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 "libavutil/thread.h"
  26 #include "dct32.h"
  27 #include "mathops.h"
  28 #include "mpegaudiodsp.h"
  29 #include "mpegaudio.h"
  30
  31 #if USE_FLOATS
  32 #define RENAME(n) n##_float
  33
  34 static inline float round_sample(float *sum)
  35 {
  36     float sum1=*sum;
  37     *sum = 0;
  38     return sum1;
  39 }
  40
  41 #define MACS(rt, ra, rb) rt+=(ra)*(rb)
  42 #define MULS(ra, rb) ((ra)*(rb))
  43 #define MULH3(x, y, s) ((s)*(y)*(x))
  44 #define MLSS(rt, ra, rb) rt-=(ra)*(rb)
  45 #define MULLx(x, y, s) ((y)*(x))
  46 #define FIXHR(x)        ((float)(x))
  47 #define FIXR(x)        ((float)(x))
  48 #define SHR(a,b)       ((a)*(1.0f/(1<<(b))))
  49
  50 #else
  51
  52 #define RENAME(n) n##_fixed
  53 #define OUT_SHIFT (WFRAC_BITS + FRAC_BITS - 15)
  54
  55 static inline int round_sample(int64_t *sum)
  56 {
  57     int sum1;
  58     sum1 = (int)((*sum) >> OUT_SHIFT);
  59     *sum &= (1<<OUT_SHIFT)-1;
  60     return av_clip_int16(sum1);
  61 }
  62
  63 #   define MULS(ra, rb) MUL64(ra, rb)
  64 #   define MACS(rt, ra, rb) MAC64(rt, ra, rb)
  65 #   define MLSS(rt, ra, rb) MLS64(rt, ra, rb)
  66 #   define MULH3(x, y, s) MULH((s)*(x), y)
  67 #   define MULLx(x, y, s) MULL((int)(x),(y),s)
  68 #   define SHR(a,b)       (((int)(a))>>(b))
  69 #   define FIXR(a)        ((int)((a) * FRAC_ONE + 0.5))
  70 #   define FIXHR(a)       ((int)((a) * (1LL<<32) + 0.5))
  71 #endif
  72
  73 /** Window for MDCT. Actually only the elements in [0,17] and
  74     [MDCT_BUF_SIZE/2, MDCT_BUF_SIZE/2 + 17] are actually used. The rest
  75     is just to preserve alignment for SIMD implementations.
  76 */
  77 DECLARE_ALIGNED(16, INTFLOAT, RENAME(ff_mdct_win))[8][MDCT_BUF_SIZE];
  78
  79 DECLARE_ALIGNED(16, MPA_INT, RENAME(ff_mpa_synth_window))[512+256];
  80
  81 #define SUM8(op, sum, w, p)               \
  82 {                                         \
  83     op(sum, (w)[0 * 64], (p)[0 * 64]);    \
  84     op(sum, (w)[1 * 64], (p)[1 * 64]);    \
  85     op(sum, (w)[2 * 64], (p)[2 * 64]);    \
  86     op(sum, (w)[3 * 64], (p)[3 * 64]);    \
  87     op(sum, (w)[4 * 64], (p)[4 * 64]);    \
  88     op(sum, (w)[5 * 64], (p)[5 * 64]);    \
  89     op(sum, (w)[6 * 64], (p)[6 * 64]);    \
  90     op(sum, (w)[7 * 64], (p)[7 * 64]);    \
  91 }
  92
  93 #define SUM8P2(sum1, op1, sum2, op2, w1, w2, p) \
  94 {                                               \
  95     INTFLOAT tmp;\
  96     tmp = p[0 * 64];\
  97     op1(sum1, (w1)[0 * 64], tmp);\
  98     op2(sum2, (w2)[0 * 64], tmp);\
  99     tmp = p[1 * 64];\
 100     op1(sum1, (w1)[1 * 64], tmp);\
 101     op2(sum2, (w2)[1 * 64], tmp);\
 102     tmp = p[2 * 64];\
 103     op1(sum1, (w1)[2 * 64], tmp);\
 104     op2(sum2, (w2)[2 * 64], tmp);\
 105     tmp = p[3 * 64];\
 106     op1(sum1, (w1)[3 * 64], tmp);\
 107     op2(sum2, (w2)[3 * 64], tmp);\
 108     tmp = p[4 * 64];\
 109     op1(sum1, (w1)[4 * 64], tmp);\
