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

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2001, 2002 Fabrice Bellard
   3  *
   4  * This file is part of FFmpeg.
   5  *
   6  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   7  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   8  * License as published by the Free Software Foundation; either
   9  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  10  *
  11  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  14  * Lesser General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  17  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  18  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  19  */
  20
  21 #include <stdint.h>
  22
  23 #include "libavutil/attributes.h"
  24 #include "libavutil/mem.h"
  25 #include "dct32.h"
  26 #include "mathops.h"
  27 #include "mpegaudiodsp.h"
  28 #include "mpegaudio.h"
  29
  30 #if USE_FLOATS
  31 #define RENAME(n) n##_float
  32
  33 static inline float round_sample(float *sum)
  34 {
  35     float sum1=*sum;
  36     *sum = 0;
  37     return sum1;
  38 }
  39
  40 #define MACS(rt, ra, rb) rt+=(ra)*(rb)
  41 #define MULS(ra, rb) ((ra)*(rb))
  42 #define MULH3(x, y, s) ((s)*(y)*(x))
  43 #define MLSS(rt, ra, rb) rt-=(ra)*(rb)
  44 #define MULLx(x, y, s) ((y)*(x))
  45 #define FIXHR(x)        ((float)(x))
  46 #define FIXR(x)        ((float)(x))
  47 #define SHR(a,b)       ((a)*(1.0f/(1<<(b))))
  48
  49 #else
  50
  51 #define RENAME(n) n##_fixed
  52 #define OUT_SHIFT (WFRAC_BITS + FRAC_BITS - 15)
  53
  54 static inline int round_sample(int64_t *sum)
  55 {
  56     int sum1;
  57     sum1 = (int)((*sum) >> OUT_SHIFT);
  58     *sum &= (1<<OUT_SHIFT)-1;
  59     return av_clip_int16(sum1);
  60 }
  61
  62 #   define MULS(ra, rb) MUL64(ra, rb)
  63 #   define MACS(rt, ra, rb) MAC64(rt, ra, rb)
  64 #   define MLSS(rt, ra, rb) MLS64(rt, ra, rb)
  65 #   define MULH3(x, y, s) MULH((s)*(x), y)
  66 #   define MULLx(x, y, s) MULL(x,y,s)
  67 #   define SHR(a,b)       ((a)>>(b))
  68 #   define FIXR(a)        ((int)((a) * FRAC_ONE + 0.5))
  69 #   define FIXHR(a)       ((int)((a) * (1LL<<32) + 0.5))
  70 #endif
  71
  72 /** Window for MDCT. Actually only the elements in [0,17] and
  73     [MDCT_BUF_SIZE/2, MDCT_BUF_SIZE/2 + 17] are actually used. The rest
  74     is just to preserve alignment for SIMD implementations.
  75 */
  76 DECLARE_ALIGNED(16, INTFLOAT, RENAME(ff_mdct_win))[8][MDCT_BUF_SIZE];
  77
  78 DECLARE_ALIGNED(16, MPA_INT, RENAME(ff_mpa_synth_window))[512+256];
  79
  80 #define SUM8(op, sum, w, p)               \
  81 {                                         \
  82     op(sum, (w)[0 * 64], (p)[0 * 64]);    \
  83     op(sum, (w)[1 * 64], (p)[1 * 64]);    \
  84     op(sum, (w)[2 * 64], (p)[2 * 64]);    \
  85     op(sum, (w)[3 * 64], (p)[3 * 64]);    \
  86     op(sum, (w)[4 * 64], (p)[4 * 64]);    \
  87     op(sum, (w)[5 * 64], (p)[5 * 64]);    \
  88     op(sum, (w)[6 * 64], (p)[6 * 64]);    \
  89     op(sum, (w)[7 * 64], (p)[7 * 64]);    \
  90 }
  91
  92 #define SUM8P2(sum1, op1, sum2, op2, w1, w2, p) \
  93 {                                               \
  94     INTFLOAT tmp;\
  95     tmp = p[0 * 64];\
  96     op1(sum1, (w1)[0 * 64], tmp);\
  97     op2(sum2, (w2)[0 * 64], tmp);\
  98     tmp = p[1 * 64];\
  99     op1(sum1, (w1)[1 * 64], tmp);\
 100     op2(sum2, (w2)[1 * 64], tmp);\
 101     tmp = p[2 * 64];\
 102     op1(sum1, (w1)[2 * 64], tmp);\
 103     op2(sum2, (w2)[2 * 64], tmp);\
