Merge commit '594d4d5df3c70404168701dd5c90b7e6e5587793'
[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/lfg.h"
30 #include "avcodec.h"
31 #include "get_bits.h"
32 #include "dsputil.h"
33 #include "internal.h"
34 #include "mpegaudiodsp.h"
35
36 #include "mpc.h"
37 #include "mpc7data.h"
38
39 static VLC scfi_vlc, dscf_vlc, hdr_vlc, quant_vlc[MPC7_QUANT_VLC_TABLES][2];
40
41 static const uint16_t quant_offsets[MPC7_QUANT_VLC_TABLES*2 + 1] =
42 {
43        0, 512, 1024, 1536, 2052, 2564, 3076, 3588, 4100, 4612, 5124,
44        5636, 6164, 6676, 7224
45 };
46
47
48 static av_cold int mpc7_decode_init(AVCodecContext * avctx)
49 {
50     int i, j;
51     MPCContext *c = avctx->priv_data;
52     GetBitContext gb;
53     LOCAL_ALIGNED_16(uint8_t, buf, [16]);
54     static int vlc_initialized = 0;
55
56     static VLC_TYPE scfi_table[1 << MPC7_SCFI_BITS][2];
57     static VLC_TYPE dscf_table[1 << MPC7_DSCF_BITS][2];
58     static VLC_TYPE hdr_table[1 << MPC7_HDR_BITS][2];
59     static VLC_TYPE quant_tables[7224][2];
60
61     /* Musepack SV7 is always stereo */
62     if (avctx->channels != 2) {
63         av_log_ask_for_sample(avctx, "Unsupported number of channels: %d\n",
64                               avctx->channels);
65         return AVERROR_PATCHWELCOME;
66     }
67
68     if(avctx->extradata_size < 16){
69         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Too small extradata size (%i)!\n", avctx->extradata_size);
70         return -1;
71     }
72     memset(c->oldDSCF, 0, sizeof(c->oldDSCF));
73     av_lfg_init(&c->rnd, 0xDEADBEEF);
74     ff_dsputil_init(&c->dsp, avctx);
75     ff_mpadsp_init(&c->mpadsp);
76     c->dsp.bswap_buf((uint32_t*)buf, (const uint32_t*)avctx->extradata, 4);
77     ff_mpc_init();
78     init_get_bits(&gb, buf, 128);
79
80     c->IS = get_bits1(&gb);
81     c->MSS = get_bits1(&gb);
82     c->maxbands = get_bits(&gb, 6);
83     if(c->maxbands >= BANDS){
84         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Too many bands: %i\n", c->maxbands);
85         return -1;
86     }
87     skip_bits_long(&gb, 88);
88     c->gapless = get_bits1(&gb);
89     c->lastframelen = get_bits(&gb, 11);
90     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "IS: %d, MSS: %d, TG: %d, LFL: %d, bands: %d\n",
91             c->IS, c->MSS, c->gapless, c->lastframelen, c->maxbands);
92     c->frames_to_skip = 0;
93
94     avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_S16P;
95     avctx->channel_layout = AV_CH_LAYOUT_STEREO;
96
97     avcodec_get_frame_defaults(&c->frame);
98     avctx->coded_frame = &c->frame;
99
100     if(vlc_initialized) return 0;
101     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "Initing VLC\n");
102     scfi_vlc.table = scfi_table;
103     scfi_vlc.table_allocated = 1 << MPC7_SCFI_BITS;
104     if(init_vlc(&scfi_vlc, MPC7_SCFI_BITS, MPC7_SCFI_SIZE,
105                 &mpc7_scfi[1], 2, 1,
106                 &mpc7_scfi[0], 2, 1, INIT_VLC_USE_NEW_STATIC)){
107         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot init SCFI VLC\n");
108         return -1;
109     }
110     dscf_vlc.table = dscf_table;
111     dscf_vlc.table_allocated = 1 << MPC7_DSCF_BITS;
112     if(init_vlc(&dscf_vlc, MPC7_DSCF_BITS, MPC7_DSCF_SIZE,
113                 &mpc7_dscf[1], 2, 1,
114                 &mpc7_dscf[0], 2, 1, INIT_VLC_USE_NEW_STATIC)){
115         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot init DSCF VLC\n");
116         return -1;
117     }
118     hdr_vlc.table = hdr_table;
119     hdr_vlc.table_allocated = 1 << MPC7_HDR_BITS;
120     if(init_vlc(&hdr_vlc, MPC7_HDR_BITS, MPC7_HDR_SIZE,
121                 &mpc7_hdr[1], 2, 1,
122                 &mpc7_hdr[0], 2, 1, INIT_VLC_USE_NEW_STATIC)){
123         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot init HDR VLC\n");
124         return -1;
125     }
126     for(i = 0; i < MPC7_QUANT_VLC_TABLES; i++){
127         for(j = 0; j < 2; j++){
128             quant_vlc[i][j].table = &quant_tables[quant_offsets[i*2 + j]];
129             quant_vlc[i][j].table_allocated = quant_offsets[i*2 + j + 1] - quant_offsets[i*2 + j];