 110     op2(sum2, (w2)[4 * 64], tmp);\
 111     tmp = p[5 * 64];\
 112     op1(sum1, (w1)[5 * 64], tmp);\
 113     op2(sum2, (w2)[5 * 64], tmp);\
 114     tmp = p[6 * 64];\
 115     op1(sum1, (w1)[6 * 64], tmp);\
 116     op2(sum2, (w2)[6 * 64], tmp);\
 117     tmp = p[7 * 64];\
 118     op1(sum1, (w1)[7 * 64], tmp);\
 119     op2(sum2, (w2)[7 * 64], tmp);\
 120 }
 121
 122 void RENAME(ff_mpadsp_apply_window)(MPA_INT *synth_buf, MPA_INT *window,
 123                                   int *dither_state, OUT_INT *samples,
 124                                   ptrdiff_t incr)
 125 {
 126     register const MPA_INT *w, *w2, *p;
 127     int j;
 128     OUT_INT *samples2;
 129 #if USE_FLOATS
 130     float sum, sum2;
 131 #else
 132     int64_t sum, sum2;
 133 #endif
 134
 135     /* copy to avoid wrap */
 136     memcpy(synth_buf + 512, synth_buf, 32 * sizeof(*synth_buf));
 137
 138     samples2 = samples + 31 * incr;
 139     w = window;
 140     w2 = window + 31;
 141
 142     sum = *dither_state;
 143     p = synth_buf + 16;
 144     SUM8(MACS, sum, w, p);
 145     p = synth_buf + 48;
 146     SUM8(MLSS, sum, w + 32, p);
 147     *samples = round_sample(&sum);
 148     samples += incr;
 149     w++;
 150
 151     /* we calculate two samples at the same time to avoid one memory
 152        access per two sample */
 153     for(j=1;j<16;j++) {
 154         sum2 = 0;
 155         p = synth_buf + 16 + j;
 156         SUM8P2(sum, MACS, sum2, MLSS, w, w2, p);
 157         p = synth_buf + 48 - j;
 158         SUM8P2(sum, MLSS, sum2, MLSS, w + 32, w2 + 32, p);
 159
 160         *samples = round_sample(&sum);
 161         samples += incr;
 162         sum += sum2;
 163         *samples2 = round_sample(&sum);
 164         samples2 -= incr;
 165         w++;
 166         w2--;
 167     }
 168
 169     p = synth_buf + 32;
 170     SUM8(MLSS, sum, w + 32, p);
 171     *samples = round_sample(&sum);
 172     *dither_state= sum;
 173 }
 174
 175 /* 32 sub band synthesis filter. Input: 32 sub band samples, Output:
 176    32 samples. */
 177 void RENAME(ff_mpa_synth_filter)(MPADSPContext *s, MPA_INT *synth_buf_ptr,
 178                                  int *synth_buf_offset,
 179                                  MPA_INT *window, int *dither_state,
 180                                  OUT_INT *samples, ptrdiff_t incr,
 181                                  MPA_INT *sb_samples)
 182 {
 183     MPA_INT *synth_buf;
 184     int offset;
 185
 186     offset = *synth_buf_offset;
 187     synth_buf = synth_buf_ptr + offset;
 188
 189     s->RENAME(dct32)(synth_buf, sb_samples);
 190     s->RENAME(apply_window)(synth_buf, window, dither_state, samples, incr);
 191
 192     offset = (offset - 32) & 511;
 193     *synth_buf_offset = offset;
 194 }
 195
 196 static av_cold void mpa_synth_init(MPA_INT *window)
 197 {
 198     int i, j;
 199
 200     /* max = 18760, max sum over all 16 coefs : 44736 */
 201     for(i=0;i<257;i++) {
 202         INTFLOAT v;
 203         v = ff_mpa_enwindow[i];
