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/audioconvert.h"
  23 #include "libavutil/intreadwrite.h"
  24 #include "avcodec.h"
  25 #include "dsputil.h"
  26 #include "get_bits.h"
  27
  28 #include "truespeech_data.h"
  29 /**
  30  * @file
  31  * TrueSpeech decoder.
  32  */
  33
  34 /**
  35  * TrueSpeech decoder context
  36  */
  37 typedef struct {
  38     AVFrame frame;
  39     DSPContext dsp;
  40     /* input data */
  41     DECLARE_ALIGNED(16, uint8_t, buffer)[32];
  42     int16_t vector[8];  ///< input vector: 5/5/4/4/4/3/3/3
  43     int offset1[2];     ///< 8-bit value, used in one copying offset
  44     int offset2[4];     ///< 7-bit value, encodes offsets for copying and for two-point filter
  45     int pulseoff[4];    ///< 4-bit offset of pulse values block
  46     int pulsepos[4];    ///< 27-bit variable, encodes 7 pulse positions
  47     int pulseval[4];    ///< 7x2-bit pulse values
  48     int flag;           ///< 1-bit flag, shows how to choose filters
  49     /* temporary data */
  50     int filtbuf[146];   // some big vector used for storing filters
  51     int prevfilt[8];    // filter from previous frame
  52     int16_t tmp1[8];    // coefficients for adding to out
  53     int16_t tmp2[8];    // coefficients for adding to out
  54     int16_t tmp3[8];    // coefficients for adding to out
  55     int16_t cvector[8]; // correlated input vector
  56     int filtval;        // gain value for one function
  57     int16_t newvec[60]; // tmp vector
  58     int16_t filters[32]; // filters for every subframe
  59 } TSContext;
  60
  61 static av_cold int truespeech_decode_init(AVCodecContext * avctx)
  62 {
  63     TSContext *c = avctx->priv_data;
  64
  65     if (avctx->channels != 1) {
  66         av_log_ask_for_sample(avctx, "Unsupported channel count: %d\n", avctx->channels);
  67         return AVERROR(EINVAL);
  68     }
  69
  70     avctx->channel_layout = AV_CH_LAYOUT_MONO;
  71     avctx->sample_fmt     = AV_SAMPLE_FMT_S16;
  72
  73     ff_dsputil_init(&c->dsp, avctx);
  74
  75     avcodec_get_frame_defaults(&c->frame);
  76     avctx->coded_frame = &c->frame;
  77
  78     return 0;
  79 }
  80
  81 static void truespeech_read_frame(TSContext *dec, const uint8_t *input)
  82 {
  83     GetBitContext gb;
  84
  85     dec->dsp.bswap_buf((uint32_t *)dec->buffer, (const uint32_t *)input, 8);
  86     init_get_bits(&gb, dec->buffer, 32 * 8);
  87
  88     dec->vector[7] = ts_codebook[7][get_bits(&gb, 3)];
  89     dec->vector[6] = ts_codebook[6][get_bits(&gb, 3)];
  90     dec->vector[5] = ts_codebook[5][get_bits(&gb, 3)];
  91     dec->vector[4] = ts_codebook[4][get_bits(&gb, 4)];
  92     dec->vector[3] = ts_codebook[3][get_bits(&gb, 4)];
  93     dec->vector[2] = ts_codebook[2][get_bits(&gb, 4)];
  94     dec->vector[1] = ts_codebook[1][get_bits(&gb, 5)];
  95     dec->vector[0] = ts_codebook[0][get_bits(&gb, 5)];
  96     dec->flag      = get_bits1(&gb);
  97
  98     dec->offset1[0] = get_bits(&gb, 4) << 4;
  99     dec->offset2[3] = get_bits(&gb, 7);
 100     dec->offset2[2] = get_bits(&gb, 7);
 101     dec->offset2[1] = get_bits(&gb, 7);
 102     dec->offset2[0] = get_bits(&gb, 7);
 103
 104     dec->offset1[1]  = get_bits(&gb, 4);
 105     dec->pulseval[1] = get_bits(&gb, 14);
 106     dec->pulseval[0] = get_bits(&gb, 14);
 107
 108     dec->offset1[1] |= get_bits(&gb, 4) << 4;
 109     dec->pulseval[3] = get_bits(&gb, 14);
 110     dec->pulseval[2] = get_bits(&gb, 14);
 111
 112     dec->offset1[0] |= get_bits1(&gb);
 113     dec->pulsepos[0] = get_bits_long(&gb, 27);
 114     dec->pulseoff[0] = get_bits(&gb, 4);
 115
 116     dec->offset1[0] |= get_bits1(&gb) << 1;
 117     dec->pulsepos[1] = get_bits_long(&gb, 27);
 118     dec->pulseoff[1] = get_bits(&gb, 4);
 119
 120     dec->offset1[0] |= get_bits1(&gb) << 2;
 121     dec->pulsepos[2] = get_bits_long(&gb, 27);
 122     dec->pulseoff[2] = get_bits(&gb, 4);
 123
 124     dec->offset1[0] |= get_bits1(&gb) << 3;
