resample2.c
上传用户:wstnjxml
上传日期:2014-04-03
资源大小:7248k
文件大小:9k
源码类别:

Windows CE

开发平台:

C/C++

  1. /*
  2.  * audio resampling
  3.  * Copyright (c) 2004 Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
  4.  *
  5.  * This library is free software; you can redistribute it and/or
  6.  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  7.  * License as published by the Free Software Foundation; either
  8.  * version 2 of the License, or (at your option) any later version.
  9.  *
  10.  * This library is distributed in the hope that it will be useful,
  11.  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12.  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  13.  * Lesser General Public License for more details.
  14.  *
  15.  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  16.  * License along with this library; if not, write to the Free Software
  17.  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
  18.  *
  19.  */
  20.  
  21. /**
  22.  * @file resample2.c
  23.  * audio resampling
  24.  * @author Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
  25.  */
  26. #include "avcodec.h"
  27. #include "common.h"
  28. #include "dsputil.h"
  29. #if 1
  30. #define FILTER_SHIFT 15
  31. #define FELEM int16_t
  32. #define FELEM2 int32_t
  33. #define FELEM_MAX INT16_MAX
  34. #define FELEM_MIN INT16_MIN
  35. #else
  36. #define FILTER_SHIFT 22
  37. #define FELEM int32_t
  38. #define FELEM2 int64_t
  39. #define FELEM_MAX INT32_MAX
  40. #define FELEM_MIN INT32_MIN
  41. #endif
  42. typedef struct AVResampleContext{
  43.     FELEM *filter_bank;
  44.     int filter_length;
  45.     int ideal_dst_incr;
  46.     int dst_incr;
  47.     int index;
  48.     int frac;
  49.     int src_incr;
  50.     int compensation_distance;
  51.     int phase_shift;
  52.     int phase_mask;
  53.     int linear;
  54. }AVResampleContext;
  55. /**
  56.  * 0th order modified bessel function of the first kind.
  57.  */
  58. double bessel(double x){
  59.     double v=1;
  60.     double t=1;
  61.     int i;
  62.     
  63.     for(i=1; i<50; i++){
  64.         t *= i;
  65.         v += pow(x*x/4, i)/(t*t);
  66.     }
  67.     return v;
  68. }
  69. /**
  70.  * builds a polyphase filterbank.
  71.  * @param factor resampling factor
  72.  * @param scale wanted sum of coefficients for each filter
  73.  * @param type 0->cubic, 1->blackman nuttall windowed sinc, 2->kaiser windowed sinc beta=16
  74.  */
  75. void av_build_filter(FELEM *filter, double factor, int tap_count, int phase_count, int scale, int type){
  76.     int ph, i, v;
  77.     double x, y, w, tab[tap_count];
  78.     const int center= (tap_count-1)/2;
  79.     /* if upsampling, only need to interpolate, no filter */
  80.     if (factor > 1.0)
  81.         factor = 1.0;
  82.     for(ph=0;ph<phase_count;ph++) {
  83.         double norm = 0;
  84.         double e= 0;
  85.         for(i=0;i<tap_count;i++) {
  86.             x = M_PI * ((double)(i - center) - (double)ph / phase_count) * factor;
  87.             if (x == 0) y = 1.0;
  88.             else        y = sin(x) / x;
  89.             switch(type){
  90.             case 0:{
  91.                 const float d= -0.5; //first order derivative = -0.5
  92.                 x = fabs(((double)(i - center) - (double)ph / phase_count) * factor);
  93.                 if(x<1.0) y= 1 - 3*x*x + 2*x*x*x + d*(            -x*x + x*x*x);
  94.                 else      y=                       d*(-4 + 8*x - 5*x*x + x*x*x);
  95.                 break;}
  96.             case 1:
  97.                 w = 2.0*x / (factor*tap_count) + M_PI;
  98.                 y *= 0.3635819 - 0.4891775 * cos(w) + 0.1365995 * cos(2*w) - 0.0106411 * cos(3*w);
  99.                 break;
  100.             case 2:
  101.                 w = 2.0*x / (factor*tap_count*M_PI);
  102.                 y *= bessel(16*sqrt(FFMAX(1-w*w, 0)));
  103.                 break;
  104.             }
  105.             tab[i] = y;
  106.             norm += y;
  107.         }
  108.         /* normalize so that an uniform color remains the same */
  109.         for(i=0;i<tap_count;i++) {
  110.             v = clip(lrintf(tab[i] * scale / norm + e), FELEM_MIN, FELEM_MAX);
  111.             filter[ph * tap_count + i] = v;
  112.             e += tab[i] * scale / norm - v;
  113.         }
  114.     }
  115. }
  116. /**
  117.  * initalizes a audio resampler.
