libavcodec/ra288.c

   1 /*
   2  * RealAudio 2.0 (28.8K)
   3  * Copyright (c) 2003 the ffmpeg project
   4  *
   5  * This file is part of Libav.
   6  *
   7  * Libav 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  * Libav 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 Libav; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21
  22 #include "libavutil/channel_layout.h"
  23 #include "libavutil/float_dsp.h"
  24 #include "libavutil/internal.h"
  25 #include "avcodec.h"
  26 #include "internal.h"
  27 #define BITSTREAM_READER_LE
  28 #include "get_bits.h"
  29 #include "ra288.h"
  30 #include "lpc.h"
  31 #include "celp_filters.h"
  32
  33 #define MAX_BACKWARD_FILTER_ORDER  36
  34 #define MAX_BACKWARD_FILTER_LEN    40
  35 #define MAX_BACKWARD_FILTER_NONREC 35
  36
  37 #define RA288_BLOCK_SIZE        5
  38 #define RA288_BLOCKS_PER_FRAME 32
  39
  40 typedef struct RA288Context {
  41     AVFloatDSPContext fdsp;
  42     DECLARE_ALIGNED(32, float,   sp_lpc)[FFALIGN(36, 16)];   ///< LPC coefficients for speech data (spec: A)
  43     DECLARE_ALIGNED(32, float, gain_lpc)[FFALIGN(10, 16)];   ///< LPC coefficients for gain        (spec: GB)
  44
  45     /** speech data history                                      (spec: SB).
  46      *  Its first 70 coefficients are updated only at backward filtering.
  47      */
  48     float sp_hist[111];
  49
  50     /// speech part of the gain autocorrelation                  (spec: REXP)
  51     float sp_rec[37];
  52
  53     /** log-gain history                                         (spec: SBLG).
  54      *  Its first 28 coefficients are updated only at backward filtering.
  55      */
  56     float gain_hist[38];
  57
  58     /// recursive part of the gain autocorrelation               (spec: REXPLG)
  59     float gain_rec[11];
  60 } RA288Context;
  61
  62 static av_cold int ra288_decode_init(AVCodecContext *avctx)
  63 {
  64     RA288Context *ractx = avctx->priv_data;
  65
  66     avctx->channels       = 1;
  67     avctx->channel_layout = AV_CH_LAYOUT_MONO;
  68     avctx->sample_fmt     = AV_SAMPLE_FMT_FLT;
  69
  70     avpriv_float_dsp_init(&ractx->fdsp, avctx->flags & CODEC_FLAG_BITEXACT);
  71
  72     return 0;
  73 }
  74
  75 static void convolve(float *tgt, const float *src, int len, int n)
  76 {
  77     for (; n >= 0; n--)
  78         tgt[n] = avpriv_scalarproduct_float_c(src, src - n, len);
  79
  80 }
  81
  82 static void decode(RA288Context *ractx, float gain, int cb_coef)
  83 {
  84     int i;
  85     double sumsum;
  86     float sum, buffer[5];
  87     float *block = ractx->sp_hist + 70 + 36; // current block
  88     float *gain_block = ractx->gain_hist + 28;
  89
  90     memmove(ractx->sp_hist + 70, ractx->sp_hist + 75, 36*sizeof(*block));
  91
  92     /* block 46 of G.728 spec */
  93     sum = 32.0;
  94     for (i=0; i < 10; i++)
  95         sum -= gain_block[9-i] * ractx->gain_lpc[i];
  96
  97     /* block 47 of G.728 spec */
  98     sum = av_clipf(sum, 0, 60);
  99
 100     /* block 48 of G.728 spec */
 101     /* exp(sum * 0.1151292546497) == pow(10.0,sum/20) */
 102     sumsum = exp(sum * 0.1151292546497) * gain * (1.0/(1<<23));
 103
 104     for (i=0; i < 5; i++)
 105         buffer[i] = codetable[cb_coef][i] * sumsum;
 106
 107     sum = avpriv_scalarproduct_float_c(buffer, buffer, 5) * ((1 << 24) / 5.0);
 108
 109     sum = FFMAX(sum, 1);
 110
 111     /* shift and store */
 112     memmove(gain_block, gain_block + 1, 9 * sizeof(*gain_block));
 113
 114     gain_block[9] = 10 * log10(sum) - 32;
 115
 116     ff_celp_lp_synthesis_filterf(block, ractx->sp_lpc, buffer, 5, 36);
 117 }
 118
 119 /**
 120  * Hybrid window filtering, see blocks 36 and 49 of the G.728 specification.
