]> git.sesse.net Git - ffmpeg/blobdiff - libavcodec/ra288.c
Fix lossless jpeg encoder to comply to spec and store full redundant
[ffmpeg] / libavcodec / ra288.c
index a44eb96f14471c875e05a24d5ab936d302a33037..353ae529a657da557cf40f393b56b9ba2a88ea68 100644 (file)
  * RealAudio 2.0 (28.8K)
  * Copyright (c) 2003 the ffmpeg project
  *
- * This library is free software; you can redistribute it and/or
+ * This file is part of FFmpeg.
+ *
+ * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  * License as published by the Free Software Foundation; either
- * version 2 of the License, or (at your option) any later version.
+ * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  *
- * This library is distributed in the hope that it will be useful,
+ * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  * Lesser General Public License for more details.
  *
  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
- * License along with this library; if not, write to the Free Software
- * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
+ * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
+ * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  */
 
 #include "avcodec.h"
+#define ALT_BITSTREAM_READER_LE
+#include "bitstream.h"
 #include "ra288.h"
+
 typedef struct {
-       float   history[8];
-       float   output[40];
-       float   pr1[36];
-       float   pr2[10];
-       int     phase, phasep;
-
-       float st1a[111],st1b[37],st1[37];
-       float st2a[38],st2b[11],st2[11];
-       float sb[41];
-       float lhist[10];
-} Real288_internal;
-
-static int ra288_decode_init(AVCodecContext * avctx)
-{
-       Real288_internal *glob=avctx->priv_data;
-       memset(glob,0,sizeof(Real288_internal));
-       return 0;
-}
+    float sp_lpc[36];      ///< LPC coefficients for speech data (spec: A)
+    float gain_lpc[10];    ///< LPC coefficients for gain (spec: GB)
+
+    float sp_hist[111];    ///< Speech data history (spec: SB)
+
+    /** Speech part of the gain autocorrelation (spec: REXP) */
+    float sp_rec[37];
+
+    float gain_hist[38];   ///< Log-gain history (spec: SBLG)
 
-static void prodsum(float *tgt, float *src, int len, int n);
-static void co(int n, int i, int j, float *in, float *out, float *st1, float *st2, const float *table);
-static int pred(float *in, float *tgt, int n);
-static void colmult(float *tgt, float *m1, const float *m2, int n);
+    /** Recursive part of the gain autocorrelation (spec: REXPLG) */
+    float gain_rec[11];
 
+    float sp_block[41];    ///< Speech data of four blocks (spec: STTMP)
+    float gain_block[10];  ///< Gain data of four blocks (spec: GSTATE)
+} RA288Context;
 
-/* initial decode */
-static void unpack(unsigned short *tgt, unsigned char *src, int len)
+static av_cold int ra288_decode_init(AVCodecContext *avctx)
 {
-  int x,y,z;
-  int n,temp;
-  int buffer[len];
-
-  for (x=0;x<len;tgt[x++]=0)
-    buffer[x]=9+(x&1);
-
-  for (x=y=z=0;x<len/*was 38*/;x++) {
-    n=buffer[y]-z;
-    temp=src[x];
-    if (n<8) temp&=255>>(8-n);
-    tgt[y]+=temp<<z;
-    if (n<=8) {
-      tgt[++y]+=src[x]>>n;
-      z=8-n;
-    } else z+=8;
-  }
+    avctx->sample_fmt = SAMPLE_FMT_S16;
+    return 0;
 }
 
-static void update(Real288_internal *glob)
+static inline float scalar_product_float(const float * v1, const float * v2,
+                                         int size)
 {
-  int x,y;
-  float buffer1[40],temp1[37];
-  float buffer2[8],temp2[11];
-
-  for (x=0,y=glob->phasep+5;x<40;buffer1[x++]=glob->output[(y++)%40]);
-  co(36,40,35,buffer1,temp1,glob->st1a,glob->st1b,table1);
-  if (pred(temp1,glob->st1,36))
-    colmult(glob->pr1,glob->st1,table1a,36);
-
-  for (x=0,y=glob->phase+1;x<8;buffer2[x++]=glob->history[(y++)%8]);
-  co(10,8,20,buffer2,temp2,glob->st2a,glob->st2b,table2);
-  if (pred(temp2,glob->st2,10))
-    colmult(glob->pr2,glob->st2,table2a,10);
+    float res = 0.;
+
+    while (size--)
+        res += *v1++ * *v2++;
+
+    return res;
 }
 
