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 "bitstream.h"
  25 #include "ra288.h"
  26
  27 typedef struct {
  28     float history[8];
  29     float output[40];
  30     float pr1[36];
  31     float pr2[10];
  32     int   phase;
  33
  34     float st1a[111], st1b[37], st1[37];
  35     float st2a[38], st2b[11], st2[11];
  36     float sb[41];
  37     float lhist[10];
  38 } RA288Context;
  39
  40 static inline float scalar_product_float(const float * v1, const float * v2,
  41                                          int size)
  42 {
  43     float res = 0.;
  44
  45     while (size--)
  46         res += *v1++ * *v2++;
  47
  48     return res;
  49 }
  50
  51 static void colmult(float *tgt, const float *m1, const float *m2, int n)
  52 {
  53     while (n--)
  54         *(tgt++) = (*(m1++)) * (*(m2++));
  55 }
  56
  57 /* Decode and produce output */
  58 static void decode(RA288Context *ractx, float gain, int cb_coef)
  59 {
  60     int x, y;
  61     double sumsum;
  62     float sum, buffer[5];
  63
  64     memmove(ractx->sb + 5, ractx->sb, 36 * sizeof(*ractx->sb));
  65
  66     for (x=4; x >= 0; x--)
  67         ractx->sb[x] = -scalar_product_float(ractx->sb + x + 1, ractx->pr1, 36);
  68
  69     /* convert log and do rms */
  70     sum = 32. - scalar_product_float(ractx->pr2, ractx->lhist, 10);
  71
  72     sum = av_clipf(sum, 0, 60);
  73
  74     sumsum = exp(sum * 0.1151292546497) * gain;    /* pow(10.0,sum/20)*f */
  75
  76     for (x=0; x < 5; x++)
  77         buffer[x] = codetable[cb_coef][x] * sumsum;
  78
  79     sum = scalar_product_float(buffer, buffer, 5) / 5;
  80
  81     sum = FFMAX(sum, 1);
  82
  83     /* shift and store */
  84     memmove(ractx->lhist, ractx->lhist - 1, 10 * sizeof(*ractx->lhist));
  85
  86     *ractx->lhist = ractx->history[ractx->phase] = 10 * log10(sum) - 32;
  87
  88     for (x=1; x < 5; x++)
  89         for (y=x-1; y >= 0; y--)
  90             buffer[x] -= ractx->pr1[x-y-1] * buffer[y];
  91
  92     /* output */
  93     for (x=0; x < 5; x++) {
  94         ractx->output[ractx->phase*5+x] = ractx->sb[4-x] =
  95             av_clipf(ractx->sb[4-x] + buffer[x], -4095, 4095);
  96     }
  97 }
  98
  99 /**
 100  * Converts autocorrelation coefficients to LPC coefficients using the
 101  * Levinson-Durbin algorithm. See blocks 37 and 50 of the G.728 specification.
 102  *
 103  * @return 0 if success, -1 if fail
 104  */
 105 static int eval_lpc_coeffs(const float *in, float *tgt, int n)
 106 {
 107     int x, y;
 108     double f0, f1, f2;
 109
 110     if (in[n] == 0)
 111         return -1;
 112
 113     if ((f0 = *in) <= 0)
 114         return -1;
 115
 116     in--; // To avoid a -1 subtraction in the inner loop
 117
 118     for (x=1; x <= n; x++) {
 119         f1 = in[x+1];
 120
 121         for (y=0; y < x - 1; y++)
 122             f1 += in[x-y]*tgt[y];
 123
 124         tgt[x-1] = f2 = -f1/f0;
 125         for (y=0; y < x >> 1; y++) {
 126             float temp = tgt[y] + tgt[x-y-2]*f2;
 127             tgt[x-y-2] += tgt[y]*f2;
 128             tgt[y] = temp;
 129         }
 130         if ((f0 += f1*f2) < 0)
 131             return -1;
 132     }
 133
 134     return 0;
 135 }
 136
 137 static void prodsum(float *tgt, const float *src, int len, int n)
 138 {
 139     for (; n >= 0; n--)
 140         tgt[n] = scalar_product_float(src, src - n, len);
 141
 142 }
 143
 144 /**
 145  * Hybrid window filtering. See blocks 36 and 49 of the G.728 specification.
