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 "libavutil/channel_layout.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     if (avctx->block_align <= 0) {
  71         av_log_ask_for_sample(avctx, "unsupported block align\n");
  72         return AVERROR_PATCHWELCOME;
  73     }
  74
  75     avpriv_float_dsp_init(&ractx->fdsp, avctx->flags & CODEC_FLAG_BITEXACT);
  76
  77     avcodec_get_frame_defaults(&ractx->frame);
  78     avctx->coded_frame = &ractx->frame;
  79
  80     return 0;
  81 }
  82
  83 static void convolve(float *tgt, const float *src, int len, int n)
  84 {
  85     for (; n >= 0; n--)
  86         tgt[n] = ff_scalarproduct_float_c(src, src - n, len);
  87
  88 }
  89
  90 static void decode(RA288Context *ractx, float gain, int cb_coef)
  91 {
  92     int i;
  93     double sumsum;
  94     float sum, buffer[5];
  95     float *block = ractx->sp_hist + 70 + 36; // current block
  96     float *gain_block = ractx->gain_hist + 28;
  97
  98     memmove(ractx->sp_hist + 70, ractx->sp_hist + 75, 36*sizeof(*block));
  99
 100     /* block 46 of G.728 spec */
 101     sum = 32.;
 102     for (i=0; i < 10; i++)
 103         sum -= gain_block[9-i] * ractx->gain_lpc[i];
 104
 105     /* block 47 of G.728 spec */
 106     sum = av_clipf(sum, 0, 60);
 107
 108     /* block 48 of G.728 spec */
 109     /* exp(sum * 0.1151292546497) == pow(10.0,sum/20) */
 110     sumsum = exp(sum * 0.1151292546497) * gain * (1.0/(1<<23));
 111
 112     for (i=0; i < 5; i++)
 113         buffer[i] = codetable[cb_coef][i] * sumsum;
 114
 115     sum = ff_scalarproduct_float_c(buffer, buffer, 5);
 116
 117     sum = FFMAX(sum, 5. / (1<<24));
 118
 119     /* shift and store */
 120     memmove(gain_block, gain_block + 1, 9 * sizeof(*gain_block));
 121
 122     gain_block[9] = 10 * log10(sum) + (10*log10(((1<<24)/5.)) - 32);
 123
 124     ff_celp_lp_synthesis_filterf(block, ractx->sp_lpc, buffer, 5, 36);
 125 }
 126
 127 /**
 128  * Hybrid window filtering, see blocks 36 and 49 of the G.728 specification.
 129  *
 130  * @param order   filter order
 131  * @param n       input length
 132  * @param non_rec number of non-recursive samples
 133  * @param out     filter output
 134  * @param hist    pointer to the input history of the filter
 135  * @param out     pointer to the non-recursive part of the output
 136  * @param out2    pointer to the recursive part of the output
 137  * @param window  pointer to the windowing function table
 138  */
 139 static void do_hybrid_window(RA288Context *ractx,
 140                              int order, int n, int non_rec, float *out,
 141                              float *hist, float *out2, const float *window)
 142 {
 143     int i;
 144     float buffer1[MAX_BACKWARD_FILTER_ORDER + 1];
 145     float buffer2[MAX_BACKWARD_FILTER_ORDER + 1];
 146     LOCAL_ALIGNED(32, float, work, [FFALIGN(MAX_BACKWARD_FILTER_ORDER +
 147                                             MAX_BACKWARD_FILTER_LEN   +
 148                                             MAX_BACKWARD_FILTER_NONREC, 16)]);
 149
 150     av_assert2(order>=0);
 151
 152     ractx->fdsp.vector_fmul(work, window, hist, FFALIGN(order + n + non_rec, 16));
 153
 154     convolve(buffer1, work + order    , n      , order);
 155     convolve(buffer2, work + order + n, non_rec, order);
 156
 157     for (i=0; i <= order; i++) {
 158         out2[i] = out2[i] * 0.5625 + buffer1[i];
 159         out [i] = out2[i]          + buffer2[i];
 160     }
 161
 162     /* Multiply by the white noise correcting factor (WNCF). */
 163     *out *= 257./256.;
 164 }
 165
 166 /**
 167  * Backward synthesis filter, find the LPC coefficients from past speech data.
 168  */
 169 static void backward_filter(RA288Context *ractx,
 170                             float *hist, float *rec, const float *window,
 171                             float *lpc, const float *tab,
 172                             int order, int n, int non_rec, int move_size)
 173 {
 174     float temp[MAX_BACKWARD_FILTER_ORDER+1];
 175
 176     do_hybrid_window(ractx, order, n, non_rec, temp, hist, rec, window);
 177
 178     if (!compute_lpc_coefs(temp, order, lpc, 0, 1, 1))
 179         ractx->fdsp.vector_fmul(lpc, lpc, tab, FFALIGN(order, 16));
 180
 181     memmove(hist, hist + n, move_size*sizeof(*hist));
 182 }
 183
 184 static int ra288_decode_frame(AVCodecContext * avctx, void *data,
 185                               int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
 186 {
 187     const uint8_t *buf = avpkt->data;
 188     int buf_size = avpkt->size;
 189     float *out;
 190     int i, ret;
 191     RA288Context *ractx = avctx->priv_data;
 192     GetBitContext gb;
 193
 194     if (buf_size < avctx->block_align) {
 195         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 196                "Error! Input buffer is too small [%d<%d]\n",
 197                buf_size, avctx->block_align);
 198         return AVERROR_INVALIDDATA;
 199     }
 200
 201     /* get output buffer */
 202     ractx->frame.nb_samples = RA288_BLOCK_SIZE * RA288_BLOCKS_PER_FRAME;
 203     if ((ret = avctx->get_buffer(avctx, &ractx->frame)) < 0) {
 204         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
 205         return ret;
 206     }
 207     out = (float *)ractx->frame.data[0];
 208
 209     init_get_bits(&gb, buf, avctx->block_align * 8);
 210
 211     for (i=0; i < RA288_BLOCKS_PER_FRAME; i++) {
 212         float gain = amptable[get_bits(&gb, 3)];
 213         int cb_coef = get_bits(&gb, 6 + (i&1));
 214
 215         decode(ractx, gain, cb_coef);
 216
 217         memcpy(out, &ractx->sp_hist[70 + 36], RA288_BLOCK_SIZE * sizeof(*out));
 218         out += RA288_BLOCK_SIZE;
 219
 220         if ((i & 7) == 3) {
 221             backward_filter(ractx, ractx->sp_hist, ractx->sp_rec, syn_window,
 222                             ractx->sp_lpc, syn_bw_tab, 36, 40, 35, 70);
 223
 224             backward_filter(ractx, ractx->gain_hist, ractx->gain_rec, gain_window,
 225                             ractx->gain_lpc, gain_bw_tab, 10, 8, 20, 28);
 226         }
 227     }
 228
 229     *got_frame_ptr   = 1;
 230     *(AVFrame *)data = ractx->frame;
 231
 232     return avctx->block_align;
 233 }
 234
 235 AVCodec ff_ra_288_decoder = {
 236     .name           = "real_288",
 237     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 238     .id             = AV_CODEC_ID_RA_288,
 239     .priv_data_size = sizeof(RA288Context),
 240     .init           = ra288_decode_init,
 241     .decode         = ra288_decode_frame,
 242     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1,
 243     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("RealAudio 2.0 (28.8K)"),
 244 };