Merge commit '1b9b6d6e5ea556b6d307f9d473f54f6406fdc3c8'
[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/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 static VLC scfi_vlc, dscf_vlc, hdr_vlc, quant_vlc[MPC7_QUANT_VLC_TABLES][2];
41
42 static const uint16_t quant_offsets[MPC7_QUANT_VLC_TABLES*2 + 1] =
43 {
44        0, 512, 1024, 1536, 2052, 2564, 3076, 3588, 4100, 4612, 5124,
45        5636, 6164, 6676, 7224
46 };
47
48
49 static av_cold int mpc7_decode_init(AVCodecContext * avctx)
50 {
51     int i, j;
52     MPCContext *c = avctx->priv_data;
53     GetBitContext gb;
54     LOCAL_ALIGNED_16(uint8_t, buf, [16]);
55     static int vlc_initialized = 0;
56
57     static VLC_TYPE scfi_table[1 << MPC7_SCFI_BITS][2];
58     static VLC_TYPE dscf_table[1 << MPC7_DSCF_BITS][2];
59     static VLC_TYPE hdr_table[1 << MPC7_HDR_BITS][2];
60     static VLC_TYPE quant_tables[7224][2];
61
62     /* Musepack SV7 is always stereo */
63     if (avctx->channels != 2) {
64         av_log_ask_for_sample(avctx, "Unsupported number of channels: %d\n",
65                               avctx->channels);
66         return AVERROR_PATCHWELCOME;
67     }
68
69     if(avctx->extradata_size < 16){
70         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Too small extradata size (%i)!\n", avctx->extradata_size);
71         return -1;
72     }
73     memset(c->oldDSCF, 0, sizeof(c->oldDSCF));
74     av_lfg_init(&c->rnd, 0xDEADBEEF);
75     ff_dsputil_init(&c->dsp, avctx);
76     ff_mpadsp_init(&c->mpadsp);
77     c->dsp.bswap_buf((uint32_t*)buf, (const uint32_t*)avctx->extradata, 4);
78     ff_mpc_init();
79     init_get_bits(&gb, buf, 128);
80
81     c->IS = get_bits1(&gb);
82     c->MSS = get_bits1(&gb);
83     c->maxbands = get_bits(&gb, 6);
84     if(c->maxbands >= BANDS){
85         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Too many bands: %i\n", c->maxbands);
86         return -1;
87     }
88     skip_bits_long(&gb, 88);
89     c->gapless = get_bits1(&gb);
90     c->lastframelen = get_bits(&gb, 11);
91     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "IS: %d, MSS: %d, TG: %d, LFL: %d, bands: %d\n",
92             c->IS, c->MSS, c->gapless, c->lastframelen, c->maxbands);
93     c->frames_to_skip = 0;
94
95     avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_S16P;
96     avctx->channel_layout = AV_CH_LAYOUT_STEREO;
97
98     if(vlc_initialized) return 0;
99     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "Initing VLC\n");
100     scfi_vlc.table = scfi_table;
101     scfi_vlc.table_allocated = 1 << MPC7_SCFI_BITS;
102     if(init_vlc(&scfi_vlc, MPC7_SCFI_BITS, MPC7_SCFI_SIZE,
103                 &mpc7_scfi[1], 2, 1,
104                 &mpc7_scfi[0], 2, 1, INIT_VLC_USE_NEW_STATIC)){
105         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot init SCFI VLC\n");
106         return -1;
107     }
108     dscf_vlc.table = dscf_table;
109     dscf_vlc.table_allocated = 1 << MPC7_DSCF_BITS;
110     if(init_vlc(&dscf_vlc, MPC7_DSCF_BITS, MPC7_DSCF_SIZE,
111                 &mpc7_dscf[1], 2, 1,
112                 &mpc7_dscf[0], 2, 1, INIT_VLC_USE_NEW_STATIC)){
113         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot init DSCF VLC\n");
114         return -1;
115     }
116     hdr_vlc.table = hdr_table;
117     hdr_vlc.table_allocated = 1 << MPC7_HDR_BITS;
118     if(init_vlc(&hdr_vlc, MPC7_HDR_BITS, MPC7_HDR_SIZE,
119                 &mpc7_hdr[1], 2, 1,
120                 &mpc7_hdr[0], 2, 1, INIT_VLC_USE_NEW_STATIC)){
121         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot init HDR VLC\n");
122         return -1;
123     }
124     for(i = 0; i < MPC7_QUANT_VLC_TABLES; i++){
125         for(j = 0; j < 2; j++){
126             quant_vlc[i][j].table = &quant_tables[quant_offsets[i*2 + j]];
127             quant_vlc[i][j].table_allocated = quant_offsets[i*2 + j + 1] - quant_offsets[i*2 + j];