 204 #if USE_FLOATS
 205         v *= 1.0 / (1LL<<(16 + FRAC_BITS));
 206 #endif
 207         window[i] = v;
 208         if ((i & 63) != 0)
 209             v = -v;
 210         if (i != 0)
 211             window[512 - i] = v;
 212     }
 213
 214
 215     // Needed for avoiding shuffles in ASM implementations
 216     for(i=0; i < 8; i++)
 217         for(j=0; j < 16; j++)
 218             window[512+16*i+j] = window[64*i+32-j];
 219
 220     for(i=0; i < 8; i++)
 221         for(j=0; j < 16; j++)
 222             window[512+128+16*i+j] = window[64*i+48-j];
 223 }
 224
 225 static av_cold void mpa_synth_window_init(void)
 226 {
 227     mpa_synth_init(RENAME(ff_mpa_synth_window));
 228 }
 229
 230 av_cold void RENAME(ff_mpa_synth_init)(void)
 231 {
 232     static AVOnce init_static_once = AV_ONCE_INIT;
 233     ff_thread_once(&init_static_once, mpa_synth_window_init);
 234 }
 235
 236 /* cos(pi*i/18) */
 237 #define C1 FIXHR(0.98480775301220805936/2)
 238 #define C2 FIXHR(0.93969262078590838405/2)
 239 #define C3 FIXHR(0.86602540378443864676/2)
 240 #define C4 FIXHR(0.76604444311897803520/2)
 241 #define C5 FIXHR(0.64278760968653932632/2)
 242 #define C6 FIXHR(0.5/2)
 243 #define C7 FIXHR(0.34202014332566873304/2)
 244 #define C8 FIXHR(0.17364817766693034885/2)
 245
 246 /* 0.5 / cos(pi*(2*i+1)/36) */
 247 static const INTFLOAT icos36[9] = {
 248     FIXR(0.50190991877167369479),
 249     FIXR(0.51763809020504152469), //0
 250     FIXR(0.55168895948124587824),
 251     FIXR(0.61038729438072803416),
 252     FIXR(0.70710678118654752439), //1
 253     FIXR(0.87172339781054900991),
 254     FIXR(1.18310079157624925896),
 255     FIXR(1.93185165257813657349), //2
 256     FIXR(5.73685662283492756461),
 257 };
 258
 259 /* 0.5 / cos(pi*(2*i+1)/36) */
 260 static const INTFLOAT icos36h[9] = {
 261     FIXHR(0.50190991877167369479/2),
 262     FIXHR(0.51763809020504152469/2), //0
 263     FIXHR(0.55168895948124587824/2),
 264     FIXHR(0.61038729438072803416/2),
 265     FIXHR(0.70710678118654752439/2), //1
 266     FIXHR(0.87172339781054900991/2),
 267     FIXHR(1.18310079157624925896/4),
 268     FIXHR(1.93185165257813657349/4), //2
 269 //    FIXHR(5.73685662283492756461),
 270 };
 271
 272 /* using Lee like decomposition followed by hand coded 9 points DCT */
 273 static void imdct36(INTFLOAT *out, INTFLOAT *buf, SUINTFLOAT *in, INTFLOAT *win)
 274 {
 275     int i, j;
 276     SUINTFLOAT t0, t1, t2, t3, s0, s1, s2, s3;
 277     SUINTFLOAT tmp[18], *tmp1, *in1;
 278
 279     for (i = 17; i >= 1; i--)
 280         in[i] += in[i-1];
 281     for (i = 17; i >= 3; i -= 2)
 282         in[i] += in[i-2];
 283
 284     for (j = 0; j < 2; j++) {
 285         tmp1 = tmp + j;
 286         in1 = in + j;
 287
 288         t2 = in1[2*4] + in1[2*8] - in1[2*2];
 289
 290         t3 = in1[2*0] + SHR(in1[2*6],1);
 291         t1 = in1[2*0] - in1[2*6];
 292         tmp1[ 6] = t1 - SHR(t2,1);
 293         tmp1[16] = t1 + t2;
 294
