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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  20  */
  21
  22 #include "libavutil/intreadwrite.h"
  23 #include "avcodec.h"
  24 #include "dsputil.h"
  25 #include "get_bits.h"
  26
  27 #include "truespeech_data.h"
  28 /**
  29  * @file
  30  * TrueSpeech decoder.
  31  */
  32
  33 /**
  34  * TrueSpeech decoder context
  35  */
  36 typedef struct {
  37     AVFrame frame;
  38     DSPContext dsp;
  39     /* input data */
  40     uint8_t buffer[32];
  41     int16_t vector[8];  ///< input vector: 5/5/4/4/4/3/3/3
  42     int offset1[2];     ///< 8-bit value, used in one copying offset
  43     int offset2[4];     ///< 7-bit value, encodes offsets for copying and for two-point filter
  44     int pulseoff[4];    ///< 4-bit offset of pulse values block
  45     int pulsepos[4];    ///< 27-bit variable, encodes 7 pulse positions
  46     int pulseval[4];    ///< 7x2-bit pulse values
  47     int flag;           ///< 1-bit flag, shows how to choose filters
  48     /* temporary data */
  49     int filtbuf[146];   // some big vector used for storing filters
  50     int prevfilt[8];    // filter from previous frame
  51     int16_t tmp1[8];    // coefficients for adding to out
  52     int16_t tmp2[8];    // coefficients for adding to out
  53     int16_t tmp3[8];    // coefficients for adding to out
  54     int16_t cvector[8]; // correlated input vector
  55     int filtval;        // gain value for one function
  56     int16_t newvec[60]; // tmp vector
  57     int16_t filters[32]; // filters for every subframe
  58 } TSContext;
  59
  60 static av_cold int truespeech_decode_init(AVCodecContext * avctx)
  61 {
  62     TSContext *c = avctx->priv_data;
  63
  64     if (avctx->channels != 1) {
  65         av_log_ask_for_sample(avctx, "Unsupported channel count: %d\n", avctx->channels);
  66         return AVERROR(EINVAL);
  67     }
  68
  69     avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_S16;
  70
  71     dsputil_init(&c->dsp, avctx);
  72
  73     avcodec_get_frame_defaults(&c->frame);
  74     avctx->coded_frame = &c->frame;
  75
  76     return 0;
  77 }
  78
  79 static void truespeech_read_frame(TSContext *dec, const uint8_t *input)
  80 {
  81     GetBitContext gb;
  82
  83     dec->dsp.bswap_buf((uint32_t *)dec->buffer, (const uint32_t *)input, 8);
  84     init_get_bits(&gb, dec->buffer, 32 * 8);
  85
  86     dec->vector[7] = ts_codebook[7][get_bits(&gb, 3)];
  87     dec->vector[6] = ts_codebook[6][get_bits(&gb, 3)];
  88     dec->vector[5] = ts_codebook[5][get_bits(&gb, 3)];
  89     dec->vector[4] = ts_codebook[4][get_bits(&gb, 4)];
  90     dec->vector[3] = ts_codebook[3][get_bits(&gb, 4)];
  91     dec->vector[2] = ts_codebook[2][get_bits(&gb, 4)];
  92     dec->vector[1] = ts_codebook[1][get_bits(&gb, 5)];
  93     dec->vector[0] = ts_codebook[0][get_bits(&gb, 5)];
  94     dec->flag      = get_bits1(&gb);
  95
  96     dec->offset1[0] = get_bits(&gb, 4) << 4;
  97     dec->offset2[3] = get_bits(&gb, 7);
  98     dec->offset2[2] = get_bits(&gb, 7);
  99     dec->offset2[1] = get_bits(&gb, 7);
 100     dec->offset2[0] = get_bits(&gb, 7);
 101
 102     dec->offset1[1]  = get_bits(&gb, 4);
 103     dec->pulseval[1] = get_bits(&gb, 14);
 104     dec->pulseval[0] = get_bits(&gb, 14);
 105
 106     dec->offset1[1] |= get_bits(&gb, 4) << 4;
 107     dec->pulseval[3] = get_bits(&gb, 14);
 108     dec->pulseval[2] = get_bits(&gb, 14);
 109
 110     dec->offset1[0] |= get_bits1(&gb);
 111     dec->pulsepos[0] = get_bits_long(&gb, 27);
 112     dec->pulseoff[0] = get_bits(&gb, 4);
 113
 114     dec->offset1[0] |= get_bits1(&gb) << 1;
 115     dec->pulsepos[1] = get_bits_long(&gb, 27);
 116     dec->pulseoff[1] = get_bits(&gb, 4);
 117
 118     dec->offset1[0] |= get_bits1(&gb) << 2;
 119     dec->pulsepos[2] = get_bits_long(&gb, 27);
 120     dec->pulseoff[2] = get_bits(&gb, 4);
 121
 122     dec->offset1[0] |= get_bits1(&gb) << 3;
