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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   6  *
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  16  *
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  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  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     DSPContext dsp;
  38     /* input data */
  39     uint8_t buffer[32];
  40     int16_t vector[8];  ///< input vector: 5/5/4/4/4/3/3/3
  41     int offset1[2];     ///< 8-bit value, used in one copying offset
  42     int offset2[4];     ///< 7-bit value, encodes offsets for copying and for two-point filter
  43     int pulseoff[4];    ///< 4-bit offset of pulse values block
  44     int pulsepos[4];    ///< 27-bit variable, encodes 7 pulse positions
  45     int pulseval[4];    ///< 7x2-bit pulse values
  46     int flag;           ///< 1-bit flag, shows how to choose filters
  47     /* temporary data */
  48     int filtbuf[146];   // some big vector used for storing filters
  49     int prevfilt[8];    // filter from previous frame
  50     int16_t tmp1[8];    // coefficients for adding to out
  51     int16_t tmp2[8];    // coefficients for adding to out
  52     int16_t tmp3[8];    // coefficients for adding to out
  53     int16_t cvector[8]; // correlated input vector
  54     int filtval;        // gain value for one function
  55     int16_t newvec[60]; // tmp vector
  56     int16_t filters[32]; // filters for every subframe
  57 } TSContext;
  58
  59 static av_cold int truespeech_decode_init(AVCodecContext * avctx)
  60 {
  61     TSContext *c = avctx->priv_data;
  62
  63     if (avctx->channels != 1) {
  64         av_log_ask_for_sample(avctx, "Unsupported channel count: %d\n", avctx->channels);
  65         return AVERROR(EINVAL);
  66     }
  67
  68     avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_S16;
  69
  70     dsputil_init(&c->dsp, avctx);
  71
  72     return 0;
  73 }
  74
  75 static void truespeech_read_frame(TSContext *dec, const uint8_t *input)
  76 {
  77     GetBitContext gb;
  78
  79     dec->dsp.bswap_buf((uint32_t *)dec->buffer, (const uint32_t *)input, 8);
  80     init_get_bits(&gb, dec->buffer, 32 * 8);
  81
  82     dec->vector[7] = ts_codebook[7][get_bits(&gb, 3)];
  83     dec->vector[6] = ts_codebook[6][get_bits(&gb, 3)];
  84     dec->vector[5] = ts_codebook[5][get_bits(&gb, 3)];
  85     dec->vector[4] = ts_codebook[4][get_bits(&gb, 4)];
  86     dec->vector[3] = ts_codebook[3][get_bits(&gb, 4)];
  87     dec->vector[2] = ts_codebook[2][get_bits(&gb, 4)];
  88     dec->vector[1] = ts_codebook[1][get_bits(&gb, 5)];
  89     dec->vector[0] = ts_codebook[0][get_bits(&gb, 5)];
  90     dec->flag      = get_bits1(&gb);
  91
  92     dec->offset1[0] = get_bits(&gb, 4) << 4;
  93     dec->offset2[3] = get_bits(&gb, 7);
  94     dec->offset2[2] = get_bits(&gb, 7);
  95     dec->offset2[1] = get_bits(&gb, 7);
  96     dec->offset2[0] = get_bits(&gb, 7);
  97
  98     dec->offset1[1]  = get_bits(&gb, 4);
  99     dec->pulseval[1] = get_bits(&gb, 14);
 100     dec->pulseval[0] = get_bits(&gb, 14);
 101
 102     dec->offset1[1] |= get_bits(&gb, 4) << 4;
 103     dec->pulseval[3] = get_bits(&gb, 14);
 104     dec->pulseval[2] = get_bits(&gb, 14);
 105
 106     dec->offset1[0] |= get_bits1(&gb);
 107     dec->pulsepos[0] = get_bits_long(&gb, 27);
 108     dec->pulseoff[0] = get_bits(&gb, 4);
 109
 110     dec->offset1[0] |= get_bits1(&gb) << 1;
 111     dec->pulsepos[1] = get_bits_long(&gb, 27);
 112     dec->pulseoff[1] = get_bits(&gb, 4);
 113
 114     dec->offset1[0] |= get_bits1(&gb) << 2;
 115     dec->pulsepos[2] = get_bits_long(&gb, 27);
 116     dec->pulseoff[2] = get_bits(&gb, 4);
 117
 118     dec->offset1[0] |= get_bits1(&gb) << 3;
 119     dec->pulsepos[3] = get_bits_long(&gb, 27);
 120     dec->pulseoff[3] = get_bits(&gb, 4);