-/* Decode and produce output */
-static void decode(Real288_internal *glob, unsigned int input)
+static void colmult(float *tgt, const float *m1, const float *m2, int n)
 {
-  unsigned int x,y;
-  float f;
-  double sum,sumsum;
-  float *p1,*p2;
-  float buffer[5];
-  const float *table;
-
-  for (x=36;x--;glob->sb[x+5]=glob->sb[x]);
-  for (x=5;x--;) {
-    p1=glob->sb+x;p2=glob->pr1;
-    for (sum=0,y=36;y--;sum-=(*(++p1))*(*(p2++)));
-    glob->sb[x]=sum;
-  }
-
-  f=amptable[input&7];
-  table=codetable+(input>>3)*5;
-
-  /* convert log and do rms */
-  for (sum=32,x=10;x--;sum-=glob->pr2[x]*glob->lhist[x]);
-  if (sum<0) sum=0; else if (sum>60) sum=60;
-
-  sumsum=exp(sum*0.1151292546497)*f;   /* pow(10.0,sum/20)*f */
-  for (sum=0,x=5;x--;) { buffer[x]=table[x]*sumsum; sum+=buffer[x]*buffer[x]; }
-  if ((sum/=5)<1) sum=1;
-
-  /* shift and store */
-  for (x=10;--x;glob->lhist[x]=glob->lhist[x-1]);
-  *glob->lhist=glob->history[glob->phase]=10*log10(sum)-32;
-
-  for (x=1;x<5;x++) for (y=x;y--;buffer[x]-=glob->pr1[x-y-1]*buffer[y]);
-
-  /* output */
-  for (x=0;x<5;x++) {
-    f=glob->sb[4-x]+buffer[x];
-    if (f>4095) f=4095; else if (f<-4095) f=-4095;
-    glob->output[glob->phasep+x]=glob->sb[4-x]=f;
-  }
+    while (n--)
+        *tgt++ = *m1++ * *m2++;
 }
 
-/* column multiply */
-static void colmult(float *tgt, float *m1, const float *m2, int n)
+static void decode(RA288Context *ractx, float gain, int cb_coef)
 {
-  while (n--)
-    *(tgt++)=(*(m1++))*(*(m2++));
+    int i, j;
+    double sumsum;
+    float sum, buffer[5];
+    float *block = ractx->sp_block + 36; // Current block
+
+    memmove(ractx->sp_block, ractx->sp_block + 5, 36*sizeof(*ractx->sp_block));
+
+    for (i=0; i < 5; i++) {
+        block[i] = 0.;
+        for (j=0; j < 36; j++)
+            block[i] -= block[i-1-j]*ractx->sp_lpc[j];
+    }
+
+    /* block 46 of G.728 spec */
+    sum = 32.;
+    for (i=0; i < 10; i++)
+        sum -= ractx->gain_block[9-i] * ractx->gain_lpc[i];
+
+    /* block 47 of G.728 spec */
+    sum = av_clipf(sum, 0, 60);
+
+    /* block 48 of G.728 spec */
+    sumsum = exp(sum * 0.1151292546497) * gain; /* pow(10.0,sum/20)*gain */
+
+    for (i=0; i < 5; i++)
+        buffer[i] = codetable[cb_coef][i] * sumsum;
+
+    sum = scalar_product_float(buffer, buffer, 5) / 5;
+
+    sum = FFMAX(sum, 1);
+
+    /* shift and store */
+    memmove(ractx->gain_block, ractx->gain_block + 1,
+            9 * sizeof(*ractx->gain_block));
+
+    ractx->gain_block[9] = 10 * log10(sum) - 32;
+
+    for (i=1; i < 5; i++)
+        for (j=i-1; j >= 0; j--)
+            buffer[i] -= ractx->sp_lpc[i-j-1] * buffer[j];
+
+    /* output */
+    for (i=0; i < 5; i++)
+        block[i] = av_clipf(block[i] + buffer[i], -4095, 4095);
 }
 
