libavcodec/cngdec.c

   1 /*
   2  * RFC 3389 comfort noise generator
   3  * Copyright (c) 2012 Martin Storsjo
   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
  24 #include "libavutil/common.h"
  25 #include "libavutil/ffmath.h"
  26 #include "avcodec.h"
  27 #include "celp_filters.h"
  28 #include "internal.h"
  29 #include "libavutil/lfg.h"
  30
  31 typedef struct CNGContext {
  32     float *refl_coef, *target_refl_coef;
  33     float *lpc_coef;
  34     int order;
  35     int energy, target_energy;
  36     int inited;
  37     float *filter_out;
  38     float *excitation;
  39     AVLFG lfg;
  40 } CNGContext;
  41
  42 static av_cold int cng_decode_close(AVCodecContext *avctx)
  43 {
  44     CNGContext *p = avctx->priv_data;
  45     av_freep(&p->refl_coef);
  46     av_freep(&p->target_refl_coef);
  47     av_freep(&p->lpc_coef);
  48     av_freep(&p->filter_out);
  49     av_freep(&p->excitation);
  50     return 0;
  51 }
  52
  53 static av_cold int cng_decode_init(AVCodecContext *avctx)
  54 {
  55     CNGContext *p = avctx->priv_data;
  56
  57     avctx->sample_fmt  = AV_SAMPLE_FMT_S16;
  58     avctx->channels    = 1;
  59     avctx->sample_rate = 8000;
  60
  61     p->order            = 12;
  62     avctx->frame_size   = 640;
  63     p->refl_coef        = av_mallocz_array(p->order, sizeof(*p->refl_coef));
  64     p->target_refl_coef = av_mallocz_array(p->order, sizeof(*p->target_refl_coef));
  65     p->lpc_coef         = av_mallocz_array(p->order, sizeof(*p->lpc_coef));
  66     p->filter_out       = av_mallocz_array(avctx->frame_size + p->order,
  67                                      sizeof(*p->filter_out));
  68     p->excitation       = av_mallocz_array(avctx->frame_size, sizeof(*p->excitation));
  69     if (!p->refl_coef || !p->target_refl_coef || !p->lpc_coef ||
  70         !p->filter_out || !p->excitation) {
  71         cng_decode_close(avctx);
  72         return AVERROR(ENOMEM);
  73     }
  74
  75     av_lfg_init(&p->lfg, 0);
  76
  77     return 0;
  78 }
  79
  80 static void make_lpc_coefs(float *lpc, const float *refl, int order)
  81 {
  82     float buf[100];
  83     float *next, *cur;
  84     int m, i;
  85     next = buf;
  86     cur  = lpc;
  87     for (m = 0; m < order; m++) {
  88         next[m] = refl[m];
  89         for (i = 0; i < m; i++)
  90             next[i] = cur[i] + refl[m] * cur[m - i - 1];
  91         FFSWAP(float*, next, cur);
  92     }
  93     if (cur != lpc)
  94         memcpy(lpc, cur, sizeof(*lpc) * order);
  95 }
  96
  97 static void cng_decode_flush(AVCodecContext *avctx)
  98 {
  99     CNGContext *p = avctx->priv_data;
 100     p->inited = 0;
 101 }
 102
 103 static int cng_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
 104                             int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
 105 {
 106     AVFrame *frame = data;
 107     CNGContext *p = avctx->priv_data;
 108     int buf_size  = avpkt->size;
 109     int ret, i;
 110     int16_t *buf_out;
 111     float e = 1.0;
 112     float scaling;
 113
 114     if (avpkt->size) {
 115         int dbov = -avpkt->data[0];
 116         p->target_energy = 1081109975 * ff_exp10(dbov / 10.0) * 0.75;
 117         memset(p->target_refl_coef, 0, p->order * sizeof(*p->target_refl_coef));
 118         for (i = 0; i < FFMIN(avpkt->size - 1, p->order); i++) {
 119             p->target_refl_coef[i] = (avpkt->data[1 + i] - 127) / 128.0;
 120         }
 121     }
 122
 123     if (p->inited) {
 124         p->energy = p->energy / 2 + p->target_energy / 2;
 125         for (i = 0; i < p->order; i++)
 126             p->refl_coef[i] = 0.6 *p->refl_coef[i] + 0.4 * p->target_refl_coef[i];
 127     } else {
 128         p->energy = p->target_energy;
 129         memcpy(p->refl_coef, p->target_refl_coef, p->order * sizeof(*p->refl_coef));
 130         p->inited = 1;
 131     }
 132     make_lpc_coefs(p->lpc_coef, p->refl_coef, p->order);
 133
 134     for (i = 0; i < p->order; i++)
 135         e *= 1.0 - p->refl_coef[i]*p->refl_coef[i];
 136
 137     scaling = sqrt(e * p->energy / 1081109975);
 138     for (i = 0; i < avctx->frame_size; i++) {
 139         int r = (av_lfg_get(&p->lfg) & 0xffff) - 0x8000;
 140         p->excitation[i] = scaling * r;
 141     }
 142     ff_celp_lp_synthesis_filterf(p->filter_out + p->order, p->lpc_coef,
 143                                  p->excitation, avctx->frame_size, p->order);
 144
 145     frame->nb_samples = avctx->frame_size;
 146     if ((ret = ff_get_buffer(avctx, frame, 0)) < 0)
 147         return ret;
 148     buf_out = (int16_t *)frame->data[0];
 149     for (i = 0; i < avctx->frame_size; i++)
 150         buf_out[i] = p->filter_out[i + p->order];
 151     memcpy(p->filter_out, p->filter_out + avctx->frame_size,
 152            p->order * sizeof(*p->filter_out));
 153
 154     *got_frame_ptr = 1;
 155
 156     return buf_size;
 157 }
 158
 159 AVCodec ff_comfortnoise_decoder = {
 160     .name           = "comfortnoise",
 161     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("RFC 3389 comfort noise generator"),
 162     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 163     .id             = AV_CODEC_ID_COMFORT_NOISE,
 164     .priv_data_size = sizeof(CNGContext),
 165     .init           = cng_decode_init,
 166     .decode         = cng_decode_frame,
 167     .flush          = cng_decode_flush,
 168     .close          = cng_decode_close,
 169     .sample_fmts    = (const enum AVSampleFormat[]){ AV_SAMPLE_FMT_S16,
 170                                                      AV_SAMPLE_FMT_NONE },
 171     .capabilities   = AV_CODEC_CAP_DELAY | AV_CODEC_CAP_DR1,
 172 };