git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/ra288.c

   1 /*
   2  * RealAudio 2.0 (28.8K)
   3  * Copyright (c) 2003 The FFmpeg project
   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 "libavutil/channel_layout.h"
  23 #include "libavutil/float_dsp.h"
  24 #include "libavutil/internal.h"
  25 #include "libavutil/mem_internal.h"
  26
  27 #define BITSTREAM_READER_LE
  28 #include "avcodec.h"
  29 #include "celp_filters.h"
  30 #include "get_bits.h"
  31 #include "internal.h"
  32 #include "lpc.h"
  33 #include "ra288.h"
  34
  35 #define MAX_BACKWARD_FILTER_ORDER  36
  36 #define MAX_BACKWARD_FILTER_LEN    40
  37 #define MAX_BACKWARD_FILTER_NONREC 35
  38
  39 #define RA288_BLOCK_SIZE        5
  40 #define RA288_BLOCKS_PER_FRAME 32
  41
  42 typedef struct RA288Context {
  43     void (*vector_fmul)(float *dst, const float *src0, const float *src1,
  44                         int len);
  45     DECLARE_ALIGNED(32, float,   sp_lpc)[FFALIGN(36, 16)];   ///< LPC coefficients for speech data (spec: A)
  46     DECLARE_ALIGNED(32, float, gain_lpc)[FFALIGN(10, 16)];   ///< LPC coefficients for gain        (spec: GB)
  47
  48     /** speech data history                                      (spec: SB).
  49      *  Its first 70 coefficients are updated only at backward filtering.
  50      */
  51     float sp_hist[111];
  52
  53     /// speech part of the gain autocorrelation                  (spec: REXP)
  54     float sp_rec[37];
  55
  56     /** log-gain history                                         (spec: SBLG).
  57      *  Its first 28 coefficients are updated only at backward filtering.
  58      */
  59     float gain_hist[38];
  60
  61     /// recursive part of the gain autocorrelation               (spec: REXPLG)
  62     float gain_rec[11];
  63 } RA288Context;
  64
  65 static av_cold int ra288_decode_init(AVCodecContext *avctx)
  66 {
  67     RA288Context *ractx = avctx->priv_data;
  68     AVFloatDSPContext *fdsp;
  69
  70     avctx->channels       = 1;
  71     avctx->channel_layout = AV_CH_LAYOUT_MONO;
  72     avctx->sample_fmt     = AV_SAMPLE_FMT_FLT;
  73
  74     if (avctx->block_align != 38) {
  75         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "unsupported block align\n");
  76         return AVERROR_PATCHWELCOME;
  77     }
  78
  79     fdsp = avpriv_float_dsp_alloc(avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_BITEXACT);
  80     if (!fdsp)
  81         return AVERROR(ENOMEM);
  82     ractx->vector_fmul = fdsp->vector_fmul;
  83     av_free(fdsp);
  84
  85     return 0;
  86 }
  87
  88 static void convolve(float *tgt, const float *src, int len, int n)
  89 {
  90     for (; n >= 0; n--)
  91         tgt[n] = avpriv_scalarproduct_float_c(src, src - n, len);
  92
  93 }
  94
  95 static void decode(RA288Context *ractx, float gain, int cb_coef)
  96 {
  97     int i;
  98     double sumsum;
  99     float sum, buffer[5];
 100     float *block = ractx->sp_hist + 70 + 36; // current block
 101     float *gain_block = ractx->gain_hist + 28;
 102
 103     memmove(ractx->sp_hist + 70, ractx->sp_hist + 75, 36*sizeof(*block));
 104
 105     /* block 46 of G.728 spec */
 106     sum = 32.0;
 107     for (i=0; i < 10; i++)
 108         sum -= gain_block[9-i] * ractx->gain_lpc[i];
 109
 110     /* block 47 of G.728 spec */
 111     sum = av_clipf(sum, 0, 60);
 112
 113     /* block 48 of G.728 spec */
 114     /* exp(sum * 0.1151292546497) == pow(10.0,sum/20) */
 115     sumsum = exp(sum * 0.1151292546497) * gain * (1.0/(1<<23));
 116
 117     for (i=0; i < 5; i++)
 118         buffer[i] = codetable[cb_coef][i] * sumsum;
 119
 120     sum = avpriv_scalarproduct_float_c(buffer, buffer, 5);
 121
 122     sum = FFMAX(sum, 5.0 / (1<<24));
 123
 124     /* shift and store */
 125     memmove(gain_block, gain_block + 1, 9 * sizeof(*gain_block));
 126
 127     gain_block[9] = 10 * log10(sum) + (10*log10(((1<<24)/5.)) - 32);
 128
 129     ff_celp_lp_synthesis_filterf(block, ractx->sp_lpc, buffer, 5, 36);
 130 }
 131
 132 /**
 133  * Hybrid window filtering, see blocks 36 and 49 of the G.728 specification.
