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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  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;
 192     const int16_t *filter;
 193     int i, t, off;
 194
 195     t = dec->offset2[quart];
 196     if(t == 127){
 197         memset(dec->newvec, 0, 60 * 2);
 198         return;
 199     }
 200     for(i = 0; i < 146; i++)
 201         tmp[i] = dec->filtbuf[i];
 202     off = (t / 25) + dec->offset1[quart >> 1] + 18;
 203     ptr0 = tmp + 145 - off;
 204     ptr1 = tmp + 146;
 205     filter = (const int16_t*)ts_240 + (t % 25) * 2;
 206     for(i = 0; i < 60; i++){
 207         t = (ptr0[0] * filter[0] + ptr0[1] * filter[1] + 0x2000) >> 14;
 208         ptr0++;
 209         dec->newvec[i] = t;
 210         ptr1[i] = t;
 211     }
 212 }
 213
 214 static void truespeech_place_pulses(TSContext *dec, int16_t *out, int quart)
 215 {
 216     int16_t tmp[7];
 217     int i, j, t;
 218     const int16_t *ptr1;
 219     int16_t *ptr2;
 220     int coef;
 221
 222     memset(out, 0, 60 * 2);
 223     for(i = 0; i < 7; i++) {
 224         t = dec->pulseval[quart] & 3;
 225         dec->pulseval[quart] >>= 2;
 226         tmp[6 - i] = ts_562[dec->pulseoff[quart] * 4 + t];
 227     }
 228
 229     coef = dec->pulsepos[quart] >> 15;
 230     ptr1 = (const int16_t*)ts_140 + 30;
 231     ptr2 = tmp;
 232     for(i = 0, j = 3; (i < 30) && (j > 0); i++){
 233         t = *ptr1++;
 234         if(coef >= t)
 235             coef -= t;
 236         else{
 237             out[i] = *ptr2++;
 238             ptr1 += 30;
 239             j--;
 240         }
 241     }
 242     coef = dec->pulsepos[quart] & 0x7FFF;
 243     ptr1 = (const int16_t*)ts_140;
 244     for(i = 30, j = 4; (i < 60) && (j > 0); i++){
 245         t = *ptr1++;
 246         if(coef >= t)
 247             coef -= t;
 248         else{
 249             out[i] = *ptr2++;
 250             ptr1 += 30;
 251             j--;
 252         }
 253     }
 254
 255 }
 256
 257 static void truespeech_update_filters(TSContext *dec, int16_t *out, int quart)
 258 {
 259     int i;
 260
 261     for(i = 0; i < 86; i++)
 262         dec->filtbuf[i] = dec->filtbuf[i + 60];
 263     for(i = 0; i < 60; i++){
 264         dec->filtbuf[i + 86] = out[i] + dec->newvec[i] - (dec->newvec[i] >> 3);
 265         out[i] += dec->newvec[i];
 266     }
 267 }
 268
 269 static void truespeech_synth(TSContext *dec, int16_t *out, int quart)
 270 {
 271     int i,k;
 272     int t[8];
 273     int16_t *ptr0, *ptr1;
 274
 275     ptr0 = dec->tmp1;
 276     ptr1 = dec->filters + quart * 8;
 277     for(i = 0; i < 60; i++){
 278         int sum = 0;
 279         for(k = 0; k < 8; k++)
 280             sum += ptr0[k] * ptr1[k];
 281         sum = (sum + (out[i] << 12) + 0x800) >> 12;
 282         out[i] = clip(sum, -0x7FFE, 0x7FFE);
 283         for(k = 7; k > 0; k--)
 284             ptr0[k] = ptr0[k - 1];
 285         ptr0[0] = out[i];
 286     }
 287
 288     for(i = 0; i < 8; i++)
 289         t[i] = (ts_5E2[i] * ptr1[i]) >> 15;
 290
 291     ptr0 = dec->tmp2;
 292     for(i = 0; i < 60; i++){
 293         int sum = 0;
 294         for(k = 0; k < 8; k++)
 295             sum += ptr0[k] * t[k];
 296         for(k = 7; k > 0; k--)
 297             ptr0[k] = ptr0[k - 1];
 298         ptr0[0] = out[i];
 299         out[i] = ((out[i] << 12) - sum) >> 12;
 300     }
 301
 302     for(i = 0; i < 8; i++)
 303         t[i] = (ts_5F2[i] * ptr1[i]) >> 15;
 304
 305     ptr0 = dec->tmp3;
 306     for(i = 0; i < 60; i++){
 307         int sum = out[i] << 12;
 308         for(k = 0; k < 8; k++)
 309             sum += ptr0[k] * t[k];
 310         for(k = 7; k > 0; k--)
 311             ptr0[k] = ptr0[k - 1];
 312         ptr0[0] = clip((sum + 0x800) >> 12, -0x7FFE, 0x7FFE);
 313
 314         sum = ((ptr0[1] * (dec->filtval - (dec->filtval >> 2))) >> 4) + sum;
 315         sum = sum - (sum >> 3);
 316         out[i] = clip((sum + 0x800) >> 12, -0x7FFE, 0x7FFE);
 317     }
 318 }
 319
 320 static void truespeech_save_prevvec(TSContext *c)
 321 {
 322     int i;
 323
 324     for(i = 0; i < 8; i++)
 325         c->prevfilt[i] = c->cvector[i];
 326 }
 327
 328 static int truespeech_decode_frame(AVCodecContext *avctx,
 329                 void *data, int *data_size,
 330                 uint8_t *buf, int buf_size)
 331 {
 332     TSContext *c = avctx->priv_data;
 333
 334     int i;
 335     short *samples = data;
 336     int consumed = 0;
 337     int16_t out_buf[240];
 338
 339     if (!buf_size)
 340         return 0;
 341
 342     while (consumed < buf_size) {
 343         truespeech_read_frame(c, buf + consumed);
 344         consumed += 32;
 345
 346         truespeech_correlate_filter(c);
 347         truespeech_filters_merge(c);
 348
 349         memset(out_buf, 0, 240 * 2);
 350         for(i = 0; i < 4; i++) {
 351             truespeech_apply_twopoint_filter(c, i);
 352             truespeech_place_pulses(c, out_buf + i * 60, i);
 353             truespeech_update_filters(c, out_buf + i * 60, i);
 354             truespeech_synth(c, out_buf + i * 60, i);
 355         }
 356
 357         truespeech_save_prevvec(c);
 358
 359         /* finally output decoded frame */
 360         for(i = 0; i < 240; i++)
 361             *samples++ = out_buf[i];
 362
 363     }
 364
 365     *data_size = consumed * 15;
 366
 367     return buf_size;
 368 }
 369
 370 AVCodec truespeech_decoder = {
 371     "truespeech",
 372     CODEC_TYPE_AUDIO,
 373     CODEC_ID_TRUESPEECH,
 374     sizeof(TSContext),
 375     truespeech_decode_init,
 376     NULL,
 377     NULL,
 378     truespeech_decode_frame,
 379 };