libavcodec/ra288.c

   1 /*
   2  * RealAudio 2.0 (28.8K)
   3  * Copyright (c) 2003 the ffmpeg project
   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 "avcodec.h"
  23 #define ALT_BITSTREAM_READER_LE
  24 #include "bitstream.h"
  25 #include "ra288.h"
  26
  27 typedef struct {
  28     float history[8];
  29     float output[40];
  30     float pr1[36];
  31     float pr2[10];
  32     int   phase;
  33
  34     float st1a[111], st1b[37], st1[37];
  35     float st2a[38], st2b[11], st2[11];
  36     float sb[41];
  37     float lhist[10];
  38 } Real288_internal;
  39
  40 static inline float scalar_product_float(const float * v1, const float * v2,
  41                                          int size)
  42 {
  43     float res = 0.;
  44
  45     while (size--)
  46         res += *v1++ * *v2++;
  47
  48     return res;
  49 }
  50
  51 /* Decode and produce output */
  52 static void decode(Real288_internal *glob, float gain, int cb_coef)
  53 {
  54     int x, y;
  55     double sumsum;
  56     float sum, buffer[5];
  57
  58     memmove(glob->sb + 5, glob->sb, 36 * sizeof(*glob->sb));
  59
  60     for (x=4; x >= 0; x--)
  61         glob->sb[x] = -scalar_product_float(glob->sb + x + 1, glob->pr1, 36);
  62
  63     /* convert log and do rms */
  64     sum = 32. - scalar_product_float(glob->pr2, glob->lhist, 10);
  65
  66     sum = av_clipf(sum, 0, 60);
  67
  68     sumsum = exp(sum * 0.1151292546497) * gain;    /* pow(10.0,sum/20)*f */
  69
  70     for (x=0; x < 5; x++)
  71         buffer[x] = codetable[cb_coef][x] * sumsum;
  72
  73     sum = scalar_product_float(buffer, buffer, 5) / 5;
  74
  75     sum = FFMAX(sum, 1);
  76
  77     /* shift and store */
  78     memmove(glob->lhist, glob->lhist - 1, 10 * sizeof(*glob->lhist));
  79
  80     *glob->lhist = glob->history[glob->phase] = 10 * log10(sum) - 32;
  81
  82     for (x=1; x < 5; x++)
  83         for (y=x-1; y >= 0; y--)
  84             buffer[x] -= glob->pr1[x-y-1] * buffer[y];
  85
  86     /* output */
  87     for (x=0; x < 5; x++) {
  88         glob->output[glob->phase*5+x] = glob->sb[4-x] =
  89             av_clipf(glob->sb[4-x] + buffer[x], -4095, 4095);
  90     }
  91 }
  92
  93 /* column multiply */
  94 static void colmult(float *tgt, const float *m1, const float *m2, int n)
  95 {
  96     while (n--)
  97         *(tgt++) = (*(m1++)) * (*(m2++));
  98 }
  99
 100 /**
 101  * Converts autocorrelation coefficients to LPC coefficients using the
 102  * Levinson-Durbin algorithm. See blocks 37 and 50 of the G.728 specification.
 103  *
 104  * @return 0 if success, -1 if fail
 105  */
 106 static int eval_lpc_coeffs(const float *in, float *tgt, int n)
 107 {
 108     int x, y;
 109     double f0, f1, f2;
 110
 111     if (in[n] == 0)
 112         return -1;
 113
 114     if ((f0 = *in) <= 0)
 115         return -1;
 116
 117     in--; // To avoid a -1 subtraction in the inner loop
 118
 119     for (x=1; x <= n; x++) {
 120         f1 = in[x+1];
 121
 122         for (y=0; y < x - 1; y++)
 123             f1 += in[x-y]*tgt[y];
 124
 125         tgt[x-1] = f2 = -f1/f0;
 126         for (y=0; y < x >> 1; y++) {
 127             float temp = tgt[y] + tgt[x-y-2]*f2;
 128             tgt[x-y-2] += tgt[y]*f2;
 129             tgt[y] = temp;
 130         }
 131         if ((f0 += f1*f2) < 0)
 132             return -1;
 133     }
 134
 135     return 0;
 136 }
 137
 138 /* product sum (lsf) */
 139 static void prodsum(float *tgt, const float *src, int len, int n)
 140 {
 141     for (; n >= 0; n--)
 142         tgt[n] = scalar_product_float(src, src - n, len);
 143
 144 }
 145
 146 /**
 147  * Hybrid window filtering. See blocks 36 and 49 of the G.728 specification.