-static int pred(float *in, float *tgt, int n)
+/**
+ * Converts autocorrelation coefficients to LPC coefficients using the
+ * Levinson-Durbin algorithm. See blocks 37 and 50 of the G.728 specification.
+ *
+ * @return 0 if success, -1 if fail
+ */
+static int eval_lpc_coeffs(const float *in, float *tgt, int n)
 {
-  int x,y;
-  float *p1,*p2;
-  double f0,f1,f2;
-  float temp;
-
-  if (in[n]==0) return 0;
-  if ((f0=*in)<=0) return 0;
-
-  for (x=1;;x++) {
-    if (n<x) return 1;
-
-    p1=in+x;
-    p2=tgt;
-    f1=*(p1--);
-    for (y=x;--y;f1+=(*(p1--))*(*(p2++)));
-
-    p1=tgt+x-1;
-    p2=tgt;
-    *(p1--)=f2=-f1/f0;
-    for (y=x>>1;y--;) {
-      temp=*p2+*p1*f2;
-      *(p1--)+=*p2*f2;
-      *(p2++)=temp;
+    int i, j;
+    double f0, f1, f2;
+
+    if (in[n] == 0)
+        return -1;
+
+    if ((f0 = *in) <= 0)
+        return -1;
+
+    in--; // To avoid a -1 subtraction in the inner loop
+
+    for (i=1; i <= n; i++) {
+        f1 = in[i+1];
+
+        for (j=0; j < i - 1; j++)
+            f1 += in[i-j]*tgt[j];
+
+        tgt[i-1] = f2 = -f1/f0;
+        for (j=0; j < i >> 1; j++) {
+            float temp = tgt[j] + tgt[i-j-2]*f2;
+            tgt[i-j-2] += tgt[j]*f2;
+            tgt[j] = temp;
+        }
+        if ((f0 += f1*f2) < 0)
+            return -1;
     }
-    if ((f0+=f1*f2)<0) return 0;
-  }
+
+    return 0;
 }
 
-static void co(int n, int i, int j, float *in, float *out, float *st1, float *st2, const float *table)
+static void convolve(float *tgt, const float *src, int len, int n)
 {
-  int a,b,c;
-  unsigned int x;
-  float *fp;
-  float buffer1[37];
-  float buffer2[37];
-  float work[111];
-
-  /* rotate and multiply */
-  c=(b=(a=n+i)+j)-i;
-  fp=st1+i;
-  for (x=0;x<b;x++) {
-    if (x==c) fp=in;
-    work[x]=*(table++)*(*(st1++)=*(fp++));
-  }
-  
-  prodsum(buffer1,work+n,i,n);
-  prodsum(buffer2,work+a,j,n);
-
-  for (x=0;x<=n;x++) {
-    *st2=*st2*(0.5625)+buffer1[x];
-    out[x]=*(st2++)+buffer2[x];
-  }
-  *out*=1.00390625; /* to prevent clipping */
+    for (; n >= 0; n--)
+        tgt[n] = scalar_product_float(src, src - n, len);
+
 }
 
-/* product sum (lsf) */
-static void prodsum(float *tgt, float *src, int len, int n)
+/**
+ * Hybrid window filtering. See blocks 36 and 49 of the G.728 specification.
+ *
+ * @param order   the order of the filter
+ * @param n       the length of the input
+ * @param non_rec the number of non-recursive samples
+ * @param out     the filter output
+ * @param in      pointer to the input of the filter
+ * @param hist    pointer to the input history of the filter. It is updated by
+ *                this function.
+ * @param out     pointer to the non-recursive part of the output
+ * @param out2    pointer to the recursive part of the output
+ * @param window  pointer to the windowing function table
+ */
+static void do_hybrid_window(int order, int n, int non_rec, const float *in,
+                             float *out, float *hist, float *out2,
+                             const float *window)
 {
-  unsigned int x;
-  float *p1,*p2;
-  double sum;
-
-  while (n>=0)
-  {
-    p1=(p2=src)-n;
-    for (sum=0,x=len;x--;sum+=(*p1++)*(*p2++));
-    tgt[n--]=sum;
-  }
+    int i;
+    float buffer1[order + 1];
+    float buffer2[order + 1];
+    float work[order + n + non_rec];
+
+    /* update history */
+    memmove(hist                  , hist + n, (order + non_rec)*sizeof(*hist));
+    memcpy (hist + order + non_rec, in      , n                *sizeof(*hist));
+
+    colmult(work, window, hist, order + n + non_rec);
+
+    convolve(buffer1, work + order    , n      , order);
+    convolve(buffer2, work + order + n, non_rec, order);
+
+    for (i=0; i <= order; i++) {
+        out2[i] = out2[i] * 0.5625 + buffer1[i];
+        out [i] = out2[i]          + buffer2[i];
+    }
+
+    /* Multiply by the white noise correcting factor (WNCF) */
+    *out *= 257./256.;
 }
 
