116bf5b7e68d520b95ebe88d901a59f5b027c564
[ffmpeg.git] / libavcodec / binkaudio.c
1 /*
2  * Bink Audio decoder
3  * Copyright (c) 2007-2010 Peter Ross (pross@xvid.org)
4  * Copyright (c) 2009 Daniel Verkamp (daniel@drv.nu)
5  *
6  * This file is part of FFmpeg.
7  *
8  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
9  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
10  * License as published by the Free Software Foundation; either
11  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
12  *
13  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
14  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
15  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
16  * Lesser General Public License for more details.
17  *
18  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
19  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
20  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
21  */
22
23 /**
24  * @file
25  * Bink Audio decoder
26  *
27  * Technical details here:
28  *  http://wiki.multimedia.cx/index.php?title=Bink_Audio
29  */
30
31 #include "avcodec.h"
32 #define ALT_BITSTREAM_READER_LE
33 #include "get_bits.h"
34 #include "dsputil.h"
35 #include "fft.h"
36 #include "fmtconvert.h"
37
38 extern const uint16_t ff_wma_critical_freqs[25];
39
40 #define MAX_CHANNELS 2
41 #define BINK_BLOCK_MAX_SIZE (MAX_CHANNELS << 11)
42
43 typedef struct {
44     GetBitContext gb;
45     DSPContext dsp;
46     FmtConvertContext fmt_conv;
47     int first;
48     int channels;
49     int frame_len;          ///< transform size (samples)
50     int overlap_len;        ///< overlap size (samples)
51     int block_size;
52     int num_bands;
53     unsigned int *bands;
54     float root;
55     DECLARE_ALIGNED(16, FFTSample, coeffs)[BINK_BLOCK_MAX_SIZE];
56     DECLARE_ALIGNED(16, short, previous)[BINK_BLOCK_MAX_SIZE / 16];  ///< coeffs from previous audio block
57     float *coeffs_ptr[MAX_CHANNELS]; ///< pointers to the coeffs arrays for float_to_int16_interleave
58     union {
59         RDFTContext rdft;
60         DCTContext dct;
61     } trans;
62 } BinkAudioContext;
63
64
65 static av_cold int decode_init(AVCodecContext *avctx)
66 {
67     BinkAudioContext *s = avctx->priv_data;
68     int sample_rate = avctx->sample_rate;
69     int sample_rate_half;
70     int i;
71     int frame_len_bits;
72
73     dsputil_init(&s->dsp, avctx);
74     ff_fmt_convert_init(&s->fmt_conv, avctx);
75
76     /* determine frame length */
77     if (avctx->sample_rate < 22050) {
78         frame_len_bits = 9;
79     } else if (avctx->sample_rate < 44100) {
80         frame_len_bits = 10;
81     } else {
82         frame_len_bits = 11;
83     }
84
85     if (avctx->channels > MAX_CHANNELS) {
86         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "too many channels: %d\n", avctx->channels);
87         return -1;
88     }
89
90     if (avctx->codec->id == CODEC_ID_BINKAUDIO_RDFT) {
91         // audio is already interleaved for the RDFT format variant
92         sample_rate  *= avctx->channels;
93         s->channels = 1;
94         frame_len_bits += av_log2(avctx->channels);
95     } else {
96         s->channels = avctx->channels;
97     }
98
99     s->frame_len     = 1 << frame_len_bits;
100     s->overlap_len   = s->frame_len / 16;
101     s->block_size    = (s->frame_len - s->overlap_len) * s->channels;
102     sample_rate_half = (sample_rate + 1) / 2;
103     s->root          = 2.0 / sqrt(s->frame_len);
104
105     /* calculate number of bands */
106     for (s->num_bands = 1; s->num_bands < 25; s->num_bands++)
107         if (sample_rate_half <= ff_wma_critical_freqs[s->num_bands - 1])
108             break;
109
110     s->bands = av_malloc((s->num_bands + 1) * sizeof(*s->bands));
111     if (!s->bands)
112         return AVERROR(ENOMEM);
113
114     /* populate bands data */
115     s->bands[0] = 2;
116     for (i = 1; i < s->num_bands; i++)
117         s->bands[i] = (ff_wma_critical_freqs[i - 1] * s->frame_len / sample_rate_half) & ~1;
118     s->bands[s->num_bands] = s->frame_len;
119
120     s->first = 1;
121     avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_S16;
122
123     for (i = 0; i < s->channels; i++)
124         s->coeffs_ptr[i] = s->coeffs + i * s->frame_len;
125
126     if (CONFIG_BINKAUDIO_RDFT_DECODER && avctx->codec->id == CODEC_ID_BINKAUDIO_RDFT)
127         ff_rdft_init(&s->trans.rdft, frame_len_bits, DFT_C2R);
128     else if (CONFIG_BINKAUDIO_DCT_DECODER)
129         ff_dct_init(&s->trans.dct, frame_len_bits, DCT_III);
130     else
131         return -1;
132
133     return 0;
134 }
135
136 static float get_float(GetBitContext *gb)
137 {
138     int power = get_bits(gb, 5);
139     float f = ldexpf(get_bits_long(gb, 23), power - 23);
140     if (get_bits1(gb))
141         f = -f;
142     return f;
143 }
144
145 static const uint8_t rle_length_tab[16] = {
146     2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 32, 64
147 };
148
149 /**
150  * Decode Bink Audio block
151  * @param[out] out Output buffer (must contain s->block_size elements)
152  */
