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 sp_lpc[36];      ///< LPC coefficients for speech data (spec: A)
  29     float gain_lpc[10];    ///< LPC coefficients for gain (spec: GB)
  30
  31     float sp_hist[111];    ///< Speech data history (spec: SB)
  32
  33     /** Speech part of the gain autocorrelation (spec: REXP) */
  34     float sp_rec[37];
  35
  36     float gain_hist[38];   ///< Log-gain history (spec: SBLG)
  37
  38     /** Recursive part of the gain autocorrelation (spec: REXPLG) */
  39     float gain_rec[11];
  40
  41     float sp_block[41];    ///< Speech data of four blocks (spec: STTMP)
  42     float gain_block[10];  ///< Gain data of four blocks (spec: GSTATE)
  43 } RA288Context;
  44
  45 static inline float scalar_product_float(const float * v1, const float * v2,
  46                                          int size)
  47 {
  48     float res = 0.;
  49
  50     while (size--)
  51         res += *v1++ * *v2++;
  52
  53     return res;
  54 }
  55
  56 static void colmult(float *tgt, const float *m1, const float *m2, int n)
  57 {
  58     while (n--)
  59         *tgt++ = *m1++ * *m2++;
  60 }
  61
  62 static void decode(RA288Context *ractx, float gain, int cb_coef)
  63 {
  64     int x, y;
  65     double sumsum;
  66     float sum, buffer[5];
  67
  68     memmove(ractx->sp_block + 5, ractx->sp_block, 36*sizeof(*ractx->sp_block));
  69
  70     for (x=4; x >= 0; x--)
  71         ractx->sp_block[x] = -scalar_product_float(ractx->sp_block + x + 1,
  72                                              ractx->sp_lpc, 36);
  73
  74     /* block 46 of G.728 spec */
  75     sum = 32. - scalar_product_float(ractx->gain_lpc, ractx->gain_block, 10);
  76
  77     /* block 47 of G.728 spec */
  78     sum = av_clipf(sum, 0, 60);
  79
  80     /* block 48 of G.728 spec */
  81     sumsum = exp(sum * 0.1151292546497) * gain; /* pow(10.0,sum/20)*gain */
  82
  83     for (x=0; x < 5; x++)
  84         buffer[x] = codetable[cb_coef][x] * sumsum;
  85
  86     sum = scalar_product_float(buffer, buffer, 5) / 5;
  87
  88     sum = FFMAX(sum, 1);
  89
  90     /* shift and store */
  91     memmove(ractx->gain_block, ractx->gain_block - 1,
  92             10 * sizeof(*ractx->gain_block));
  93
  94     *ractx->gain_block = 10 * log10(sum) - 32;
  95
  96     for (x=1; x < 5; x++)
  97         for (y=x-1; y >= 0; y--)
  98             buffer[x] -= ractx->sp_lpc[x-y-1] * buffer[y];
  99
 100     /* output */
 101     for (x=0; x < 5; x++)
 102         ractx->sp_block[4-x] =
 103             av_clipf(ractx->sp_block[4-x] + buffer[x], -4095, 4095);
 104 }
 105
 106 /**
 107  * Converts autocorrelation coefficients to LPC coefficients using the
 108  * Levinson-Durbin algorithm. See blocks 37 and 50 of the G.728 specification.
 109  *
 110  * @return 0 if success, -1 if fail
 111  */
 112 static int eval_lpc_coeffs(const float *in, float *tgt, int n)
 113 {
 114     int x, y;
 115     double f0, f1, f2;
 116
 117     if (in[n] == 0)
 118         return -1;
 119
 120     if ((f0 = *in) <= 0)
 121         return -1;
 122
 123     in--; // To avoid a -1 subtraction in the inner loop
 124
 125     for (x=1; x <= n; x++) {
 126         f1 = in[x+1];
 127
 128         for (y=0; y < x - 1; y++)
 129             f1 += in[x-y]*tgt[y];
 130
 131         tgt[x-1] = f2 = -f1/f0;
 132         for (y=0; y < x >> 1; y++) {
 133             float temp = tgt[y] + tgt[x-y-2]*f2;
 134             tgt[x-y-2] += tgt[y]*f2;
 135             tgt[y] = temp;
 136         }
 137         if ((f0 += f1*f2) < 0)
 138             return -1;
 139     }
 140
 141     return 0;
 142 }
 143
 144 static void prodsum(float *tgt, const float *src, int len, int n)
 145 {
 146     for (; n >= 0; n--)
 147         tgt[n] = scalar_product_float(src, src - n, len);
 148
 149 }
 150
 151 /**
 152  * Hybrid window filtering. See blocks 36 and 49 of the G.728 specification.