  118.  * note, if either rate is not a integer then simply scale both rates up so they are
  119.  */
  120. AVResampleContext *av_resample_init(int out_rate, int in_rate, int filter_size, int phase_shift, int linear, double cutoff){
  121.     AVResampleContext *c= av_mallocz(sizeof(AVResampleContext));
  122.     double factor= FFMIN(out_rate * cutoff / in_rate, 1.0);
  123.     int phase_count= 1<<phase_shift;
  124.     
  125.     c->phase_shift= phase_shift;
  126.     c->phase_mask= phase_count-1;
  127.     c->linear= linear;
  128.     c->filter_length= FFMAX((int)ceil(filter_size/factor), 1);
  129.     c->filter_bank= av_mallocz(c->filter_length*(phase_count+1)*sizeof(FELEM));
  130.     av_build_filter(c->filter_bank, factor, c->filter_length, phase_count, 1<<FILTER_SHIFT, 1);
  131.     memcpy(&c->filter_bank[c->filter_length*phase_count+1], c->filter_bank, (c->filter_length-1)*sizeof(FELEM));
  132.     c->filter_bank[c->filter_length*phase_count]= c->filter_bank[c->filter_length - 1];
  133.     c->src_incr= out_rate;
  134.     c->ideal_dst_incr= c->dst_incr= in_rate * phase_count;
  135.     c->index= -phase_count*((c->filter_length-1)/2);
  136.     return c;
  137. }
  138. void av_resample_close(AVResampleContext *c){
  139.     av_freep(&c->filter_bank);
  140.     av_freep(&c);
  141. }
  142. /**
  143.  * Compensates samplerate/timestamp drift. The compensation is done by changing
  144.  * the resampler parameters, so no audible clicks or similar distortions ocur
  145.  * @param compensation_distance distance in output samples over which the compensation should be performed
  146.  * @param sample_delta number of output samples which should be output less
  147.  *
  148.  * example: av_resample_compensate(c, 10, 500)
  149.  * here instead of 510 samples only 500 samples would be output
  150.  *
  151.  * note, due to rounding the actual compensation might be slightly different, 
  152.  * especially if the compensation_distance is large and the in_rate used during init is small
  153.  */
  154. void av_resample_compensate(AVResampleContext *c, int sample_delta, int compensation_distance){
  155. //    sample_delta += (c->ideal_dst_incr - c->dst_incr)*(int64_t)c->compensation_distance / c->ideal_dst_incr;
  156.     c->compensation_distance= compensation_distance;
  157.     c->dst_incr = c->ideal_dst_incr - c->ideal_dst_incr * (int64_t)sample_delta / compensation_distance;
  158. }
  159. /**
  160.  * resamples.