 134  *
 135  * @param order   filter order
 136  * @param n       input length
 137  * @param non_rec number of non-recursive samples
 138  * @param out     filter output
 139  * @param hist    pointer to the input history of the filter
 140  * @param out     pointer to the non-recursive part of the output
 141  * @param out2    pointer to the recursive part of the output
 142  * @param window  pointer to the windowing function table
 143  */
 144 static void do_hybrid_window(RA288Context *ractx,
 145                              int order, int n, int non_rec, float *out,
 146                              float *hist, float *out2, const float *window)
 147 {
 148     int i;
 149     float buffer1[MAX_BACKWARD_FILTER_ORDER + 1];
 150     float buffer2[MAX_BACKWARD_FILTER_ORDER + 1];
 151     LOCAL_ALIGNED(32, float, work, [FFALIGN(MAX_BACKWARD_FILTER_ORDER +
 152                                             MAX_BACKWARD_FILTER_LEN   +
 153                                             MAX_BACKWARD_FILTER_NONREC, 16)]);
 154
 155     av_assert2(order>=0);
 156
 157     ractx->vector_fmul(work, window, hist, FFALIGN(order + n + non_rec, 16));
 158
 159     convolve(buffer1, work + order    , n      , order);
 160     convolve(buffer2, work + order + n, non_rec, order);
 161
 162     for (i=0; i <= order; i++) {
 163         out2[i] = out2[i] * 0.5625 + buffer1[i];
 164         out [i] = out2[i]          + buffer2[i];
 165     }
 166
 167     /* Multiply by the white noise correcting factor (WNCF). */
 168     *out *= 257.0 / 256.0;
 169 }
 170
 171 /**
 172  * Backward synthesis filter, find the LPC coefficients from past speech data.
 173  */
 174 static void backward_filter(RA288Context *ractx,
 175                             float *hist, float *rec, const float *window,
 176                             float *lpc, const float *tab,
 177                             int order, int n, int non_rec, int move_size)
 178 {
 179     float temp[MAX_BACKWARD_FILTER_ORDER+1];
 180
 181     do_hybrid_window(ractx, order, n, non_rec, temp, hist, rec, window);
 182
 183     if (!compute_lpc_coefs(temp, order, lpc, 0, 1, 1))
 184         ractx->vector_fmul(lpc, lpc, tab, FFALIGN(order, 16));
 185
 186     memmove(hist, hist + n, move_size*sizeof(*hist));
 187 }
 188
 189 static int ra288_decode_frame(AVCodecContext * avctx, void *data,
 190                               int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
 191 {
 192     AVFrame *frame     = data;
 193     const uint8_t *buf = avpkt->data;
 194     int buf_size = avpkt->size;
 195     float *out;
 196     int i, ret;
 197     RA288Context *ractx = avctx->priv_data;
 198     GetBitContext gb;
 199
 200     if (buf_size < avctx->block_align) {
 201         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 202                "Error! Input buffer is too small [%d<%d]\n",
 203                buf_size, avctx->block_align);
 204         return AVERROR_INVALIDDATA;
 205     }
 206
 207     ret = init_get_bits8(&gb, buf, avctx->block_align);
 208     if (ret < 0)
 209         return ret;
 210
 211     /* get output buffer */
 212     frame->nb_samples = RA288_BLOCK_SIZE * RA288_BLOCKS_PER_FRAME;
 213     if ((ret = ff_get_buffer(avctx, frame, 0)) < 0)
 214         return ret;
 215     out = (float *)frame->data[0];
 216
 217     for (i=0; i < RA288_BLOCKS_PER_FRAME; i++) {
 218         float gain = amptable[get_bits(&gb, 3)];
 219         int cb_coef = get_bits(&gb, 6 + (i&1));
 220
 221         decode(ractx, gain, cb_coef);
 222
 223         memcpy(out, &ractx->sp_hist[70 + 36], RA288_BLOCK_SIZE * sizeof(*out));
 224         out += RA288_BLOCK_SIZE;
 225
 226         if ((i & 7) == 3) {
 227             backward_filter(ractx, ractx->sp_hist, ractx->sp_rec, syn_window,
 228                             ractx->sp_lpc, syn_bw_tab, 36, 40, 35, 70);
 229
 230             backward_filter(ractx, ractx->gain_hist, ractx->gain_rec, gain_window,
 231                             ractx->gain_lpc, gain_bw_tab, 10, 8, 20, 28);
 232         }
 233     }
 234
 235     *got_frame_ptr = 1;
 236
 237     return avctx->block_align;
 238 }
 239
 240 const AVCodec ff_ra_288_decoder = {
 241     .name           = "real_288",
 242     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("RealAudio 2.0 (28.8K)"),
 243     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 244     .id             = AV_CODEC_ID_RA_288,
 245     .priv_data_size = sizeof(RA288Context),
 246     .init           = ra288_decode_init,
 247     .decode         = ra288_decode_frame,
 248     .capabilities   = AV_CODEC_CAP_DR1 | AV_CODEC_CAP_CHANNEL_CONF,
 249 };