6a2b12023010d83696838e651edcdf04653d12d5
[ffmpeg.git] / libavcodec / mpc7.c
1 /*
2  * Musepack SV7 decoder
3  * Copyright (c) 2006 Konstantin Shishkov
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  * MPEG Audio Layer 1/2 -like codec with frames of 1152 samples
25  * divided into 32 subbands.
26  */
27
28 #include "libavutil/channel_layout.h"
29 #include "libavutil/internal.h"
30 #include "libavutil/lfg.h"
31 #include "avcodec.h"
32 #include "get_bits.h"
33 #include "dsputil.h"
34 #include "internal.h"
35 #include "mpegaudiodsp.h"
36
37 #include "mpc.h"
38 #include "mpc7data.h"
39
40 #define BANDS            32
41 #define SAMPLES_PER_BAND 36
42 #define MPC_FRAME_SIZE   (BANDS * SAMPLES_PER_BAND)
43
44 static VLC scfi_vlc, dscf_vlc, hdr_vlc, quant_vlc[MPC7_QUANT_VLC_TABLES][2];
45
46 static const uint16_t quant_offsets[MPC7_QUANT_VLC_TABLES*2 + 1] =
47 {
48        0, 512, 1024, 1536, 2052, 2564, 3076, 3588, 4100, 4612, 5124,
49        5636, 6164, 6676, 7224
50 };
51
52
53 static av_cold int mpc7_decode_init(AVCodecContext * avctx)
54 {
55     int i, j;
56     MPCContext *c = avctx->priv_data;
57     GetBitContext gb;
58     LOCAL_ALIGNED_16(uint8_t, buf, [16]);
59     static int vlc_initialized = 0;
60
61     static VLC_TYPE scfi_table[1 << MPC7_SCFI_BITS][2];
62     static VLC_TYPE dscf_table[1 << MPC7_DSCF_BITS][2];
63     static VLC_TYPE hdr_table[1 << MPC7_HDR_BITS][2];
64     static VLC_TYPE quant_tables[7224][2];
65
66     /* Musepack SV7 is always stereo */
67     if (avctx->channels != 2) {
68         av_log_ask_for_sample(avctx, "Unsupported number of channels: %d\n",
69                               avctx->channels);
70         return AVERROR_PATCHWELCOME;
71     }
72
73     if(avctx->extradata_size < 16){
74         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Too small extradata size (%i)!\n", avctx->extradata_size);
75         return -1;
76     }
77     memset(c->oldDSCF, 0, sizeof(c->oldDSCF));
78     av_lfg_init(&c->rnd, 0xDEADBEEF);
79     ff_dsputil_init(&c->dsp, avctx);
80     ff_mpadsp_init(&c->mpadsp);
81     c->dsp.bswap_buf((uint32_t*)buf, (const uint32_t*)avctx->extradata, 4);
82     ff_mpc_init();
83     init_get_bits(&gb, buf, 128);
84
85     c->IS = get_bits1(&gb);
86     c->MSS = get_bits1(&gb);
87     c->maxbands = get_bits(&gb, 6);
88     if(c->maxbands >= BANDS){
89         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Too many bands: %i\n", c->maxbands);
90         return -1;
91     }
92     skip_bits_long(&gb, 88);
93     c->gapless = get_bits1(&gb);
94     c->lastframelen = get_bits(&gb, 11);
95     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "IS: %d, MSS: %d, TG: %d, LFL: %d, bands: %d\n",
96             c->IS, c->MSS, c->gapless, c->lastframelen, c->maxbands);
97     c->frames_to_skip = 0;
98
99     avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_S16P;
100     avctx->channel_layout = AV_CH_LAYOUT_STEREO;
101
102     if(vlc_initialized) return 0;
103     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "Initing VLC\n");
104     scfi_vlc.table = scfi_table;
105     scfi_vlc.table_allocated = 1 << MPC7_SCFI_BITS;
106     if(init_vlc(&scfi_vlc, MPC7_SCFI_BITS, MPC7_SCFI_SIZE,
107                 &mpc7_scfi[1], 2, 1,
108                 &mpc7_scfi[0], 2, 1, INIT_VLC_USE_NEW_STATIC)){
109         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot init SCFI VLC\n");
110         return -1;
111     }
112     dscf_vlc.table = dscf_table;
113     dscf_vlc.table_allocated = 1 << MPC7_DSCF_BITS;
114     if(init_vlc(&dscf_vlc, MPC7_DSCF_BITS, MPC7_DSCF_SIZE,
115                 &mpc7_dscf[1], 2, 1,
116                 &mpc7_dscf[0], 2, 1, INIT_VLC_USE_NEW_STATIC)){
117         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot init DSCF VLC\n");
118         return -1;
119     }
120     hdr_vlc.table = hdr_table;
121     hdr_vlc.table_allocated = 1 << MPC7_HDR_BITS;
122     if(init_vlc(&hdr_vlc, MPC7_HDR_BITS, MPC7_HDR_SIZE,
123                 &mpc7_hdr[1], 2, 1,
124                 &mpc7_hdr[0], 2, 1, INIT_VLC_USE_NEW_STATIC)){
125         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot init HDR VLC\n");
126         return -1;
127     }