 121 }
 122
 123 static void truespeech_correlate_filter(TSContext *dec)
 124 {
 125     int16_t tmp[8];
 126     int i, j;
 127
 128     for(i = 0; i < 8; i++){
 129         if(i > 0){
 130             memcpy(tmp, dec->cvector, i * sizeof(*tmp));
 131             for(j = 0; j < i; j++)
 132                 dec->cvector[j] = ((tmp[i - j - 1] * dec->vector[i]) +
 133                                    (dec->cvector[j] << 15) + 0x4000) >> 15;
 134         }
 135         dec->cvector[i] = (8 - dec->vector[i]) >> 3;
 136     }
 137     for(i = 0; i < 8; i++)
 138         dec->cvector[i] = (dec->cvector[i] * ts_decay_994_1000[i]) >> 15;
 139
 140     dec->filtval = dec->vector[0];
 141 }
 142
 143 static void truespeech_filters_merge(TSContext *dec)
 144 {
 145     int i;
 146
 147     if(!dec->flag){
 148         for(i = 0; i < 8; i++){
 149             dec->filters[i + 0] = dec->prevfilt[i];
 150             dec->filters[i + 8] = dec->prevfilt[i];
 151         }
 152     }else{
 153         for(i = 0; i < 8; i++){
 154             dec->filters[i + 0]=(dec->cvector[i] * 21846 + dec->prevfilt[i] * 10923 + 16384) >> 15;
 155             dec->filters[i + 8]=(dec->cvector[i] * 10923 + dec->prevfilt[i] * 21846 + 16384) >> 15;
 156         }
 157     }
 158     for(i = 0; i < 8; i++){
 159         dec->filters[i + 16] = dec->cvector[i];
 160         dec->filters[i + 24] = dec->cvector[i];
 161     }
 162 }
 163
 164 static void truespeech_apply_twopoint_filter(TSContext *dec, int quart)
 165 {
 166     int16_t tmp[146 + 60], *ptr0, *ptr1;
 167     const int16_t *filter;
 168     int i, t, off;
 169
 170     t = dec->offset2[quart];
 171     if(t == 127){
 172         memset(dec->newvec, 0, 60 * sizeof(*dec->newvec));
 173         return;
 174     }
 175     for(i = 0; i < 146; i++)
 176         tmp[i] = dec->filtbuf[i];
 177     off = (t / 25) + dec->offset1[quart >> 1] + 18;
 178     ptr0 = tmp + 145 - off;
 179     ptr1 = tmp + 146;
 180     filter = (const int16_t*)ts_order2_coeffs + (t % 25) * 2;
 181     for(i = 0; i < 60; i++){
 182         t = (ptr0[0] * filter[0] + ptr0[1] * filter[1] + 0x2000) >> 14;
 183         ptr0++;
 184         dec->newvec[i] = t;
 185         ptr1[i] = t;
 186     }
 187 }
 188
 189 static void truespeech_place_pulses(TSContext *dec, int16_t *out, int quart)
 190 {
 191     int16_t tmp[7];
 192     int i, j, t;
 193     const int16_t *ptr1;
 194     int16_t *ptr2;
 195     int coef;
 196
 197     memset(out, 0, 60 * sizeof(*out));
 198     for(i = 0; i < 7; i++) {
 199         t = dec->pulseval[quart] & 3;
 200         dec->pulseval[quart] >>= 2;
 201         tmp[6 - i] = ts_pulse_scales[dec->pulseoff[quart] * 4 + t];
 202     }
 203
 204     coef = dec->pulsepos[quart] >> 15;
 205     ptr1 = (const int16_t*)ts_pulse_values + 30;
 206     ptr2 = tmp;
 207     for(i = 0, j = 3; (i < 30) && (j > 0); i++){
 208         t = *ptr1++;
 209         if(coef >= t)
 210             coef -= t;
 211         else{
 212             out[i] = *ptr2++;
 213             ptr1 += 30;
 214             j--;
 215         }
 216     }
 217     coef = dec->pulsepos[quart] & 0x7FFF;
 218     ptr1 = (const int16_t*)ts_pulse_values;
 219     for(i = 30, j = 4; (i < 60) && (j > 0); i++){
 220         t = *ptr1++;
 221         if(coef >= t)
 222             coef -= t;
 223         else{
 224             out[i] = *ptr2++;
 225             ptr1 += 30;
 226             j--;
 227         }
 228     }
 229
 230 }
 231
 232 static void truespeech_update_filters(TSContext *dec, int16_t *out, int quart)
 233 {
 234     int i;
 235
 236     memmove(dec->filtbuf, &dec->filtbuf[60], 86 * sizeof(*dec->filtbuf));
 237     for(i = 0; i < 60; i++){
 238         dec->filtbuf[i + 86] = out[i] + dec->newvec[i] - (dec->newvec[i] >> 3);
 239         out[i] += dec->newvec[i];
 240     }
 241 }
 242