153 static void decode_block(BinkAudioContext *s, short *out, int use_dct)
154 {
155     int ch, i, j, k;
156     float q, quant[25];
157     int width, coeff;
158     GetBitContext *gb = &s->gb;
159
160     if (use_dct)
161         skip_bits(gb, 2);
162
163     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
164         FFTSample *coeffs = s->coeffs_ptr[ch];
165         coeffs[0] = get_float(gb) * s->root;
166         coeffs[1] = get_float(gb) * s->root;
167
168         for (i = 0; i < s->num_bands; i++) {
169             /* constant is result of 0.066399999/log10(M_E) */
170             int value = get_bits(gb, 8);
171             quant[i] = expf(FFMIN(value, 95) * 0.15289164787221953823f) * s->root;
172         }
173
174         k = 0;
175         q = quant[0];
176
177         // parse coefficients
178         i = 2;
179         while (i < s->frame_len) {
180             if (get_bits1(gb)) {
181                 j = i + rle_length_tab[get_bits(gb, 4)] * 8;
182             } else {
183                 j = i + 8;
184             }
185
186             j = FFMIN(j, s->frame_len);
187
188             width = get_bits(gb, 4);
189             if (width == 0) {
190                 memset(coeffs + i, 0, (j - i) * sizeof(*coeffs));
191                 i = j;
192                 while (s->bands[k] < i)
193                     q = quant[k++];
194             } else {
195                 while (i < j) {
196                     if (s->bands[k] == i)
197                         q = quant[k++];
198                     coeff = get_bits(gb, width);
199                     if (coeff) {
200                         if (get_bits1(gb))
201                             coeffs[i] = -q * coeff;
202                         else
203                             coeffs[i] =  q * coeff;
204                     } else {
205                         coeffs[i] = 0.0f;
206                     }
207                     i++;
208                 }
209             }
210         }
211
212         if (CONFIG_BINKAUDIO_DCT_DECODER && use_dct) {
213             coeffs[0] /= 0.5;
214             ff_dct_calc (&s->trans.dct,  coeffs);
215             s->dsp.vector_fmul_scalar(coeffs, coeffs, s->frame_len / 2, s->frame_len);
216         }
217         else if (CONFIG_BINKAUDIO_RDFT_DECODER)
218             ff_rdft_calc(&s->trans.rdft, coeffs);
219     }
220
221     s->fmt_conv.float_to_int16_interleave(out, (const float **)s->coeffs_ptr,
222                                           s->frame_len, s->channels);
223
224     if (!s->first) {
225         int count = s->overlap_len * s->channels;
226         int shift = av_log2(count);
227         for (i = 0; i < count; i++) {
228             out[i] = (s->previous[i] * (count - i) + out[i] * i) >> shift;
229         }
230     }
231
232     memcpy(s->previous, out + s->block_size,
233            s->overlap_len * s->channels * sizeof(*out));
234
235     s->first = 0;
236 }
237
238 static av_cold int decode_end(AVCodecContext *avctx)
239 {
240     BinkAudioContext * s = avctx->priv_data;
241     av_freep(&s->bands);
242     if (CONFIG_BINKAUDIO_RDFT_DECODER && avctx->codec->id == CODEC_ID_BINKAUDIO_RDFT)
243         ff_rdft_end(&s->trans.rdft);
244     else if (CONFIG_BINKAUDIO_DCT_DECODER)
245         ff_dct_end(&s->trans.dct);
246     return 0;
247 }
248
249 static void get_bits_align32(GetBitContext *s)
250 {
251     int n = (-get_bits_count(s)) & 31;
252     if (n) skip_bits(s, n);
253 }
254
255 static int decode_frame(AVCodecContext *avctx,
256                         void *data, int *data_size,
257                         AVPacket *avpkt)
258 {
259     BinkAudioContext *s = avctx->priv_data;
260     const uint8_t *buf  = avpkt->data;
261     int buf_size        = avpkt->size;
262     short *samples      = data;
263     short *samples_end  = (short*)((uint8_t*)data + *data_size);
264     int reported_size;
265     GetBitContext *gb = &s->gb;
266
267     init_get_bits(gb, buf, buf_size * 8);
268
269     reported_size = get_bits_long(gb, 32);
270     while (get_bits_count(gb) / 8 < buf_size &&
271            samples + s->block_size <= samples_end) {
272         decode_block(s, samples, avctx->codec->id == CODEC_ID_BINKAUDIO_DCT);
273         samples += s->block_size;
274         get_bits_align32(gb);
275     }
276
277     *data_size = FFMIN(reported_size, (uint8_t*)samples - (uint8_t*)data);
278     return buf_size;
279 }
280
281 AVCodec ff_binkaudio_rdft_decoder = {
282     "binkaudio_rdft",
283     AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
284     CODEC_ID_BINKAUDIO_RDFT,
285     sizeof(BinkAudioContext),
286     decode_init,
287     NULL,
288     decode_end,
289     decode_frame,
290     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Bink Audio (RDFT)")
291 };
292
293 AVCodec ff_binkaudio_dct_decoder = {
294     "binkaudio_dct",
295     AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
296     CODEC_ID_BINKAUDIO_DCT,
297     sizeof(BinkAudioContext),
298     decode_init,
299     NULL,
300     decode_end,
301     decode_frame,
302     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Bink Audio (DCT)")
303 };