128             if(init_vlc(&quant_vlc[i][j], 9, mpc7_quant_vlc_sizes[i],
129                         &mpc7_quant_vlc[i][j][1], 4, 2,
130                         &mpc7_quant_vlc[i][j][0], 4, 2, INIT_VLC_USE_NEW_STATIC)){
131                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot init QUANT VLC %i,%i\n",i,j);
132                 return -1;
133             }
134         }
135     }
136     vlc_initialized = 1;
137
138     return 0;
139 }
140
141 /**
142  * Fill samples for given subband
143  */
144 static inline void idx_to_quant(MPCContext *c, GetBitContext *gb, int idx, int *dst)
145 {
146     int i, i1, t;
147     switch(idx){
148     case -1:
149         for(i = 0; i < SAMPLES_PER_BAND; i++){
150             *dst++ = (av_lfg_get(&c->rnd) & 0x3FC) - 510;
151         }
152         break;
153     case 1:
154         i1 = get_bits1(gb);
155         for(i = 0; i < SAMPLES_PER_BAND/3; i++){
156             t = get_vlc2(gb, quant_vlc[0][i1].table, 9, 2);
157             *dst++ = mpc7_idx30[t];
158             *dst++ = mpc7_idx31[t];
159             *dst++ = mpc7_idx32[t];
160         }
161         break;
162     case 2:
163         i1 = get_bits1(gb);
164         for(i = 0; i < SAMPLES_PER_BAND/2; i++){
165             t = get_vlc2(gb, quant_vlc[1][i1].table, 9, 2);
166             *dst++ = mpc7_idx50[t];
167             *dst++ = mpc7_idx51[t];
168         }
169         break;
170     case  3: case  4: case  5: case  6: case  7:
171         i1 = get_bits1(gb);
172         for(i = 0; i < SAMPLES_PER_BAND; i++)
173             *dst++ = get_vlc2(gb, quant_vlc[idx-1][i1].table, 9, 2) - mpc7_quant_vlc_off[idx-1];
174         break;
175     case  8: case  9: case 10: case 11: case 12:
176     case 13: case 14: case 15: case 16: case 17:
177         t = (1 << (idx - 2)) - 1;
178         for(i = 0; i < SAMPLES_PER_BAND; i++)
179             *dst++ = get_bits(gb, idx - 1) - t;
180         break;
181     default: // case 0 and -2..-17
182         return;
183     }
184 }
185
186 static int get_scale_idx(GetBitContext *gb, int ref)
187 {
188     int t = get_vlc2(gb, dscf_vlc.table, MPC7_DSCF_BITS, 1) - 7;
189     if (t == 8)
190         return get_bits(gb, 6);
191     return ref + t;
192 }
193
194 static int mpc7_decode_frame(AVCodecContext * avctx, void *data,
195                              int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
196 {
197     AVFrame *frame     = data;
198     const uint8_t *buf = avpkt->data;
199     int buf_size;
200     MPCContext *c = avctx->priv_data;
201     GetBitContext gb;
202     int i, ch;
203     int mb = -1;
204     Band *bands = c->bands;
205     int off, ret, last_frame, skip;
206     int bits_used, bits_avail;
207
208     memset(bands, 0, sizeof(*bands) * (c->maxbands + 1));
209
210     buf_size = avpkt->size & ~3;
211     if (buf_size <= 0) {
212         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "packet size is too small (%i bytes)\n",
213                avpkt->size);
214         return AVERROR_INVALIDDATA;
215     }
216     if (buf_size != avpkt->size) {
217         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "packet size is not a multiple of 4. "
218                "extra bytes at the end will be skipped.\n");
219     }
220
221     skip       = buf[0];
222     last_frame = buf[1];
223     buf       += 4;
224     buf_size  -= 4;
225
226     /* get output buffer */
227     frame->nb_samples = MPC_FRAME_SIZE;
228     if ((ret = ff_get_buffer(avctx, frame)) < 0) {
229         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
230         return ret;
231     }
232
233     av_fast_padded_malloc(&c->bits, &c->buf_size, buf_size);
234     if (!c->bits)
235         return AVERROR(ENOMEM);
236     c->dsp.bswap_buf((uint32_t *)c->bits, (const uint32_t *)buf, buf_size >> 2);
237     init_get_bits(&gb, c->bits, buf_size * 8);
238     skip_bits_long(&gb, skip);
239
240     /* read subband indexes */
