git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/g722.c

   1 /*
   2  * G.722 ADPCM audio encoder/decoder
   3  *
   4  * Copyright (c) CMU 1993 Computer Science, Speech Group
   5  *                        Chengxiang Lu and Alex Hauptmann
   6  * Copyright (c) 2005 Steve Underwood <steveu at coppice.org>
   7  * Copyright (c) 2009 Kenan Gillet
   8  * Copyright (c) 2010 Martin Storsjo
   9  *
  10  * This file is part of Libav.
  11  *
  12  * Libav is free software; you can redistribute it and/or
  13  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  14  * License as published by the Free Software Foundation; either
  15  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  16  *
  17  * Libav is distributed in the hope that it will be useful,
  18  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  19  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  20  * Lesser General Public License for more details.
  21  *
  22  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  23  * License along with Libav; if not, write to the Free Software
  24  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  25  */
  26
  27 /**
  28  * @file
  29  * G.722 ADPCM audio codec
  30  *
  31  * This G.722 decoder is a bit-exact implementation of the ITU G.722
  32  * specification for all three specified bitrates - 64000bps, 56000bps
  33  * and 48000bps. It passes the ITU tests.
  34  *
  35  * @note For the 56000bps and 48000bps bitrates, the lowest 1 or 2 bits
  36  *       respectively of each byte are ignored.
  37  */
  38
  39 #include "mathops.h"
  40 #include "g722.h"
  41
  42 static const int8_t sign_lookup[2] = { -1, 1 };
  43
  44 static const int16_t inv_log2_table[32] = {
  45     2048, 2093, 2139, 2186, 2233, 2282, 2332, 2383,
  46     2435, 2489, 2543, 2599, 2656, 2714, 2774, 2834,
  47     2896, 2960, 3025, 3091, 3158, 3228, 3298, 3371,
  48     3444, 3520, 3597, 3676, 3756, 3838, 3922, 4008
  49 };
  50 static const int16_t high_log_factor_step[2] = { 798, -214 };
  51 const int16_t ff_g722_high_inv_quant[4] = { -926, -202, 926, 202 };
  52 /**
  53  * low_log_factor_step[index] == wl[rl42[index]]
  54  */
  55 static const int16_t low_log_factor_step[16] = {
  56      -60, 3042, 1198, 538, 334, 172,  58, -30,
  57     3042, 1198,  538, 334, 172,  58, -30, -60
  58 };
  59 const int16_t ff_g722_low_inv_quant4[16] = {
  60        0, -2557, -1612, -1121,  -786,  -530,  -323,  -150,
  61     2557,  1612,  1121,   786,   530,   323,   150,     0
  62 };
  63 const int16_t ff_g722_low_inv_quant6[64] = {
  64      -17,   -17,   -17,   -17, -3101, -2738, -2376, -2088,
  65    -1873, -1689, -1535, -1399, -1279, -1170, -1072,  -982,
  66     -899,  -822,  -750,  -682,  -618,  -558,  -501,  -447,
  67     -396,  -347,  -300,  -254,  -211,  -170,  -130,   -91,
  68     3101,  2738,  2376,  2088,  1873,  1689,  1535,  1399,
  69     1279,  1170,  1072,   982,   899,   822,   750,   682,
  70      618,   558,   501,   447,   396,   347,   300,   254,
  71      211,   170,   130,    91,    54,    17,   -54,   -17
  72 };
  73
  74 /**
  75  * quadrature mirror filter (QMF) coefficients
  76  *
  77  * ITU-T G.722 Table 11
  78  */
  79 static const int16_t qmf_coeffs[12] = {
  80     3, -11, 12, 32, -210, 951, 3876, -805, 362, -156, 53, -11,
  81 };
  82
  83
  84 /**
  85  * adaptive predictor
  86  *
  87  * @param cur_diff the dequantized and scaled delta calculated from the