130             if(init_vlc(&quant_vlc[i][j], 9, mpc7_quant_vlc_sizes[i],
131                         &mpc7_quant_vlc[i][j][1], 4, 2,
132                         &mpc7_quant_vlc[i][j][0], 4, 2, INIT_VLC_USE_NEW_STATIC)){
133                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot init QUANT VLC %i,%i\n",i,j);
134                 return -1;
135             }
136         }
137     }
138     vlc_initialized = 1;
139
140     return 0;
141 }
142
143 /**
144  * Fill samples for given subband
145  */
146 static inline void idx_to_quant(MPCContext *c, GetBitContext *gb, int idx, int *dst)
147 {
148     int i, i1, t;
149     switch(idx){
150     case -1:
151         for(i = 0; i < SAMPLES_PER_BAND; i++){
152             *dst++ = (av_lfg_get(&c->rnd) & 0x3FC) - 510;
153         }
154         break;
155     case 1:
156         i1 = get_bits1(gb);
157         for(i = 0; i < SAMPLES_PER_BAND/3; i++){
158             t = get_vlc2(gb, quant_vlc[0][i1].table, 9, 2);
159             *dst++ = mpc7_idx30[t];
160             *dst++ = mpc7_idx31[t];
161             *dst++ = mpc7_idx32[t];
162         }
163         break;
164     case 2:
165         i1 = get_bits1(gb);
166         for(i = 0; i < SAMPLES_PER_BAND/2; i++){
167             t = get_vlc2(gb, quant_vlc[1][i1].table, 9, 2);
168             *dst++ = mpc7_idx50[t];
169             *dst++ = mpc7_idx51[t];
170         }
171         break;
172     case  3: case  4: case  5: case  6: case  7:
173         i1 = get_bits1(gb);
174         for(i = 0; i < SAMPLES_PER_BAND; i++)
175             *dst++ = get_vlc2(gb, quant_vlc[idx-1][i1].table, 9, 2) - mpc7_quant_vlc_off[idx-1];
176         break;
177     case  8: case  9: case 10: case 11: case 12:
178     case 13: case 14: case 15: case 16: case 17:
179         t = (1 << (idx - 2)) - 1;
180         for(i = 0; i < SAMPLES_PER_BAND; i++)
181             *dst++ = get_bits(gb, idx - 1) - t;
182         break;
183     default: // case 0 and -2..-17
184         return;
185     }
186 }
187
188 static int get_scale_idx(GetBitContext *gb, int ref)
189 {
190     int t = get_vlc2(gb, dscf_vlc.table, MPC7_DSCF_BITS, 1) - 7;
191     if (t == 8)
192         return get_bits(gb, 6);
193     return ref + t;
194 }
195
196 static int mpc7_decode_frame(AVCodecContext * avctx, void *data,
197                              int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
198 {
199     const uint8_t *buf = avpkt->data;
200     int buf_size;
201     MPCContext *c = avctx->priv_data;
202     GetBitContext gb;
203     int i, ch;
204     int mb = -1;
205     Band *bands = c->bands;
206     int off, ret, last_frame, skip;
207     int bits_used, bits_avail;
208
209     memset(bands, 0, sizeof(*bands) * (c->maxbands + 1));
210
211     buf_size = avpkt->size & ~3;
212     if (buf_size <= 0) {
213         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "packet size is too small (%i bytes)\n",
214                avpkt->size);
215         return AVERROR_INVALIDDATA;
216     }
217     if (buf_size != avpkt->size) {
218         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "packet size is not a multiple of 4. "
219                "extra bytes at the end will be skipped.\n");
220     }
221
222     skip       = buf[0];
223     last_frame = buf[1];
224     buf       += 4;
225     buf_size  -= 4;
226
227     /* get output buffer */
228     c->frame.nb_samples = MPC_FRAME_SIZE;
229     if ((ret = ff_get_buffer(avctx, &c->frame)) < 0) {
230         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
231         return ret;
232     }
233
234     av_fast_padded_malloc(&c->bits, &c->buf_size, buf_size);
235     if (!c->bits)
236         return AVERROR(ENOMEM);
237     c->dsp.bswap_buf((uint32_t *)c->bits, (const uint32_t *)buf, buf_size >> 2);
238     init_get_bits(&gb, c->bits, buf_size * 8);
239     skip_bits_long(&gb, skip);
240
241     /* read subband indexes */
242     for(i = 0; i <= c->maxbands; i++){
243         for(ch = 0; ch < 2; ch++){
244             int t = 4;
245             if(i) t = get_vlc2(&gb, hdr_vlc.table, MPC7_HDR_BITS, 1) - 5;
246             if(t == 4) bands[i].res[ch] = get_bits(&gb, 4);