-void * decode_block(AVCodecContext * avctx, unsigned char *in, signed short int *out,unsigned len)
+/**
+ * Backward synthesis filter. Find the LPC coefficients from past speech data.
+ */
+static void backward_filter(RA288Context *ractx)
 {
-  int x,y;
-  Real288_internal *glob=avctx->priv_data;
-  unsigned short int buffer[len];
-
-  unpack(buffer,in,len);
-  for (x=0;x<32;x++)
-  {
-    glob->phasep=(glob->phase=x&7)*5;
-    decode(glob,buffer[x]);
-    for (y=0;y<5;*(out++)=8*glob->output[glob->phasep+(y++)]);
-    if (glob->phase==3) update(glob);
-  }
-  return out;
+    float temp1[37]; // RTMP in the spec
+    float temp2[11]; // GPTPMP in the spec
+
+    do_hybrid_window(36, 40, 35, ractx->sp_block+1, temp1, ractx->sp_hist,
+                     ractx->sp_rec, syn_window);
+
+    if (!eval_lpc_coeffs(temp1, ractx->sp_lpc, 36))
+        colmult(ractx->sp_lpc, ractx->sp_lpc, syn_bw_tab, 36);
+
+    do_hybrid_window(10, 8, 20, ractx->gain_block+2, temp2, ractx->gain_hist,
+                     ractx->gain_rec, gain_window);
+
+    if (!eval_lpc_coeffs(temp2, ractx->gain_lpc, 10))
+        colmult(ractx->gain_lpc, ractx->gain_lpc, gain_bw_tab, 10);
 }
 
-/* Decode a block (celp) */
-static int ra288_decode_frame(AVCodecContext * avctx,
-            void *data, int *data_size,
-            uint8_t * buf, int buf_size)
+static int ra288_decode_frame(AVCodecContext * avctx, void *data,
+                              int *data_size, const uint8_t * buf,
+                              int buf_size)
 {
-  if(avctx->extradata_size>=6)
-  {
-//((short*)(avctx->extradata))[0]; /* subpacket size */
-//((short*)(avctx->extradata))[1]; /* subpacket height */
-//((short*)(avctx->extradata))[2]; /* subpacket flavour */
-//((short*)(avctx->extradata))[3]; /* coded frame size */
-//((short*)(avctx->extradata))[4]; /* codec's data length  */
-//((short*)(avctx->extradata))[5...] /* codec's data */
-    int bret;
-    void *datao;
-    int w=avctx->block_align; /* 228 */
-    int h=((short*)(avctx->extradata))[1]; /* 12 */
-    int cfs=((short*)(avctx->extradata))[3]; /* coded frame size 38 */
-    int i,j;
-    if(buf_size<w*h)
-    {
-       av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "ffra288: Error! Input buffer is too small [%d<%d]\n",buf_size,w*h);
-       return 0;
+    int16_t *out = data;
+    int i, j;
+    RA288Context *ractx = avctx->priv_data;
+    GetBitContext gb;
+
+    if (buf_size < avctx->block_align) {
+        av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
+               "Error! Input buffer is too small [%d<%d]\n",
+               buf_size, avctx->block_align);
+        return 0;
     }
-    datao = data;
-    bret = 0;
-    for (j = 0; j < h/2; j++)
-       for (i = 0; i < h; i++)
-    {
-           data=decode_block(avctx,&buf[j*cfs+cfs*i*h/2],(signed short *)data,cfs);
-           bret += cfs;
+
+    if (*data_size < 32*5*2)
+        return -1;
+
+    init_get_bits(&gb, buf, avctx->block_align * 8);
+
+    for (i=0; i < 32; i++) {
+        float gain = amptable[get_bits(&gb, 3)];
+        int cb_coef = get_bits(&gb, 6 + (i&1));
+
+        decode(ractx, gain, cb_coef);
+
+        for (j=0; j < 5; j++)
+            *(out++) = 8 * ractx->sp_block[36 + j];
+
+        if ((i & 7) == 3)
+            backward_filter(ractx);
     }
-    *data_size = data - datao;
-    return bret;
-  }
-  else
-  {
-    av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "ffra288: Error: need extra data!!!\n");
-    return 0;
-  }
+
+    *data_size = (char *)out - (char *)data;
+    return avctx->block_align;
 }
 
 AVCodec ra_288_decoder =
@@ -270,9 +263,10 @@ AVCodec ra_288_decoder =
     "real_288",
     CODEC_TYPE_AUDIO,
     CODEC_ID_RA_288,
-    sizeof(Real288_internal),
+    sizeof(RA288Context),
     ra288_decode_init,
     NULL,
     NULL,
     ra288_decode_frame,
+    .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("RealAudio 2.0 (28.8K)"),
 };