 125     dec->pulsepos[3] = get_bits_long(&gb, 27);
 126     dec->pulseoff[3] = get_bits(&gb, 4);
 127 }
 128
 129 static void truespeech_correlate_filter(TSContext *dec)
 130 {
 131     int16_t tmp[8];
 132     int i, j;
 133
 134     for(i = 0; i < 8; i++){
 135         if(i > 0){
 136             memcpy(tmp, dec->cvector, i * sizeof(*tmp));
 137             for(j = 0; j < i; j++)
 138                 dec->cvector[j] = ((tmp[i - j - 1] * dec->vector[i]) +
 139                                    (dec->cvector[j] << 15) + 0x4000) >> 15;
 140         }
 141         dec->cvector[i] = (8 - dec->vector[i]) >> 3;
 142     }
 143     for(i = 0; i < 8; i++)
 144         dec->cvector[i] = (dec->cvector[i] * ts_decay_994_1000[i]) >> 15;
 145
 146     dec->filtval = dec->vector[0];
 147 }
 148
 149 static void truespeech_filters_merge(TSContext *dec)
 150 {
 151     int i;
 152
 153     if(!dec->flag){
 154         for(i = 0; i < 8; i++){
 155             dec->filters[i + 0] = dec->prevfilt[i];
 156             dec->filters[i + 8] = dec->prevfilt[i];
 157         }
 158     }else{
 159         for(i = 0; i < 8; i++){
 160             dec->filters[i + 0]=(dec->cvector[i] * 21846 + dec->prevfilt[i] * 10923 + 16384) >> 15;
 161             dec->filters[i + 8]=(dec->cvector[i] * 10923 + dec->prevfilt[i] * 21846 + 16384) >> 15;
 162         }
 163     }
 164     for(i = 0; i < 8; i++){
 165         dec->filters[i + 16] = dec->cvector[i];
 166         dec->filters[i + 24] = dec->cvector[i];
 167     }
 168 }
 169
 170 static void truespeech_apply_twopoint_filter(TSContext *dec, int quart)
 171 {
 172     int16_t tmp[146 + 60], *ptr0, *ptr1;
 173     const int16_t *filter;
 174     int i, t, off;
 175
 176     t = dec->offset2[quart];
 177     if(t == 127){
 178         memset(dec->newvec, 0, 60 * sizeof(*dec->newvec));
 179         return;
 180     }
 181     for(i = 0; i < 146; i++)
 182         tmp[i] = dec->filtbuf[i];
 183     off = (t / 25) + dec->offset1[quart >> 1] + 18;
 184     off = av_clip(off, 0, 145);
 185     ptr0 = tmp + 145 - off;
 186     ptr1 = tmp + 146;
 187     filter = ts_order2_coeffs + (t % 25) * 2;
 188     for(i = 0; i < 60; i++){
 189         t = (ptr0[0] * filter[0] + ptr0[1] * filter[1] + 0x2000) >> 14;
 190         ptr0++;
 191         dec->newvec[i] = t;
 192         ptr1[i] = t;
 193     }
 194 }
 195
 196 static void truespeech_place_pulses(TSContext *dec, int16_t *out, int quart)
 197 {
 198     int16_t tmp[7];
 199     int i, j, t;
 200     const int16_t *ptr1;
 201     int16_t *ptr2;
 202     int coef;
 203
 204     memset(out, 0, 60 * sizeof(*out));
 205     for(i = 0; i < 7; i++) {
 206         t = dec->pulseval[quart] & 3;
 207         dec->pulseval[quart] >>= 2;
 208         tmp[6 - i] = ts_pulse_scales[dec->pulseoff[quart] * 4 + t];
 209     }
 210
 211     coef = dec->pulsepos[quart] >> 15;
 212     ptr1 = ts_pulse_values + 30;
 213     ptr2 = tmp;
 214     for(i = 0, j = 3; (i < 30) && (j > 0); i++){
 215         t = *ptr1++;
 216         if(coef >= t)
 217             coef -= t;
 218         else{
 219             out[i] = *ptr2++;
 220             ptr1 += 30;
 221             j--;
 222         }
 223     }
 224     coef = dec->pulsepos[quart] & 0x7FFF;
 225     ptr1 = ts_pulse_values;
 226     for(i = 30, j = 4; (i < 60) && (j > 0); i++){
 227         t = *ptr1++;
 228         if(coef >= t)
 229             coef -= t;
 230         else{
 231             out[i] = *ptr2++;
 232             ptr1 += 30;
 233             j--;
 234         }
 235     }
 236
 237 }
 238
 239 static void truespeech_update_filters(TSContext *dec, int16_t *out, int quart)
 240 {
 241     int i;
 242
 243     memmove(dec->filtbuf, &dec->filtbuf[60], 86 * sizeof(*dec->filtbuf));
 244     for(i = 0; i < 60; i++){
 245         dec->filtbuf[i + 86] = out[i] + dec->newvec[i] - (dec->newvec[i] >> 3);
 246         out[i] += dec->newvec[i];
 247     }
 248 }
 249
 250 static void truespeech_synth(TSContext *dec, int16_t *out, int quart)
