git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/truespeech.c

   1 /*
   2  * DSP Group TrueSpeech compatible decoder
   3  * Copyright (c) 2005 Konstantin Shishkov
   4  *
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   9  *
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  16  * License along with this library; if not, write to the Free Software
  17  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  18  */
  19 #include "avcodec.h"
  20
  21 #include "truespeech_data.h"
  22 /**
  23  * @file truespeech.c
  24  * TrueSpeech decoder.
  25  */
  26
  27 /**
  28  * TrueSpeech decoder context
  29  */
  30 typedef struct {
  31     /* input data */
  32     int16_t vector[8];  //< input vector: 5/5/4/4/4/3/3/3
  33     int offset1[2];     //< 8-bit value, used in one copying offset
  34     int offset2[4];     //< 7-bit value, encodes offsets for copying and for two-point filter
  35     int pulseoff[4];    //< 4-bit offset of pulse values block
  36     int pulsepos[4];    //< 27-bit variable, encodes 7 pulse positions
  37     int pulseval[4];    //< 7x2-bit pulse values
  38     int flag;           //< 1-bit flag, shows how to choose filters
  39     /* temporary data */
  40     int filtbuf[146];   // some big vector used for storing filters
  41     int prevfilt[8];    // filter from previous frame
  42     int16_t tmp1[8];    // coefficients for adding to out
  43     int16_t tmp2[8];    // coefficients for adding to out
  44     int16_t tmp3[8];    // coefficients for adding to out
  45     int16_t cvector[8]; // correlated input vector
  46     int filtval;        // gain value for one function
  47     int16_t newvec[60]; // tmp vector
  48     int16_t filters[32]; // filters for every subframe
  49 } TSContext;
  50
  51 static int truespeech_decode_init(AVCodecContext * avctx)
  52 {
  53 //    TSContext *c = avctx->priv_data;
  54
  55     return 0;
  56 }
  57
  58 static void truespeech_read_frame(TSContext *dec, uint8_t *input)
  59 {
  60     uint32_t t;
  61
  62     /* first dword */
  63     t = LE_32(input);
  64     input += 4;
  65
  66     dec->flag = t & 1;
  67
  68     dec->vector[0] = ts_codebook[0][(t >>  1) & 0x1F];
  69     dec->vector[1] = ts_codebook[1][(t >>  6) & 0x1F];
  70     dec->vector[2] = ts_codebook[2][(t >> 11) &  0xF];
  71     dec->vector[3] = ts_codebook[3][(t >> 15) &  0xF];
  72     dec->vector[4] = ts_codebook[4][(t >> 19) &  0xF];
  73     dec->vector[5] = ts_codebook[5][(t >> 23) &  0x7];
  74     dec->vector[6] = ts_codebook[6][(t >> 26) &  0x7];
  75     dec->vector[7] = ts_codebook[7][(t >> 29) &  0x7];
  76
  77     /* second dword */
  78     t = LE_32(input);
  79     input += 4;
  80
  81     dec->offset2[0] = (t >>  0) & 0x7F;
  82     dec->offset2[1] = (t >>  7) & 0x7F;
  83     dec->offset2[2] = (t >> 14) & 0x7F;
  84     dec->offset2[3] = (t >> 21) & 0x7F;
  85
  86     dec->offset1[0] = ((t >> 28) & 0xF) << 4;
  87
  88     /* third dword */
  89     t = LE_32(input);
  90     input += 4;
  91
  92     dec->pulseval[0] = (t >>  0) & 0x3FFF;
  93     dec->pulseval[1] = (t >> 14) & 0x3FFF;
  94
  95     dec->offset1[1] = (t >> 28) & 0x0F;
  96
  97     /* fourth dword */
  98     t = LE_32(input);
  99     input += 4;
 100
 101     dec->pulseval[2] = (t >>  0) & 0x3FFF;
 102     dec->pulseval[3] = (t >> 14) & 0x3FFF;
 103
 104     dec->offset1[1] |= ((t >> 28) & 0x0F) << 4;
 105
 106     /* fifth dword */
 107     t = LE_32(input);
 108     input += 4;
 109
 110     dec->pulsepos[0] = (t >> 4) & 0x7FFFFFF;
 111
 112     dec->pulseoff[0] = (t >> 0) & 0xF;
 113
 114     dec->offset1[0] |= (t >> 31) & 1;
 115
 116     /* sixth dword */
 117     t = LE_32(input);
 118     input += 4;
 119
 120     dec->pulsepos[1] = (t >> 4) & 0x7FFFFFF;
