git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/twinvq.c

   1 /*
   2  * TwinVQ decoder
   3  * Copyright (c) 2009 Vitor Sessak
   4  *
   5  * This file is part of FFmpeg.
   6  *
   7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   9  * License as published by the Free Software Foundation; either
  10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  11  *
  12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  15  * Lesser General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21
  22 #include <math.h>
  23 #include <stdint.h>
  24
  25 #include "libavutil/channel_layout.h"
  26 #include "libavutil/float_dsp.h"
  27 #include "avcodec.h"
  28 #include "fft.h"
  29 #include "internal.h"
  30 #include "lsp.h"
  31 #include "sinewin.h"
  32 #include "twinvq.h"
  33
  34 /**
  35  * Evaluate a single LPC amplitude spectrum envelope coefficient from the line
  36  * spectrum pairs.
  37  *
  38  * @param lsp a vector of the cosine of the LSP values
  39  * @param cos_val cos(PI*i/N) where i is the index of the LPC amplitude
  40  * @param order the order of the LSP (and the size of the *lsp buffer). Must
  41  *        be a multiple of four.
  42  * @return the LPC value
  43  *
  44  * @todo reuse code from Vorbis decoder: vorbis_floor0_decode
  45  */
  46 static float eval_lpc_spectrum(const float *lsp, float cos_val, int order)
  47 {
  48     int j;
  49     float p         = 0.5f;
  50     float q         = 0.5f;
  51     float two_cos_w = 2.0f * cos_val;
  52
  53     for (j = 0; j + 1 < order; j += 2 * 2) {
  54         // Unroll the loop once since order is a multiple of four
  55         q *= lsp[j]     - two_cos_w;
  56         p *= lsp[j + 1] - two_cos_w;
  57
  58         q *= lsp[j + 2] - two_cos_w;
  59         p *= lsp[j + 3] - two_cos_w;
  60     }
  61
  62     p *= p * (2.0f - two_cos_w);
  63     q *= q * (2.0f + two_cos_w);
  64
  65     return 0.5 / (p + q);
  66 }
  67
  68 /**
  69  * Evaluate the LPC amplitude spectrum envelope from the line spectrum pairs.
  70  */
  71 static void eval_lpcenv(TwinVQContext *tctx, const float *cos_vals, float *lpc)
  72 {
  73     int i;
  74     const TwinVQModeTab *mtab = tctx->mtab;
  75     int size_s = mtab->size / mtab->fmode[TWINVQ_FT_SHORT].sub;
  76
  77     for (i = 0; i < size_s / 2; i++) {
  78         float cos_i = tctx->cos_tabs[0][i];
  79         lpc[i]              = eval_lpc_spectrum(cos_vals,  cos_i, mtab->n_lsp);
  80         lpc[size_s - i - 1] = eval_lpc_spectrum(cos_vals, -cos_i, mtab->n_lsp);
  81     }
  82 }
  83
  84 static void interpolate(float *out, float v1, float v2, int size)
  85 {
  86     int i;
  87     float step = (v1 - v2) / (size + 1);
  88
  89     for (i = 0; i < size; i++) {
  90         v2    += step;
  91         out[i] = v2;
  92     }
  93 }
  94
  95 static inline float get_cos(int idx, int part, const float *cos_tab, int size)
  96 {
  97     return part ? -cos_tab[size - idx - 1]
  98                 :  cos_tab[idx];
  99 }
 100
 101 /**
 102  * Evaluate the LPC amplitude spectrum envelope from the line spectrum pairs.
 103  * Probably for speed reasons, the coefficients are evaluated as
 104  * siiiibiiiisiiiibiiiisiiiibiiiisiiiibiiiis ...
 105  * where s is an evaluated value, i is a value interpolated from the others
 106  * and b might be either calculated or interpolated, depending on an
 107  * unexplained condition.