 104     tmp = p[3 * 64];\
 105     op1(sum1, (w1)[3 * 64], tmp);\
 106     op2(sum2, (w2)[3 * 64], tmp);\
 107     tmp = p[4 * 64];\
 108     op1(sum1, (w1)[4 * 64], tmp);\
 109     op2(sum2, (w2)[4 * 64], tmp);\
 110     tmp = p[5 * 64];\
 111     op1(sum1, (w1)[5 * 64], tmp);\
 112     op2(sum2, (w2)[5 * 64], tmp);\
 113     tmp = p[6 * 64];\
 114     op1(sum1, (w1)[6 * 64], tmp);\
 115     op2(sum2, (w2)[6 * 64], tmp);\
 116     tmp = p[7 * 64];\
 117     op1(sum1, (w1)[7 * 64], tmp);\
 118     op2(sum2, (w2)[7 * 64], tmp);\
 119 }
 120
 121 void RENAME(ff_mpadsp_apply_window)(MPA_INT *synth_buf, MPA_INT *window,
 122                                   int *dither_state, OUT_INT *samples,
 123                                   int incr)
 124 {
 125     register const MPA_INT *w, *w2, *p;
 126     int j;
 127     OUT_INT *samples2;
 128 #if USE_FLOATS
 129     float sum, sum2;
 130 #else
 131     int64_t sum, sum2;
 132 #endif
 133
 134     /* copy to avoid wrap */
 135     memcpy(synth_buf + 512, synth_buf, 32 * sizeof(*synth_buf));
 136
 137     samples2 = samples + 31 * incr;
 138     w = window;
 139     w2 = window + 31;
 140
 141     sum = *dither_state;
 142     p = synth_buf + 16;
 143     SUM8(MACS, sum, w, p);
 144     p = synth_buf + 48;
 145     SUM8(MLSS, sum, w + 32, p);
 146     *samples = round_sample(&sum);
 147     samples += incr;
 148     w++;
 149
 150     /* we calculate two samples at the same time to avoid one memory
 151        access per two sample */
 152     for(j=1;j<16;j++) {
 153         sum2 = 0;
 154         p = synth_buf + 16 + j;
 155         SUM8P2(sum, MACS, sum2, MLSS, w, w2, p);
 156         p = synth_buf + 48 - j;
 157         SUM8P2(sum, MLSS, sum2, MLSS, w + 32, w2 + 32, p);
 158
 159         *samples = round_sample(&sum);
 160         samples += incr;
 161         sum += sum2;
 162         *samples2 = round_sample(&sum);
 163         samples2 -= incr;
 164         w++;
 165         w2--;
 166     }
 167
 168     p = synth_buf + 32;
 169     SUM8(MLSS, sum, w + 32, p);
 170     *samples = round_sample(&sum);
 171     *dither_state= sum;
 172 }
 173
 174 /* 32 sub band synthesis filter. Input: 32 sub band samples, Output:
 175    32 samples. */
 176 void RENAME(ff_mpa_synth_filter)(MPADSPContext *s, MPA_INT *synth_buf_ptr,
 177                                  int *synth_buf_offset,
 178                                  MPA_INT *window, int *dither_state,
 179                                  OUT_INT *samples, int incr,
 180                                  MPA_INT *sb_samples)
 181 {
 182     MPA_INT *synth_buf;
 183     int offset;
 184
 185     offset = *synth_buf_offset;
 186     synth_buf = synth_buf_ptr + offset;
 187
 188     s->RENAME(dct32)(synth_buf, sb_samples);
 189     s->RENAME(apply_window)(synth_buf, window, dither_state, samples, incr);
 190
 191     offset = (offset - 32) & 511;
 192     *synth_buf_offset = offset;
 193 }
 194
 195 av_cold void RENAME(ff_mpa_synth_init)(MPA_INT *window)
 196 {
 197     int i, j;
 198
 199     /* max = 18760, max sum over all 16 coefs : 44736 */
 200     for(i=0;i<257;i++) {
 201         INTFLOAT v;
 202         v = ff_mpa_enwindow[i];
 203 #if USE_FLOATS
 204         v *= 1.0 / (1LL<<(16 + FRAC_BITS));
 205 #endif
 206         window[i] = v;
 207         if ((i & 63) != 0)
 208             v = -v;
 209         if (i != 0)
 210             window[512 - i] = v;
 211     }
 212
 213
 214     // Needed for avoiding shuffles in ASM implementations