  88  *                 current codeword
  89  */
  90 static void do_adaptive_prediction(struct G722Band *band, const int cur_diff)
  91 {
  92     int sg[2], limit, i, cur_qtzd_reconst;
  93
  94     const int cur_part_reconst = band->s_zero + cur_diff < 0;
  95
  96     sg[0] = sign_lookup[cur_part_reconst != band->part_reconst_mem[0]];
  97     sg[1] = sign_lookup[cur_part_reconst == band->part_reconst_mem[1]];
  98     band->part_reconst_mem[1] = band->part_reconst_mem[0];
  99     band->part_reconst_mem[0] = cur_part_reconst;
 100
 101     band->pole_mem[1] = av_clip((sg[0] * av_clip(band->pole_mem[0], -8191, 8191) >> 5) +
 102                                 (sg[1] << 7) + (band->pole_mem[1] * 127 >> 7), -12288, 12288);
 103
 104     limit = 15360 - band->pole_mem[1];
 105     band->pole_mem[0] = av_clip(-192 * sg[0] + (band->pole_mem[0] * 255 >> 8), -limit, limit);
 106
 107
 108     if (cur_diff) {
 109         for (i = 0; i < 6; i++)
 110             band->zero_mem[i] = ((band->zero_mem[i]*255) >> 8) +
 111                                 ((band->diff_mem[i]^cur_diff) < 0 ? -128 : 128);
 112     } else
 113         for (i = 0; i < 6; i++)
 114             band->zero_mem[i] = (band->zero_mem[i]*255) >> 8;
 115
 116     for (i = 5; i > 0; i--)
 117         band->diff_mem[i] = band->diff_mem[i-1];
 118     band->diff_mem[0] = av_clip_int16(cur_diff << 1);
 119
 120     band->s_zero = 0;
 121     for (i = 5; i >= 0; i--)
 122         band->s_zero += (band->zero_mem[i]*band->diff_mem[i]) >> 15;
 123
 124
 125     cur_qtzd_reconst = av_clip_int16((band->s_predictor + cur_diff) << 1);
 126     band->s_predictor = av_clip_int16(band->s_zero +
 127                                       (band->pole_mem[0] * cur_qtzd_reconst >> 15) +
 128                                       (band->pole_mem[1] * band->prev_qtzd_reconst >> 15));
 129     band->prev_qtzd_reconst = cur_qtzd_reconst;
 130 }
 131
 132 static inline int linear_scale_factor(const int log_factor)
 133 {
 134     const int wd1 = inv_log2_table[(log_factor >> 6) & 31];
 135     const int shift = log_factor >> 11;
 136     return shift < 0 ? wd1 >> -shift : wd1 << shift;
 137 }
 138
 139 void ff_g722_update_low_predictor(struct G722Band *band, const int ilow)
 140 {
 141     do_adaptive_prediction(band,
 142                            band->scale_factor * ff_g722_low_inv_quant4[ilow] >> 10);
 143
 144     // quantizer adaptation
 145     band->log_factor   = av_clip((band->log_factor * 127 >> 7) +
 146                                  low_log_factor_step[ilow], 0, 18432);
 147     band->scale_factor = linear_scale_factor(band->log_factor - (8 << 11));
 148 }
 149
 150 void ff_g722_update_high_predictor(struct G722Band *band, const int dhigh,
 151                                   const int ihigh)
 152 {
 153     do_adaptive_prediction(band, dhigh);
 154
 155     // quantizer adaptation
 156     band->log_factor   = av_clip((band->log_factor * 127 >> 7) +
 157                                  high_log_factor_step[ihigh&1], 0, 22528);
 158     band->scale_factor = linear_scale_factor(band->log_factor - (10 << 11));
 159 }
 160
 161 void ff_g722_apply_qmf(const int16_t *prev_samples, int *xout1, int *xout2)
 162 {
 163     int i;
 164
 165     *xout1 = 0;
 166     *xout2 = 0;
 167     for (i = 0; i < 12; i++) {
 168         MAC16(*xout2, prev_samples[2*i  ], qmf_coeffs[i   ]);
 169         MAC16(*xout1, prev_samples[2*i+1], qmf_coeffs[11-i]);
 170     }
 171 }