DNxHD: Add support for id 1258 (DNx100 960x720@8)
[ffmpeg.git] / libavcodec / dpcm.c
1 /*
2  * Assorted DPCM codecs
3  * Copyright (c) 2003 The ffmpeg Project
4  *
5  * This file is part of Libav.
6  *
7  * Libav is free software; you can redistribute it and/or
8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
9  * License as published by the Free Software Foundation; either
10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
11  *
12  * Libav is distributed in the hope that it will be useful,
13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
15  * Lesser General Public License for more details.
16  *
17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
18  * License along with Libav; if not, write to the Free Software
19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
20  */
21
22 /**
23  * @file
24  * Assorted DPCM (differential pulse code modulation) audio codecs
25  * by Mike Melanson (melanson@pcisys.net)
26  * Xan DPCM decoder by Mario Brito (mbrito@student.dei.uc.pt)
27  * for more information on the specific data formats, visit:
28  *   http://www.pcisys.net/~melanson/codecs/simpleaudio.html
29  * SOL DPCMs implemented by Konstantin Shishkov
30  *
31  * Note about using the Xan DPCM decoder: Xan DPCM is used in AVI files
32  * found in the Wing Commander IV computer game. These AVI files contain
33  * WAVEFORMAT headers which report the audio format as 0x01: raw PCM.
34  * Clearly incorrect. To detect Xan DPCM, you will probably have to
35  * special-case your AVI demuxer to use Xan DPCM if the file uses 'Xxan'
36  * (Xan video) for its video codec. Alternately, such AVI files also contain
37  * the fourcc 'Axan' in the 'auds' chunk of the AVI header.
38  */
39
40 #include "libavutil/intreadwrite.h"
41 #include "avcodec.h"
42 #include "bytestream.h"
43 #include "internal.h"
44 #include "mathops.h"
45
46 typedef struct DPCMContext {
47     int16_t roq_square_array[256];
48     int sample[2];                  ///< previous sample (for SOL_DPCM)
49     const int8_t *sol_table;        ///< delta table for SOL_DPCM
50 } DPCMContext;
51
52 static const int16_t interplay_delta_table[] = {
53          0,      1,      2,      3,      4,      5,      6,      7,
54          8,      9,     10,     11,     12,     13,     14,     15,
55         16,     17,     18,     19,     20,     21,     22,     23,
56         24,     25,     26,     27,     28,     29,     30,     31,
57         32,     33,     34,     35,     36,     37,     38,     39,
58         40,     41,     42,     43,     47,     51,     56,     61,
59         66,     72,     79,     86,     94,    102,    112,    122,
60        133,    145,    158,    173,    189,    206,    225,    245,
61        267,    292,    318,    348,    379,    414,    452,    493,
62        538,    587,    640,    699,    763,    832,    908,    991,
63       1081,   1180,   1288,   1405,   1534,   1673,   1826,   1993,
64       2175,   2373,   2590,   2826,   3084,   3365,   3672,   4008,
65       4373,   4772,   5208,   5683,   6202,   6767,   7385,   8059,
66       8794,   9597,  10472,  11428,  12471,  13609,  14851,  16206,
67      17685,  19298,  21060,  22981,  25078,  27367,  29864,  32589,
68     -29973, -26728, -23186, -19322, -15105, -10503,  -5481,     -1,
69          1,      1,   5481,  10503,  15105,  19322,  23186,  26728,
70      29973, -32589, -29864, -27367, -25078, -22981, -21060, -19298,
71     -17685, -16206, -14851, -13609, -12471, -11428, -10472,  -9597,
72      -8794,  -8059,  -7385,  -6767,  -6202,  -5683,  -5208,  -4772,
73      -4373,  -4008,  -3672,  -3365,  -3084,  -2826,  -2590,  -2373,
74      -2175,  -1993,  -1826,  -1673,  -1534,  -1405,  -1288,  -1180,
75      -1081,   -991,   -908,   -832,   -763,   -699,   -640,   -587,
76       -538,   -493,   -452,   -414,   -379,   -348,   -318,   -292,
77       -267,   -245,   -225,   -206,   -189,   -173,   -158,   -145,
78       -133,   -122,   -112,   -102,    -94,    -86,    -79,    -72,
79        -66,    -61,    -56,    -51,    -47,    -43,    -42,    -41,
80        -40,    -39,    -38,    -37,    -36,    -35,    -34,    -33,
81        -32,    -31,    -30,    -29,    -28,    -27,    -26,    -25,
82        -24,    -23,    -22,    -21,    -20,    -19,    -18,    -17,
83        -16,    -15,    -14,    -13,    -12,    -11,    -10,     -9,
84         -8,     -7,     -6,     -5,     -4,     -3,     -2,     -1
85
86 };
87
88 static const int8_t sol_table_old[16] = {
89       0x0,  0x1,  0x2,  0x3,  0x6,  0xA,  0xF, 0x15,
90     -0x15, -0xF, -0xA, -0x6, -0x3, -0x2, -0x1,  0x0
91 };
92
93 static const int8_t sol_table_new[16] = {