 121  *
 122  * @param order   filter order
 123  * @param n       input length
 124  * @param non_rec number of non-recursive samples
 125  * @param out     filter output
 126  * @param hist    pointer to the input history of the filter
 127  * @param out     pointer to the non-recursive part of the output
 128  * @param out2    pointer to the recursive part of the output
 129  * @param window  pointer to the windowing function table
 130  */
 131 static void do_hybrid_window(RA288Context *ractx,
 132                              int order, int n, int non_rec, float *out,
 133                              float *hist, float *out2, const float *window)
 134 {
 135     int i;
 136     float buffer1[MAX_BACKWARD_FILTER_ORDER + 1];
 137     float buffer2[MAX_BACKWARD_FILTER_ORDER + 1];
 138     LOCAL_ALIGNED(32, float, work, [FFALIGN(MAX_BACKWARD_FILTER_ORDER +
 139                                             MAX_BACKWARD_FILTER_LEN   +
 140                                             MAX_BACKWARD_FILTER_NONREC, 16)]);
 141
 142     ractx->fdsp.vector_fmul(work, window, hist, FFALIGN(order + n + non_rec, 16));
 143
 144     convolve(buffer1, work + order    , n      , order);
 145     convolve(buffer2, work + order + n, non_rec, order);
 146
 147     for (i=0; i <= order; i++) {
 148         out2[i] = out2[i] * 0.5625 + buffer1[i];
 149         out [i] = out2[i]          + buffer2[i];
 150     }
 151
 152     /* Multiply by the white noise correcting factor (WNCF). */
 153     *out *= 257.0 / 256.0;
 154 }
 155
 156 /**
 157  * Backward synthesis filter, find the LPC coefficients from past speech data.
 158  */
 159 static void backward_filter(RA288Context *ractx,
 160                             float *hist, float *rec, const float *window,
 161                             float *lpc, const float *tab,
 162                             int order, int n, int non_rec, int move_size)
 163 {
 164     float temp[MAX_BACKWARD_FILTER_ORDER+1];
 165
 166     do_hybrid_window(ractx, order, n, non_rec, temp, hist, rec, window);
 167
 168     if (!compute_lpc_coefs(temp, order, lpc, 0, 1, 1))
 169         ractx->fdsp.vector_fmul(lpc, lpc, tab, FFALIGN(order, 16));
 170
 171     memmove(hist, hist + n, move_size*sizeof(*hist));
 172 }
 173
 174 static int ra288_decode_frame(AVCodecContext * avctx, void *data,
 175                               int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
 176 {
 177     AVFrame *frame     = data;
 178     const uint8_t *buf = avpkt->data;
 179     int buf_size = avpkt->size;
 180     float *out;
 181     int i, ret;
 182     RA288Context *ractx = avctx->priv_data;
 183     GetBitContext gb;
 184
 185     if (buf_size < avctx->block_align) {
 186         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 187                "Error! Input buffer is too small [%d<%d]\n",
 188                buf_size, avctx->block_align);
 189         return AVERROR_INVALIDDATA;
 190     }
 191
 192     /* get output buffer */
 193     frame->nb_samples = RA288_BLOCK_SIZE * RA288_BLOCKS_PER_FRAME;
 194     if ((ret = ff_get_buffer(avctx, frame, 0)) < 0) {
 195         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
 196         return ret;
 197     }
 198     out = (float *)frame->data[0];
 199
 200     init_get_bits(&gb, buf, avctx->block_align * 8);
 201
 202     for (i=0; i < RA288_BLOCKS_PER_FRAME; i++) {
 203         float gain = amptable[get_bits(&gb, 3)];
 204         int cb_coef = get_bits(&gb, 6 + (i&1));
 205
 206         decode(ractx, gain, cb_coef);
 207
 208         memcpy(out, &ractx->sp_hist[70 + 36], RA288_BLOCK_SIZE * sizeof(*out));
 209         out += RA288_BLOCK_SIZE;
 210
 211         if ((i & 7) == 3) {
 212             backward_filter(ractx, ractx->sp_hist, ractx->sp_rec, syn_window,
 213                             ractx->sp_lpc, syn_bw_tab, 36, 40, 35, 70);
 214
 215             backward_filter(ractx, ractx->gain_hist, ractx->gain_rec, gain_window,
 216                             ractx->gain_lpc, gain_bw_tab, 10, 8, 20, 28);
 217         }
 218     }
 219
 220     *got_frame_ptr = 1;
 221
 222     return avctx->block_align;
 223 }
 224
 225 AVCodec ff_ra_288_decoder = {
 226     .name           = "real_288",
 227     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("RealAudio 2.0 (28.8K)"),
 228     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 229     .id             = AV_CODEC_ID_RA_288,
 230     .priv_data_size = sizeof(RA288Context),
 231     .init           = ra288_decode_init,
 232     .decode         = ra288_decode_frame,
 233     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1,
 234 };