8bdb9e5813df669bedef39ccd6b1fbaa60957c8b
[ffmpeg.git] / libavcodec / mpc7.c
1 /*
2  * Musepack SV7 decoder
3  * Copyright (c) 2006 Konstantin Shishkov
4  *
5  * This file is part of FFmpeg.
6  *
7  * FFmpeg 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  * FFmpeg 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 FFmpeg; 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/lfg.h"
29 #include "avcodec.h"
30 #include "get_bits.h"
31 #include "dsputil.h"
32 #include "mpegaudio.h"
33 #include "libavcore/audioconvert.h"
34
35 #include "mpc.h"
36 #include "mpc7data.h"
37
38 #define BANDS            32
39 #define SAMPLES_PER_BAND 36
40 #define MPC_FRAME_SIZE   (BANDS * SAMPLES_PER_BAND)
41
42 static VLC scfi_vlc, dscf_vlc, hdr_vlc, quant_vlc[MPC7_QUANT_VLC_TABLES][2];
43
44 static const uint16_t quant_offsets[MPC7_QUANT_VLC_TABLES*2 + 1] =
45 {
46        0, 512, 1024, 1536, 2052, 2564, 3076, 3588, 4100, 4612, 5124,
47        5636, 6164, 6676, 7224
48 };
49
50
51 static av_cold int mpc7_decode_init(AVCodecContext * avctx)
52 {
53     int i, j;
54     MPCContext *c = avctx->priv_data;
55     GetBitContext gb;
56     uint8_t buf[16];
57     static int vlc_initialized = 0;
58
59     static VLC_TYPE scfi_table[1 << MPC7_SCFI_BITS][2];
60     static VLC_TYPE dscf_table[1 << MPC7_DSCF_BITS][2];
61     static VLC_TYPE hdr_table[1 << MPC7_HDR_BITS][2];
62     static VLC_TYPE quant_tables[7224][2];
63
64     if(avctx->extradata_size < 16){
65         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Too small extradata size (%i)!\n", avctx->extradata_size);
66         return -1;
67     }
68     memset(c->oldDSCF, 0, sizeof(c->oldDSCF));
69     av_lfg_init(&c->rnd, 0xDEADBEEF);
70     dsputil_init(&c->dsp, avctx);
71     c->dsp.bswap_buf((uint32_t*)buf, (const uint32_t*)avctx->extradata, 4);
72     ff_mpc_init();
73     init_get_bits(&gb, buf, 128);
74
75     c->IS = get_bits1(&gb);
76     c->MSS = get_bits1(&gb);
77     c->maxbands = get_bits(&gb, 6);
78     if(c->maxbands >= BANDS){
79         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Too many bands: %i\n", c->maxbands);
80         return -1;
81     }
82     skip_bits_long(&gb, 88);
83     c->gapless = get_bits1(&gb);
84     c->lastframelen = get_bits(&gb, 11);
85     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "IS: %d, MSS: %d, TG: %d, LFL: %d, bands: %d\n",
86             c->IS, c->MSS, c->gapless, c->lastframelen, c->maxbands);
87     c->frames_to_skip = 0;
88
89     avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_S16;
90     avctx->channel_layout = (avctx->channels==2) ? AV_CH_LAYOUT_STEREO : AV_CH_LAYOUT_MONO;
91
92     if(vlc_initialized) return 0;
93     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "Initing VLC\n");
94     scfi_vlc.table = scfi_table;
95     scfi_vlc.table_allocated = 1 << MPC7_SCFI_BITS;
96     if(init_vlc(&scfi_vlc, MPC7_SCFI_BITS, MPC7_SCFI_SIZE,
97                 &mpc7_scfi[1], 2, 1,
98                 &mpc7_scfi[0], 2, 1, INIT_VLC_USE_NEW_STATIC)){
99         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot init SCFI VLC\n");
100         return -1;
101     }
102     dscf_vlc.table = dscf_table;
103     dscf_vlc.table_allocated = 1 << MPC7_DSCF_BITS;
104     if(init_vlc(&dscf_vlc, MPC7_DSCF_BITS, MPC7_DSCF_SIZE,
105                 &mpc7_dscf[1], 2, 1,
106                 &mpc7_dscf[0], 2, 1, INIT_VLC_USE_NEW_STATIC)){
107         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot init DSCF VLC\n");
108         return -1;
109     }
110     hdr_vlc.table = hdr_table;
111     hdr_vlc.table_allocated = 1 << MPC7_HDR_BITS;