 108  *
 109  * @param step the size of a block "siiiibiiii"
 110  * @param in the cosine of the LSP data
 111  * @param part is 0 for 0...PI (positive cosine values) and 1 for PI...2PI
 112  *        (negative cosine values)
 113  * @param size the size of the whole output
 114  */
 115 static inline void eval_lpcenv_or_interp(TwinVQContext *tctx,
 116                                          enum TwinVQFrameType ftype,
 117                                          float *out, const float *in,
 118                                          int size, int step, int part)
 119 {
 120     int i;
 121     const TwinVQModeTab *mtab = tctx->mtab;
 122     const float *cos_tab      = tctx->cos_tabs[ftype];
 123
 124     // Fill the 's'
 125     for (i = 0; i < size; i += step)
 126         out[i] =
 127             eval_lpc_spectrum(in,
 128                               get_cos(i, part, cos_tab, size),
 129                               mtab->n_lsp);
 130
 131     // Fill the 'iiiibiiii'
 132     for (i = step; i <= size - 2 * step; i += step) {
 133         if (out[i + step] + out[i - step] > 1.95 * out[i] ||
 134             out[i + step]                 >= out[i - step]) {
 135             interpolate(out + i - step + 1, out[i], out[i - step], step - 1);
 136         } else {
 137             out[i - step / 2] =
 138                 eval_lpc_spectrum(in,
 139                                   get_cos(i - step / 2, part, cos_tab, size),
 140                                   mtab->n_lsp);
 141             interpolate(out + i - step + 1, out[i - step / 2],
 142                         out[i - step], step / 2 - 1);
 143             interpolate(out + i - step / 2 + 1, out[i],
 144                         out[i - step / 2], step / 2 - 1);
 145         }
 146     }
 147
 148     interpolate(out + size - 2 * step + 1, out[size - step],
 149                 out[size - 2 * step], step - 1);
 150 }
 151
 152 static void eval_lpcenv_2parts(TwinVQContext *tctx, enum TwinVQFrameType ftype,
 153                                const float *buf, float *lpc,
 154                                int size, int step)
 155 {
 156     eval_lpcenv_or_interp(tctx, ftype, lpc, buf, size / 2, step, 0);
 157     eval_lpcenv_or_interp(tctx, ftype, lpc + size / 2, buf, size / 2,
 158                           2 * step, 1);
 159
 160     interpolate(lpc + size / 2 - step + 1, lpc[size / 2],
 161                 lpc[size / 2 - step], step);
 162
 163     twinvq_memset_float(lpc + size - 2 * step + 1, lpc[size - 2 * step],
 164                         2 * step - 1);
 165 }
 166
 167 /**
 168  * Inverse quantization. Read CB coefficients for cb1 and cb2 from the
 169  * bitstream, sum the corresponding vectors and write the result to *out
 170  * after permutation.
 171  */
 172 static void dequant(TwinVQContext *tctx, const uint8_t *cb_bits, float *out,
 173                     enum TwinVQFrameType ftype,
 174                     const int16_t *cb0, const int16_t *cb1, int cb_len)
 175 {
 176     int pos = 0;
 177     int i, j;
 178
 179     for (i = 0; i < tctx->n_div[ftype]; i++) {
 180         int tmp0, tmp1;
 181         int sign0 = 1;
 182         int sign1 = 1;
 183         const int16_t *tab0, *tab1;
 184         int length = tctx->length[ftype][i >= tctx->length_change[ftype]];
 185         int bitstream_second_part = (i >= tctx->bits_main_spec_change[ftype]);
 186
 187         int bits = tctx->bits_main_spec[0][ftype][bitstream_second_part];
 188         tmp0 = *cb_bits++;
 189         if (bits == 7) {
 190             if (tmp0 & 0x40)
 191                 sign0 = -1;
 192             tmp0 &= 0x3F;
 193         }
 194
 195         bits = tctx->bits_main_spec[1][ftype][bitstream_second_part];
 196         tmp1 = *cb_bits++;
 197         if (bits == 7) {
 198             if (tmp1 & 0x40)
 199                 sign1 = -1;
 200             tmp1 &= 0x3F;
 201         }
 202
 203         tab0 = cb0 + tmp0 * cb_len;
 204         tab1 = cb1 + tmp1 * cb_len;
 205
 206         for (j = 0; j < length; j++)
 207             out[tctx->permut[ftype][pos + j]] = sign0 * tab0[j] +
 208                                                 sign1 * tab1[j];
 209
 210         pos += length;
 211     }
 212 }
 213
 214 static void dec_gain(TwinVQContext *tctx,
 215                      enum TwinVQFrameType ftype, float *out)
 216 {
 217     const TwinVQModeTab   *mtab =  tctx->mtab;
 218     const TwinVQFrameData *bits = &tctx->bits[tctx->cur_frame];
 219     int i, j;
 220     int sub        = mtab->fmode[ftype].sub;
 221     float step     = TWINVQ_AMP_MAX     / ((1 << TWINVQ_GAIN_BITS)     - 1);
 222     float sub_step = TWINVQ_SUB_AMP_MAX / ((1 << TWINVQ_SUB_GAIN_BITS) - 1);
 223
 224     if (ftype == TWINVQ_FT_LONG) {
 225         for (i = 0; i < tctx->avctx->channels; i++)
 226             out[i] = (1.0 / (1 << 13)) *
 227                      twinvq_mulawinv(step * 0.5 + step * bits->gain_bits[i],
 228                                      TWINVQ_AMP_MAX, TWINVQ_MULAW_MU);
 229     } else {
 230         for (i = 0; i < tctx->avctx->channels; i++) {
 231             float val = (1.0 / (1 << 23)) *
 232                         twinvq_mulawinv(step * 0.5 + step * bits->gain_bits[i],
 233                                         TWINVQ_AMP_MAX, TWINVQ_MULAW_MU);
 234
 235             for (j = 0; j < sub; j++)
 236                 out[i * sub + j] =
 237                     val * twinvq_mulawinv(sub_step * 0.5 +
 238                                           sub_step * bits->sub_gain_bits[i * sub + j],
 239                                           TWINVQ_SUB_AMP_MAX, TWINVQ_MULAW_MU);
 240         }
 241     }
 242 }
 243
 244 /**
 245  * Rearrange the LSP coefficients so that they have a minimum distance of
 246  * min_dist. This function does it exactly as described in section of 3.2.4
 247  * of the G.729 specification (but interestingly is different from what the
 248  * reference decoder actually does).