241     for(i = 0; i <= c->maxbands; i++){
242         for(ch = 0; ch < 2; ch++){
243             int t = 4;
244             if(i) t = get_vlc2(&gb, hdr_vlc.table, MPC7_HDR_BITS, 1) - 5;
245             if(t == 4) bands[i].res[ch] = get_bits(&gb, 4);
246             else bands[i].res[ch] = bands[i-1].res[ch] + t;
247             if (bands[i].res[ch] < -1 || bands[i].res[ch] > 17) {
248                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "subband index invalid\n");
249                 return AVERROR_INVALIDDATA;
250             }
251         }
252
253         if(bands[i].res[0] || bands[i].res[1]){
254             mb = i;
255             if(c->MSS) bands[i].msf = get_bits1(&gb);
256         }
257     }
258     /* get scale indexes coding method */
259     for(i = 0; i <= mb; i++)
260         for(ch = 0; ch < 2; ch++)
261             if(bands[i].res[ch]) bands[i].scfi[ch] = get_vlc2(&gb, scfi_vlc.table, MPC7_SCFI_BITS, 1);
262     /* get scale indexes */
263     for(i = 0; i <= mb; i++){
264         for(ch = 0; ch < 2; ch++){
265             if(bands[i].res[ch]){
266                 bands[i].scf_idx[ch][2] = c->oldDSCF[ch][i];
267                 bands[i].scf_idx[ch][0] = get_scale_idx(&gb, bands[i].scf_idx[ch][2]);
268                 switch(bands[i].scfi[ch]){
269                 case 0:
270                     bands[i].scf_idx[ch][1] = get_scale_idx(&gb, bands[i].scf_idx[ch][0]);
271                     bands[i].scf_idx[ch][2] = get_scale_idx(&gb, bands[i].scf_idx[ch][1]);
272                     break;
273                 case 1:
274                     bands[i].scf_idx[ch][1] = get_scale_idx(&gb, bands[i].scf_idx[ch][0]);
275                     bands[i].scf_idx[ch][2] = bands[i].scf_idx[ch][1];
276                     break;
277                 case 2:
278                     bands[i].scf_idx[ch][1] = bands[i].scf_idx[ch][0];
279                     bands[i].scf_idx[ch][2] = get_scale_idx(&gb, bands[i].scf_idx[ch][1]);
280                     break;
281                 case 3:
282                     bands[i].scf_idx[ch][2] = bands[i].scf_idx[ch][1] = bands[i].scf_idx[ch][0];
283                     break;
284                 }
285                 c->oldDSCF[ch][i] = bands[i].scf_idx[ch][2];
286             }
287         }
288     }
289     /* get quantizers */
290     memset(c->Q, 0, sizeof(c->Q));
291     off = 0;
292     for(i = 0; i < BANDS; i++, off += SAMPLES_PER_BAND)
293         for(ch = 0; ch < 2; ch++)
294             idx_to_quant(c, &gb, bands[i].res[ch], c->Q[ch] + off);
295
296     ff_mpc_dequantize_and_synth(c, mb, (int16_t **)frame->extended_data, 2);
297     if(last_frame)
298         frame->nb_samples = c->lastframelen;
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
314     return avpkt->size;
315 }
316
317 static void mpc7_decode_flush(AVCodecContext *avctx)
318 {
319     MPCContext *c = avctx->priv_data;
320
321     memset(c->oldDSCF, 0, sizeof(c->oldDSCF));
322     c->frames_to_skip = 32;
323 }
324
325 static av_cold int mpc7_decode_close(AVCodecContext *avctx)
326 {
327     MPCContext *c = avctx->priv_data;
328     av_freep(&c->bits);
329     c->buf_size = 0;
330     return 0;
331 }
332
333 AVCodec ff_mpc7_decoder = {
334     .name           = "mpc7",
335     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
336     .id             = AV_CODEC_ID_MUSEPACK7,
337     .priv_data_size = sizeof(MPCContext),
338     .init           = mpc7_decode_init,
339     .close          = mpc7_decode_close,
340     .decode         = mpc7_decode_frame,
341     .flush          = mpc7_decode_flush,
342     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1,
343     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Musepack SV7"),
344     .sample_fmts    = (const enum AVSampleFormat[]) { AV_SAMPLE_FMT_S16P,
345                                                       AV_SAMPLE_FMT_NONE },
346 };