  161.  * @param src an array of unconsumed samples
  162.  * @param consumed the number of samples of src which have been consumed are returned here
  163.  * @param src_size the number of unconsumed samples available
  164.  * @param dst_size the amount of space in samples available in dst
  165.  * @param update_ctx if this is 0 then the context wont be modified, that way several channels can be resampled with the same context
  166.  * @return the number of samples written in dst or -1 if an error occured
  167.  */
  168. int av_resample(AVResampleContext *c, short *dst, short *src, int *consumed, int src_size, int dst_size, int update_ctx){
  169.     int dst_index, i;
  170.     int index= c->index;
  171.     int frac= c->frac;
  172.     int dst_incr_frac= c->dst_incr % c->src_incr;
  173.     int dst_incr=      c->dst_incr / c->src_incr;
  174.     int compensation_distance= c->compensation_distance;
  175.   if(compensation_distance == 0 && c->filter_length == 1 && c->phase_shift==0){
  176.         int64_t index2= ((int64_t)index)<<32;
  177.         int64_t incr= (1LL<<32) * c->dst_incr / c->src_incr;
  178.         dst_size= FFMIN(dst_size, (src_size-1-index) * (int64_t)c->src_incr / c->dst_incr);
  179.         
  180.         for(dst_index=0; dst_index < dst_size; dst_index++){
  181.             dst[dst_index] = src[index2>>32];
  182.             index2 += incr;
  183.         }
  184.         frac += dst_index * dst_incr_frac;
  185.         index += dst_index * dst_incr;
  186.         index += frac / c->src_incr;
  187.         frac %= c->src_incr;
  188.   }else{
  189.     for(dst_index=0; dst_index < dst_size; dst_index++){
  190.         FELEM *filter= c->filter_bank + c->filter_length*(index & c->phase_mask);
  191.         int sample_index= index >> c->phase_shift;
  192.         FELEM2 val=0;
  193.                 
  194.         if(sample_index < 0){
  195.             for(i=0; i<c->filter_length; i++)
  196.                 val += src[ABS(sample_index + i) % src_size] * filter[i];
  197.         }else if(sample_index + c->filter_length > src_size){
  198.             break;
  199.         }else if(c->linear){
  200.             int64_t v=0;
  201.             int sub_phase= (frac<<8) / c->src_incr;
  202.             for(i=0; i<c->filter_length; i++){
  203.                 int64_t coeff= filter[i]*(256 - sub_phase) + filter[i + c->filter_length]*sub_phase;
  204.                 v += src[sample_index + i] * coeff;
  205.             }
  206.             val= v>>8;
  207.         }else{
  208.             for(i=0; i<c->filter_length; i++){
  209.                 val += src[sample_index + i] * (FELEM2)filter[i];
  210.             }
  211.         }
  212.         val = (val + (1<<(FILTER_SHIFT-1)))>>FILTER_SHIFT;
  213.         dst[dst_index] = (unsigned)(val + 32768) > 65535 ? (val>>31) ^ 32767 : val;
  214.         frac += dst_incr_frac;
  215.         index += dst_incr;
  216.         if(frac >= c->src_incr){
  217.             frac -= c->src_incr;
  218.             index++;
  219.         }
  220.         if(dst_index + 1 == compensation_distance){
  221.             compensation_distance= 0;
  222.             dst_incr_frac= c->ideal_dst_incr % c->src_incr;
  223.             dst_incr=      c->ideal_dst_incr / c->src_incr;
  224.         }
  225.     }
  226.   }
  227.     *consumed= FFMAX(index, 0) >> c->phase_shift;
  228.     if(index>=0) index &= c->phase_mask;
  229.     if(compensation_distance){
  230.         compensation_distance -= dst_index;
  231.         assert(compensation_distance > 0);
  232.     }
  233.     if(update_ctx){
  234.         c->frac= frac;
  235.         c->index= index;
  236.         c->dst_incr= dst_incr_frac + c->src_incr*dst_incr;
  237.         c->compensation_distance= compensation_distance;
  238.     }
  239. #if 0    
  240.     if(update_ctx && !c->compensation_distance){
  241. #undef rand
  242.         av_resample_compensate(c, rand() % (8000*2) - 8000, 8000*2);
  243. av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "%d %d %dn", c->dst_incr, c->ideal_dst_incr, c->compensation_distance);
  244.     }
  245. #endif
  246.     
  247.     return dst_index;
  248. }