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/channel_layout.h"
  23 #include "libavutil/intreadwrite.h"
  24 #include "avcodec.h"
  25 #include "bswapdsp.h"
  26 #include "get_bits.h"
  27 #include "internal.h"
  28
  29 #include "truespeech_data.h"
  30 /**
  31  * @file
  32  * TrueSpeech decoder.
  33  */
  34
  35 /**
  36  * TrueSpeech decoder context
  37  */
  38 typedef struct TSContext {
  39     BswapDSPContext bdsp;
  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         avpriv_request_sample(avctx, "Channel count %d", avctx->channels);
  67         return AVERROR_PATCHWELCOME;
  68     }
  69
  70     avctx->channel_layout = AV_CH_LAYOUT_MONO;
  71     avctx->sample_fmt     = AV_SAMPLE_FMT_S16;
  72
  73     ff_bswapdsp_init(&c->bdsp);
  74
  75     return 0;
  76 }
  77
  78 static void truespeech_read_frame(TSContext *dec, const uint8_t *input)
  79 {
  80     GetBitContext gb;
  81
  82     dec->bdsp.bswap_buf((uint32_t *) dec->buffer, (const uint32_t *) input, 8);
  83     init_get_bits(&gb, dec->buffer, 32 * 8);
  84
  85     dec->vector[7] = ts_codebook[7][get_bits(&gb, 3)];
  86     dec->vector[6] = ts_codebook[6][get_bits(&gb, 3)];
  87     dec->vector[5] = ts_codebook[5][get_bits(&gb, 3)];
  88     dec->vector[4] = ts_codebook[4][get_bits(&gb, 4)];
  89     dec->vector[3] = ts_codebook[3][get_bits(&gb, 4)];
  90     dec->vector[2] = ts_codebook[2][get_bits(&gb, 4)];
  91     dec->vector[1] = ts_codebook[1][get_bits(&gb, 5)];
  92     dec->vector[0] = ts_codebook[0][get_bits(&gb, 5)];
  93     dec->flag      = get_bits1(&gb);
  94
  95     dec->offset1[0] = get_bits(&gb, 4) << 4;
  96     dec->offset2[3] = get_bits(&gb, 7);
  97     dec->offset2[2] = get_bits(&gb, 7);
  98     dec->offset2[1] = get_bits(&gb, 7);
  99     dec->offset2[0] = get_bits(&gb, 7);
 100
 101     dec->offset1[1]  = get_bits(&gb, 4);
 102     dec->pulseval[1] = get_bits(&gb, 14);
 103     dec->pulseval[0] = get_bits(&gb, 14);
 104
 105     dec->offset1[1] |= get_bits(&gb, 4) << 4;
 106     dec->pulseval[3] = get_bits(&gb, 14);
 107     dec->pulseval[2] = get_bits(&gb, 14);
 108
 109     dec->offset1[0] |= get_bits1(&gb);
 110     dec->pulsepos[0] = get_bits_long(&gb, 27);
 111     dec->pulseoff[0] = get_bits(&gb, 4);
 112
 113     dec->offset1[0] |= get_bits1(&gb) << 1;
 114     dec->pulsepos[1] = get_bits_long(&gb, 27);
 115     dec->pulseoff[1] = get_bits(&gb, 4);
 116
 117     dec->offset1[0] |= get_bits1(&gb) << 2;
 118     dec->pulsepos[2] = get_bits_long(&gb, 27);
 119     dec->pulseoff[2] = get_bits(&gb, 4);
 120
 121     dec->offset1[0] |= get_bits1(&gb) << 3;
 122     dec->pulsepos[3] = get_bits_long(&gb, 27);
 123     dec->pulseoff[3] = get_bits(&gb, 4);
 124 }
 125
 126 static void truespeech_correlate_filter(TSContext *dec)
 127 {
 128     int16_t tmp[8];
 129     int i, j;
 130
 131     for(i = 0; i < 8; i++){
 132         if(i > 0){
 133             memcpy(tmp, dec->cvector, i * sizeof(*tmp));
 134             for(j = 0; j < i; j++)
 135                 dec->cvector[j] = ((tmp[i - j - 1] * dec->vector[i]) +
 136                                    (dec->cvector[j] << 15) + 0x4000) >> 15;
 137         }
 138         dec->cvector[i] = (8 - dec->vector[i]) >> 3;
 139     }
 140     for(i = 0; i < 8; i++)
 141         dec->cvector[i] = (dec->cvector[i] * ts_decay_994_1000[i]) >> 15;
 142
 143     dec->filtval = dec->vector[0];
 144 }
 145