 249  */
 250 static void rearrange_lsp(int order, float *lsp, float min_dist)
 251 {
 252     int i;
 253     float min_dist2 = min_dist * 0.5;
 254     for (i = 1; i < order; i++)
 255         if (lsp[i] - lsp[i - 1] < min_dist) {
 256             float avg = (lsp[i] + lsp[i - 1]) * 0.5;
 257
 258             lsp[i - 1] = avg - min_dist2;
 259             lsp[i]     = avg + min_dist2;
 260         }
 261 }
 262
 263 static void decode_lsp(TwinVQContext *tctx, int lpc_idx1, uint8_t *lpc_idx2,
 264                        int lpc_hist_idx, float *lsp, float *hist)
 265 {
 266     const TwinVQModeTab *mtab = tctx->mtab;
 267     int i, j;
 268
 269     const float *cb  = mtab->lspcodebook;
 270     const float *cb2 = cb  + (1 << mtab->lsp_bit1) * mtab->n_lsp;
 271     const float *cb3 = cb2 + (1 << mtab->lsp_bit2) * mtab->n_lsp;
 272
 273     const int8_t funny_rounding[4] = {
 274         -2,
 275         mtab->lsp_split == 4 ? -2 : 1,
 276         mtab->lsp_split == 4 ? -2 : 1,
 277         0
 278     };
 279
 280     j = 0;
 281     for (i = 0; i < mtab->lsp_split; i++) {
 282         int chunk_end = ((i + 1) * mtab->n_lsp + funny_rounding[i]) /
 283                         mtab->lsp_split;
 284         for (; j < chunk_end; j++)
 285             lsp[j] = cb[lpc_idx1     * mtab->n_lsp + j] +
 286                      cb2[lpc_idx2[i] * mtab->n_lsp + j];
 287     }
 288
 289     rearrange_lsp(mtab->n_lsp, lsp, 0.0001);
 290
 291     for (i = 0; i < mtab->n_lsp; i++) {
 292         float tmp1 = 1.0     - cb3[lpc_hist_idx * mtab->n_lsp + i];
 293         float tmp2 = hist[i] * cb3[lpc_hist_idx * mtab->n_lsp + i];
 294         hist[i] = lsp[i];
 295         lsp[i]  = lsp[i] * tmp1 + tmp2;
 296     }
 297
 298     rearrange_lsp(mtab->n_lsp, lsp, 0.0001);
 299     rearrange_lsp(mtab->n_lsp, lsp, 0.000095);
 300     ff_sort_nearly_sorted_floats(lsp, mtab->n_lsp);
 301 }
 302
 303 static void dec_lpc_spectrum_inv(TwinVQContext *tctx, float *lsp,
 304                                  enum TwinVQFrameType ftype, float *lpc)
 305 {
 306     int i;
 307     int size = tctx->mtab->size / tctx->mtab->fmode[ftype].sub;
 308
 309     for (i = 0; i < tctx->mtab->n_lsp; i++)
 310         lsp[i] = 2 * cos(lsp[i]);
 311
 312     switch (ftype) {
 313     case TWINVQ_FT_LONG:
 314         eval_lpcenv_2parts(tctx, ftype, lsp, lpc, size, 8);
 315         break;
 316     case TWINVQ_FT_MEDIUM:
 317         eval_lpcenv_2parts(tctx, ftype, lsp, lpc, size, 2);
 318         break;
 319     case TWINVQ_FT_SHORT:
 320         eval_lpcenv(tctx, lsp, lpc);
 321         break;
 322     }
 323 }
 324
 325 static const uint8_t wtype_to_wsize[] = { 0, 0, 2, 2, 2, 1, 0, 1, 1 };
 326
 327 static void imdct_and_window(TwinVQContext *tctx, enum TwinVQFrameType ftype,
 328                              int wtype, float *in, float *prev, int ch)
 329 {
 330     FFTContext *mdct = &tctx->mdct_ctx[ftype];
 331     const TwinVQModeTab *mtab = tctx->mtab;
 332     int bsize = mtab->size / mtab->fmode[ftype].sub;
 333     int size  = mtab->size;
 334     float *buf1 = tctx->tmp_buf;
 335     int j, first_wsize, wsize; // Window size
 336     float *out  = tctx->curr_frame + 2 * ch * mtab->size;