128     for(i = 0; i < MPC7_QUANT_VLC_TABLES; i++){
129         for(j = 0; j < 2; j++){
130             quant_vlc[i][j].table = &quant_tables[quant_offsets[i*2 + j]];
131             quant_vlc[i][j].table_allocated = quant_offsets[i*2 + j + 1] - quant_offsets[i*2 + j];
132             if(init_vlc(&quant_vlc[i][j], 9, mpc7_quant_vlc_sizes[i],
133                         &mpc7_quant_vlc[i][j][1], 4, 2,
134                         &mpc7_quant_vlc[i][j][0], 4, 2, INIT_VLC_USE_NEW_STATIC)){
135                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot init QUANT VLC %i,%i\n",i,j);
136                 return -1;
137             }
138         }
139     }
140     vlc_initialized = 1;
141
142     avcodec_get_frame_defaults(&c->frame);
143     avctx->coded_frame = &c->frame;
144
145     return 0;
146 }
147
148 /**
149  * Fill samples for given subband
150  */
151 static inline void idx_to_quant(MPCContext *c, GetBitContext *gb, int idx, int *dst)
152 {
153     int i, i1, t;
154     switch(idx){
155     case -1:
156         for(i = 0; i < SAMPLES_PER_BAND; i++){
157             *dst++ = (av_lfg_get(&c->rnd) & 0x3FC) - 510;
158         }
159         break;
160     case 1:
161         i1 = get_bits1(gb);
162         for(i = 0; i < SAMPLES_PER_BAND/3; i++){
163             t = get_vlc2(gb, quant_vlc[0][i1].table, 9, 2);
164             *dst++ = mpc7_idx30[t];
165             *dst++ = mpc7_idx31[t];
166             *dst++ = mpc7_idx32[t];
167         }
168         break;
169     case 2:
170         i1 = get_bits1(gb);
171         for(i = 0; i < SAMPLES_PER_BAND/2; i++){
172             t = get_vlc2(gb, quant_vlc[1][i1].table, 9, 2);
173             *dst++ = mpc7_idx50[t];
174             *dst++ = mpc7_idx51[t];
175         }
176         break;
177     case  3: case  4: case  5: case  6: case  7:
178         i1 = get_bits1(gb);
179         for(i = 0; i < SAMPLES_PER_BAND; i++)
180             *dst++ = get_vlc2(gb, quant_vlc[idx-1][i1].table, 9, 2) - mpc7_quant_vlc_off[idx-1];
181         break;
182     case  8: case  9: case 10: case 11: case 12:
183     case 13: case 14: case 15: case 16: case 17:
184         t = (1 << (idx - 2)) - 1;
185         for(i = 0; i < SAMPLES_PER_BAND; i++)
186             *dst++ = get_bits(gb, idx - 1) - t;
187         break;
188     default: // case 0 and -2..-17
189         return;
190     }
191 }
192
193 static int get_scale_idx(GetBitContext *gb, int ref)
194 {
195     int t = get_vlc2(gb, dscf_vlc.table, MPC7_DSCF_BITS, 1) - 7;
196     if (t == 8)
197         return get_bits(gb, 6);
198     return av_clip_uintp2(ref + t, 7);
199 }
200
201 static int mpc7_decode_frame(AVCodecContext * avctx, void *data,
202                              int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
203 {
204     const uint8_t *buf = avpkt->data;
205     int buf_size;
206     MPCContext *c = avctx->priv_data;
207     GetBitContext gb;
208     int i, ch;
209     int mb = -1;
210     Band *bands = c->bands;
211     int off, ret, last_frame, skip;
212     int bits_used, bits_avail;
213
214     memset(bands, 0, sizeof(*bands) * (c->maxbands + 1));
215
216     buf_size = avpkt->size & ~3;
217     if (buf_size <= 0) {
218         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "packet size is too small (%i bytes)\n",
219                avpkt->size);
220         return AVERROR_INVALIDDATA;
221     }
222     if (buf_size != avpkt->size) {
223         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "packet size is not a multiple of 4. "
224                "extra bytes at the end will be skipped.\n");
225     }
226
227     skip       = buf[0];
228     last_frame = buf[1];
229     buf       += 4;
230     buf_size  -= 4;
231
232     /* get output buffer */
233     c->frame.nb_samples = last_frame ? c->lastframelen : MPC_FRAME_SIZE;
234     if ((ret = ff_get_buffer(avctx, &c->frame)) < 0) {
235         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
236         return ret;
237     }
238
239     av_fast_padded_malloc(&c->bits, &c->buf_size, buf_size);
240     if (!c->bits)
241         return AVERROR(ENOMEM);
242     c->dsp.bswap_buf((uint32_t *)c->bits, (const uint32_t *)buf, buf_size >> 2);
