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 "avcodec.h"
  23 #define ALT_BITSTREAM_READER_LE
  24 #include "get_bits.h"
  25 #include "ra288.h"
  26 #include "lpc.h"
  27 #include "celp_math.h"
  28 #include "celp_filters.h"
  29 #include "dsputil.h"
  30
  31 #define MAX_BACKWARD_FILTER_ORDER  36
  32 #define MAX_BACKWARD_FILTER_LEN    40
  33 #define MAX_BACKWARD_FILTER_NONREC 35
  34
  35 #define RA288_BLOCK_SIZE        5
  36 #define RA288_BLOCKS_PER_FRAME 32
  37
  38 typedef struct {
  39     AVFrame frame;
  40     DSPContext dsp;
  41     DECLARE_ALIGNED(16, float,   sp_lpc)[FFALIGN(36, 8)];   ///< LPC coefficients for speech data (spec: A)
  42     DECLARE_ALIGNED(16, float, gain_lpc)[FFALIGN(10, 8)];   ///< LPC coefficients for gain        (spec: GB)
  43
  44     /** speech data history                                      (spec: SB).
  45      *  Its first 70 coefficients are updated only at backward filtering.
  46      */
  47     float sp_hist[111];
  48
  49     /// speech part of the gain autocorrelation                  (spec: REXP)
  50     float sp_rec[37];
  51
  52     /** log-gain history                                         (spec: SBLG).
  53      *  Its first 28 coefficients are updated only at backward filtering.
  54      */
  55     float gain_hist[38];
  56
  57     /// recursive part of the gain autocorrelation               (spec: REXPLG)
  58     float gain_rec[11];
  59 } RA288Context;
  60
  61 static av_cold int ra288_decode_init(AVCodecContext *avctx)
  62 {
  63     RA288Context *ractx = avctx->priv_data;
  64     avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_FLT;
  65     dsputil_init(&ractx->dsp, avctx);
  66
  67     avcodec_get_frame_defaults(&ractx->frame);
  68     avctx->coded_frame = &ractx->frame;
  69
  70     return 0;
  71 }
  72
  73 static void convolve(float *tgt, const float *src, int len, int n)
  74 {
  75     for (; n >= 0; n--)
  76         tgt[n] = ff_dot_productf(src, src - n, len);
  77
  78 }
  79
  80 static void decode(RA288Context *ractx, float gain, int cb_coef)
  81 {
  82     int i;
  83     double sumsum;
  84     float sum, buffer[5];
  85     float *block = ractx->sp_hist + 70 + 36; // current block
  86     float *gain_block = ractx->gain_hist + 28;
  87
  88     memmove(ractx->sp_hist + 70, ractx->sp_hist + 75, 36*sizeof(*block));
  89
  90     /* block 46 of G.728 spec */
  91     sum = 32.;
  92     for (i=0; i < 10; i++)
  93         sum -= gain_block[9-i] * ractx->gain_lpc[i];
  94
  95     /* block 47 of G.728 spec */
  96     sum = av_clipf(sum, 0, 60);
  97
  98     /* block 48 of G.728 spec */
  99     /* exp(sum * 0.1151292546497) == pow(10.0,sum/20) */
 100     sumsum = exp(sum * 0.1151292546497) * gain * (1.0/(1<<23));
 101
 102     for (i=0; i < 5; i++)
 103         buffer[i] = codetable[cb_coef][i] * sumsum;
 104
 105     sum = ff_dot_productf(buffer, buffer, 5);
 106
 107     sum = FFMAX(sum, 5. / (1<<24));
 108
 109     /* shift and store */
 110     memmove(gain_block, gain_block + 1, 9 * sizeof(*gain_block));
 111
 112     gain_block[9] = 10 * log10(sum) + (10*log10(((1<<24)/5.)) - 32);
 113
 114     ff_celp_lp_synthesis_filterf(block, ractx->sp_lpc, buffer, 5, 36);
 115 }
 116
 117 /**
 118  * Hybrid window filtering, see blocks 36 and 49 of the G.728 specification.