 337     float *out2 = out;
 338     float *prev_buf;
 339     int types_sizes[] = {
 340         mtab->size /  mtab->fmode[TWINVQ_FT_LONG].sub,
 341         mtab->size /  mtab->fmode[TWINVQ_FT_MEDIUM].sub,
 342         mtab->size / (mtab->fmode[TWINVQ_FT_SHORT].sub * 2),
 343     };
 344
 345     wsize       = types_sizes[wtype_to_wsize[wtype]];
 346     first_wsize = wsize;
 347     prev_buf    = prev + (size - bsize) / 2;
 348
 349     for (j = 0; j < mtab->fmode[ftype].sub; j++) {
 350         int sub_wtype = ftype == TWINVQ_FT_MEDIUM ? 8 : wtype;
 351
 352         if (!j && wtype == 4)
 353             sub_wtype = 4;
 354         else if (j == mtab->fmode[ftype].sub - 1 && wtype == 7)
 355             sub_wtype = 7;
 356
 357         wsize = types_sizes[wtype_to_wsize[sub_wtype]];
 358
 359         mdct->imdct_half(mdct, buf1 + bsize * j, in + bsize * j);
 360
 361         tctx->fdsp->vector_fmul_window(out2, prev_buf + (bsize - wsize) / 2,
 362                                       buf1 + bsize * j,
 363                                       ff_sine_windows[av_log2(wsize)],
 364                                       wsize / 2);
 365         out2 += wsize;
 366
 367         memcpy(out2, buf1 + bsize * j + wsize / 2,
 368                (bsize - wsize / 2) * sizeof(float));
 369
 370         out2 += ftype == TWINVQ_FT_MEDIUM ? (bsize - wsize) / 2 : bsize - wsize;
 371
 372         prev_buf = buf1 + bsize * j + bsize / 2;
 373     }
 374
 375     tctx->last_block_pos[ch] = (size + first_wsize) / 2;
 376 }
 377
 378 static void imdct_output(TwinVQContext *tctx, enum TwinVQFrameType ftype,
 379                          int wtype, float **out, int offset)
 380 {
 381     const TwinVQModeTab *mtab = tctx->mtab;
 382     float *prev_buf           = tctx->prev_frame + tctx->last_block_pos[0];
 383     int size1, size2, i;
 384     float *out1, *out2;
 385
 386     for (i = 0; i < tctx->avctx->channels; i++)
 387         imdct_and_window(tctx, ftype, wtype,
 388                          tctx->spectrum + i * mtab->size,
 389                          prev_buf + 2 * i * mtab->size,
 390                          i);
 391
 392     if (!out)
 393         return;
 394
 395     size2 = tctx->last_block_pos[0];
 396     size1 = mtab->size - size2;
 397
 398     out1 = &out[0][0] + offset;
 399     memcpy(out1,         prev_buf,         size1 * sizeof(*out1));
 400     memcpy(out1 + size1, tctx->curr_frame, size2 * sizeof(*out1));
 401
 402     if (tctx->avctx->channels == 2) {
 403         out2 = &out[1][0] + offset;
 404         memcpy(out2, &prev_buf[2 * mtab->size],
 405                size1 * sizeof(*out2));
 406         memcpy(out2 + size1, &tctx->curr_frame[2 * mtab->size],
 407                size2 * sizeof(*out2));
 408         tctx->fdsp->butterflies_float(out1, out2, mtab->size);
 409     }
 410 }
 411
 412 static void read_and_decode_spectrum(TwinVQContext *tctx, float *out,
 413                                      enum TwinVQFrameType ftype)
 414 {
 415     const TwinVQModeTab *mtab = tctx->mtab;
 416     TwinVQFrameData *bits     = &tctx->bits[tctx->cur_frame];
 417     int channels              = tctx->avctx->channels;
 418     int sub        = mtab->fmode[ftype].sub;
