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