94     0x0,  0x1,  0x2,  0x3,  0x6,  0xA,  0xF,  0x15,
95     0x0, -0x1, -0x2, -0x3, -0x6, -0xA, -0xF, -0x15
96 };
97
98 static const int16_t sol_table_16[128] = {
99     0x000, 0x008, 0x010, 0x020, 0x030, 0x040, 0x050, 0x060, 0x070, 0x080,
100     0x090, 0x0A0, 0x0B0, 0x0C0, 0x0D0, 0x0E0, 0x0F0, 0x100, 0x110, 0x120,
101     0x130, 0x140, 0x150, 0x160, 0x170, 0x180, 0x190, 0x1A0, 0x1B0, 0x1C0,
102     0x1D0, 0x1E0, 0x1F0, 0x200, 0x208, 0x210, 0x218, 0x220, 0x228, 0x230,
103     0x238, 0x240, 0x248, 0x250, 0x258, 0x260, 0x268, 0x270, 0x278, 0x280,
104     0x288, 0x290, 0x298, 0x2A0, 0x2A8, 0x2B0, 0x2B8, 0x2C0, 0x2C8, 0x2D0,
105     0x2D8, 0x2E0, 0x2E8, 0x2F0, 0x2F8, 0x300, 0x308, 0x310, 0x318, 0x320,
106     0x328, 0x330, 0x338, 0x340, 0x348, 0x350, 0x358, 0x360, 0x368, 0x370,
107     0x378, 0x380, 0x388, 0x390, 0x398, 0x3A0, 0x3A8, 0x3B0, 0x3B8, 0x3C0,
108     0x3C8, 0x3D0, 0x3D8, 0x3E0, 0x3E8, 0x3F0, 0x3F8, 0x400, 0x440, 0x480,
109     0x4C0, 0x500, 0x540, 0x580, 0x5C0, 0x600, 0x640, 0x680, 0x6C0, 0x700,
110     0x740, 0x780, 0x7C0, 0x800, 0x900, 0xA00, 0xB00, 0xC00, 0xD00, 0xE00,
111     0xF00, 0x1000, 0x1400, 0x1800, 0x1C00, 0x2000, 0x3000, 0x4000
112 };
113
114
115 static av_cold int dpcm_decode_init(AVCodecContext *avctx)
116 {
117     DPCMContext *s = avctx->priv_data;
118     int i;
119
120     if (avctx->channels < 1 || avctx->channels > 2) {
121         av_log(avctx, AV_LOG_INFO, "invalid number of channels\n");
122         return AVERROR(EINVAL);
123     }
124
125     s->sample[0] = s->sample[1] = 0;
126
127     switch(avctx->codec->id) {
128
129     case AV_CODEC_ID_ROQ_DPCM:
130         /* initialize square table */
131         for (i = 0; i < 128; i++) {
132             int16_t square = i * i;
133             s->roq_square_array[i      ] =  square;
134             s->roq_square_array[i + 128] = -square;
135         }
136         break;
137
138     case AV_CODEC_ID_SOL_DPCM:
139         switch(avctx->codec_tag){
140         case 1:
141             s->sol_table = sol_table_old;
142             s->sample[0] = s->sample[1] = 0x80;
143             break;
144         case 2:
145             s->sol_table = sol_table_new;
146             s->sample[0] = s->sample[1] = 0x80;
147             break;
148         case 3:
149             break;
150         default:
151             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown SOL subcodec\n");
152             return -1;
153         }
154         break;
155
156     default:
157         break;
158     }
159
160     if (avctx->codec->id == AV_CODEC_ID_SOL_DPCM && avctx->codec_tag != 3)
161         avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_U8;
162     else
163         avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_S16;
164
165     return 0;
166 }
167
168
169 static int dpcm_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
170                              int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
171 {
172     int buf_size = avpkt->size;
173     DPCMContext *s = avctx->priv_data;
174     AVFrame *frame = data;
175     int out = 0, ret;
176     int predictor[2];
177     int ch = 0;
178     int stereo = avctx->channels - 1;
179     int16_t *output_samples, *samples_end;
180     GetByteContext gb;
181
182     if (stereo && (buf_size & 1))
183         buf_size--;
184     bytestream2_init(&gb, avpkt->data, buf_size);
185
186     /* calculate output size */
187     switch(avctx->codec->id) {
188     case AV_CODEC_ID_ROQ_DPCM:
189         out = buf_size - 8;
190         break;
191     case AV_CODEC_ID_INTERPLAY_DPCM:
192         out = buf_size - 6 - avctx->channels;
193         break;
194     case AV_CODEC_ID_XAN_DPCM:
195         out = buf_size - 2 * avctx->channels;
196         break;
197     case AV_CODEC_ID_SOL_DPCM:
198         if (avctx->codec_tag != 3)
199             out = buf_size * 2;
200         else
201             out = buf_size;
202         break;
203     }
204     if (out <= 0) {
205         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "packet is too small\n");
206         return AVERROR(EINVAL);
207     }
208
209     /* get output buffer */
210     frame->nb_samples = out / avctx->channels;
211     if ((ret = ff_get_buffer(avctx, frame, 0)) < 0) {
212         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
213         return ret;
214     }
215     output_samples = (int16_t *)frame->data[0];
216     samples_end = output_samples + out;
217
218     switch(avctx->codec->id) {
219
220     case AV_CODEC_ID_ROQ_DPCM:
221         bytestream2_skipu(&gb, 6);
222
223         if (stereo) {
224             predictor[1] = sign_extend(bytestream2_get_byteu(&gb) << 8, 16);
