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 output[40];
  29     float sp_lpc[36];   ///< LPC coefficients for speech data (spec: A)
  30     float gain_lpc[10]; ///< LPC coefficients for gain (spec: GB)
  31     int   phase;
  32
  33     float sp_hist[111]; ///< Speech data history (spec: SB)
  34
  35     /** Speech part of the gain autocorrelation (spec: REXP) */
  36     float sp_rec[37];
  37
  38     float gain_hist[38];   ///< Log-gain history (spec: SBLG)
  39
  40     /** Recursive part of the gain autocorrelation (spec: REXPLG) */
  41     float gain_rec[11];
  42
  43     float sb[41];
  44     float lhist[10];
  45 } RA288Context;
  46
  47 static inline float scalar_product_float(const float * v1, const float * v2,
  48                                          int size)
  49 {
  50     float res = 0.;
  51
  52     while (size--)
  53         res += *v1++ * *v2++;
  54
  55     return res;
  56 }
  57
  58 static void colmult(float *tgt, const float *m1, const float *m2, int n)
  59 {
  60     while (n--)
  61         *tgt++ = *m1++ * *m2++;
  62 }
  63
  64 /* Decode and produce output */
  65 static void decode(RA288Context *ractx, float gain, int cb_coef)
  66 {
  67     int x, y;
  68     double sumsum;
  69     float sum, buffer[5];
  70
  71     memmove(ractx->sb + 5, ractx->sb, 36 * sizeof(*ractx->sb));
  72
  73     for (x=4; x >= 0; x--)
  74         ractx->sb[x] = -scalar_product_float(ractx->sb + x + 1,
  75                                              ractx->sp_lpc, 36);
  76
  77     /* convert log and do rms */
  78     sum = 32. - scalar_product_float(ractx->gain_lpc, ractx->lhist, 10);
  79
  80     sum = av_clipf(sum, 0, 60);
  81
  82     sumsum = exp(sum * 0.1151292546497) * gain;    /* pow(10.0,sum/20)*f */
  83
  84     for (x=0; x < 5; x++)
  85         buffer[x] = codetable[cb_coef][x] * sumsum;
  86
  87     sum = scalar_product_float(buffer, buffer, 5) / 5;
  88
  89     sum = FFMAX(sum, 1);
  90
  91     /* shift and store */
  92     memmove(ractx->lhist, ractx->lhist - 1, 10 * sizeof(*ractx->lhist));
  93
  94     *ractx->lhist = 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->output[ractx->phase*5+x] = ractx->sb[4-x] =
 103             av_clipf(ractx->sb[4-x] + buffer[x], -4095, 4095);
 104     }
 105 }
 106
 107 /**
 108  * Converts autocorrelation coefficients to LPC coefficients using the
 109  * Levinson-Durbin algorithm. See blocks 37 and 50 of the G.728 specification.
 110  *
 111  * @return 0 if success, -1 if fail
 112  */
 113 static int eval_lpc_coeffs(const float *in, float *tgt, int n)
 114 {
 115     int x, y;
 116     double f0, f1, f2;
 117
 118     if (in[n] == 0)
 119         return -1;
 120
 121     if ((f0 = *in) <= 0)
 122         return -1;
 123
 124     in--; // To avoid a -1 subtraction in the inner loop
 125
 126     for (x=1; x <= n; x++) {
 127         f1 = in[x+1];
 128
 129         for (y=0; y < x - 1; y++)
 130             f1 += in[x-y]*tgt[y];
 131
 132         tgt[x-1] = f2 = -f1/f0;
 133         for (y=0; y < x >> 1; y++) {
 134             float temp = tgt[y] + tgt[x-y-2]*f2;
 135             tgt[x-y-2] += tgt[y]*f2;
 136             tgt[y] = temp;
 137         }
 138         if ((f0 += f1*f2) < 0)
 139             return -1;
 140     }
 141
 142     return 0;
 143 }
 144
 145 static void prodsum(float *tgt, const float *src, int len, int n)
 146 {
 147     for (; n >= 0; n--)
 148         tgt[n] = scalar_product_float(src, src - n, len);
 149
 150 }
 151
 152 /**
 153  * Hybrid window filtering. See blocks 36 and 49 of the G.728 specification.