112     if(init_vlc(&hdr_vlc, MPC7_HDR_BITS, MPC7_HDR_SIZE,
113                 &mpc7_hdr[1], 2, 1,
114                 &mpc7_hdr[0], 2, 1, INIT_VLC_USE_NEW_STATIC)){
115         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot init HDR VLC\n");
116         return -1;
117     }
118     for(i = 0; i < MPC7_QUANT_VLC_TABLES; i++){
119         for(j = 0; j < 2; j++){
120             quant_vlc[i][j].table = &quant_tables[quant_offsets[i*2 + j]];
121             quant_vlc[i][j].table_allocated = quant_offsets[i*2 + j + 1] - quant_offsets[i*2 + j];
122             if(init_vlc(&quant_vlc[i][j], 9, mpc7_quant_vlc_sizes[i],
123                         &mpc7_quant_vlc[i][j][1], 4, 2,
124                         &mpc7_quant_vlc[i][j][0], 4, 2, INIT_VLC_USE_NEW_STATIC)){
125                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot init QUANT VLC %i,%i\n",i,j);
126                 return -1;
127             }
128         }
129     }
130     vlc_initialized = 1;
131     return 0;
132 }
133
134 /**
135  * Fill samples for given subband
136  */
137 static inline void idx_to_quant(MPCContext *c, GetBitContext *gb, int idx, int *dst)
138 {
139     int i, i1, t;
140     switch(idx){
141     case -1:
142         for(i = 0; i < SAMPLES_PER_BAND; i++){
143             *dst++ = (av_lfg_get(&c->rnd) & 0x3FC) - 510;
144         }
145         break;
146     case 1:
147         i1 = get_bits1(gb);
148         for(i = 0; i < SAMPLES_PER_BAND/3; i++){
149             t = get_vlc2(gb, quant_vlc[0][i1].table, 9, 2);
150             *dst++ = mpc7_idx30[t];
151             *dst++ = mpc7_idx31[t];
152             *dst++ = mpc7_idx32[t];
153         }
154         break;
155     case 2:
156         i1 = get_bits1(gb);
157         for(i = 0; i < SAMPLES_PER_BAND/2; i++){
158             t = get_vlc2(gb, quant_vlc[1][i1].table, 9, 2);
159             *dst++ = mpc7_idx50[t];
160             *dst++ = mpc7_idx51[t];
161         }
162         break;
163     case  3: case  4: case  5: case  6: case  7:
164         i1 = get_bits1(gb);
165         for(i = 0; i < SAMPLES_PER_BAND; i++)
166             *dst++ = get_vlc2(gb, quant_vlc[idx-1][i1].table, 9, 2) - mpc7_quant_vlc_off[idx-1];
167         break;
168     case  8: case  9: case 10: case 11: case 12:
169     case 13: case 14: case 15: case 16: case 17:
170         t = (1 << (idx - 2)) - 1;
171         for(i = 0; i < SAMPLES_PER_BAND; i++)
172             *dst++ = get_bits(gb, idx - 1) - t;
173         break;
174     default: // case 0 and -2..-17
175         return;
176     }
177 }
178
179 static int get_scale_idx(GetBitContext *gb, int ref)
180 {
181     int t = get_vlc2(gb, dscf_vlc.table, MPC7_DSCF_BITS, 1) - 7;
182     if (t == 8)
183         return get_bits(gb, 6);
184     return ref + t;
185 }
186
187 static int mpc7_decode_frame(AVCodecContext * avctx,
188                             void *data, int *data_size,
189                             AVPacket *avpkt)
190 {
191     const uint8_t *buf = avpkt->data;
192     int buf_size = avpkt->size;
193     MPCContext *c = avctx->priv_data;
194     GetBitContext gb;
195     uint8_t *bits;
196     int i, ch;
197     int mb = -1;
198     Band *bands = c->bands;
199     int off;
200     int bits_used, bits_avail;
201
202     memset(bands, 0, sizeof(bands));
203     if(buf_size <= 4){
204         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Too small buffer passed (%i bytes)\n", buf_size);
205     }
206
207     bits = av_malloc(((buf_size - 1) & ~3) + FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
208     c->dsp.bswap_buf((uint32_t*)bits, (const uint32_t*)(buf + 4), (buf_size - 4) >> 2);