 295         t0 = MULH3(in1[2*2] + in1[2*4] ,    C2, 2);
 296         t1 = MULH3(in1[2*4] - in1[2*8] , -2*C8, 1);
 297         t2 = MULH3(in1[2*2] + in1[2*8] ,   -C4, 2);
 298
 299         tmp1[10] = t3 - t0 - t2;
 300         tmp1[ 2] = t3 + t0 + t1;
 301         tmp1[14] = t3 + t2 - t1;
 302
 303         tmp1[ 4] = MULH3(in1[2*5] + in1[2*7] - in1[2*1], -C3, 2);
 304         t2 = MULH3(in1[2*1] + in1[2*5],    C1, 2);
 305         t3 = MULH3(in1[2*5] - in1[2*7], -2*C7, 1);
 306         t0 = MULH3(in1[2*3], C3, 2);
 307
 308         t1 = MULH3(in1[2*1] + in1[2*7],   -C5, 2);
 309
 310         tmp1[ 0] = t2 + t3 + t0;
 311         tmp1[12] = t2 + t1 - t0;
 312         tmp1[ 8] = t3 - t1 - t0;
 313     }
 314
 315     i = 0;
 316     for (j = 0; j < 4; j++) {
 317         t0 = tmp[i];
 318         t1 = tmp[i + 2];
 319         s0 = t1 + t0;
 320         s2 = t1 - t0;
 321
 322         t2 = tmp[i + 1];
 323         t3 = tmp[i + 3];
 324         s1 = MULH3(t3 + t2, icos36h[    j], 2);
 325         s3 = MULLx(t3 - t2, icos36 [8 - j], FRAC_BITS);
 326
 327         t0 = s0 + s1;
 328         t1 = s0 - s1;
 329         out[(9 + j) * SBLIMIT] = MULH3(t1, win[     9 + j], 1) + buf[4*(9 + j)];
 330         out[(8 - j) * SBLIMIT] = MULH3(t1, win[     8 - j], 1) + buf[4*(8 - j)];
 331         buf[4 * ( 9 + j     )] = MULH3(t0, win[MDCT_BUF_SIZE/2 + 9 + j], 1);
 332         buf[4 * ( 8 - j     )] = MULH3(t0, win[MDCT_BUF_SIZE/2 + 8 - j], 1);
 333
 334         t0 = s2 + s3;
 335         t1 = s2 - s3;
 336         out[(9 + 8 - j) * SBLIMIT] = MULH3(t1, win[     9 + 8 - j], 1) + buf[4*(9 + 8 - j)];
 337         out[         j  * SBLIMIT] = MULH3(t1, win[             j], 1) + buf[4*(        j)];
 338         buf[4 * ( 9 + 8 - j     )] = MULH3(t0, win[MDCT_BUF_SIZE/2 + 9 + 8 - j], 1);
 339         buf[4 * (         j     )] = MULH3(t0, win[MDCT_BUF_SIZE/2         + j], 1);
 340         i += 4;
 341     }
 342
 343     s0 = tmp[16];
 344     s1 = MULH3(tmp[17], icos36h[4], 2);
 345     t0 = s0 + s1;
 346     t1 = s0 - s1;
 347     out[(9 + 4) * SBLIMIT] = MULH3(t1, win[     9 + 4], 1) + buf[4*(9 + 4)];
 348     out[(8 - 4) * SBLIMIT] = MULH3(t1, win[     8 - 4], 1) + buf[4*(8 - 4)];
 349     buf[4 * ( 9 + 4     )] = MULH3(t0, win[MDCT_BUF_SIZE/2 + 9 + 4], 1);
 350     buf[4 * ( 8 - 4     )] = MULH3(t0, win[MDCT_BUF_SIZE/2 + 8 - 4], 1);
 351 }
 352
 353 void RENAME(ff_imdct36_blocks)(INTFLOAT *out, INTFLOAT *buf, INTFLOAT *in,
 354                                int count, int switch_point, int block_type)
 355 {
 356     int j;
 357     for (j=0 ; j < count; j++) {
 358         /* apply window & overlap with previous buffer */
 359
 360         /* select window */
 361         int win_idx = (switch_point && j < 2) ? 0 : block_type;
 362         INTFLOAT *win = RENAME(ff_mdct_win)[win_idx + (4 & -(j & 1))];
 363
 364         imdct36(out, buf, in, win);
 365
 366         in  += 18;
 367         buf += ((j&3) != 3 ? 1 : (72-3));
 368         out++;
 369     }
 370 }
 371