 121
 122     dec->pulseoff[1] = (t >> 0) & 0xF;
 123
 124     dec->offset1[0] |= ((t >> 31) & 1) << 1;
 125
 126     /* seventh dword */
 127     t = LE_32(input);
 128     input += 4;
 129
 130     dec->pulsepos[2] = (t >> 4) & 0x7FFFFFF;
 131
 132     dec->pulseoff[2] = (t >> 0) & 0xF;
 133
 134     dec->offset1[0] |= ((t >> 31) & 1) << 2;
 135
 136     /* eighth dword */
 137     t = LE_32(input);
 138     input += 4;
 139
 140     dec->pulsepos[3] = (t >> 4) & 0x7FFFFFF;
 141
 142     dec->pulseoff[3] = (t >> 0) & 0xF;
 143
 144     dec->offset1[0] |= ((t >> 31) & 1) << 3;
 145
 146 }
 147
 148 static void truespeech_correlate_filter(TSContext *dec)
 149 {
 150     int16_t tmp[8];
 151     int i, j;
 152
 153     for(i = 0; i < 8; i++){
 154         if(i > 0){
 155             memcpy(tmp, dec->cvector, i * 2);
 156             for(j = 0; j < i; j++)
 157                 dec->cvector[j] = ((tmp[i - j - 1] * dec->vector[i]) +
 158                                    (dec->cvector[j] << 15) + 0x4000) >> 15;
 159         }
 160         dec->cvector[i] = (8 - dec->vector[i]) >> 3;
 161     }
 162     for(i = 0; i < 8; i++)
 163         dec->cvector[i] = (dec->cvector[i] * ts_230[i]) >> 15;
 164
 165     dec->filtval = dec->vector[0];
 166 }
 167
 168 static void truespeech_filters_merge(TSContext *dec)
 169 {
 170     int i;
 171
 172     if(!dec->flag){
 173         for(i = 0; i < 8; i++){
 174             dec->filters[i + 0] = dec->prevfilt[i];
 175             dec->filters[i + 8] = dec->prevfilt[i];
 176         }
 177     }else{
 178         for(i = 0; i < 8; i++){
 179             dec->filters[i + 0]=(dec->cvector[i] * 21846 + dec->prevfilt[i] * 10923 + 16384) >> 15;
 180             dec->filters[i + 8]=(dec->cvector[i] * 10923 + dec->prevfilt[i] * 21846 + 16384) >> 15;
 181         }
 182     }
 183     for(i = 0; i < 8; i++){
 184         dec->filters[i + 16] = dec->cvector[i];
 185         dec->filters[i + 24] = dec->cvector[i];
 186     }
 187 }
 188
 189 static void truespeech_apply_twopoint_filter(TSContext *dec, int quart)
 190 {
 191     int16_t tmp[146 + 60], *ptr0, *ptr1, *filter;
 192     int i, t, off;
 193
 194     t = dec->offset2[quart];
 195     if(t == 127){
 196         memset(dec->newvec, 0, 60 * 2);
 197         return;
 198     }
 199     for(i = 0; i < 146; i++)
 200         tmp[i] = dec->filtbuf[i];
 201     off = (t / 25) + dec->offset1[quart >> 1] + 18;
 202     ptr0 = tmp + 145 - off;
 203     ptr1 = tmp + 146;
 204     filter = (int16_t*)ts_240 + (t % 25) * 2;
 205     for(i = 0; i < 60; i++){
 206         t = (ptr0[0] * filter[0] + ptr0[1] * filter[1] + 0x2000) >> 14;
 207         ptr0++;
 208         dec->newvec[i] = t;
 209         ptr1[i] = t;
 210     }
 211 }
 212
 213 static void truespeech_place_pulses(TSContext *dec, int16_t *out, int quart)
 214 {
 215     int16_t tmp[7];
 216     int i, j, t;
 217     int16_t *ptr1, *ptr2;
 218     int coef;
 219
 220     memset(out, 0, 60 * 2);
 221     for(i = 0; i < 7; i++) {
 222         t = dec->pulseval[quart] & 3;
 223         dec->pulseval[quart] >>= 2;
 224         tmp[6 - i] = ts_562[dec->pulseoff[quart] * 4 + t];
 225     }
 226
 227     coef = dec->pulsepos[quart] >> 15;
 228     ptr1 = (int16_t*)ts_140 + 30;
 229     ptr2 = tmp;
 230     for(i = 0, j = 3; (i < 30) && (j > 0); i++){
 231         t = *ptr1++;
 232         if(coef >= t)
 233             coef -= t;
 234         else{
 235             out[i] = *ptr2++;
 236             ptr1 += 30;
 237             j--;
 238         }
 239     }
 240     coef = dec->pulsepos[quart] & 0x7FFF;
 241     ptr1 = (int16_t*)ts_140;
 242     for(i = 30, j = 4; (i < 60) && (j > 0); i++){
 243         t = *ptr1++;
 244         if(coef >= t)
 245             coef -= t;
 246         else{