209     init_get_bits(&gb, bits, (buf_size - 4)* 8);
210     skip_bits_long(&gb, buf[0]);
211
212     /* read subband indexes */
213     for(i = 0; i <= c->maxbands; i++){
214         for(ch = 0; ch < 2; ch++){
215             int t = 4;
216             if(i) t = get_vlc2(&gb, hdr_vlc.table, MPC7_HDR_BITS, 1) - 5;
217             if(t == 4) bands[i].res[ch] = get_bits(&gb, 4);
218             else bands[i].res[ch] = bands[i-1].res[ch] + t;
219         }
220
221         if(bands[i].res[0] || bands[i].res[1]){
222             mb = i;
223             if(c->MSS) bands[i].msf = get_bits1(&gb);
224         }
225     }
226     /* get scale indexes coding method */
227     for(i = 0; i <= mb; i++)
228         for(ch = 0; ch < 2; ch++)
229             if(bands[i].res[ch]) bands[i].scfi[ch] = get_vlc2(&gb, scfi_vlc.table, MPC7_SCFI_BITS, 1);
230     /* get scale indexes */
231     for(i = 0; i <= mb; i++){
232         for(ch = 0; ch < 2; ch++){
233             if(bands[i].res[ch]){
234                 bands[i].scf_idx[ch][2] = c->oldDSCF[ch][i];
235                 bands[i].scf_idx[ch][0] = get_scale_idx(&gb, bands[i].scf_idx[ch][2]);
236                 switch(bands[i].scfi[ch]){
237                 case 0:
238                     bands[i].scf_idx[ch][1] = get_scale_idx(&gb, bands[i].scf_idx[ch][0]);
239                     bands[i].scf_idx[ch][2] = get_scale_idx(&gb, bands[i].scf_idx[ch][1]);
240                     break;
241                 case 1:
242                     bands[i].scf_idx[ch][1] = get_scale_idx(&gb, bands[i].scf_idx[ch][0]);
243                     bands[i].scf_idx[ch][2] = bands[i].scf_idx[ch][1];
244                     break;
245                 case 2:
246                     bands[i].scf_idx[ch][1] = bands[i].scf_idx[ch][0];
247                     bands[i].scf_idx[ch][2] = get_scale_idx(&gb, bands[i].scf_idx[ch][1]);
248                     break;
249                 case 3:
250                     bands[i].scf_idx[ch][2] = bands[i].scf_idx[ch][1] = bands[i].scf_idx[ch][0];
251                     break;
252                 }
253                 c->oldDSCF[ch][i] = bands[i].scf_idx[ch][2];
254             }
255         }
256     }
257     /* get quantizers */
258     memset(c->Q, 0, sizeof(c->Q));
259     off = 0;
260     for(i = 0; i < BANDS; i++, off += SAMPLES_PER_BAND)
261         for(ch = 0; ch < 2; ch++)
262             idx_to_quant(c, &gb, bands[i].res[ch], c->Q[ch] + off);
263
264     ff_mpc_dequantize_and_synth(c, mb, data, 2);
265
266     av_free(bits);
267
268     bits_used = get_bits_count(&gb);
269     bits_avail = (buf_size - 4) * 8;
270     if(!buf[1] && ((bits_avail < bits_used) || (bits_used + 32 <= bits_avail))){
271         av_log(NULL,0, "Error decoding frame: used %i of %i bits\n", bits_used, bits_avail);
272         return -1;
273     }
274     if(c->frames_to_skip){
275         c->frames_to_skip--;
276         *data_size = 0;
277         return buf_size;
278     }
279     *data_size = (buf[1] ? c->lastframelen : MPC_FRAME_SIZE) * 4;
280
281     return buf_size;
282 }
283
284 static void mpc7_decode_flush(AVCodecContext *avctx)
285 {
286     MPCContext *c = avctx->priv_data;
287
288     memset(c->oldDSCF, 0, sizeof(c->oldDSCF));
289     c->frames_to_skip = 32;
290 }
291
292 AVCodec ff_mpc7_decoder = {
293     "mpc7",
294     AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
295     CODEC_ID_MUSEPACK7,
296     sizeof(MPCContext),
297     mpc7_decode_init,
298     NULL,
299     NULL,
300     mpc7_decode_frame,
301     .flush = mpc7_decode_flush,
302     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Musepack SV7"),
303 };