243     init_get_bits(&gb, c->bits, buf_size * 8);
244     skip_bits_long(&gb, skip);
245
246     /* read subband indexes */
247     for(i = 0; i <= c->maxbands; i++){
248         for(ch = 0; ch < 2; ch++){
249             int t = 4;
250             if(i) t = get_vlc2(&gb, hdr_vlc.table, MPC7_HDR_BITS, 1) - 5;
251             if(t == 4) bands[i].res[ch] = get_bits(&gb, 4);
252             else bands[i].res[ch] = av_clip(bands[i-1].res[ch] + t, 0, 17);
253         }
254
255         if(bands[i].res[0] || bands[i].res[1]){
256             mb = i;
257             if(c->MSS) bands[i].msf = get_bits1(&gb);
258         }
259     }
260     /* get scale indexes coding method */
261     for(i = 0; i <= mb; i++)
262         for(ch = 0; ch < 2; ch++)
263             if(bands[i].res[ch]) bands[i].scfi[ch] = get_vlc2(&gb, scfi_vlc.table, MPC7_SCFI_BITS, 1);
264     /* get scale indexes */
265     for(i = 0; i <= mb; i++){
266         for(ch = 0; ch < 2; ch++){
267             if(bands[i].res[ch]){
268                 bands[i].scf_idx[ch][2] = c->oldDSCF[ch][i];
269                 bands[i].scf_idx[ch][0] = get_scale_idx(&gb, bands[i].scf_idx[ch][2]);
270                 switch(bands[i].scfi[ch]){
271                 case 0:
272                     bands[i].scf_idx[ch][1] = get_scale_idx(&gb, bands[i].scf_idx[ch][0]);
273                     bands[i].scf_idx[ch][2] = get_scale_idx(&gb, bands[i].scf_idx[ch][1]);
274                     break;
275                 case 1:
276                     bands[i].scf_idx[ch][1] = get_scale_idx(&gb, bands[i].scf_idx[ch][0]);
277                     bands[i].scf_idx[ch][2] = bands[i].scf_idx[ch][1];
278                     break;
279                 case 2:
280                     bands[i].scf_idx[ch][1] = bands[i].scf_idx[ch][0];
281                     bands[i].scf_idx[ch][2] = get_scale_idx(&gb, bands[i].scf_idx[ch][1]);
282                     break;
283                 case 3:
284                     bands[i].scf_idx[ch][2] = bands[i].scf_idx[ch][1] = bands[i].scf_idx[ch][0];
285                     break;
286                 }
287                 c->oldDSCF[ch][i] = bands[i].scf_idx[ch][2];
288             }
289         }
290     }
291     /* get quantizers */
292     memset(c->Q, 0, sizeof(c->Q));
293     off = 0;
294     for(i = 0; i < BANDS; i++, off += SAMPLES_PER_BAND)
295         for(ch = 0; ch < 2; ch++)
296             idx_to_quant(c, &gb, bands[i].res[ch], c->Q[ch] + off);
297
298     ff_mpc_dequantize_and_synth(c, mb, (int16_t **)c->frame.extended_data, 2);
299
300     bits_used = get_bits_count(&gb);
301     bits_avail = buf_size * 8;
302     if (!last_frame && ((bits_avail < bits_used) || (bits_used + 32 <= bits_avail))) {
303         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error decoding frame: used %i of %i bits\n", bits_used, bits_avail);
304         return -1;
305     }
306     if(c->frames_to_skip){
307         c->frames_to_skip--;
308         *got_frame_ptr = 0;
309         return avpkt->size;
310     }
311
312     *got_frame_ptr   = 1;
313     *(AVFrame *)data = c->frame;
314
315     return avpkt->size;
316 }
317
318 static void mpc7_decode_flush(AVCodecContext *avctx)
319 {
320     MPCContext *c = avctx->priv_data;
321
322     memset(c->oldDSCF, 0, sizeof(c->oldDSCF));
323     c->frames_to_skip = 32;
324 }
325
326 static av_cold int mpc7_decode_close(AVCodecContext *avctx)
327 {
328     MPCContext *c = avctx->priv_data;
329     av_freep(&c->bits);
330     c->buf_size = 0;
331     return 0;
332 }
333
334 AVCodec ff_mpc7_decoder = {
335     .name           = "mpc7",
336     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
337     .id             = AV_CODEC_ID_MUSEPACK7,
338     .priv_data_size = sizeof(MPCContext),
339     .init           = mpc7_decode_init,
340     .close          = mpc7_decode_close,
341     .decode         = mpc7_decode_frame,
342     .flush          = mpc7_decode_flush,
343     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1,
344     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Musepack SV7"),
345     .sample_fmts    = (const enum AVSampleFormat[]) { AV_SAMPLE_FMT_S16P,
346                                                       AV_SAMPLE_FMT_NONE },
347 };