 419     int block_size = mtab->size / sub;
 420     float gain[TWINVQ_CHANNELS_MAX * TWINVQ_SUBBLOCKS_MAX];
 421     float ppc_shape[TWINVQ_PPC_SHAPE_LEN_MAX * TWINVQ_CHANNELS_MAX * 4];
 422
 423     int i, j;
 424
 425     dequant(tctx, bits->main_coeffs, out, ftype,
 426             mtab->fmode[ftype].cb0, mtab->fmode[ftype].cb1,
 427             mtab->fmode[ftype].cb_len_read);
 428
 429     dec_gain(tctx, ftype, gain);
 430
 431     if (ftype == TWINVQ_FT_LONG) {
 432         int cb_len_p = (tctx->n_div[3] + mtab->ppc_shape_len * channels - 1) /
 433                        tctx->n_div[3];
 434         dequant(tctx, bits->ppc_coeffs, ppc_shape,
 435                 TWINVQ_FT_PPC, mtab->ppc_shape_cb,
 436                 mtab->ppc_shape_cb + cb_len_p * TWINVQ_PPC_SHAPE_CB_SIZE,
 437                 cb_len_p);
 438     }
 439
 440     for (i = 0; i < channels; i++) {
 441         float *chunk = out + mtab->size * i;
 442         float lsp[TWINVQ_LSP_COEFS_MAX];
 443
 444         for (j = 0; j < sub; j++) {
 445             tctx->dec_bark_env(tctx, bits->bark1[i][j],
 446                                bits->bark_use_hist[i][j], i,
 447                                tctx->tmp_buf, gain[sub * i + j], ftype);
 448
 449             tctx->fdsp->vector_fmul(chunk + block_size * j,
 450                                    chunk + block_size * j,
 451                                    tctx->tmp_buf, block_size);
 452         }
 453
 454         if (ftype == TWINVQ_FT_LONG)
 455             tctx->decode_ppc(tctx, bits->p_coef[i], bits->g_coef[i],
 456                              ppc_shape + i * mtab->ppc_shape_len, chunk);
 457
 458         decode_lsp(tctx, bits->lpc_idx1[i], bits->lpc_idx2[i],
 459                    bits->lpc_hist_idx[i], lsp, tctx->lsp_hist[i]);
 460
 461         dec_lpc_spectrum_inv(tctx, lsp, ftype, tctx->tmp_buf);
 462
 463         for (j = 0; j < mtab->fmode[ftype].sub; j++) {
 464             tctx->fdsp->vector_fmul(chunk, chunk, tctx->tmp_buf, block_size);
 465             chunk += block_size;
 466         }
 467     }
 468 }
 469
 470 const enum TwinVQFrameType ff_twinvq_wtype_to_ftype_table[] = {
 471     TWINVQ_FT_LONG,   TWINVQ_FT_LONG, TWINVQ_FT_SHORT, TWINVQ_FT_LONG,
 472     TWINVQ_FT_MEDIUM, TWINVQ_FT_LONG, TWINVQ_FT_LONG,  TWINVQ_FT_MEDIUM,
 473     TWINVQ_FT_MEDIUM
 474 };
 475
 476 int ff_twinvq_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
 477                            int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
 478 {
 479     AVFrame *frame     = data;
 480     const uint8_t *buf = avpkt->data;
 481     int buf_size       = avpkt->size;
 482     TwinVQContext *tctx = avctx->priv_data;
 483     const TwinVQModeTab *mtab = tctx->mtab;
 484     float **out = NULL;
 485     int ret;
 486
 487     /* get output buffer */
 488     if (tctx->discarded_packets >= 2) {
 489         frame->nb_samples = mtab->size * tctx->frames_per_packet;
 490         if ((ret = ff_get_buffer(avctx, frame, 0)) < 0)
 491             return ret;
 492         out = (float **)frame->extended_data;
 493     }
 494
 495     if (buf_size < avctx->block_align) {
