libswresample/dither.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2012-2013 Michael Niedermayer (michaelni@gmx.at)
   3  *
   4  * This file is part of libswresample
   5  *
   6  * libswresample is free software; you can redistribute it and/or
   7  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   8  * License as published by the Free Software Foundation; either
   9  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  10  *
  11  * libswresample is distributed in the hope that it will be useful,
  12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  14  * Lesser General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  17  * License along with libswresample; if not, write to the Free Software
  18  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  19  */
  20
  21 #include "libavutil/avassert.h"
  22 #include "swresample_internal.h"
  23
  24 #include "noise_shaping_data.c"
  25
  26 void swri_get_dither(SwrContext *s, void *dst, int len, unsigned seed, enum AVSampleFormat noise_fmt) {
  27     double scale = s->dither.noise_scale;
  28 #define TMP_EXTRA 2
  29     double *tmp = av_malloc_array(len + TMP_EXTRA, sizeof(double));
  30     int i;
  31
  32     for(i=0; i<len + TMP_EXTRA; i++){
  33         double v;
  34         seed = seed* 1664525 + 1013904223;
  35
  36         switch(s->dither.method){
  37             case SWR_DITHER_RECTANGULAR: v= ((double)seed) / UINT_MAX - 0.5; break;
  38             default:
  39                 av_assert0(s->dither.method < SWR_DITHER_NB);
  40                 v = ((double)seed) / UINT_MAX;
  41                 seed = seed*1664525 + 1013904223;
  42                 v-= ((double)seed) / UINT_MAX;
  43                 break;
  44         }
  45         tmp[i] = v;
  46     }
  47
  48     for(i=0; i<len; i++){
  49         double v;
  50
  51         switch(s->dither.method){
  52             default:
  53                 av_assert0(s->dither.method < SWR_DITHER_NB);
  54                 v = tmp[i];
  55                 break;
  56             case SWR_DITHER_TRIANGULAR_HIGHPASS :
  57                 v = (- tmp[i] + 2*tmp[i+1] - tmp[i+2]) / sqrt(6);
  58                 break;
  59         }
  60
  61         v*= scale;
  62
  63         switch(noise_fmt){
  64             case AV_SAMPLE_FMT_S16P: ((int16_t*)dst)[i] = v; break;
  65             case AV_SAMPLE_FMT_S32P: ((int32_t*)dst)[i] = v; break;
  66             case AV_SAMPLE_FMT_FLTP: ((float  *)dst)[i] = v; break;
  67             case AV_SAMPLE_FMT_DBLP: ((double *)dst)[i] = v; break;
  68             default: av_assert0(0);
  69         }
  70     }
  71
  72     av_free(tmp);
  73 }
  74
  75 int swri_dither_init(SwrContext *s, enum AVSampleFormat out_fmt, enum AVSampleFormat in_fmt)
  76 {
  77     int i;
  78     double scale = 0;
  79
  80     if (s->dither.method > SWR_DITHER_TRIANGULAR_HIGHPASS && s->dither.method <= SWR_DITHER_NS)
  81         return AVERROR(EINVAL);
  82
  83     out_fmt = av_get_packed_sample_fmt(out_fmt);
  84     in_fmt  = av_get_packed_sample_fmt( in_fmt);
  85
  86     if(in_fmt == AV_SAMPLE_FMT_FLT || in_fmt == AV_SAMPLE_FMT_DBL){
  87         if(out_fmt == AV_SAMPLE_FMT_S32) scale = 1.0/(1L<<31);
  88         if(out_fmt == AV_SAMPLE_FMT_S16) scale = 1.0/(1L<<15);
  89         if(out_fmt == AV_SAMPLE_FMT_U8 ) scale = 1.0/(1L<< 7);
  90     }
  91     if(in_fmt == AV_SAMPLE_FMT_S32 && out_fmt == AV_SAMPLE_FMT_S32 && (s->dither.output_sample_bits&31)) scale = 1;
  92     if(in_fmt == AV_SAMPLE_FMT_S32 && out_fmt == AV_SAMPLE_FMT_S16) scale = 1L<<16;
  93     if(in_fmt == AV_SAMPLE_FMT_S32 && out_fmt == AV_SAMPLE_FMT_U8 ) scale = 1L<<24;
  94     if(in_fmt == AV_SAMPLE_FMT_S16 && out_fmt == AV_SAMPLE_FMT_U8 ) scale = 1L<<8;
  95
  96     scale *= s->dither.scale;
  97
  98     if (out_fmt == AV_SAMPLE_FMT_S32 && s->dither.output_sample_bits)
  99         scale *= 1<<(32-s->dither.output_sample_bits);
 100
 101     s->dither.ns_pos = 0;
 102     s->dither.noise_scale=   scale;
 103     s->dither.ns_scale   =   scale;
 104     s->dither.ns_scale_1 = scale ? 1/scale : 0;
 105     memset(s->dither.ns_errors, 0, sizeof(s->dither.ns_errors));
 106     for (i=0; filters[i].coefs; i++) {
 107         const filter_t *f = &filters[i];
 108         if (fabs(s->out_sample_rate - f->rate) / f->rate <= .05 && f->name == s->dither.method) {
 109             int j;
 110             s->dither.ns_taps = f->len;
 111             for (j=0; j<f->len; j++)
 112                 s->dither.ns_coeffs[j] = f->coefs[j];
 113             s->dither.ns_scale_1 *= 1 - exp(f->gain_cB * M_LN10 * 0.005) * 2 / (1<<(8*av_get_bytes_per_sample(out_fmt)));
 114             break;
 115         }
 116     }
 117     if (!filters[i].coefs && s->dither.method > SWR_DITHER_NS) {
 118         av_log(s, AV_LOG_WARNING, "Requested noise shaping dither not available at this sampling rate, using triangular hp dither\n");
 119         s->dither.method = SWR_DITHER_TRIANGULAR_HIGHPASS;
 120     }
 121
 122     av_assert0(!s->preout.count);
 123     s->dither.noise = s->preout;
 124     s->dither.temp  = s->preout;
 125     if (s->dither.method > SWR_DITHER_NS) {
 126         s->dither.noise.bps = 4;
 127         s->dither.noise.fmt = AV_SAMPLE_FMT_FLTP;
 128         s->dither.noise_scale = 1;
 129     }
 130
 131     return 0;
 132 }
 133
 134 #define TEMPLATE_DITHER_S16
 135 #include "dither_template.c"
 136 #undef TEMPLATE_DITHER_S16
 137
 138 #define TEMPLATE_DITHER_S32
 139 #include "dither_template.c"
 140 #undef TEMPLATE_DITHER_S32
 141
 142 #define TEMPLATE_DITHER_FLT
 143 #include "dither_template.c"
 144 #undef TEMPLATE_DITHER_FLT
 145
 146 #define TEMPLATE_DITHER_DBL
 147 #include "dither_template.c"
 148 #undef TEMPLATE_DITHER_DBL