Atrac3pChanUnitCtx {
 133     /* channel unit variables */
 134     int unit_type;                          ///< unit type (mono/stereo)
 135     int num_quant_units;
 136     int num_subbands;
 137     int used_quant_units;                   ///< number of quant units with coded spectrum
 138     int num_coded_subbands;                 ///< number of subbands with coded spectrum
 139     int mute_flag;                          ///< mute flag
 140     int use_full_table;                     ///< 1 - full table list, 0 - restricted one
 141     int noise_present;                      ///< 1 - global noise info present
 142     int noise_level_index;                  ///< global noise level index
 143     int noise_table_index;                  ///< global noise RNG table index
 144     uint8_t swap_channels[ATRAC3P_SUBBANDS];    ///< 1 - perform subband-wise channel swapping
 145     uint8_t negate_coeffs[ATRAC3P_SUBBANDS];    ///< 1 - subband-wise IMDCT coefficients negation
 146     Atrac3pChanParams channels[2];
 147
 148     /* Variables related to GHA tones */
 149     Atrac3pWaveSynthParams wave_synth_hist[2];     ///< waves synth history for two frames
 150     Atrac3pWaveSynthParams *waves_info;
 151     Atrac3pWaveSynthParams *waves_info_prev;
 152
 153     Atrac3pIPQFChannelCtx ipqf_ctx[2];
 154     DECLARE_ALIGNED(32, float, prev_buf)[2][ATRAC3P_FRAME_SAMPLES]; ///< overlapping buffer
 155 } Atrac3pChanUnitCtx;
 156
 157 /**
 158  * Initialize VLC tables for bitstream parsing.
 159  *
 160  * @param[in]   codec    ptr to the AVCodec
 161  */
 162 void ff_atrac3p_init_vlcs(AVCodec *codec);
 163
 164 /**
 165  * Decode bitstream data of a channel unit.
 166  *
 167  * @param[in]     bc            the Bitstream context
 168  * @param[in,out] ctx           ptr to the channel unit context
 169  * @param[in]     num_channels  number of channels to process
 170  * @param[in]     avctx         ptr to the AVCodecContext
 171  * @return result code: 0 = OK, otherwise - error code
 172  */
 173 int  ff_atrac3p_decode_channel_unit(BitstreamContext *bc, Atrac3pChanUnitCtx *ctx,
 174                                     int num_channels, AVCodecContext *avctx);
 175
 176 /**
 177  * Initialize IMDCT transform.
 178  *
 179  * @param[in]   avctx      ptr to the AVCodecContext
 180  * @param[in]   mdct_ctx   pointer to MDCT transform context
 181  */
 182 void ff_atrac3p_init_imdct(AVCodecContext *avctx, FFTContext *mdct_ctx);
 183
 184 /**
 185  * Initialize sine waves synthesizer.
 186  */
 187 void ff_atrac3p_init_wave_synth(void);
 188
 189 /**
 190  * Synthesize sine waves for a particular subband.
 191  *
 192  * @param[in]   ch_unit   pointer to the channel unit context
 193  * @param[in]   fdsp      pointer to float DSP context
 194  * @param[in]   ch_num    which channel to process
 195  * @param[in]   sb        which subband to process
 196  * @param[out]  out       receives processed data
 197  */
 198 void ff_atrac3p_generate_tones(Atrac3pChanUnitCtx *ch_unit, AVFloatDSPContext *fdsp,
 199                                int ch_num, int sb, float *out);
 200
 201 /**
 202  * Perform power compensation aka noise dithering.
 203  *
 204  * @param[in]      ctx         ptr to the channel context
 205  * @param[in]      ch_index    which channel to process
 206  * @param[in,out]  sp          ptr to channel spectrum to process
 207  * @param[in]      rng_index   indicates which RNG table to use
 208  * @param[in]      sb_num      which subband to process
 209  */
 210 void ff_atrac3p_power_compensation(Atrac3pChanUnitCtx *ctx, int ch_index,
 211                                    float *sp, int rng_index, int sb_num);
 212
 213 /**
 214  * Regular IMDCT and windowing without overlapping,
 215  * with spectrum reversal in the odd subbands.
 216  *
 217  * @param[in]   fdsp       pointer to float DSP context
 218  * @param[in]   mdct_ctx   pointer to MDCT transform context
 219  * @param[in]   pIn        float input
 220  * @param[out]  pOut       float output
 221  * @param[in]   wind_id    which MDCT window to apply
 222  * @param[in]   sb         subband number
 223  */
 224 void ff_atrac3p_imdct(AVFloatDSPContext *fdsp, FFTContext *mdct_ctx, float *pIn,
 225                       float *pOut, int wind_id, int sb);
 226
 227 /**
 228  * Subband synthesis filter based on the polyphase quadrature (pseudo-QMF)
 229  * filter bank.
 230  *
 231  * @param[in]      dct_ctx   ptr to the pre-initialized IDCT context
 232  * @param[in,out]  hist      ptr to the filter history
 233  * @param[in]      in        input data to process
 234  * @param[out]     out       receives processed data
 235  */
 236 void ff_atrac3p_ipqf(FFTContext *dct_ctx, Atrac3pIPQFChannelCtx *hist,
 237                      const float *in, float *out);
 238
 239 extern const uint16_t ff_atrac3p_qu_to_spec_pos[33];
 240 extern const float ff_atrac3p_sf_tab[64];
 241 extern const float ff_atrac3p_mant_tab[8];
 242
 243 #endif /* AVCODEC_ATRAC3PLUS_H */