 251 {
 252     int i,k;
 253     int t[8];
 254     int16_t *ptr0, *ptr1;
 255
 256     ptr0 = dec->tmp1;
 257     ptr1 = dec->filters + quart * 8;
 258     for(i = 0; i < 60; i++){
 259         int sum = 0;
 260         for(k = 0; k < 8; k++)
 261             sum += ptr0[k] * ptr1[k];
 262         sum = (sum + (out[i] << 12) + 0x800) >> 12;
 263         out[i] = av_clip(sum, -0x7FFE, 0x7FFE);
 264         for(k = 7; k > 0; k--)
 265             ptr0[k] = ptr0[k - 1];
 266         ptr0[0] = out[i];
 267     }
 268
 269     for(i = 0; i < 8; i++)
 270         t[i] = (ts_decay_35_64[i] * ptr1[i]) >> 15;
 271
 272     ptr0 = dec->tmp2;
 273     for(i = 0; i < 60; i++){
 274         int sum = 0;
 275         for(k = 0; k < 8; k++)
 276             sum += ptr0[k] * t[k];
 277         for(k = 7; k > 0; k--)
 278             ptr0[k] = ptr0[k - 1];
 279         ptr0[0] = out[i];
 280         out[i] = ((out[i] << 12) - sum) >> 12;
 281     }
 282
 283     for(i = 0; i < 8; i++)
 284         t[i] = (ts_decay_3_4[i] * ptr1[i]) >> 15;
 285
 286     ptr0 = dec->tmp3;
 287     for(i = 0; i < 60; i++){
 288         int sum = out[i] << 12;
 289         for(k = 0; k < 8; k++)
 290             sum += ptr0[k] * t[k];
 291         for(k = 7; k > 0; k--)
 292             ptr0[k] = ptr0[k - 1];
 293         ptr0[0] = av_clip((sum + 0x800) >> 12, -0x7FFE, 0x7FFE);
 294
 295         sum = ((ptr0[1] * (dec->filtval - (dec->filtval >> 2))) >> 4) + sum;
 296         sum = sum - (sum >> 3);
 297         out[i] = av_clip((sum + 0x800) >> 12, -0x7FFE, 0x7FFE);
 298     }
 299 }
 300
 301 static void truespeech_save_prevvec(TSContext *c)
 302 {
 303     int i;
 304
 305     for(i = 0; i < 8; i++)
 306         c->prevfilt[i] = c->cvector[i];
 307 }
 308
 309 static int truespeech_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
 310                                    int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
 311 {
 312     const uint8_t *buf = avpkt->data;
 313     int buf_size = avpkt->size;
 314     TSContext *c = avctx->priv_data;
 315
 316     int i, j;
 317     int16_t *samples;
 318     int iterations, ret;
 319
 320     iterations = buf_size / 32;
 321
 322     if (!iterations) {
 323         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 324                "Too small input buffer (%d bytes), need at least 32 bytes\n", buf_size);
 325         return -1;
 326     }
 327
 328     /* get output buffer */
 329     c->frame.nb_samples = iterations * 240;
 330     if ((ret = avctx->get_buffer(avctx, &c->frame)) < 0) {
 331         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
 332         return ret;
 333     }
 334     samples = (int16_t *)c->frame.data[0];
 335
 336     memset(samples, 0, iterations * 240 * sizeof(*samples));
 337
 338     for(j = 0; j < iterations; j++) {
 339         truespeech_read_frame(c, buf);
 340         buf += 32;
 341
 342         truespeech_correlate_filter(c);
 343         truespeech_filters_merge(c);
 344
 345         for(i = 0; i < 4; i++) {
 346             truespeech_apply_twopoint_filter(c, i);
 347             truespeech_place_pulses  (c, samples, i);
 348             truespeech_update_filters(c, samples, i);
 349             truespeech_synth         (c, samples, i);
 350             samples += 60;
 351         }
 352
 353         truespeech_save_prevvec(c);
 354     }
 355
 356     *got_frame_ptr   = 1;
 357     *(AVFrame *)data = c->frame;
 358
 359     return buf_size;
 360 }
 361
 362 AVCodec ff_truespeech_decoder = {
 363     .name           = "truespeech",
 364     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 365     .id             = AV_CODEC_ID_TRUESPEECH,
 366     .priv_data_size = sizeof(TSContext),
 367     .init           = truespeech_decode_init,
 368     .decode         = truespeech_decode_frame,
 369     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1,
 370     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("DSP Group TrueSpeech"),
 371 };