]> git.sesse.net Git - ffmpeg/blobdiff - libavcodec/ra288.c
Add spectral extension to the E-AC-3 decoder.
[ffmpeg] / libavcodec / ra288.c
index 9ba5209ab412619eb8c0bd952d3d028735dc8076..abc7df51bd65f7c620c910b74141ab3adc8a0ff9 100644 (file)
  */
 
 #include "avcodec.h"
+#define ALT_BITSTREAM_READER_LE
+#include "get_bits.h"
 #include "ra288.h"
+#include "lpc.h"
+#include "celp_math.h"
+#include "celp_filters.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)
+
+    /** speech data history                                      (spec: SB).
+     *  Its first 70 coefficients are updated only at backward filtering.
+     */
+    float sp_hist[111];
+
+    /// speech part of the gain autocorrelation                  (spec: REXP)
+    float sp_rec[37];
 
-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);
+    /** log-gain history                                         (spec: SBLG).
+     *  Its first 28 coefficients are updated only at backward filtering.
+     */
+    float gain_hist[38];
 
+    /// recursive part of the gain autocorrelation               (spec: REXPLG)
+    float gain_rec[11];
+} RA288Context;
 
-/* initial decode */
-static void unpack(unsigned short *tgt, unsigned char *src, unsigned 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_FLT;
+    return 0;
 }
 
-static void update(Real288_internal *glob)
+static void apply_window(float *tgt, const float *m1, const float *m2, int n)
 {
-  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);
+    while (n--)
+        *tgt++ = *m1++ * *m2++;
 }
 
-/* Decode and produce output */
-static void decode(Real288_internal *glob, unsigned int input)
+static void convolve(float *tgt, const float *src, int len, 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;
-  }
+    for (; n >= 0; n--)
+        tgt[n] = ff_dot_productf(src, src - n, len);
+
 }
 
-/* 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;
+    double sumsum;
+    float sum, buffer[5];
+    float *block = ractx->sp_hist + 70 + 36; // current block
+    float *gain_block = ractx->gain_hist + 28;
+
+    memmove(ractx->sp_hist + 70, ractx->sp_hist + 75, 36*sizeof(*block));
+
+    /* block 46 of G.728 spec */
+    sum = 32.;
+    for (i=0; i < 10; i++)
+        sum -= 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 */
+    /* exp(sum * 0.1151292546497) == pow(10.0,sum/20) */
+    sumsum = exp(sum * 0.1151292546497) * gain * (1.0/(1<<23));
+
+    for (i=0; i < 5; i++)
+        buffer[i] = codetable[cb_coef][i] * sumsum;
+
+    sum = ff_dot_productf(buffer, buffer, 5) * ((1<<24)/5.);
+
+    sum = FFMAX(sum, 1);
+
+    /* shift and store */
+    memmove(gain_block, gain_block + 1, 9 * sizeof(*gain_block));
+
+    gain_block[9] = 10 * log10(sum) - 32;
+
+    ff_celp_lp_synthesis_filterf(block, ractx->sp_lpc, buffer, 5, 36);
+
+    /* output */
+    for (i=0; i < 5; i++)
+        block[i] = av_clipf(block[i], -4095./4096., 4095./4096.);
 }
 
-static int pred(float *in, float *tgt, int n)
+/**
+ * Hybrid window filtering, see blocks 36 and 49 of the G.728 specification.
+ *
+ * @param order   filter order
+ * @param n       input length
+ * @param non_rec number of non-recursive samples
+ * @param out     filter output
+ * @param hist    pointer to the input history of the filter
+ * @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, float *out,
+                             float *hist, float *out2, const float *window)
 {
-  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;
+    float buffer1[order + 1];
+    float buffer2[order + 1];
+    float work[order + n + non_rec];
+
+    apply_window(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];
     }
-    if ((f0+=f1*f2)<0) return 0;
-  }
-}
 
-static void co(int n, int i, int j, float *in, float *out, float *st1, float *st2, const float *table)
-{
-  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 */
+    /* Multiply by the white noise correcting factor (WNCF). */
+    *out *= 257./256.;
 }
 
-/* product sum (lsf) */
-static void prodsum(float *tgt, float *src, int len, int n)
+/**
+ * Backward synthesis filter, find the LPC coefficients from past speech data.
+ */
+static void backward_filter(float *hist, float *rec, const float *window,
+                            float *lpc, const float *tab,
+                            int order, int n, int non_rec, int move_size)
 {
-  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;
-  }
-}
+    float temp[order+1];
 
-static void * decode_block(AVCodecContext * avctx, unsigned char *in, signed short int *out,unsigned len)
-{
-  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;
+    do_hybrid_window(order, n, non_rec, temp, hist, rec, window);
+
+    if (!compute_lpc_coefs(temp, order, lpc, 0, 1, 1))
+        apply_window(lpc, lpc, tab, order);
+
+    memmove(hist, hist + n, move_size*sizeof(*hist));
 }
 
-/* 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, AVPacket *avpkt)
 {
-    void *datao;
-
-    if (buf_size < avctx->block_align)
-    {
-        av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "ffra288: Error! Input buffer is too small [%d<%d]\n",buf_size,avctx->block_align);
+    const uint8_t *buf = avpkt->data;
+    int buf_size = avpkt->size;
+    float *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;
-    data = decode_block(avctx, buf, (signed short *)data, avctx->block_align);
+    if (*data_size < 32*5*4)
+        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++) = ractx->sp_hist[70 + 36 + j];
+
+        if ((i & 7) == 3) {
+            backward_filter(ractx->sp_hist, ractx->sp_rec, syn_window,
+                            ractx->sp_lpc, syn_bw_tab, 36, 40, 35, 70);
+
+            backward_filter(ractx->gain_hist, ractx->gain_rec, gain_window,
+                            ractx->gain_lpc, gain_bw_tab, 10, 8, 20, 28);
+        }
+    }
 
-    *data_size = (char *)data - (char *)datao;
+    *data_size = (char *)out - (char *)data;
     return avctx->block_align;
 }
 
@@ -250,9 +208,10 @@ 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)"),
 };