 496         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 497                "Frame too small (%d bytes). Truncated file?\n", buf_size);
 498         return AVERROR(EINVAL);
 499     }
 500
 501     if ((ret = tctx->read_bitstream(avctx, tctx, buf, buf_size)) < 0)
 502         return ret;
 503
 504     for (tctx->cur_frame = 0; tctx->cur_frame < tctx->frames_per_packet;
 505          tctx->cur_frame++) {
 506         read_and_decode_spectrum(tctx, tctx->spectrum,
 507                                  tctx->bits[tctx->cur_frame].ftype);
 508
 509         imdct_output(tctx, tctx->bits[tctx->cur_frame].ftype,
 510                      tctx->bits[tctx->cur_frame].window_type, out,
 511                      tctx->cur_frame * mtab->size);
 512
 513         FFSWAP(float *, tctx->curr_frame, tctx->prev_frame);
 514     }
 515
 516     if (tctx->discarded_packets < 2) {
 517         tctx->discarded_packets++;
 518         *got_frame_ptr = 0;
 519         return buf_size;
 520     }
 521
 522     *got_frame_ptr = 1;
 523
 524     // VQF can deliver packets 1 byte greater than block align
 525     if (buf_size == avctx->block_align + 1)
 526         return buf_size;
 527     return avctx->block_align;
 528 }
 529
 530 /**
 531  * Init IMDCT and windowing tables
 532  */
 533 static av_cold int init_mdct_win(TwinVQContext *tctx)
 534 {
 535     int i, j, ret;
 536     const TwinVQModeTab *mtab = tctx->mtab;
 537     int size_s = mtab->size / mtab->fmode[TWINVQ_FT_SHORT].sub;
 538     int size_m = mtab->size / mtab->fmode[TWINVQ_FT_MEDIUM].sub;
 539     int channels = tctx->avctx->channels;
 540     float norm = channels == 1 ? 2.0 : 1.0;
 541     int table_size = 2 * mtab->size * channels;
 542
 543     for (i = 0; i < 3; i++) {
 544         int bsize = tctx->mtab->size / tctx->mtab->fmode[i].sub;
 545         if ((ret = ff_mdct_init(&tctx->mdct_ctx[i], av_log2(bsize) + 1, 1,
 546                                 -sqrt(norm / bsize) / (1 << 15))))
 547             return ret;
 548     }
 549
 550     if (!FF_ALLOC_TYPED_ARRAY(tctx->tmp_buf,    mtab->size) ||
 551         !FF_ALLOC_TYPED_ARRAY(tctx->spectrum,   table_size) ||
 552         !FF_ALLOC_TYPED_ARRAY(tctx->curr_frame, table_size) ||
 553         !FF_ALLOC_TYPED_ARRAY(tctx->prev_frame, table_size))
 554         return AVERROR(ENOMEM);
 555
 556     for (i = 0; i < 3; i++) {
 557         int m       = 4 * mtab->size / mtab->fmode[i].sub;
 558         double freq = 2 * M_PI / m;
 559         if (!FF_ALLOC_TYPED_ARRAY(tctx->cos_tabs[i], m / 4))
 560             return AVERROR(ENOMEM);
 561         for (j = 0; j <= m / 8; j++)
 562             tctx->cos_tabs[i][j] = cos((2 * j + 1) * freq);
 563         for (j = 1; j < m / 8; j++)
 564             tctx->cos_tabs[i][m / 4 - j] = tctx->cos_tabs[i][j];
 565     }
 566
 567     ff_init_ff_sine_windows(av_log2(size_m));
 568     ff_init_ff_sine_windows(av_log2(size_s / 2));
 569     ff_init_ff_sine_windows(av_log2(mtab->size));
 570
 571     return 0;
 572 }
 573
 574 /**
 575  * Interpret the data as if it were a num_blocks x line_len[0] matrix and for
 576  * each line do a cyclic permutation, i.e.
 577  * abcdefghijklm -> defghijklmabc
 578  * where the amount to be shifted is evaluated depending on the column.