 148  *
 149  * @param order   the order of the filter
 150  * @param n       the length of the input
 151  * @param non_rec the number of non recursive samples
 152  * @param out     the filter output
 153  * @param in      pointer to the input of the filter
 154  * @param hist    pointer to the input history of the filter. It is updated by
 155  *                this function.
 156  * @param out     pointer to the non recursive part of the output
 157  * @param out2    pointer to the recursive part of the output
 158  * @param window  pointer to the windowing function table
 159  */
 160 static void do_hybrid_window(int order, int n, int non_rec, const float *in,
 161                              float *out, float *hist, float *out2,
 162                              const float *window)
 163 {
 164     unsigned int x;
 165     float buffer1[37];
 166     float buffer2[37];
 167     float work[111];
 168
 169     /* update history */
 170     memmove(hist                  , hist + n, (order + non_rec)*sizeof(*hist));
 171     memcpy (hist + order + non_rec, in      , n                *sizeof(*hist));
 172
 173     colmult(work, window, hist, order + n + non_rec);
 174
 175     prodsum(buffer1, work + order    , n      , order);
 176     prodsum(buffer2, work + order + n, non_rec, order);
 177
 178     for (x=0; x <= order; x++) {
 179         out2[x] = out2[x] * 0.5625 + buffer1[x];
 180         out [x] = out2[x]          + buffer2[x];
 181     }
 182
 183     /* Multiply by the white noise correcting factor (WNCF) */
 184     *out *= 257./256.;
 185 }
 186
 187 /**
 188  * Backward synthesis filter. Find the LPC coefficients from past speech data.
 189  */
 190 static void backward_filter(Real288_internal *glob)
 191 {
 192     float buffer1[40], temp1[37];
 193     float buffer2[8], temp2[11];
 194
 195     memcpy(buffer1     , glob->output + 20, 20*sizeof(*buffer1));
 196     memcpy(buffer1 + 20, glob->output     , 20*sizeof(*buffer1));
 197
 198     do_hybrid_window(36, 40, 35, buffer1, temp1, glob->st1a, glob->st1b,
 199                      syn_window);
 200
 201     if (!eval_lpc_coeffs(temp1, glob->st1, 36))
 202         colmult(glob->pr1, glob->st1, syn_bw_tab, 36);
 203
 204     memcpy(buffer2    , glob->history + 4, 4*sizeof(*buffer2));
 205     memcpy(buffer2 + 4, glob->history    , 4*sizeof(*buffer2));
 206
 207     do_hybrid_window(10, 8, 20, buffer2, temp2, glob->st2a, glob->st2b,
 208                      gain_window);
 209
 210     if (!eval_lpc_coeffs(temp2, glob->st2, 10))
 211         colmult(glob->pr2, glob->st2, gain_bw_tab, 10);
 212 }
 213
 214 /* Decode a block (celp) */
 215 static int ra288_decode_frame(AVCodecContext * avctx, void *data,
 216                               int *data_size, const uint8_t * buf,
 217                               int buf_size)
 218 {
 219     int16_t *out = data;
 220     int x, y;
 221     Real288_internal *glob = avctx->priv_data;
 222     GetBitContext gb;
 223
 224     if (buf_size < avctx->block_align) {
 225         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 226                "Error! Input buffer is too small [%d<%d]\n",
 227                buf_size, avctx->block_align);
 228         return 0;
 229     }
 230
 231     init_get_bits(&gb, buf, avctx->block_align * 8);
 232
 233     for (x=0; x < 32; x++) {
 234         float gain = amptable[get_bits(&gb, 3)];
 235         int cb_coef = get_bits(&gb, 6 + (x&1));
 236         glob->phase = x & 7;
 237         decode(glob, gain, cb_coef);
 238
 239         for (y=0; y < 5; y++)
 240             *(out++) = 8 * glob->output[glob->phase*5 + y];
 241
 242         if (glob->phase == 3)
 243             backward_filter(glob);
 244     }
 245
 246     *data_size = (char *)out - (char *)data;
 247     return avctx->block_align;
 248 }
 249
 250 AVCodec ra_288_decoder =
 251 {
 252     "real_288",
 253     CODEC_TYPE_AUDIO,
 254     CODEC_ID_RA_288,
 255     sizeof(Real288_internal),
 256     NULL,
 257     NULL,
 258     NULL,
 259     ra288_decode_frame,
 260     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("RealAudio 2.0 (28.8K)"),
 261 };