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 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 #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     float *refl_coef, *target_refl_coef;
  32     float *lpc_coef;
  33     int order;
  34     int energy, target_energy;
  35     int inited;
  36     float *filter_out;
  37     float *excitation;
  38     AVLFG lfg;
  39 } CNGContext;
  40
  41 static av_cold int cng_decode_close(AVCodecContext *avctx)
  42 {
  43     CNGContext *p = avctx->priv_data;
  44     av_freep(&p->refl_coef);
  45     av_freep(&p->target_refl_coef);
  46     av_freep(&p->lpc_coef);
  47     av_freep(&p->filter_out);
  48     av_freep(&p->excitation);
  49     return 0;
  50 }
  51
  52 static av_cold int cng_decode_init(AVCodecContext *avctx)
  53 {
  54     CNGContext *p = avctx->priv_data;
  55
  56     avctx->sample_fmt  = AV_SAMPLE_FMT_S16;
  57     avctx->channels    = 1;
  58     avctx->sample_rate = 8000;
  59
  60     p->order            = 12;
  61     avctx->frame_size   = 640;
  62     p->refl_coef        = av_mallocz_array(p->order, sizeof(*p->refl_coef));
  63     p->target_refl_coef = av_mallocz_array(p->order, sizeof(*p->target_refl_coef));
  64     p->lpc_coef         = av_mallocz_array(p->order, sizeof(*p->lpc_coef));
  65     p->filter_out       = av_mallocz_array(avctx->frame_size + p->order,
  66                                      sizeof(*p->filter_out));
  67     p->excitation       = av_mallocz_array(avctx->frame_size, sizeof(*p->excitation));
  68     if (!p->refl_coef || !p->target_refl_coef || !p->lpc_coef ||
  69         !p->filter_out || !p->excitation) {
  70         cng_decode_close(avctx);
  71         return AVERROR(ENOMEM);
  72     }
  73
  74     av_lfg_init(&p->lfg, 0);
  75
  76     return 0;
  77 }
  78
  79 static void make_lpc_coefs(float *lpc, const float *refl, int order)
  80 {
  81     float buf[100];
  82     float *next, *cur;
  83     int m, i;
  84     next = buf;
  85     cur  = lpc;
  86     for (m = 0; m < order; m++) {
  87         next[m] = refl[m];
  88         for (i = 0; i < m; i++)
  89             next[i] = cur[i] + refl[m] * cur[m - i - 1];
  90         FFSWAP(float*, next, cur);
  91     }
  92     if (cur != lpc)
  93         memcpy(lpc, cur, sizeof(*lpc) * order);
  94 }
  95
  96 static void cng_decode_flush(AVCodecContext *avctx)
  97 {
  98     CNGContext *p = avctx->priv_data;
  99     p->inited = 0;
 100 }
 101
 102 static int cng_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
 103                             int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
 104 {
 105     AVFrame *frame = data;
 106     CNGContext *p = avctx->priv_data;
 107     int buf_size  = avpkt->size;
 108     int ret, i;
 109     int16_t *buf_out;
 110     float e = 1.0;
 111     float scaling;
 112
 113     if (avpkt->size) {
 114         int dbov = -avpkt->data[0];
 115         p->target_energy = 1081109975 * pow(10, dbov / 10.0) * 0.75;
 116         memset(p->target_refl_coef, 0, p->order * sizeof(*p->target_refl_coef));
 117         for (i = 0; i < FFMIN(avpkt->size - 1, p->order); i++) {
 118             p->target_refl_coef[i] = (avpkt->data[1 + i] - 127) / 128.0;
 119         }
 120     }
 121
 122     if (p->inited) {
 123         p->energy = p->energy / 2 + p->target_energy / 2;
 124         for (i = 0; i < p->order; i++)
 125             p->refl_coef[i] = 0.6 *p->refl_coef[i] + 0.4 * p->target_refl_coef[i];
 126     } else {
 127         p->energy = p->target_energy;
 128         memcpy(p->refl_coef, p->target_refl_coef, p->order * sizeof(*p->refl_coef));
 129         p->inited = 1;
 130     }
 131     make_lpc_coefs(p->lpc_coef, p->refl_coef, p->order);
 132
 133     for (i = 0; i < p->order; i++)
 134         e *= 1.0 - p->refl_coef[i]*p->refl_coef[i];
 135
 136     scaling = sqrt(e * p->energy / 1081109975);
 137     for (i = 0; i < avctx->frame_size; i++) {
 138         int r = (av_lfg_get(&p->lfg) & 0xffff) - 0x8000;
 139         p->excitation[i] = scaling * r;
 140     }
 141     ff_celp_lp_synthesis_filterf(p->filter_out + p->order, p->lpc_coef,
 142                                  p->excitation, avctx->frame_size, p->order);
 143
 144     frame->nb_samples = avctx->frame_size;
 145     if ((ret = ff_get_buffer(avctx, frame, 0)) < 0)
 146         return ret;
 147     buf_out = (int16_t *)frame->data[0];
 148     for (i = 0; i < avctx->frame_size; i++)
 149         buf_out[i] = p->filter_out[i + p->order];
 150     memcpy(p->filter_out, p->filter_out + avctx->frame_size,
 151            p->order * sizeof(*p->filter_out));
 152
 153     *got_frame_ptr = 1;
 154
 155     return buf_size;
 156 }
 157
 158 AVCodec ff_comfortnoise_decoder = {
 159     .name           = "comfortnoise",
 160     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("RFC 3389 comfort noise generator"),
 161     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 162     .id             = AV_CODEC_ID_COMFORT_NOISE,
 163     .priv_data_size = sizeof(CNGContext),
 164     .init           = cng_decode_init,
 165     .decode         = cng_decode_frame,
 166     .flush          = cng_decode_flush,
 167     .close          = cng_decode_close,
 168     .sample_fmts    = (const enum AVSampleFormat[]){ AV_SAMPLE_FMT_S16,
 169                                                      AV_SAMPLE_FMT_NONE },
 170     .capabilities   = CODEC_CAP_DELAY | CODEC_CAP_DR1,
 171 };