 215     for(i=0; i < 8; i++)
 216         for(j=0; j < 16; j++)
 217             window[512+16*i+j] = window[64*i+32-j];
 218
 219     for(i=0; i < 8; i++)
 220         for(j=0; j < 16; j++)
 221             window[512+128+16*i+j] = window[64*i+48-j];
 222 }
 223
 224 av_cold void RENAME(ff_init_mpadsp_tabs)(void)
 225 {
 226     int i, j;
 227     /* compute mdct windows */
 228     for (i = 0; i < 36; i++) {
 229         for (j = 0; j < 4; j++) {
 230             double d;
 231
 232             if (j == 2 && i % 3 != 1)
 233                 continue;
 234
 235             d = sin(M_PI * (i + 0.5) / 36.0);
 236             if (j == 1) {
 237                 if      (i >= 30) d = 0;
 238                 else if (i >= 24) d = sin(M_PI * (i - 18 + 0.5) / 12.0);
 239                 else if (i >= 18) d = 1;
 240             } else if (j == 3) {
 241                 if      (i <   6) d = 0;
 242                 else if (i <  12) d = sin(M_PI * (i -  6 + 0.5) / 12.0);
 243                 else if (i <  18) d = 1;
 244             }
 245             //merge last stage of imdct into the window coefficients
 246             d *= 0.5 * IMDCT_SCALAR / cos(M_PI * (2 * i + 19) / 72);
 247
 248             if (j == 2)
 249                 RENAME(ff_mdct_win)[j][i/3] = FIXHR((d / (1<<5)));
 250             else {
 251                 int idx = i < 18 ? i : i + (MDCT_BUF_SIZE/2 - 18);
 252                 RENAME(ff_mdct_win)[j][idx] = FIXHR((d / (1<<5)));
 253             }
 254         }
 255     }
 256
 257     /* NOTE: we do frequency inversion adter the MDCT by changing
 258         the sign of the right window coefs */
 259     for (j = 0; j < 4; j++) {
 260         for (i = 0; i < MDCT_BUF_SIZE; i += 2) {
 261             RENAME(ff_mdct_win)[j + 4][i    ] =  RENAME(ff_mdct_win)[j][i    ];
 262             RENAME(ff_mdct_win)[j + 4][i + 1] = -RENAME(ff_mdct_win)[j][i + 1];
 263         }
 264     }
 265 }
 266 /* cos(pi*i/18) */
 267 #define C1 FIXHR(0.98480775301220805936/2)
 268 #define C2 FIXHR(0.93969262078590838405/2)
 269 #define C3 FIXHR(0.86602540378443864676/2)
 270 #define C4 FIXHR(0.76604444311897803520/2)
 271 #define C5 FIXHR(0.64278760968653932632/2)
 272 #define C6 FIXHR(0.5/2)
 273 #define C7 FIXHR(0.34202014332566873304/2)
 274 #define C8 FIXHR(0.17364817766693034885/2)
 275
 276 /* 0.5 / cos(pi*(2*i+1)/36) */
 277 static const INTFLOAT icos36[9] = {
 278     FIXR(0.50190991877167369479),
 279     FIXR(0.51763809020504152469), //0
 280     FIXR(0.55168895948124587824),
 281     FIXR(0.61038729438072803416),
 282     FIXR(0.70710678118654752439), //1
 283     FIXR(0.87172339781054900991),
 284     FIXR(1.18310079157624925896),
 285     FIXR(1.93185165257813657349), //2
 286     FIXR(5.73685662283492756461),
 287 };
 288
 289 /* 0.5 / cos(pi*(2*i+1)/36) */
 290 static const INTFLOAT icos36h[9] = {
 291     FIXHR(0.50190991877167369479/2),
 292     FIXHR(0.51763809020504152469/2), //0
 293     FIXHR(0.55168895948124587824/2),
 294     FIXHR(0.61038729438072803416/2),
 295     FIXHR(0.70710678118654752439/2), //1
 296     FIXHR(0.87172339781054900991/2),
 297     FIXHR(1.18310079157624925896/4),
 298     FIXHR(1.93185165257813657349/4), //2
 299 //    FIXHR(5.73685662283492756461),
 300 };
 301
 302 /* using Lee like decomposition followed by hand coded 9 points DCT */
 303 static void imdct36(INTFLOAT *out, INTFLOAT *buf, INTFLOAT *in, INTFLOAT *win)
 304 {
 305     int i, j;
 306     INTFLOAT t0, t1, t2, t3, s0, s1, s2, s3;