247             else bands[i].res[ch] = bands[i-1].res[ch] + t;
248             if (bands[i].res[ch] < -1 || bands[i].res[ch] > 17) {
249                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "subband index invalid\n");
250                 return AVERROR_INVALIDDATA;
251             }
252         }
253
254         if(bands[i].res[0] || bands[i].res[1]){
255             mb = i;
256             if(c->MSS) bands[i].msf = get_bits1(&gb);
257         }
258     }
259     /* get scale indexes coding method */
260     for(i = 0; i <= mb; i++)
261         for(ch = 0; ch < 2; ch++)
262             if(bands[i].res[ch]) bands[i].scfi[ch] = get_vlc2(&gb, scfi_vlc.table, MPC7_SCFI_BITS, 1);
263     /* get scale indexes */
264     for(i = 0; i <= mb; i++){
265         for(ch = 0; ch < 2; ch++){
266             if(bands[i].res[ch]){
267                 bands[i].scf_idx[ch][2] = c->oldDSCF[ch][i];
268                 bands[i].scf_idx[ch][0] = get_scale_idx(&gb, bands[i].scf_idx[ch][2]);
269                 switch(bands[i].scfi[ch]){
270                 case 0:
271                     bands[i].scf_idx[ch][1] = get_scale_idx(&gb, bands[i].scf_idx[ch][0]);
272                     bands[i].scf_idx[ch][2] = get_scale_idx(&gb, bands[i].scf_idx[ch][1]);
273                     break;
274                 case 1:
275                     bands[i].scf_idx[ch][1] = get_scale_idx(&gb, bands[i].scf_idx[ch][0]);
276                     bands[i].scf_idx[ch][2] = bands[i].scf_idx[ch][1];
277                     break;
278                 case 2:
279                     bands[i].scf_idx[ch][1] = bands[i].scf_idx[ch][0];
280                     bands[i].scf_idx[ch][2] = get_scale_idx(&gb, bands[i].scf_idx[ch][1]);
281                     break;
282                 case 3:
283                     bands[i].scf_idx[ch][2] = bands[i].scf_idx[ch][1] = bands[i].scf_idx[ch][0];
284                     break;
285                 }
286                 c->oldDSCF[ch][i] = bands[i].scf_idx[ch][2];
287             }
288         }
289     }
290     /* get quantizers */
291     memset(c->Q, 0, sizeof(c->Q));
292     off = 0;
293     for(i = 0; i < BANDS; i++, off += SAMPLES_PER_BAND)
294         for(ch = 0; ch < 2; ch++)
295             idx_to_quant(c, &gb, bands[i].res[ch], c->Q[ch] + off);
296
297     ff_mpc_dequantize_and_synth(c, mb, (int16_t **)c->frame.extended_data, 2);
298     if(last_frame)
299         c->frame.nb_samples = c->lastframelen;
300
301     bits_used = get_bits_count(&gb);
302     bits_avail = buf_size * 8;
303     if (!last_frame && ((bits_avail < bits_used) || (bits_used + 32 <= bits_avail))) {
304         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error decoding frame: used %i of %i bits\n", bits_used, bits_avail);
305         return -1;
306     }
307     if(c->frames_to_skip){
308         c->frames_to_skip--;
309         *got_frame_ptr = 0;
310         return avpkt->size;
311     }
312
313     *got_frame_ptr   = 1;
314     *(AVFrame *)data = c->frame;
315
316     return avpkt->size;
317 }
318
319 static void mpc7_decode_flush(AVCodecContext *avctx)
320 {
321     MPCContext *c = avctx->priv_data;
322
323     memset(c->oldDSCF, 0, sizeof(c->oldDSCF));
324     c->frames_to_skip = 32;
325 }
326
327 static av_cold int mpc7_decode_close(AVCodecContext *avctx)
328 {
329     MPCContext *c = avctx->priv_data;
330     av_freep(&c->bits);
331     c->buf_size = 0;
332     return 0;
333 }
334
335 AVCodec ff_mpc7_decoder = {
336     .name           = "mpc7",
337     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
338     .id             = AV_CODEC_ID_MUSEPACK7,
339     .priv_data_size = sizeof(MPCContext),
340     .init           = mpc7_decode_init,
341     .close          = mpc7_decode_close,
342     .decode         = mpc7_decode_frame,
343     .flush          = mpc7_decode_flush,
344     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1,
345     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Musepack SV7"),
346     .sample_fmts    = (const enum AVSampleFormat[]) { AV_SAMPLE_FMT_S16P,
347                                                       AV_SAMPLE_FMT_NONE },
348 };