Separate format conversion DSP functions from DSPContext.
[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     AVCodecContext *avctx;
45     GetBitContext gb;
46     DSPContext dsp;
47     FmtConvertContext fmt_conv;
48     int first;
49     int channels;
50     int frame_len;          ///< transform size (samples)
51     int overlap_len;        ///< overlap size (samples)
52     int block_size;
53     int num_bands;
54     unsigned int *bands;
55     float root;
56     DECLARE_ALIGNED(16, FFTSample, coeffs)[BINK_BLOCK_MAX_SIZE];
57     DECLARE_ALIGNED(16, short, previous)[BINK_BLOCK_MAX_SIZE / 16];  ///< coeffs from previous audio block
58     float *coeffs_ptr[MAX_CHANNELS]; ///< pointers to the coeffs arrays for float_to_int16_interleave
59     union {
60         RDFTContext rdft;
61         DCTContext dct;
62     } trans;
63 } BinkAudioContext;
64
65
66 static av_cold int decode_init(AVCodecContext *avctx)
67 {
68     BinkAudioContext *s = avctx->priv_data;
69     int sample_rate = avctx->sample_rate;
70     int sample_rate_half;
71     int i;
72     int frame_len_bits;
73
74     s->avctx = avctx;
75     dsputil_init(&s->dsp, avctx);
76     ff_fmt_convert_init(&s->fmt_conv, avctx);
77
78     /* determine frame length */
79     if (avctx->sample_rate < 22050) {
80         frame_len_bits = 9;
81     } else if (avctx->sample_rate < 44100) {
82         frame_len_bits = 10;
83     } else {
84         frame_len_bits = 11;
85     }
86     s->frame_len = 1 << frame_len_bits;
87
88     if (s->channels > MAX_CHANNELS) {
89         av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "too many channels: %d\n", s->channels);
90         return -1;
91     }
92
93     if (avctx->codec->id == CODEC_ID_BINKAUDIO_RDFT) {
94         // audio is already interleaved for the RDFT format variant
95         sample_rate  *= avctx->channels;
96         s->frame_len *= avctx->channels;
97         s->channels = 1;
98         if (avctx->channels == 2)
99             frame_len_bits++;
100     } else {
101         s->channels = avctx->channels;
102     }
103
104     s->overlap_len   = s->frame_len / 16;
105     s->block_size    = (s->frame_len - s->overlap_len) * s->channels;
106     sample_rate_half = (sample_rate + 1) / 2;
107     s->root          = 2.0 / sqrt(s->frame_len);
108
109     /* calculate number of bands */
110     for (s->num_bands = 1; s->num_bands < 25; s->num_bands++)
111         if (sample_rate_half <= ff_wma_critical_freqs[s->num_bands - 1])
112             break;
113
114     s->bands = av_malloc((s->num_bands + 1) * sizeof(*s->bands));
115     if (!s->bands)
116         return AVERROR(ENOMEM);
117
118     /* populate bands data */
119     s->bands[0] = 1;
120     for (i = 1; i < s->num_bands; i++)
121         s->bands[i] = ff_wma_critical_freqs[i - 1] * (s->frame_len / 2) / sample_rate_half;
122     s->bands[s->num_bands] = s->frame_len / 2;
123
124     s->first = 1;
125     avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_S16;
126
127     for (i = 0; i < s->channels; i++)
128         s->coeffs_ptr[i] = s->coeffs + i * s->frame_len;
129
130     if (CONFIG_BINKAUDIO_RDFT_DECODER && avctx->codec->id == CODEC_ID_BINKAUDIO_RDFT)
131         ff_rdft_init(&s->trans.rdft, frame_len_bits, DFT_C2R);
132     else if (CONFIG_BINKAUDIO_DCT_DECODER)
133         ff_dct_init(&s->trans.dct, frame_len_bits, DCT_III);
134     else
135         return -1;
136
137     return 0;
138 }
139
140 static float get_float(GetBitContext *gb)
141 {
142     int power = get_bits(gb, 5);
143     float f = ldexpf(get_bits_long(gb, 23), power - 23);
144     if (get_bits1(gb))
145         f = -f;
146     return f;
147 }
148
149 static const uint8_t rle_length_tab[16] = {
150     2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 32, 64
151 };
152
153 /**
154  * Decode Bink Audio block
155  * @param[out] out Output buffer (must contain s->block_size elements)
156  */
157 static void decode_block(BinkAudioContext *s, short *out, int use_dct)
158 {
159     int ch, i, j, k;
160     float q, quant[25];
161     int width, coeff;
162     GetBitContext *gb = &s->gb;
163
164     if (use_dct)
165         skip_bits(gb, 2);
166
167     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
168         FFTSample *coeffs = s->coeffs_ptr[ch];
169         q = 0.0f;
170         coeffs[0] = get_float(gb) * s->root;
171         coeffs[1] = get_float(gb) * s->root;
172
173         for (i = 0; i < s->num_bands; i++) {
174             /* constant is result of 0.066399999/log10(M_E) */
175             int value = get_bits(gb, 8);