 307     INTFLOAT tmp[18], *tmp1, *in1;
 308
 309     for (i = 17; i >= 1; i--)
 310         in[i] += in[i-1];
 311     for (i = 17; i >= 3; i -= 2)
 312         in[i] += in[i-2];
 313
 314     for (j = 0; j < 2; j++) {
 315         tmp1 = tmp + j;
 316         in1 = in + j;
 317
 318         t2 = in1[2*4] + in1[2*8] - in1[2*2];
 319
 320         t3 = in1[2*0] + SHR(in1[2*6],1);
 321         t1 = in1[2*0] - in1[2*6];
 322         tmp1[ 6] = t1 - SHR(t2,1);
 323         tmp1[16] = t1 + t2;
 324
 325         t0 = MULH3(in1[2*2] + in1[2*4] ,    C2, 2);
 326         t1 = MULH3(in1[2*4] - in1[2*8] , -2*C8, 1);
 327         t2 = MULH3(in1[2*2] + in1[2*8] ,   -C4, 2);
 328
 329         tmp1[10] = t3 - t0 - t2;
 330         tmp1[ 2] = t3 + t0 + t1;
 331         tmp1[14] = t3 + t2 - t1;
 332
 333         tmp1[ 4] = MULH3(in1[2*5] + in1[2*7] - in1[2*1], -C3, 2);
 334         t2 = MULH3(in1[2*1] + in1[2*5],    C1, 2);
 335         t3 = MULH3(in1[2*5] - in1[2*7], -2*C7, 1);
 336         t0 = MULH3(in1[2*3], C3, 2);
 337
 338         t1 = MULH3(in1[2*1] + in1[2*7],   -C5, 2);
 339
 340         tmp1[ 0] = t2 + t3 + t0;
 341         tmp1[12] = t2 + t1 - t0;
 342         tmp1[ 8] = t3 - t1 - t0;
 343     }
 344
 345     i = 0;
 346     for (j = 0; j < 4; j++) {
 347         t0 = tmp[i];
 348         t1 = tmp[i + 2];
 349         s0 = t1 + t0;
 350         s2 = t1 - t0;
 351
 352         t2 = tmp[i + 1];
 353         t3 = tmp[i + 3];
 354         s1 = MULH3(t3 + t2, icos36h[    j], 2);
 355         s3 = MULLx(t3 - t2, icos36 [8 - j], FRAC_BITS);
 356
 357         t0 = s0 + s1;
 358         t1 = s0 - s1;
 359         out[(9 + j) * SBLIMIT] = MULH3(t1, win[     9 + j], 1) + buf[4*(9 + j)];
 360         out[(8 - j) * SBLIMIT] = MULH3(t1, win[     8 - j], 1) + buf[4*(8 - j)];
 361         buf[4 * ( 9 + j     )] = MULH3(t0, win[MDCT_BUF_SIZE/2 + 9 + j], 1);
 362         buf[4 * ( 8 - j     )] = MULH3(t0, win[MDCT_BUF_SIZE/2 + 8 - j], 1);
 363
 364         t0 = s2 + s3;
 365         t1 = s2 - s3;
 366         out[(9 + 8 - j) * SBLIMIT] = MULH3(t1, win[     9 + 8 - j], 1) + buf[4*(9 + 8 - j)];
 367         out[         j  * SBLIMIT] = MULH3(t1, win[             j], 1) + buf[4*(        j)];
 368         buf[4 * ( 9 + 8 - j     )] = MULH3(t0, win[MDCT_BUF_SIZE/2 + 9 + 8 - j], 1);
 369         buf[4 * (         j     )] = MULH3(t0, win[MDCT_BUF_SIZE/2         + j], 1);
 370         i += 4;
 371     }
 372
 373     s0 = tmp[16];
 374     s1 = MULH3(tmp[17], icos36h[4], 2);
 375     t0 = s0 + s1;
 376     t1 = s0 - s1;
 377     out[(9 + 4) * SBLIMIT] = MULH3(t1, win[     9 + 4], 1) + buf[4*(9 + 4)];
 378     out[(8 - 4) * SBLIMIT] = MULH3(t1, win[     8 - 4], 1) + buf[4*(8 - 4)];
 379     buf[4 * ( 9 + 4     )] = MULH3(t0, win[MDCT_BUF_SIZE/2 + 9 + 4], 1);
 380     buf[4 * ( 8 - 4     )] = MULH3(t0, win[MDCT_BUF_SIZE/2 + 8 - 4], 1);
 381 }
 382
 383 void RENAME(ff_imdct36_blocks)(INTFLOAT *out, INTFLOAT *buf, INTFLOAT *in,
 384                                int count, int switch_point, int block_type)
 385 {
 386     int j;
 387     for (j=0 ; j < count; j++) {
 388         /* apply window & overlap with previous buffer */
 389
 390         /* select window */
 391         int win_idx = (switch_point && j < 2) ? 0 : block_type;
 392         INTFLOAT *win = RENAME(ff_mdct_win)[win_idx + (4 & -(j & 1))];
 393
 394         imdct36(out, buf, in, win);
 395
 396         in  += 18;
 397         buf += ((j&3) != 3 ? 1 : (72-3));
 398         out++;
 399     }
 400 }
 401