 243 static void truespeech_synth(TSContext *dec, int16_t *out, int quart)
 244 {
 245     int i,k;
 246     int t[8];
 247     int16_t *ptr0, *ptr1;
 248
 249     ptr0 = dec->tmp1;
 250     ptr1 = dec->filters + quart * 8;
 251     for(i = 0; i < 60; i++){
 252         int sum = 0;
 253         for(k = 0; k < 8; k++)
 254             sum += ptr0[k] * ptr1[k];
 255         sum = (sum + (out[i] << 12) + 0x800) >> 12;
 256         out[i] = av_clip(sum, -0x7FFE, 0x7FFE);
 257         for(k = 7; k > 0; k--)
 258             ptr0[k] = ptr0[k - 1];
 259         ptr0[0] = out[i];
 260     }
 261
 262     for(i = 0; i < 8; i++)
 263         t[i] = (ts_decay_35_64[i] * ptr1[i]) >> 15;
 264
 265     ptr0 = dec->tmp2;
 266     for(i = 0; i < 60; i++){
 267         int sum = 0;
 268         for(k = 0; k < 8; k++)
 269             sum += ptr0[k] * t[k];
 270         for(k = 7; k > 0; k--)
 271             ptr0[k] = ptr0[k - 1];
 272         ptr0[0] = out[i];
 273         out[i] = ((out[i] << 12) - sum) >> 12;
 274     }
 275
 276     for(i = 0; i < 8; i++)
 277         t[i] = (ts_decay_3_4[i] * ptr1[i]) >> 15;
 278
 279     ptr0 = dec->tmp3;
 280     for(i = 0; i < 60; i++){
 281         int sum = out[i] << 12;
 282         for(k = 0; k < 8; k++)
 283             sum += ptr0[k] * t[k];
 284         for(k = 7; k > 0; k--)
 285             ptr0[k] = ptr0[k - 1];
 286         ptr0[0] = av_clip((sum + 0x800) >> 12, -0x7FFE, 0x7FFE);
 287
 288         sum = ((ptr0[1] * (dec->filtval - (dec->filtval >> 2))) >> 4) + sum;
 289         sum = sum - (sum >> 3);
 290         out[i] = av_clip((sum + 0x800) >> 12, -0x7FFE, 0x7FFE);
 291     }
 292 }
 293
 294 static void truespeech_save_prevvec(TSContext *c)
 295 {
 296     int i;
 297
 298     for(i = 0; i < 8; i++)
 299         c->prevfilt[i] = c->cvector[i];
 300 }
 301
 302 static int truespeech_decode_frame(AVCodecContext *avctx,
 303                 void *data, int *data_size,
 304                 AVPacket *avpkt)
 305 {
 306     const uint8_t *buf = avpkt->data;
 307     int buf_size = avpkt->size;
 308     TSContext *c = avctx->priv_data;
 309
 310     int i, j;
 311     short *samples = data;
 312     int iterations, out_size;
 313
 314     iterations = buf_size / 32;
 315
 316     if (!iterations) {
 317         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 318                "Too small input buffer (%d bytes), need at least 32 bytes\n", buf_size);
 319         return -1;
 320     }
 321
 322     out_size = iterations * 240 * av_get_bytes_per_sample(avctx->sample_fmt);
 323     if (*data_size < out_size) {
 324         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Output buffer is too small\n");
 325         return AVERROR(EINVAL);
 326     }
 327
 328     memset(samples, 0, out_size);
 329
 330     for(j = 0; j < iterations; j++) {
 331         truespeech_read_frame(c, buf);
 332         buf += 32;
 333
 334         truespeech_correlate_filter(c);
 335         truespeech_filters_merge(c);
 336
 337         for(i = 0; i < 4; i++) {
 338             truespeech_apply_twopoint_filter(c, i);
 339             truespeech_place_pulses  (c, samples, i);
 340             truespeech_update_filters(c, samples, i);
 341             truespeech_synth         (c, samples, i);
 342             samples += 60;
 343         }
 344
 345         truespeech_save_prevvec(c);
 346     }
 347
 348     *data_size = out_size;
 349
 350     return buf_size;
 351 }
 352
 353 AVCodec ff_truespeech_decoder = {
 354     .name           = "truespeech",
 355     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 356     .id             = CODEC_ID_TRUESPEECH,
 357     .priv_data_size = sizeof(TSContext),
 358     .init           = truespeech_decode_init,
 359     .decode         = truespeech_decode_frame,
 360     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("DSP Group TrueSpeech"),
 361 };