 123     dec->pulsepos[3] = get_bits_long(&gb, 27);
 124     dec->pulseoff[3] = get_bits(&gb, 4);
 125 }
 126
 127 static void truespeech_correlate_filter(TSContext *dec)
 128 {
 129     int16_t tmp[8];
 130     int i, j;
 131
 132     for(i = 0; i < 8; i++){
 133         if(i > 0){
 134             memcpy(tmp, dec->cvector, i * sizeof(*tmp));
 135             for(j = 0; j < i; j++)
 136                 dec->cvector[j] = ((tmp[i - j - 1] * dec->vector[i]) +
 137                                    (dec->cvector[j] << 15) + 0x4000) >> 15;
 138         }
 139         dec->cvector[i] = (8 - dec->vector[i]) >> 3;
 140     }
 141     for(i = 0; i < 8; i++)
 142         dec->cvector[i] = (dec->cvector[i] * ts_decay_994_1000[i]) >> 15;
 143
 144     dec->filtval = dec->vector[0];
 145 }
 146
 147 static void truespeech_filters_merge(TSContext *dec)
 148 {
 149     int i;
 150
 151     if(!dec->flag){
 152         for(i = 0; i < 8; i++){
 153             dec->filters[i + 0] = dec->prevfilt[i];
 154             dec->filters[i + 8] = dec->prevfilt[i];
 155         }
 156     }else{
 157         for(i = 0; i < 8; i++){
 158             dec->filters[i + 0]=(dec->cvector[i] * 21846 + dec->prevfilt[i] * 10923 + 16384) >> 15;
 159             dec->filters[i + 8]=(dec->cvector[i] * 10923 + dec->prevfilt[i] * 21846 + 16384) >> 15;
 160         }
 161     }
 162     for(i = 0; i < 8; i++){
 163         dec->filters[i + 16] = dec->cvector[i];
 164         dec->filters[i + 24] = dec->cvector[i];
 165     }
 166 }
 167
 168 static void truespeech_apply_twopoint_filter(TSContext *dec, int quart)
 169 {
 170     int16_t tmp[146 + 60], *ptr0, *ptr1;
 171     const int16_t *filter;
 172     int i, t, off;
 173
 174     t = dec->offset2[quart];
 175     if(t == 127){
 176         memset(dec->newvec, 0, 60 * sizeof(*dec->newvec));
 177         return;
 178     }
 179     for(i = 0; i < 146; i++)
 180         tmp[i] = dec->filtbuf[i];
 181     off = (t / 25) + dec->offset1[quart >> 1] + 18;
 182     ptr0 = tmp + 145 - off;
 183     ptr1 = tmp + 146;
 184     filter = (const int16_t*)ts_order2_coeffs + (t % 25) * 2;
 185     for(i = 0; i < 60; i++){
 186         t = (ptr0[0] * filter[0] + ptr0[1] * filter[1] + 0x2000) >> 14;
 187         ptr0++;
 188         dec->newvec[i] = t;
 189         ptr1[i] = t;
 190     }
 191 }
 192
 193 static void truespeech_place_pulses(TSContext *dec, int16_t *out, int quart)
 194 {
 195     int16_t tmp[7];
 196     int i, j, t;
 197     const int16_t *ptr1;
 198     int16_t *ptr2;
 199     int coef;
 200
 201     memset(out, 0, 60 * sizeof(*out));
 202     for(i = 0; i < 7; i++) {
 203         t = dec->pulseval[quart] & 3;
 204         dec->pulseval[quart] >>= 2;
 205         tmp[6 - i] = ts_pulse_scales[dec->pulseoff[quart] * 4 + t];
 206     }
 207
 208     coef = dec->pulsepos[quart] >> 15;
 209     ptr1 = (const int16_t*)ts_pulse_values + 30;
 210     ptr2 = tmp;
 211     for(i = 0, j = 3; (i < 30) && (j > 0); i++){
 212         t = *ptr1++;
 213         if(coef >= t)
 214             coef -= t;
 215         else{
 216             out[i] = *ptr2++;
 217             ptr1 += 30;
 218             j--;
 219         }
 220     }
 221     coef = dec->pulsepos[quart] & 0x7FFF;
 222     ptr1 = (const int16_t*)ts_pulse_values;
 223     for(i = 30, j = 4; (i < 60) && (j > 0); i++){
 224         t = *ptr1++;
 225         if(coef >= t)
 226             coef -= t;
 227         else{
 228             out[i] = *ptr2++;
 229             ptr1 += 30;
 230             j--;
 231         }
 232     }
 233
 234 }
 235
 236 static void truespeech_update_filters(TSContext *dec, int16_t *out, int quart)
 237 {
 238     int i;
 239
 240     memmove(dec->filtbuf, &dec->filtbuf[60], 86 * sizeof(*dec->filtbuf));
 241     for(i = 0; i < 60; i++){
 242         dec->filtbuf[i + 86] = out[i] + dec->newvec[i] - (dec->newvec[i] >> 3);
 243         out[i] += dec->newvec[i];
 244     }
 245 }
 246
 247 static void truespeech_synth(TSContext *dec, int16_t *out, int quart)