 146 static void truespeech_filters_merge(TSContext *dec)
 147 {
 148     int i;
 149
 150     if(!dec->flag){
 151         for(i = 0; i < 8; i++){
 152             dec->filters[i + 0] = dec->prevfilt[i];
 153             dec->filters[i + 8] = dec->prevfilt[i];
 154         }
 155     }else{
 156         for(i = 0; i < 8; i++){
 157             dec->filters[i + 0]=(dec->cvector[i] * 21846 + dec->prevfilt[i] * 10923 + 16384) >> 15;
 158             dec->filters[i + 8]=(dec->cvector[i] * 10923 + dec->prevfilt[i] * 21846 + 16384) >> 15;
 159         }
 160     }
 161     for(i = 0; i < 8; i++){
 162         dec->filters[i + 16] = dec->cvector[i];
 163         dec->filters[i + 24] = dec->cvector[i];
 164     }
 165 }
 166
 167 static void truespeech_apply_twopoint_filter(TSContext *dec, int quart)
 168 {
 169     int16_t tmp[146 + 60], *ptr0, *ptr1;
 170     const int16_t *filter;
 171     int i, t, off;
 172
 173     t = dec->offset2[quart];
 174     if(t == 127){
 175         memset(dec->newvec, 0, 60 * sizeof(*dec->newvec));
 176         return;
 177     }
 178     for(i = 0; i < 146; i++)
 179         tmp[i] = dec->filtbuf[i];
 180     off = (t / 25) + dec->offset1[quart >> 1] + 18;
 181     off = av_clip(off, 0, 145);
 182     ptr0 = tmp + 145 - off;
 183     ptr1 = tmp + 146;
 184     filter = 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 = 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 = 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     AVFrame *frame     = data;
 310     const uint8_t *buf = avpkt->data;
 311     int buf_size = avpkt->size;
 312     TSContext *c = avctx->priv_data;
 313
 314     int i, j;
 315     int16_t *samples;
 316     int iterations, ret;
 317
 318     iterations = buf_size / 32;
 319
 320     if (!iterations) {
 321         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 322                "Too small input buffer (%d bytes), need at least 32 bytes\n", buf_size);
 323         return -1;
 324     }
 325
 326     /* get output buffer */
 327     frame->nb_samples = iterations * 240;
 328     if ((ret = ff_get_buffer(avctx, frame, 0)) < 0)
 329         return ret;
 330     samples = (int16_t *)frame->data[0];
 331
 332     memset(samples, 0, iterations * 240 * sizeof(*samples));
 333
 334     for(j = 0; j < iterations; j++) {
 335         truespeech_read_frame(c, buf);
 336         buf += 32;
 337
 338         truespeech_correlate_filter(c);
 339         truespeech_filters_merge(c);
 340
 341         for(i = 0; i < 4; i++) {
 342             truespeech_apply_twopoint_filter(c, i);
 343             truespeech_place_pulses  (c, samples, i);
 344             truespeech_update_filters(c, samples, i);
 345             truespeech_synth         (c, samples, i);
 346             samples += 60;
 347         }
 348
 349         truespeech_save_prevvec(c);
 350     }
 351
 352     *got_frame_ptr = 1;
 353
 354     return buf_size;
 355 }
 356
 357 AVCodec ff_truespeech_decoder = {
 358     .name           = "truespeech",
 359     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("DSP Group TrueSpeech"),
 360     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 361     .id             = AV_CODEC_ID_TRUESPEECH,
 362     .priv_data_size = sizeof(TSContext),
 363     .init           = truespeech_decode_init,
 364     .decode         = truespeech_decode_frame,
 365     .capabilities   = AV_CODEC_CAP_DR1,
 366 };