 119  *
 120  * @param order   filter order
 121  * @param n       input length
 122  * @param non_rec number of non-recursive samples
 123  * @param out     filter output
 124  * @param hist    pointer to the input history of the filter
 125  * @param out     pointer to the non-recursive part of the output
 126  * @param out2    pointer to the recursive part of the output
 127  * @param window  pointer to the windowing function table
 128  */
 129 static void do_hybrid_window(RA288Context *ractx,
 130                              int order, int n, int non_rec, float *out,
 131                              float *hist, float *out2, const float *window)
 132 {
 133     int i;
 134     float buffer1[MAX_BACKWARD_FILTER_ORDER + 1];
 135     float buffer2[MAX_BACKWARD_FILTER_ORDER + 1];
 136     LOCAL_ALIGNED_16(float, work, [FFALIGN(MAX_BACKWARD_FILTER_ORDER +
 137                                            MAX_BACKWARD_FILTER_LEN   +
 138                                            MAX_BACKWARD_FILTER_NONREC, 8)]);
 139
 140     ractx->dsp.vector_fmul(work, window, hist, FFALIGN(order + n + non_rec, 8));
 141
 142     convolve(buffer1, work + order    , n      , order);
 143     convolve(buffer2, work + order + n, non_rec, order);
 144
 145     for (i=0; i <= order; i++) {
 146         out2[i] = out2[i] * 0.5625 + buffer1[i];
 147         out [i] = out2[i]          + buffer2[i];
 148     }
 149
 150     /* Multiply by the white noise correcting factor (WNCF). */
 151     *out *= 257./256.;
 152 }
 153
 154 /**
 155  * Backward synthesis filter, find the LPC coefficients from past speech data.
 156  */
 157 static void backward_filter(RA288Context *ractx,
 158                             float *hist, float *rec, const float *window,
 159                             float *lpc, const float *tab,
 160                             int order, int n, int non_rec, int move_size)
 161 {
 162     float temp[MAX_BACKWARD_FILTER_ORDER+1];
 163
 164     do_hybrid_window(ractx, order, n, non_rec, temp, hist, rec, window);
 165
 166     if (!compute_lpc_coefs(temp, order, lpc, 0, 1, 1))
 167         ractx->dsp.vector_fmul(lpc, lpc, tab, FFALIGN(order, 8));
 168
 169     memmove(hist, hist + n, move_size*sizeof(*hist));
 170 }
 171
 172 static int ra288_decode_frame(AVCodecContext * avctx, void *data,
 173                               int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
 174 {
 175     const uint8_t *buf = avpkt->data;
 176     int buf_size = avpkt->size;
 177     float *out;
 178     int i, ret;
 179     RA288Context *ractx = avctx->priv_data;
 180     GetBitContext gb;
 181
 182     if (buf_size < avctx->block_align) {
 183         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 184                "Error! Input buffer is too small [%d<%d]\n",
 185                buf_size, avctx->block_align);
 186         return AVERROR_INVALIDDATA;
 187     }
 188
 189     /* get output buffer */
 190     ractx->frame.nb_samples = RA288_BLOCK_SIZE * RA288_BLOCKS_PER_FRAME;
 191     if ((ret = avctx->get_buffer(avctx, &ractx->frame)) < 0) {
 192         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
 193         return ret;
 194     }
 195     out = (float *)ractx->frame.data[0];
 196
 197     init_get_bits(&gb, buf, avctx->block_align * 8);
 198
 199     for (i=0; i < RA288_BLOCKS_PER_FRAME; i++) {
 200         float gain = amptable[get_bits(&gb, 3)];
 201         int cb_coef = get_bits(&gb, 6 + (i&1));
 202
 203         decode(ractx, gain, cb_coef);
 204
 205         memcpy(out, &ractx->sp_hist[70 + 36], RA288_BLOCK_SIZE * sizeof(*out));
 206         out += RA288_BLOCK_SIZE;
 207
 208         if ((i & 7) == 3) {
 209             backward_filter(ractx, ractx->sp_hist, ractx->sp_rec, syn_window,
 210                             ractx->sp_lpc, syn_bw_tab, 36, 40, 35, 70);
 211
 212             backward_filter(ractx, ractx->gain_hist, ractx->gain_rec, gain_window,
 213                             ractx->gain_lpc, gain_bw_tab, 10, 8, 20, 28);
 214         }
 215     }
 216
 217     *got_frame_ptr   = 1;
 218     *(AVFrame *)data = ractx->frame;
 219
 220     return avctx->block_align;
 221 }
 222
 223 AVCodec ff_ra_288_decoder = {
 224     .name           = "real_288",
 225     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 226     .id             = CODEC_ID_RA_288,
 227     .priv_data_size = sizeof(RA288Context),
 228     .init           = ra288_decode_init,
 229     .decode         = ra288_decode_frame,
 230     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1,
 231     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("RealAudio 2.0 (28.8K)"),
 232 };