 248 {
 249     int i,k;
 250     int t[8];
 251     int16_t *ptr0, *ptr1;
 252
 253     ptr0 = dec->tmp1;
 254     ptr1 = dec->filters + quart * 8;
 255     for(i = 0; i < 60; i++){
 256         int sum = 0;
 257         for(k = 0; k < 8; k++)
 258             sum += ptr0[k] * ptr1[k];
 259         sum = (sum + (out[i] << 12) + 0x800) >> 12;
 260         out[i] = av_clip(sum, -0x7FFE, 0x7FFE);
 261         for(k = 7; k > 0; k--)
 262             ptr0[k] = ptr0[k - 1];
 263         ptr0[0] = out[i];
 264     }
 265
 266     for(i = 0; i < 8; i++)
 267         t[i] = (ts_decay_35_64[i] * ptr1[i]) >> 15;
 268
 269     ptr0 = dec->tmp2;
 270     for(i = 0; i < 60; i++){
 271         int sum = 0;
 272         for(k = 0; k < 8; k++)
 273             sum += ptr0[k] * t[k];
 274         for(k = 7; k > 0; k--)
 275             ptr0[k] = ptr0[k - 1];
 276         ptr0[0] = out[i];
 277         out[i] = ((out[i] << 12) - sum) >> 12;
 278     }
 279
 280     for(i = 0; i < 8; i++)
 281         t[i] = (ts_decay_3_4[i] * ptr1[i]) >> 15;
 282
 283     ptr0 = dec->tmp3;
 284     for(i = 0; i < 60; i++){
 285         int sum = out[i] << 12;
 286         for(k = 0; k < 8; k++)
 287             sum += ptr0[k] * t[k];
 288         for(k = 7; k > 0; k--)
 289             ptr0[k] = ptr0[k - 1];
 290         ptr0[0] = av_clip((sum + 0x800) >> 12, -0x7FFE, 0x7FFE);
 291
 292         sum = ((ptr0[1] * (dec->filtval - (dec->filtval >> 2))) >> 4) + sum;
 293         sum = sum - (sum >> 3);
 294         out[i] = av_clip((sum + 0x800) >> 12, -0x7FFE, 0x7FFE);
 295     }
 296 }
 297
 298 static void truespeech_save_prevvec(TSContext *c)
 299 {
 300     int i;
 301
 302     for(i = 0; i < 8; i++)
 303         c->prevfilt[i] = c->cvector[i];
 304 }
 305
 306 static int truespeech_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
 307                                    int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
 308 {
 309     const uint8_t *buf = avpkt->data;
 310     int buf_size = avpkt->size;
 311     TSContext *c = avctx->priv_data;
 312
 313     int i, j;
 314     int16_t *samples;
 315     int iterations, ret;
 316
 317     iterations = buf_size / 32;
 318
 319     if (!iterations) {
 320         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 321                "Too small input buffer (%d bytes), need at least 32 bytes\n", buf_size);
 322         return -1;
 323     }
 324
 325     /* get output buffer */
 326     c->frame.nb_samples = iterations * 240;
 327     if ((ret = avctx->get_buffer(avctx, &c->frame)) < 0) {
 328         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
 329         return ret;
 330     }
 331     samples = (int16_t *)c->frame.data[0];
 332
 333     memset(samples, 0, iterations * 240 * sizeof(*samples));
 334
 335     for(j = 0; j < iterations; j++) {
 336         truespeech_read_frame(c, buf);
 337         buf += 32;
 338
 339         truespeech_correlate_filter(c);
 340         truespeech_filters_merge(c);
 341
 342         for(i = 0; i < 4; i++) {
 343             truespeech_apply_twopoint_filter(c, i);
 344             truespeech_place_pulses  (c, samples, i);
 345             truespeech_update_filters(c, samples, i);
 346             truespeech_synth         (c, samples, i);
 347             samples += 60;
 348         }
 349
 350         truespeech_save_prevvec(c);
 351     }
 352
 353     *got_frame_ptr   = 1;
 354     *(AVFrame *)data = c->frame;
 355
 356     return buf_size;
 357 }
 358
 359 AVCodec ff_truespeech_decoder = {
 360     .name           = "truespeech",
 361     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 362     .id             = CODEC_ID_TRUESPEECH,
 363     .priv_data_size = sizeof(TSContext),
 364     .init           = truespeech_decode_init,
 365     .decode         = truespeech_decode_frame,
 366     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1,
 367     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("DSP Group TrueSpeech"),
 368 };