 579  */
 580 static void permutate_in_line(int16_t *tab, int num_vect, int num_blocks,
 581                               int block_size,
 582                               const uint8_t line_len[2], int length_div,
 583                               enum TwinVQFrameType ftype)
 584 {
 585     int i, j;
 586
 587     for (i = 0; i < line_len[0]; i++) {
 588         int shift;
 589
 590         if (num_blocks == 1                                    ||
 591             (ftype == TWINVQ_FT_LONG && num_vect % num_blocks) ||
 592             (ftype != TWINVQ_FT_LONG && num_vect & 1)          ||
 593             i == line_len[1]) {
 594             shift = 0;
 595         } else if (ftype == TWINVQ_FT_LONG) {
 596             shift = i;
 597         } else
 598             shift = i * i;
 599
 600         for (j = 0; j < num_vect && (j + num_vect * i < block_size * num_blocks); j++)
 601             tab[i * num_vect + j] = i * num_vect + (j + shift) % num_vect;
 602     }
 603 }
 604
 605 /**
 606  * Interpret the input data as in the following table:
 607  *
 608  * @verbatim
 609  *
 610  * abcdefgh
 611  * ijklmnop
 612  * qrstuvw
 613  * x123456
 614  *
 615  * @endverbatim
 616  *
 617  * and transpose it, giving the output
 618  * aiqxbjr1cks2dlt3emu4fvn5gow6hp
 619  */
 620 static void transpose_perm(int16_t *out, int16_t *in, int num_vect,
 621                            const uint8_t line_len[2], int length_div)
 622 {
 623     int i, j;
 624     int cont = 0;
 625
 626     for (i = 0; i < num_vect; i++)
 627         for (j = 0; j < line_len[i >= length_div]; j++)
 628             out[cont++] = in[j * num_vect + i];
 629 }
 630
 631 static void linear_perm(int16_t *out, int16_t *in, int n_blocks, int size)
 632 {
 633     int block_size = size / n_blocks;
 634     int i;
 635
 636     for (i = 0; i < size; i++)
 637         out[i] = block_size * (in[i] % n_blocks) + in[i] / n_blocks;
 638 }
 639
 640 static av_cold void construct_perm_table(TwinVQContext *tctx,
 641                                          enum TwinVQFrameType ftype)
 642 {
 643     int block_size, size;
 644     const TwinVQModeTab *mtab = tctx->mtab;
 645     int16_t *tmp_perm = (int16_t *)tctx->tmp_buf;
 646
 647     if (ftype == TWINVQ_FT_PPC) {
 648         size       = tctx->avctx->channels;
 649         block_size = mtab->ppc_shape_len;
 650     } else {
 651         size       = tctx->avctx->channels * mtab->fmode[ftype].sub;
 652         block_size = mtab->size / mtab->fmode[ftype].sub;
 653     }
 654
 655     permutate_in_line(tmp_perm, tctx->n_div[ftype], size,
 656                       block_size, tctx->length[ftype],
 657                       tctx->length_change[ftype], ftype);
 658
 659     transpose_perm(tctx->permut[ftype], tmp_perm, tctx->n_div[ftype],
 660                    tctx->length[ftype], tctx->length_change[ftype]);
 661
 662     linear_perm(tctx->permut[ftype], tctx->permut[ftype], size,
 663                 size * block_size);
 664 }
 665
 666 static av_cold void init_bitstream_params(TwinVQContext *tctx)
 667 {
 668     const TwinVQModeTab *mtab = tctx->mtab;
 669     int n_ch                  = tctx->avctx->channels;
 670     int total_fr_bits         = tctx->avctx->bit_rate * mtab->size /
 671                                 tctx->avctx->sample_rate;
 672
 673     int lsp_bits_per_block = n_ch * (mtab->lsp_bit0 + mtab->lsp_bit1 +
 674                                      mtab->lsp_split * mtab->lsp_bit2);
 675
 676     int ppc_bits = n_ch * (mtab->pgain_bit + mtab->ppc_shape_bit +
 677                            mtab->ppc_period_bit);
 678
 679     int bsize_no_main_cb[3], bse_bits[3], i;
 680     enum TwinVQFrameType frametype;
 681
 682     for (i = 0; i < 3; i++)
 683         // +1 for history usage switch
 684         bse_bits[i] = n_ch *
 685                       (mtab->fmode[i].bark_n_coef *
 686                        mtab->fmode[i].bark_n_bit + 1);
 687
 688     bsize_no_main_cb[2] = bse_bits[2] + lsp_bits_per_block + ppc_bits +
 689                           TWINVQ_WINDOW_TYPE_BITS + n_ch * TWINVQ_GAIN_BITS;
 690
 691     for (i = 0; i < 2; i++)
 692         bsize_no_main_cb[i] =
 693             lsp_bits_per_block + n_ch * TWINVQ_GAIN_BITS +
 694             TWINVQ_WINDOW_TYPE_BITS +
 695             mtab->fmode[i].sub * (bse_bits[i] + n_ch * TWINVQ_SUB_GAIN_BITS);