 154  *
 155  * @param order   the order of the filter
 156  * @param n       the length of the input
 157  * @param non_rec the number of non-recursive samples
 158  * @param out     the filter output
 159  * @param in      pointer to the input of the filter
 160  * @param hist    pointer to the input history of the filter. It is updated by
 161  *                this function.
 162  * @param out     pointer to the non-recursive part of the output
 163  * @param out2    pointer to the recursive part of the output
 164  * @param window  pointer to the windowing function table
 165  */
 166 static void do_hybrid_window(int order, int n, int non_rec, const float *in,
 167                              float *out, float *hist, float *out2,
 168                              const float *window)
 169 {
 170     unsigned int x;
 171     float buffer1[37];
 172     float buffer2[37];
 173     float work[111];
 174
 175     /* update history */
 176     memmove(hist                  , hist + n, (order + non_rec)*sizeof(*hist));
 177     memcpy (hist + order + non_rec, in      , n                *sizeof(*hist));
 178
 179     colmult(work, window, hist, order + n + non_rec);
 180
 181     prodsum(buffer1, work + order    , n      , order);
 182     prodsum(buffer2, work + order + n, non_rec, order);
 183
 184     for (x=0; x <= order; x++) {
 185         out2[x] = out2[x] * 0.5625 + buffer1[x];
 186         out [x] = out2[x]          + buffer2[x];
 187     }
 188
 189     /* Multiply by the white noise correcting factor (WNCF) */
 190     *out *= 257./256.;
 191 }
 192
 193 /**
 194  * Backward synthesis filter. Find the LPC coefficients from past speech data.
 195  */
 196 static void backward_filter(RA288Context *ractx)
 197 {
 198     float temp1[37]; // RTMP in the spec
 199     float temp2[11]; // GPTPMP in the spec
 200     float history[8];
 201     int i;
 202
 203     for (i=0 ; i < 8; i++)
 204         history[i] = ractx->lhist[7-i];
 205
 206     do_hybrid_window(36, 40, 35, ractx->output, temp1, ractx->sp_hist,
 207                      ractx->sp_rec, syn_window);
 208
 209     if (!eval_lpc_coeffs(temp1, ractx->sp_lpc, 36))
 210         colmult(ractx->sp_lpc, ractx->sp_lpc, syn_bw_tab, 36);
 211
 212     do_hybrid_window(10, 8, 20, history, temp2, ractx->gain_hist,
 213                      ractx->gain_rec, gain_window);
 214
 215     if (!eval_lpc_coeffs(temp2, ractx->gain_lpc, 10))
 216         colmult(ractx->gain_lpc, ractx->gain_lpc, gain_bw_tab, 10);
 217 }
 218
 219 /* Decode a block (celp) */
 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         ractx->phase = (x + 4) & 7;
 242         decode(ractx, gain, cb_coef);
 243
 244         for (y=0; y < 5; y++)
 245             *(out++) = 8 * ractx->output[ractx->phase*5 + y];
 246
 247         if (ractx->phase == 7)
 248             backward_filter(ractx);
 249     }
 250
 251     *data_size = (char *)out - (char *)data;
 252     return avctx->block_align;
 253 }
 254
 255 AVCodec ra_288_decoder =
 256 {
 257     "real_288",
 258     CODEC_TYPE_AUDIO,
 259     CODEC_ID_RA_288,
 260     sizeof(RA288Context),
 261     NULL,
 262     NULL,
 263     NULL,
 264     ra288_decode_frame,
 265     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("RealAudio 2.0 (28.8K)"),
 266 };