 153  *
 154  * @note This function is slightly different from that described in the spec.
 155  *       It expects in[0] to be the newest sample and in[n-1] to be the oldest
 156  *       one stored. The spec has in the more ordinary way (in[0] the oldest
 157  *       and in[n-1] the newest).
 158  *
 159  * @param order   the order of the filter
 160  * @param n       the length of the input
 161  * @param non_rec the number of non-recursive samples
 162  * @param out     the filter output
 163  * @param in      pointer to the input of the filter
 164  * @param hist    pointer to the input history of the filter. It is updated by
 165  *                this function.
 166  * @param out     pointer to the non-recursive part of the output
 167  * @param out2    pointer to the recursive part of the output
 168  * @param window  pointer to the windowing function table
 169  */
 170 static void do_hybrid_window(int order, int n, int non_rec, const float *in,
 171                              float *out, float *hist, float *out2,
 172                              const float *window)
 173 {
 174     unsigned int x;
 175     float buffer1[order + 1];
 176     float buffer2[order + 1];
 177     float work[order + n + non_rec];
 178
 179     /* update history */
 180     memmove(hist, hist + n, (order + non_rec)*sizeof(*hist));
 181
 182     for (x=0; x < n; x++)
 183         hist[order + non_rec + x] = in[n-x-1];
 184
 185     colmult(work, window, hist, order + n + non_rec);
 186
 187     prodsum(buffer1, work + order    , n      , order);
 188     prodsum(buffer2, work + order + n, non_rec, order);
 189
 190     for (x=0; x <= order; x++) {
 191         out2[x] = out2[x] * 0.5625 + buffer1[x];
 192         out [x] = out2[x]          + buffer2[x];
 193     }
 194
 195     /* Multiply by the white noise correcting factor (WNCF) */
 196     *out *= 257./256.;
 197 }
 198
 199 /**
 200  * Backward synthesis filter. Find the LPC coefficients from past speech data.
 201  */
 202 static void backward_filter(RA288Context *ractx)
 203 {
 204     float temp1[37]; // RTMP in the spec
 205     float temp2[11]; // GPTPMP in the spec
 206
 207     do_hybrid_window(36, 40, 35, ractx->sp_block, temp1, ractx->sp_hist,
 208                      ractx->sp_rec, syn_window);
 209
 210     if (!eval_lpc_coeffs(temp1, ractx->sp_lpc, 36))
 211         colmult(ractx->sp_lpc, ractx->sp_lpc, syn_bw_tab, 36);
 212
 213     do_hybrid_window(10, 8, 20, ractx->gain_block, temp2, ractx->gain_hist,
 214                      ractx->gain_rec, gain_window);
 215
 216     if (!eval_lpc_coeffs(temp2, ractx->gain_lpc, 10))
 217         colmult(ractx->gain_lpc, ractx->gain_lpc, gain_bw_tab, 10);
 218 }
 219
 220 static int ra288_decode_frame(AVCodecContext * avctx, void *data,
 221                               int *data_size, const uint8_t * buf,
 222                               int buf_size)
 223 {
 224     int16_t *out = data;
 225     int x, y;
 226     RA288Context *ractx = avctx->priv_data;
 227     GetBitContext gb;
 228
 229     if (buf_size < avctx->block_align) {
 230         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 231                "Error! Input buffer is too small [%d<%d]\n",
 232                buf_size, avctx->block_align);
 233         return 0;
 234     }
 235
 236     init_get_bits(&gb, buf, avctx->block_align * 8);
 237
 238     for (x=0; x < 32; x++) {
 239         float gain = amptable[get_bits(&gb, 3)];
 240         int cb_coef = get_bits(&gb, 6 + (x&1));
 241         decode(ractx, gain, cb_coef);
 242
 243         for (y=0; y < 5; y++)
 244             *(out++) = 8 * ractx->sp_block[4 - y];
 245
 246         if ((x & 7) == 3)
 247             backward_filter(ractx);
 248     }
 249
 250     *data_size = (char *)out - (char *)data;
 251     return avctx->block_align;
 252 }
 253
 254 AVCodec ra_288_decoder =
 255 {
 256     "real_288",
 257     CODEC_TYPE_AUDIO,
 258     CODEC_ID_RA_288,
 259     sizeof(RA288Context),
 260     NULL,
 261     NULL,
 262     NULL,
 263     ra288_decode_frame,
 264     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("RealAudio 2.0 (28.8K)"),
 265 };