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 Libav.
   6  *
   7  * Libav 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  * Libav 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 Libav; 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/audioconvert.h"
  23 #include "libavutil/float_dsp.h"
  24 #include "avcodec.h"
  25 #define BITSTREAM_READER_LE
  26 #include "get_bits.h"
  27 #include "ra288.h"
  28 #include "lpc.h"
  29 #include "celp_filters.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     AVFloatDSPContext fdsp;
  42     DECLARE_ALIGNED(32, float,   sp_lpc)[FFALIGN(36, 16)];   ///< LPC coefficients for speech data (spec: A)
  43     DECLARE_ALIGNED(32, float, gain_lpc)[FFALIGN(10, 16)];   ///< LPC coefficients for gain        (spec: GB)
  44
  45     /** speech data history                                      (spec: SB).
  46      *  Its first 70 coefficients are updated only at backward filtering.
  47      */
  48     float sp_hist[111];
  49
  50     /// speech part of the gain autocorrelation                  (spec: REXP)
  51     float sp_rec[37];
  52
  53     /** log-gain history                                         (spec: SBLG).
  54      *  Its first 28 coefficients are updated only at backward filtering.
  55      */
  56     float gain_hist[38];
  57
  58     /// recursive part of the gain autocorrelation               (spec: REXPLG)
  59     float gain_rec[11];
  60 } RA288Context;
  61
  62 static av_cold int ra288_decode_init(AVCodecContext *avctx)
  63 {
  64     RA288Context *ractx = avctx->priv_data;
  65
  66     avctx->channels       = 1;
  67     avctx->channel_layout = AV_CH_LAYOUT_MONO;
  68     avctx->sample_fmt     = AV_SAMPLE_FMT_FLT;
  69
  70     avpriv_float_dsp_init(&ractx->fdsp, avctx->flags & CODEC_FLAG_BITEXACT);
  71
  72     avcodec_get_frame_defaults(&ractx->frame);
  73     avctx->coded_frame = &ractx->frame;
  74
  75     return 0;
  76 }
  77
  78 static void convolve(float *tgt, const float *src, int len, int n)
  79 {
  80     for (; n >= 0; n--)
  81         tgt[n] = ff_scalarproduct_float_c(src, src - n, len);
  82
  83 }
  84
  85 static void decode(RA288Context *ractx, float gain, int cb_coef)
  86 {
  87     int i;
  88     double sumsum;
  89     float sum, buffer[5];
  90     float *block = ractx->sp_hist + 70 + 36; // current block
  91     float *gain_block = ractx->gain_hist + 28;
  92
  93     memmove(ractx->sp_hist + 70, ractx->sp_hist + 75, 36*sizeof(*block));
  94
  95     /* block 46 of G.728 spec */
  96     sum = 32.;
  97     for (i=0; i < 10; i++)
  98         sum -= gain_block[9-i] * ractx->gain_lpc[i];
  99
 100     /* block 47 of G.728 spec */
 101     sum = av_clipf(sum, 0, 60);
 102
 103     /* block 48 of G.728 spec */
 104     /* exp(sum * 0.1151292546497) == pow(10.0,sum/20) */
 105     sumsum = exp(sum * 0.1151292546497) * gain * (1.0/(1<<23));
 106
 107     for (i=0; i < 5; i++)
 108         buffer[i] = codetable[cb_coef][i] * sumsum;
 109
 110     sum = ff_scalarproduct_float_c(buffer, buffer, 5) * ((1 << 24) / 5.);
 111
 112     sum = FFMAX(sum, 1);
 113
 114     /* shift and store */
 115     memmove(gain_block, gain_block + 1, 9 * sizeof(*gain_block));
 116
 117     gain_block[9] = 10 * log10(sum) - 32;
 118
 119     ff_celp_lp_synthesis_filterf(block, ractx->sp_lpc, buffer, 5, 36);
 120 }
 121
 122 /**
 123  * Hybrid window filtering, see blocks 36 and 49 of the G.728 specification.
