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
  30 #define MAX_BACKWARD_FILTER_ORDER  36
  31 #define MAX_BACKWARD_FILTER_LEN    40
  32 #define MAX_BACKWARD_FILTER_NONREC 35
  33
  34 #define RA288_BLOCK_SIZE        5
  35 #define RA288_BLOCKS_PER_FRAME 32
  36
  37 typedef struct {
  38     float sp_lpc[36];      ///< LPC coefficients for speech data (spec: A)
  39     float gain_lpc[10];    ///< LPC coefficients for gain        (spec: GB)
  40
  41     /** speech data history                                      (spec: SB).
  42      *  Its first 70 coefficients are updated only at backward filtering.
  43      */
  44     float sp_hist[111];
  45
  46     /// speech part of the gain autocorrelation                  (spec: REXP)
  47     float sp_rec[37];
  48
  49     /** log-gain history                                         (spec: SBLG).
  50      *  Its first 28 coefficients are updated only at backward filtering.
  51      */
  52     float gain_hist[38];
  53
  54     /// recursive part of the gain autocorrelation               (spec: REXPLG)
  55     float gain_rec[11];
  56 } RA288Context;
  57
  58 static av_cold int ra288_decode_init(AVCodecContext *avctx)
  59 {
  60     avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_FLT;
  61     return 0;
  62 }
  63
  64 static void apply_window(float *tgt, const float *m1, const float *m2, int n)
  65 {
  66     while (n--)
  67         *tgt++ = *m1++ * *m2++;
  68 }
  69
  70 static void convolve(float *tgt, const float *src, int len, int n)
  71 {
  72     for (; n >= 0; n--)
  73         tgt[n] = ff_dot_productf(src, src - n, len);
  74
  75 }
  76
  77 static void decode(RA288Context *ractx, float gain, int cb_coef)
  78 {
  79     int i;
  80     double sumsum;
  81     float sum, buffer[5];
  82     float *block = ractx->sp_hist + 70 + 36; // current block
  83     float *gain_block = ractx->gain_hist + 28;
  84
  85     memmove(ractx->sp_hist + 70, ractx->sp_hist + 75, 36*sizeof(*block));
  86
  87     /* block 46 of G.728 spec */
  88     sum = 32.;
  89     for (i=0; i < 10; i++)
  90         sum -= gain_block[9-i] * ractx->gain_lpc[i];
  91
  92     /* block 47 of G.728 spec */
  93     sum = av_clipf(sum, 0, 60);
  94
  95     /* block 48 of G.728 spec */
  96     /* exp(sum * 0.1151292546497) == pow(10.0,sum/20) */
  97     sumsum = exp(sum * 0.1151292546497) * gain * (1.0/(1<<23));
  98
  99     for (i=0; i < 5; i++)
 100         buffer[i] = codetable[cb_coef][i] * sumsum;
 101
 102     sum = ff_dot_productf(buffer, buffer, 5);
 103
 104     sum = FFMAX(sum, 5. / (1<<24));
 105
 106     /* shift and store */
 107     memmove(gain_block, gain_block + 1, 9 * sizeof(*gain_block));
 108
 109     gain_block[9] = 10 * log10(sum) + (10*log10(((1<<24)/5.)) - 32);
 110
 111     ff_celp_lp_synthesis_filterf(block, ractx->sp_lpc, buffer, 5, 36);
 112 }
 113
 114 /**
 115  * Hybrid window filtering, see blocks 36 and 49 of the G.728 specification.