 247             out[i] = *ptr2++;
 248             ptr1 += 30;
 249             j--;
 250         }
 251     }
 252
 253 }
 254
 255 static void truespeech_update_filters(TSContext *dec, int16_t *out, int quart)
 256 {
 257     int i;
 258
 259     for(i = 0; i < 86; i++)
 260         dec->filtbuf[i] = dec->filtbuf[i + 60];
 261     for(i = 0; i < 60; i++){
 262         dec->filtbuf[i + 86] = out[i] + dec->newvec[i] - (dec->newvec[i] >> 3);
 263         out[i] += dec->newvec[i];
 264     }
 265 }
 266
 267 static void truespeech_synth(TSContext *dec, int16_t *out, int quart)
 268 {
 269     int i,k;
 270     int t[8];
 271     int16_t *ptr0, *ptr1;
 272
 273     ptr0 = dec->tmp1;
 274     ptr1 = dec->filters + quart * 8;
 275     for(i = 0; i < 60; i++){
 276         int sum = 0;
 277         for(k = 0; k < 8; k++)
 278             sum += ptr0[k] * ptr1[k];
 279         sum = (sum + (out[i] << 12) + 0x800) >> 12;
 280         out[i] = clip(sum, -0x7FFE, 0x7FFE);
 281         for(k = 7; k > 0; k--)
 282             ptr0[k] = ptr0[k - 1];
 283         ptr0[0] = out[i];
 284     }
 285
 286     for(i = 0; i < 8; i++)
 287         t[i] = (ts_5E2[i] * ptr1[i]) >> 15;
 288
 289     ptr0 = dec->tmp2;
 290     for(i = 0; i < 60; i++){
 291         int sum = 0;
 292         for(k = 0; k < 8; k++)
 293             sum += ptr0[k] * t[k];
 294         for(k = 7; k > 0; k--)
 295             ptr0[k] = ptr0[k - 1];
 296         ptr0[0] = out[i];
 297         out[i] = ((out[i] << 12) - sum) >> 12;
 298     }
 299
 300     for(i = 0; i < 8; i++)
 301         t[i] = (ts_5F2[i] * ptr1[i]) >> 15;
 302
 303     ptr0 = dec->tmp3;
 304     for(i = 0; i < 60; i++){
 305         int sum = out[i] << 12;
 306         for(k = 0; k < 8; k++)
 307             sum += ptr0[k] * t[k];
 308         for(k = 7; k > 0; k--)
 309             ptr0[k] = ptr0[k - 1];
 310         ptr0[0] = clip((sum + 0x800) >> 12, -0x7FFE, 0x7FFE);
 311
 312         sum = ((ptr0[1] * (dec->filtval - (dec->filtval >> 2))) >> 4) + sum;
 313         sum = sum - (sum >> 3);
 314         out[i] = clip((sum + 0x800) >> 12, -0x7FFE, 0x7FFE);
 315     }
 316 }
 317
 318 static void truespeech_save_prevvec(TSContext *c)
 319 {
 320     int i;
 321
 322     for(i = 0; i < 8; i++)
 323         c->prevfilt[i] = c->cvector[i];
 324 }
 325
 326 static int truespeech_decode_frame(AVCodecContext *avctx,
 327                 void *data, int *data_size,
 328                 uint8_t *buf, int buf_size)
 329 {
 330     TSContext *c = avctx->priv_data;
 331
 332     int i;
 333     short *samples = data;
 334     int consumed = 0;
 335     int16_t out_buf[240];
 336
 337     if (!buf_size)
 338         return 0;
 339
 340     while (consumed < buf_size) {
 341         truespeech_read_frame(c, buf + consumed);
 342         consumed += 32;
 343
 344         truespeech_correlate_filter(c);
 345         truespeech_filters_merge(c);
 346
 347         memset(out_buf, 0, 240 * 2);
 348         for(i = 0; i < 4; i++) {
 349             truespeech_apply_twopoint_filter(c, i);
 350             truespeech_place_pulses(c, out_buf + i * 60, i);
 351             truespeech_update_filters(c, out_buf + i * 60, i);
 352             truespeech_synth(c, out_buf + i * 60, i);
 353         }
 354
 355         truespeech_save_prevvec(c);
 356
 357         /* finally output decoded frame */
 358         for(i = 0; i < 240; i++)
 359             *samples++ = out_buf[i];
 360
 361     }
 362
 363     *data_size = consumed * 15;
 364
 365     return buf_size;
 366 }
 367
 368 AVCodec truespeech_decoder = {
 369     "truespeech",
 370     CODEC_TYPE_AUDIO,
 371     CODEC_ID_TRUESPEECH,
 372     sizeof(TSContext),
 373     truespeech_decode_init,
 374     NULL,
 375     NULL,
 376     truespeech_decode_frame,
 377 };