225             predictor[0] = sign_extend(bytestream2_get_byteu(&gb) << 8, 16);
226         } else {
227             predictor[0] = sign_extend(bytestream2_get_le16u(&gb), 16);
228         }
229
230         /* decode the samples */
231         while (output_samples < samples_end) {
232             predictor[ch] += s->roq_square_array[bytestream2_get_byteu(&gb)];
233             predictor[ch]  = av_clip_int16(predictor[ch]);
234             *output_samples++ = predictor[ch];
235
236             /* toggle channel */
237             ch ^= stereo;
238         }
239         break;
240
241     case AV_CODEC_ID_INTERPLAY_DPCM:
242         bytestream2_skipu(&gb, 6);  /* skip over the stream mask and stream length */
243
244         for (ch = 0; ch < avctx->channels; ch++) {
245             predictor[ch] = sign_extend(bytestream2_get_le16u(&gb), 16);
246             *output_samples++ = predictor[ch];
247         }
248
249         ch = 0;
250         while (output_samples < samples_end) {
251             predictor[ch] += interplay_delta_table[bytestream2_get_byteu(&gb)];
252             predictor[ch]  = av_clip_int16(predictor[ch]);
253             *output_samples++ = predictor[ch];
254
255             /* toggle channel */
256             ch ^= stereo;
257         }
258         break;
259
260     case AV_CODEC_ID_XAN_DPCM:
261     {
262         int shift[2] = { 4, 4 };
263
264         for (ch = 0; ch < avctx->channels; ch++)
265             predictor[ch] = sign_extend(bytestream2_get_le16u(&gb), 16);
266
267         ch = 0;
268         while (output_samples < samples_end) {
269             int diff = bytestream2_get_byteu(&gb);
270             int n    = diff & 3;
271
272             if (n == 3)
273                 shift[ch]++;
274             else
275                 shift[ch] -= (2 * n);
276             diff = sign_extend((diff &~ 3) << 8, 16);
277
278             /* saturate the shifter to a lower limit of 0 */
279             if (shift[ch] < 0)
280                 shift[ch] = 0;
281
282             diff >>= shift[ch];
283             predictor[ch] += diff;
284
285             predictor[ch] = av_clip_int16(predictor[ch]);
286             *output_samples++ = predictor[ch];
287
288             /* toggle channel */
289             ch ^= stereo;
290         }
291         break;
292     }
293     case AV_CODEC_ID_SOL_DPCM:
294         if (avctx->codec_tag != 3) {
295             uint8_t *output_samples_u8 = frame->data[0],
296                     *samples_end_u8 = output_samples_u8 + out;
297             while (output_samples_u8 < samples_end_u8) {
298                 int n = bytestream2_get_byteu(&gb);
299
300                 s->sample[0] += s->sol_table[n >> 4];
301                 s->sample[0]  = av_clip_uint8(s->sample[0]);
302                 *output_samples_u8++ = s->sample[0];
303
304                 s->sample[stereo] += s->sol_table[n & 0x0F];
305                 s->sample[stereo]  = av_clip_uint8(s->sample[stereo]);
306                 *output_samples_u8++ = s->sample[stereo];
307             }
308         } else {
309             while (output_samples < samples_end) {
310                 int n = bytestream2_get_byteu(&gb);
311                 if (n & 0x80) s->sample[ch] -= sol_table_16[n & 0x7F];
312                 else          s->sample[ch] += sol_table_16[n & 0x7F];
313                 s->sample[ch] = av_clip_int16(s->sample[ch]);
314                 *output_samples++ = s->sample[ch];
315                 /* toggle channel */
316                 ch ^= stereo;
317             }
318         }
319         break;
320     }
321
322     *got_frame_ptr = 1;
323
324     return avpkt->size;
325 }
326
327 #define DPCM_DECODER(id_, name_, long_name_)                \
328 AVCodec ff_ ## name_ ## _decoder = {                        \
329     .name           = #name_,                               \
330     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL(long_name_),     \
331     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,                   \
332     .id             = id_,                                  \
333     .priv_data_size = sizeof(DPCMContext),                  \
334     .init           = dpcm_decode_init,                     \
335     .decode         = dpcm_decode_frame,                    \
336     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1,                        \
337 }
338
339 DPCM_DECODER(AV_CODEC_ID_INTERPLAY_DPCM, interplay_dpcm, "DPCM Interplay");
340 DPCM_DECODER(AV_CODEC_ID_ROQ_DPCM,       roq_dpcm,       "DPCM id RoQ");
341 DPCM_DECODER(AV_CODEC_ID_SOL_DPCM,       sol_dpcm,       "DPCM Sol");
342 DPCM_DECODER(AV_CODEC_ID_XAN_DPCM,       xan_dpcm,       "DPCM Xan");