176             quant[i] = expf(FFMIN(value, 95) * 0.15289164787221953823f) * s->root;
177         }
178
179         // find band (k)
180         for (k = 0; s->bands[k] < 1; k++) {
181             q = quant[k];
182         }
183
184         // parse coefficients
185         i = 2;
186         while (i < s->frame_len) {
187             if (get_bits1(gb)) {
188                 j = i + rle_length_tab[get_bits(gb, 4)] * 8;
189             } else {
190                 j = i + 8;
191             }
192
193             j = FFMIN(j, s->frame_len);
194
195             width = get_bits(gb, 4);
196             if (width == 0) {
197                 memset(coeffs + i, 0, (j - i) * sizeof(*coeffs));
198                 i = j;
199                 while (s->bands[k] * 2 < i)
200                     q = quant[k++];
201             } else {
202                 while (i < j) {
203                     if (s->bands[k] * 2 == i)
204                         q = quant[k++];
205                     coeff = get_bits(gb, width);
206                     if (coeff) {
207                         if (get_bits1(gb))
208                             coeffs[i] = -q * coeff;
209                         else
210                             coeffs[i] =  q * coeff;
211                     } else {
212                         coeffs[i] = 0.0f;
213                     }
214                     i++;
215                 }
216             }
217         }
218
219         if (CONFIG_BINKAUDIO_DCT_DECODER && use_dct) {
220             coeffs[0] /= 0.5;
221             ff_dct_calc (&s->trans.dct,  coeffs);
222             s->dsp.vector_fmul_scalar(coeffs, coeffs, s->frame_len / 2, s->frame_len);
223         }
224         else if (CONFIG_BINKAUDIO_RDFT_DECODER)
225             ff_rdft_calc(&s->trans.rdft, coeffs);
226     }
227
228     s->fmt_conv.float_to_int16_interleave(out, (const float **)s->coeffs_ptr,
229                                           s->frame_len, s->channels);
230
231     if (!s->first) {
232         int count = s->overlap_len * s->channels;
233         int shift = av_log2(count);
234         for (i = 0; i < count; i++) {
235             out[i] = (s->previous[i] * (count - i) + out[i] * i) >> shift;
236         }
237     }
238
239     memcpy(s->previous, out + s->block_size,
240            s->overlap_len * s->channels * sizeof(*out));
241
242     s->first = 0;
243 }
244
245 static av_cold int decode_end(AVCodecContext *avctx)
246 {
247     BinkAudioContext * s = avctx->priv_data;
248     av_freep(&s->bands);
249     if (CONFIG_BINKAUDIO_RDFT_DECODER && avctx->codec->id == CODEC_ID_BINKAUDIO_RDFT)
250         ff_rdft_end(&s->trans.rdft);
251     else if (CONFIG_BINKAUDIO_DCT_DECODER)
252         ff_dct_end(&s->trans.dct);
253     return 0;
254 }
255
256 static void get_bits_align32(GetBitContext *s)
257 {
258     int n = (-get_bits_count(s)) & 31;
259     if (n) skip_bits(s, n);
260 }
261
262 static int decode_frame(AVCodecContext *avctx,
263                         void *data, int *data_size,
264                         AVPacket *avpkt)
265 {
266     BinkAudioContext *s = avctx->priv_data;
267     const uint8_t *buf  = avpkt->data;
268     int buf_size        = avpkt->size;
269     short *samples      = data;
270     short *samples_end  = (short*)((uint8_t*)data + *data_size);
271     int reported_size;
272     GetBitContext *gb = &s->gb;
273
274     init_get_bits(gb, buf, buf_size * 8);
275
276     reported_size = get_bits_long(gb, 32);
277     while (get_bits_count(gb) / 8 < buf_size &&
278            samples + s->block_size <= samples_end) {
279         decode_block(s, samples, avctx->codec->id == CODEC_ID_BINKAUDIO_DCT);
280         samples += s->block_size;
281         get_bits_align32(gb);
282     }
283
284     *data_size = FFMIN(reported_size, (uint8_t*)samples - (uint8_t*)data);
285     return buf_size;
286 }
287
288 AVCodec ff_binkaudio_rdft_decoder = {
289     "binkaudio_rdft",
290     AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
291     CODEC_ID_BINKAUDIO_RDFT,
292     sizeof(BinkAudioContext),
293     decode_init,
294     NULL,
295     decode_end,
296     decode_frame,
297     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Bink Audio (RDFT)")
298 };
299
300 AVCodec ff_binkaudio_dct_decoder = {
301     "binkaudio_dct",
302     AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
303     CODEC_ID_BINKAUDIO_DCT,
304     sizeof(BinkAudioContext),
305     decode_init,
306     NULL,
307     decode_end,
308     decode_frame,
309     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Bink Audio (DCT)")
310 };