 124  *
 125  * @param order   filter order
 126  * @param n       input length
 127  * @param non_rec number of non-recursive samples
 128  * @param out     filter output
 129  * @param hist    pointer to the input history of the filter
 130  * @param out     pointer to the non-recursive part of the output
 131  * @param out2    pointer to the recursive part of the output
 132  * @param window  pointer to the windowing function table
 133  */
 134 static void do_hybrid_window(RA288Context *ractx,
 135                              int order, int n, int non_rec, float *out,
 136                              float *hist, float *out2, const float *window)
 137 {
 138     int i;
 139     float buffer1[MAX_BACKWARD_FILTER_ORDER + 1];
 140     float buffer2[MAX_BACKWARD_FILTER_ORDER + 1];
 141     LOCAL_ALIGNED(32, float, work, [FFALIGN(MAX_BACKWARD_FILTER_ORDER +
 142                                             MAX_BACKWARD_FILTER_LEN   +
 143                                             MAX_BACKWARD_FILTER_NONREC, 16)]);
 144
 145     ractx->fdsp.vector_fmul(work, window, hist, FFALIGN(order + n + non_rec, 16));
 146
 147     convolve(buffer1, work + order    , n      , order);
 148     convolve(buffer2, work + order + n, non_rec, order);
 149
 150     for (i=0; i <= order; i++) {
 151         out2[i] = out2[i] * 0.5625 + buffer1[i];
 152         out [i] = out2[i]          + buffer2[i];
 153     }
 154
 155     /* Multiply by the white noise correcting factor (WNCF). */
 156     *out *= 257./256.;
 157 }
 158
 159 /**
 160  * Backward synthesis filter, find the LPC coefficients from past speech data.
 161  */
 162 static void backward_filter(RA288Context *ractx,
 163                             float *hist, float *rec, const float *window,
 164                             float *lpc, const float *tab,
 165                             int order, int n, int non_rec, int move_size)
 166 {
 167     float temp[MAX_BACKWARD_FILTER_ORDER+1];
 168
 169     do_hybrid_window(ractx, order, n, non_rec, temp, hist, rec, window);
 170
 171     if (!compute_lpc_coefs(temp, order, lpc, 0, 1, 1))
 172         ractx->fdsp.vector_fmul(lpc, lpc, tab, FFALIGN(order, 16));
 173
 174     memmove(hist, hist + n, move_size*sizeof(*hist));
 175 }
 176
 177 static int ra288_decode_frame(AVCodecContext * avctx, void *data,
 178                               int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
 179 {
 180     const uint8_t *buf = avpkt->data;
 181     int buf_size = avpkt->size;
 182     float *out;
 183     int i, ret;
 184     RA288Context *ractx = avctx->priv_data;
 185     GetBitContext gb;
 186
 187     if (buf_size < avctx->block_align) {
 188         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 189                "Error! Input buffer is too small [%d<%d]\n",
 190                buf_size, avctx->block_align);
 191         return AVERROR_INVALIDDATA;
 192     }
 193
 194     /* get output buffer */
 195     ractx->frame.nb_samples = RA288_BLOCK_SIZE * RA288_BLOCKS_PER_FRAME;
 196     if ((ret = avctx->get_buffer(avctx, &ractx->frame)) < 0) {
 197         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
 198         return ret;
 199     }
 200     out = (float *)ractx->frame.data[0];
 201
 202     init_get_bits(&gb, buf, avctx->block_align * 8);
 203
 204     for (i=0; i < RA288_BLOCKS_PER_FRAME; i++) {
 205         float gain = amptable[get_bits(&gb, 3)];
 206         int cb_coef = get_bits(&gb, 6 + (i&1));
 207
 208         decode(ractx, gain, cb_coef);
 209
 210         memcpy(out, &ractx->sp_hist[70 + 36], RA288_BLOCK_SIZE * sizeof(*out));
 211         out += RA288_BLOCK_SIZE;
 212
 213         if ((i & 7) == 3) {
 214             backward_filter(ractx, ractx->sp_hist, ractx->sp_rec, syn_window,
 215                             ractx->sp_lpc, syn_bw_tab, 36, 40, 35, 70);
 216
 217             backward_filter(ractx, ractx->gain_hist, ractx->gain_rec, gain_window,
 218                             ractx->gain_lpc, gain_bw_tab, 10, 8, 20, 28);
 219         }
 220     }
 221
 222     *got_frame_ptr   = 1;
 223     *(AVFrame *)data = ractx->frame;
 224
 225     return avctx->block_align;
 226 }
 227
 228 AVCodec ff_ra_288_decoder = {
 229     .name           = "real_288",
 230     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 231     .id             = AV_CODEC_ID_RA_288,
 232     .priv_data_size = sizeof(RA288Context),
 233     .init           = ra288_decode_init,
 234     .decode         = ra288_decode_frame,
 235     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1,
 236     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("RealAudio 2.0 (28.8K)"),
 237 };