Update to MPlayer SVN rev 29473 and FFmpeg SVN rev 19572.
[vaapi:athaifas-mplayer.git] / libavcodec / lsp.c
1 /*
2  * LSP routines for ACELP-based codecs
3  *
4  * Copyright (c) 2007 Reynaldo H. Verdejo Pinochet (QCELP decoder)
5  * Copyright (c) 2008 Vladimir Voroshilov
6  *
7  * This file is part of FFmpeg.
8  *
9  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
10  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
11  * License as published by the Free Software Foundation; either
12  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
13  *
14  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
15  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
17  * Lesser General Public License for more details.
18  *
19  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
20  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
21  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
22  */
23
24 #include <inttypes.h>
25
26 #include "avcodec.h"
27 #define FRAC_BITS 14
28 #include "mathops.h"
29 #include "lsp.h"
30 #include "celp_math.h"
31
32 void ff_acelp_reorder_lsf(int16_t* lsfq, int lsfq_min_distance, int lsfq_min, int lsfq_max, int lp_order)
33 {
34     int i, j;
35
36     /* sort lsfq in ascending order. float bubble agorithm,
37        O(n) if data already sorted, O(n^2) - otherwise */
38     for(i=0; i<lp_order-1; i++)
39         for(j=i; j>=0 && lsfq[j] > lsfq[j+1]; j--)
40             FFSWAP(int16_t, lsfq[j], lsfq[j+1]);
41
42     for(i=0; i<lp_order; i++)
43     {
44         lsfq[i] = FFMAX(lsfq[i], lsfq_min);
45         lsfq_min = lsfq[i] + lsfq_min_distance;
46     }
47     lsfq[lp_order-1] = FFMIN(lsfq[lp_order-1], lsfq_max);//Is warning required ?
48 }
49
50 void ff_acelp_lsf2lsp(int16_t *lsp, const int16_t *lsf, int lp_order)
51 {
52     int i;
53
54     /* Convert LSF to LSP, lsp=cos(lsf) */
55     for(i=0; i<lp_order; i++)
56         // 20861 = 2.0 / PI in (0.15)
57         lsp[i] = ff_cos(lsf[i] * 20861 >> 15); // divide by PI and (0,13) -> (0,14)
58 }
59
60 /**
61  * \brief decodes polynomial coefficients from LSP
62  * \param f [out] decoded polynomial coefficients (-0x20000000 <= (3.22) <= 0x1fffffff)
63  * \param lsp LSP coefficients (-0x8000 <= (0.15) <= 0x7fff)
64  */
65 static void lsp2poly(int* f, const int16_t* lsp, int lp_half_order)
66 {
67     int i, j;
68
69     f[0] = 0x400000;          // 1.0 in (3.22)
70     f[1] = -lsp[0] << 8;      // *2 and (0.15) -> (3.22)
71
72     for(i=2; i<=lp_half_order; i++)
73     {
74         f[i] = f[i-2];
75         for(j=i; j>1; j--)
76             f[j] -= MULL(f[j-1], lsp[2*i-2], FRAC_BITS) - f[j-2];
77
78         f[1] -= lsp[2*i-2] << 8;
79     }
80 }
81
82 void ff_acelp_lsp2lpc(int16_t* lp, const int16_t* lsp, int lp_half_order)
83 {
84     int i;
85     int f1[lp_half_order+1]; // (3.22)
86     int f2[lp_half_order+1]; // (3.22)
87
88     lsp2poly(f1, lsp  , lp_half_order);
89     lsp2poly(f2, lsp+1, lp_half_order);
90
91     /* 3.2.6 of G.729, Equations 25 and  26*/
92     lp[0] = 4096;
93     for(i=1; i<lp_half_order+1; i++)
94     {
95         int ff1 = f1[i] + f1[i-1]; // (3.22)
96         int ff2 = f2[i] - f2[i-1]; // (3.22)
97
98         ff1 += 1 << 10; // for rounding
99         lp[i]    = (ff1 + ff2) >> 11; // divide by 2 and (3.22) -> (3.12)
100         lp[(lp_half_order << 1) + 1 - i] = (ff1 - ff2) >> 11; // divide by 2 and (3.22) -> (3.12)
101     }
102 }
103
104 void ff_acelp_lp_decode(int16_t* lp_1st, int16_t* lp_2nd, const int16_t* lsp_2nd, const int16_t* lsp_prev, int lp_order)
105 {
106     int16_t lsp_1st[lp_order]; // (0.15)
107     int i;
108
109     /* LSP values for first subframe (3.2.5 of G.729, Equation 24)*/
110     for(i=0; i<lp_order; i++)
111 #ifdef G729_BITEXACT
112         lsp_1st[i] = (lsp_2nd[i] >> 1) + (lsp_prev[i] >> 1);
113 #else
114         lsp_1st[i] = (lsp_2nd[i] + lsp_prev[i]) >> 1;
115 #endif
116
117     ff_acelp_lsp2lpc(lp_1st, lsp_1st, lp_order >> 1);
118
119     /* LSP values for second subframe (3.2.5 of G.729)*/
120     ff_acelp_lsp2lpc(lp_2nd, lsp_2nd, lp_order >> 1);
121 }
122
123 /**
124  * Computes the Pa / (1 + z(-1)) or Qa / (1 - z(-1)) coefficients
125  * needed for LSP to LPC conversion.
126  * We only need to calculate the 6 first elements of the polynomial.
127  *
128  * @param lsp line spectral pairs in cosine domain
129  * @param f [out] polynomial input/output as a vector
130  *
131  * TIA/EIA/IS-733 2.4.3.3.5-1/2
132  */
133 static void lsp2polyf(const double *lsp, double *f, int lp_half_order)
134 {
135     int i, j;
136
137     f[0] = 1.0;
138     f[1] = -2 * lsp[0];
139     lsp -= 2;
140     for(i=2; i<=lp_half_order; i++)
141     {
142         double val = -2 * lsp[2*i];
143         f[i] = val * f[i-1] + 2*f[i-2];
144         for(j=i-1; j>1; j--)
145             f[j] += f[j-1] * val + f[j-2];
146         f[1] += val;
147     }
148 }
149
150 void ff_acelp_lspd2lpc(const double *lsp, float *lpc)
151 {
152     double pa[6], qa[6];
153     int   i;
154
155     lsp2polyf(lsp,     pa, 5);
156     lsp2polyf(lsp + 1, qa, 5);
157
158     for (i=4; i>=0; i--)
159     {
160         double paf = pa[i+1] + pa[i];
161         double qaf = qa[i+1] - qa[i];
162
163         lpc[i  ] = 0.5*(paf+qaf);
164         lpc[9-i] = 0.5*(paf-qaf);
165     }
166 }