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

   1 /*
   2  * RFC 3389 comfort noise generator
   3  * Copyright (c) 2012 Martin Storsjo
   4  *
   5  * This file is part of Libav.
   6  *
   7  * Libav 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  * Libav 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 Libav; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21
  22 #include <math.h>
  23
  24 #include "libavutil/common.h"
  25 #include "avcodec.h"
  26 #include "celp_filters.h"
  27 #include "internal.h"
  28 #include "libavutil/lfg.h"
  29
  30 typedef struct CNGContext {
  31     AVFrame avframe;
  32     float *refl_coef, *target_refl_coef;
  33     float *lpc_coef;
  34     int order;
  35     int energy, target_energy;
  36     int inited;
  37     float *filter_out;
  38     float *excitation;
  39     AVLFG lfg;
  40 } CNGContext;
  41
  42 static av_cold int cng_decode_close(AVCodecContext *avctx)
  43 {
  44     CNGContext *p = avctx->priv_data;
  45     av_free(p->refl_coef);
  46     av_free(p->target_refl_coef);
  47     av_free(p->lpc_coef);
  48     av_free(p->filter_out);
  49     av_free(p->excitation);
  50     return 0;
  51 }
  52
  53 static av_cold int cng_decode_init(AVCodecContext *avctx)
  54 {
  55     CNGContext *p = avctx->priv_data;
  56
  57     avctx->sample_fmt  = AV_SAMPLE_FMT_S16;
  58     avctx->channels    = 1;
  59     avctx->sample_rate = 8000;
  60
  61     avcodec_get_frame_defaults(&p->avframe);
  62     avctx->coded_frame  = &p->avframe;
  63     p->order            = 12;
  64     avctx->frame_size   = 640;
  65     p->refl_coef        = av_mallocz(p->order * sizeof(*p->refl_coef));
  66     p->target_refl_coef = av_mallocz(p->order * sizeof(*p->target_refl_coef));
  67     p->lpc_coef         = av_mallocz(p->order * sizeof(*p->lpc_coef));
  68     p->filter_out       = av_mallocz((avctx->frame_size + p->order) *
  69                                      sizeof(*p->filter_out));
  70     p->excitation       = av_mallocz(avctx->frame_size * sizeof(*p->excitation));
  71     if (!p->refl_coef || !p->target_refl_coef || !p->lpc_coef ||
  72         !p->filter_out || !p->excitation) {
  73         cng_decode_close(avctx);
  74         return AVERROR(ENOMEM);
  75     }
  76
  77     av_lfg_init(&p->lfg, 0);
  78
  79     return 0;
  80 }
  81
  82 static void make_lpc_coefs(float *lpc, const float *refl, int order)
  83 {
  84     float buf[100];
  85     float *next, *cur;
  86     int m, i;
  87     next = buf;
  88     cur  = lpc;
  89     for (m = 0; m < order; m++) {
  90         next[m] = refl[m];
  91         for (i = 0; i < m; i++)
  92             next[i] = cur[i] + refl[m] * cur[m - i - 1];
  93         FFSWAP(float*, next, cur);
  94     }
  95     if (cur != lpc)
  96         memcpy(lpc, cur, sizeof(*lpc) * order);
  97 }
  98
  99 static void cng_decode_flush(AVCodecContext *avctx)
 100 {
 101     CNGContext *p = avctx->priv_data;
 102     p->inited = 0;
 103 }
 104
 105 static int cng_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
 106                             int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
 107 {
 108
 109     CNGContext *p = avctx->priv_data;
 110     int buf_size  = avpkt->size;
 111     int ret, i;
 112     int16_t *buf_out;
 113     float e = 1.0;
 114     float scaling;
 115
 116     if (avpkt->size) {
 117         int dbov = -avpkt->data[0];
 118         p->target_energy = 1081109975 * pow(10, dbov / 10.0) * 0.75;
 119         memset(p->target_refl_coef, 0, p->order * sizeof(*p->target_refl_coef));
 120         for (i = 0; i < FFMIN(avpkt->size - 1, p->order); i++) {
 121             p->target_refl_coef[i] = (avpkt->data[1 + i] - 127) / 128.0;
 122         }
 123     }
 124
 125     if (p->inited) {
 126         p->energy = p->energy / 2 + p->target_energy / 2;
 127         for (i = 0; i < p->order; i++)
 128             p->refl_coef[i] = 0.6 *p->refl_coef[i] + 0.4 * p->target_refl_coef[i];
 129     } else {
 130         p->energy = p->target_energy;
 131         memcpy(p->refl_coef, p->target_refl_coef, p->order * sizeof(*p->refl_coef));
 132         p->inited = 1;
 133     }
 134     make_lpc_coefs(p->lpc_coef, p->refl_coef, p->order);
 135
 136     for (i = 0; i < p->order; i++)
 137         e *= 1.0 - p->refl_coef[i]*p->refl_coef[i];
 138
 139     scaling = sqrt(e * p->energy / 1081109975);
 140     for (i = 0; i < avctx->frame_size; i++) {
 141         int r = (av_lfg_get(&p->lfg) & 0xffff) - 0x8000;
 142         p->excitation[i] = scaling * r;
 143     }
 144     ff_celp_lp_synthesis_filterf(p->filter_out + p->order, p->lpc_coef,
 145                                  p->excitation, avctx->frame_size, p->order);
 146
 147     p->avframe.nb_samples = avctx->frame_size;
 148     if ((ret = ff_get_buffer(avctx, &p->avframe)) < 0) {
 149         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
 150         return ret;
 151     }
 152     buf_out = (int16_t *)p->avframe.data[0];
 153     for (i = 0; i < avctx->frame_size; i++)
 154         buf_out[i] = p->filter_out[i + p->order];
 155     memcpy(p->filter_out, p->filter_out + avctx->frame_size,
 156            p->order * sizeof(*p->filter_out));
 157
 158     *got_frame_ptr   = 1;
 159     *(AVFrame *)data = p->avframe;
 160
 161     return buf_size;
 162 }
 163
 164 AVCodec ff_comfortnoise_decoder = {
 165     .name           = "comfortnoise",
 166     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 167     .id             = AV_CODEC_ID_COMFORT_NOISE,
 168     .priv_data_size = sizeof(CNGContext),
 169     .init           = cng_decode_init,
 170     .decode         = cng_decode_frame,
 171     .flush          = cng_decode_flush,
 172     .close          = cng_decode_close,
 173     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("RFC 3389 comfort noise generator"),
 174     .sample_fmts    = (const enum AVSampleFormat[]){ AV_SAMPLE_FMT_S16,
 175                                                      AV_SAMPLE_FMT_NONE },
 176     .capabilities   = CODEC_CAP_DELAY | CODEC_CAP_DR1,
 177 };