 696
 697     if (tctx->codec == TWINVQ_CODEC_METASOUND && !tctx->is_6kbps) {
 698         bsize_no_main_cb[1] += 2;
 699         bsize_no_main_cb[2] += 2;
 700     }
 701
 702     // The remaining bits are all used for the main spectrum coefficients
 703     for (i = 0; i < 4; i++) {
 704         int bit_size, vect_size;
 705         int rounded_up, rounded_down, num_rounded_down, num_rounded_up;
 706         if (i == 3) {
 707             bit_size  = n_ch * mtab->ppc_shape_bit;
 708             vect_size = n_ch * mtab->ppc_shape_len;
 709         } else {
 710             bit_size  = total_fr_bits - bsize_no_main_cb[i];
 711             vect_size = n_ch * mtab->size;
 712         }
 713
 714         tctx->n_div[i] = (bit_size + 13) / 14;
 715
 716         rounded_up                     = (bit_size + tctx->n_div[i] - 1) /
 717                                          tctx->n_div[i];
 718         rounded_down                   = (bit_size) / tctx->n_div[i];
 719         num_rounded_down               = rounded_up * tctx->n_div[i] - bit_size;
 720         num_rounded_up                 = tctx->n_div[i] - num_rounded_down;
 721         tctx->bits_main_spec[0][i][0]  = (rounded_up + 1)   / 2;
 722         tctx->bits_main_spec[1][i][0]  =  rounded_up        / 2;
 723         tctx->bits_main_spec[0][i][1]  = (rounded_down + 1) / 2;
 724         tctx->bits_main_spec[1][i][1]  =  rounded_down      / 2;
 725         tctx->bits_main_spec_change[i] = num_rounded_up;
 726
 727         rounded_up             = (vect_size + tctx->n_div[i] - 1) /
 728                                  tctx->n_div[i];
 729         rounded_down           = (vect_size) / tctx->n_div[i];
 730         num_rounded_down       = rounded_up * tctx->n_div[i] - vect_size;
 731         num_rounded_up         = tctx->n_div[i] - num_rounded_down;
 732         tctx->length[i][0]     = rounded_up;
 733         tctx->length[i][1]     = rounded_down;
 734         tctx->length_change[i] = num_rounded_up;
 735     }
 736
 737     for (frametype = TWINVQ_FT_SHORT; frametype <= TWINVQ_FT_PPC; frametype++)
 738         construct_perm_table(tctx, frametype);
 739 }
 740
 741 av_cold int ff_twinvq_decode_close(AVCodecContext *avctx)
 742 {
 743     TwinVQContext *tctx = avctx->priv_data;
 744     int i;
 745
 746     for (i = 0; i < 3; i++) {
 747         ff_mdct_end(&tctx->mdct_ctx[i]);
 748         av_freep(&tctx->cos_tabs[i]);
 749     }
 750
 751     av_freep(&tctx->curr_frame);
 752     av_freep(&tctx->spectrum);
 753     av_freep(&tctx->prev_frame);
 754     av_freep(&tctx->tmp_buf);
 755     av_freep(&tctx->fdsp);
 756
 757     return 0;
 758 }
 759
 760 av_cold int ff_twinvq_decode_init(AVCodecContext *avctx)
 761 {
 762     int ret;
 763     TwinVQContext *tctx = avctx->priv_data;
 764     int64_t frames_per_packet;
 765
 766     tctx->avctx       = avctx;
 767     avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_FLTP;
 768
 769     if (!avctx->block_align) {
 770         avctx->block_align = tctx->frame_size + 7 >> 3;
 771     }
 772     frames_per_packet = avctx->block_align * 8LL / tctx->frame_size;
 773     if (frames_per_packet <= 0) {
 774         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Block align is %"PRId64" bits, expected %d\n",
 775                avctx->block_align * (int64_t)8, tctx->frame_size);
 776         return AVERROR_INVALIDDATA;
 777     }
 778     if (frames_per_packet > TWINVQ_MAX_FRAMES_PER_PACKET) {
 779         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Too many frames per packet (%"PRId64")\n",
 780                frames_per_packet);
 781         return AVERROR_INVALIDDATA;
 782     }
 783     tctx->frames_per_packet = frames_per_packet;
 784
 785     tctx->fdsp = avpriv_float_dsp_alloc(avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_BITEXACT);
 786     if (!tctx->fdsp) {
 787         ff_twinvq_decode_close(avctx);
 788         return AVERROR(ENOMEM);
 789     }
 790     if ((ret = init_mdct_win(tctx))) {
 791         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error initializing MDCT\n");
 792         ff_twinvq_decode_close(avctx);
 793         return ret;
 794     }
 795     init_bitstream_params(tctx);
 796
 797     twinvq_memset_float(tctx->bark_hist[0][0], 0.1,
 798                         FF_ARRAY_ELEMS(tctx->bark_hist));
 799
 800     return 0;
 801 }