 116  *
 117  * @param order   filter order
 118  * @param n       input length
 119  * @param non_rec number of non-recursive samples
 120  * @param out     filter output
 121  * @param hist    pointer to the input history of the filter
 122  * @param out     pointer to the non-recursive part of the output
 123  * @param out2    pointer to the recursive part of the output
 124  * @param window  pointer to the windowing function table
 125  */
 126 static void do_hybrid_window(int order, int n, int non_rec, float *out,
 127                              float *hist, float *out2, const float *window)
 128 {
 129     int i;
 130     float buffer1[MAX_BACKWARD_FILTER_ORDER + 1];
 131     float buffer2[MAX_BACKWARD_FILTER_ORDER + 1];
 132     float work[MAX_BACKWARD_FILTER_ORDER + MAX_BACKWARD_FILTER_LEN + MAX_BACKWARD_FILTER_NONREC];
 133
 134     apply_window(work, window, hist, order + n + non_rec);
 135
 136     convolve(buffer1, work + order    , n      , order);
 137     convolve(buffer2, work + order + n, non_rec, order);
 138
 139     for (i=0; i <= order; i++) {
 140         out2[i] = out2[i] * 0.5625 + buffer1[i];
 141         out [i] = out2[i]          + buffer2[i];
 142     }
 143
 144     /* Multiply by the white noise correcting factor (WNCF). */
 145     *out *= 257./256.;
 146 }
 147
 148 /**
 149  * Backward synthesis filter, find the LPC coefficients from past speech data.
 150  */
 151 static void backward_filter(float *hist, float *rec, const float *window,
 152                             float *lpc, const float *tab,
 153                             int order, int n, int non_rec, int move_size)
 154 {
 155     float temp[MAX_BACKWARD_FILTER_ORDER+1];
 156
 157     do_hybrid_window(order, n, non_rec, temp, hist, rec, window);
 158
 159     if (!compute_lpc_coefs(temp, order, lpc, 0, 1, 1))
 160         apply_window(lpc, lpc, tab, order);
 161
 162     memmove(hist, hist + n, move_size*sizeof(*hist));
 163 }
 164
 165 static int ra288_decode_frame(AVCodecContext * avctx, void *data,
 166                               int *data_size, AVPacket *avpkt)
 167 {
 168     const uint8_t *buf = avpkt->data;
 169     int buf_size = avpkt->size;
 170     float *out = data;
 171     int i, j, out_size;
 172     RA288Context *ractx = avctx->priv_data;
 173     GetBitContext gb;
 174
 175     if (buf_size < avctx->block_align) {
 176         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 177                "Error! Input buffer is too small [%d<%d]\n",
 178                buf_size, avctx->block_align);
 179         return 0;
 180     }
 181
 182     out_size = RA288_BLOCK_SIZE * RA288_BLOCKS_PER_FRAME *
 183                av_get_bytes_per_sample(avctx->sample_fmt);
 184     if (*data_size < out_size) {
 185         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Output buffer is too small\n");
 186         return AVERROR(EINVAL);
 187     }
 188
 189     init_get_bits(&gb, buf, avctx->block_align * 8);
 190
 191     for (i=0; i < RA288_BLOCKS_PER_FRAME; i++) {
 192         float gain = amptable[get_bits(&gb, 3)];
 193         int cb_coef = get_bits(&gb, 6 + (i&1));
 194
 195         decode(ractx, gain, cb_coef);
 196
 197         for (j=0; j < RA288_BLOCK_SIZE; j++)
 198             *(out++) = ractx->sp_hist[70 + 36 + j];
 199
 200         if ((i & 7) == 3) {
 201             backward_filter(ractx->sp_hist, ractx->sp_rec, syn_window,
 202                             ractx->sp_lpc, syn_bw_tab, 36, 40, 35, 70);
 203
 204             backward_filter(ractx->gain_hist, ractx->gain_rec, gain_window,
 205                             ractx->gain_lpc, gain_bw_tab, 10, 8, 20, 28);
 206         }
 207     }
 208
 209     *data_size = out_size;
 210     return avctx->block_align;
 211 }
 212
 213 AVCodec ff_ra_288_decoder = {
 214     .name           = "real_288",
 215     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 216     .id             = CODEC_ID_RA_288,
 217     .priv_data_size = sizeof(RA288Context),
 218     .init           = ra288_decode_init,
 219     .decode         = ra288_decode_frame,
 220     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("RealAudio 2.0 (28.8K)"),
 221 };