 146  *
 147  * @param order   the order of the filter
 148  * @param n       the length of the input
 149  * @param non_rec the number of non-recursive samples
 150  * @param out     the filter output
 151  * @param in      pointer to the input of the filter
 152  * @param hist    pointer to the input history of the filter. It is updated by
 153  *                this function.
 154  * @param out     pointer to the non-recursive part of the output
 155  * @param out2    pointer to the recursive part of the output
 156  * @param window  pointer to the windowing function table
 157  */
 158 static void do_hybrid_window(int order, int n, int non_rec, const float *in,
 159                              float *out, float *hist, float *out2,
 160                              const float *window)
 161 {
 162     unsigned int x;
 163     float buffer1[37];
 164     float buffer2[37];
 165     float work[111];
 166
 167     /* update history */
 168     memmove(hist                  , hist + n, (order + non_rec)*sizeof(*hist));
 169     memcpy (hist + order + non_rec, in      , n                *sizeof(*hist));
 170
 171     colmult(work, window, hist, order + n + non_rec);
 172
 173     prodsum(buffer1, work + order    , n      , order);
 174     prodsum(buffer2, work + order + n, non_rec, order);
 175
 176     for (x=0; x <= order; x++) {
 177         out2[x] = out2[x] * 0.5625 + buffer1[x];
 178         out [x] = out2[x]          + buffer2[x];
 179     }
 180
 181     /* Multiply by the white noise correcting factor (WNCF) */
 182     *out *= 257./256.;
 183 }
 184
 185 /**
 186  * Backward synthesis filter. Find the LPC coefficients from past speech data.
 187  */
 188 static void backward_filter(RA288Context *ractx)
 189 {
 190     float buffer1[40], temp1[37];
 191     float buffer2[8], temp2[11];
 192
 193     memcpy(buffer1     , ractx->output + 20, 20*sizeof(*buffer1));
 194     memcpy(buffer1 + 20, ractx->output     , 20*sizeof(*buffer1));
 195
 196     do_hybrid_window(36, 40, 35, buffer1, temp1, ractx->st1a, ractx->st1b,
 197                      syn_window);
 198
 199     if (!eval_lpc_coeffs(temp1, ractx->st1, 36))
 200         colmult(ractx->pr1, ractx->st1, syn_bw_tab, 36);
 201
 202     memcpy(buffer2    , ractx->history + 4, 4*sizeof(*buffer2));
 203     memcpy(buffer2 + 4, ractx->history    , 4*sizeof(*buffer2));
 204
 205     do_hybrid_window(10, 8, 20, buffer2, temp2, ractx->st2a, ractx->st2b,
 206                      gain_window);
 207
 208     if (!eval_lpc_coeffs(temp2, ractx->st2, 10))
 209         colmult(ractx->pr2, ractx->st2, gain_bw_tab, 10);
 210 }
 211
 212 /* Decode a block (celp) */
 213 static int ra288_decode_frame(AVCodecContext * avctx, void *data,
 214                               int *data_size, const uint8_t * buf,
 215                               int buf_size)
 216 {
 217     int16_t *out = data;
 218     int x, y;
 219     RA288Context *ractx = avctx->priv_data;
 220     GetBitContext gb;
 221
 222     if (buf_size < avctx->block_align) {
 223         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 224                "Error! Input buffer is too small [%d<%d]\n",
 225                buf_size, avctx->block_align);
 226         return 0;
 227     }
 228
 229     init_get_bits(&gb, buf, avctx->block_align * 8);
 230
 231     for (x=0; x < 32; x++) {
 232         float gain = amptable[get_bits(&gb, 3)];
 233         int cb_coef = get_bits(&gb, 6 + (x&1));
 234         ractx->phase = x & 7;
 235         decode(ractx, gain, cb_coef);
 236
 237         for (y=0; y < 5; y++)
 238             *(out++) = 8 * ractx->output[ractx->phase*5 + y];
 239
 240         if (ractx->phase == 3)
 241             backward_filter(ractx);
 242     }
 243
 244     *data_size = (char *)out - (char *)data;
 245     return avctx->block_align;
 246 }
 247
 248 AVCodec ra_288_decoder =
 249 {
 250     "real_288",
 251     CODEC_TYPE_AUDIO,
 252     CODEC_ID_RA_288,
 253     sizeof(RA288Context),
 254     NULL,
 255     NULL,
 256     NULL,
 257     ra288_decode_frame,
 258     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("RealAudio 2.0 (28.8K)"),
 259 };