Implement avcodec_decode_video2(), _audio3() and _subtitle2() which takes an
[ffmpeg.git] / libavcodec / mpc8.c
1 /*
2  * Musepack SV8 decoder
3  * Copyright (c) 2007 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 libavcodec/mpc8.c Musepack SV8 decoder
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 "bitstream.h"
31 #include "dsputil.h"
32 #include "mpegaudio.h"
33
34 #include "mpc.h"
35 #include "mpcdata.h"
36 #include "mpc8data.h"
37 #include "mpc8huff.h"
38
39 static VLC band_vlc, scfi_vlc[2], dscf_vlc[2], res_vlc[2];
40 static VLC q1_vlc, q2_vlc[2], q3_vlc[2], quant_vlc[4][2], q9up_vlc;
41
42 static const int q3_offsets[2] = { MPC8_Q3_OFFSET, MPC8_Q4_OFFSET };
43 static const int quant_offsets[6] = { MPC8_Q5_OFFSET, MPC8_Q6_OFFSET, MPC8_Q7_OFFSET, MPC8_Q8_OFFSET };
44
45 static inline int mpc8_dec_base(GetBitContext *gb, int k, int n)
46 {
47     int code = get_bits(gb, mpc8_cnk_len[k-1][n-1] - 1);
48
49     if (code >= mpc8_cnk_lost[k-1][n-1])
50         code = ((code << 1) | get_bits1(gb)) - mpc8_cnk_lost[k-1][n-1];
51
52     return code;
53 }
54
55 static inline int mpc8_dec_enum(GetBitContext *gb, int k, int n)
56 {
57     int bits = 0;
58     const uint32_t * C = mpc8_cnk[k-1];
59     int code = mpc8_dec_base(gb, k, n);
60
61     do {
62         n--;
63         if (code >= C[n]) {
64             bits |= 1 << n;
65             code -= C[n];
66             C -= 32;
67             k--;
68         }
69     } while(k > 0);
70
71     return bits;
72 }
73
74 static inline int mpc8_get_mod_golomb(GetBitContext *gb, int m)
75 {
76     if(mpc8_cnk_len[0][m] < 1) return 0;
77     return mpc8_dec_base(gb, 1, m+1);
78 }
79
80 static int mpc8_get_mask(GetBitContext *gb, int size, int t)
81 {
82     int mask = 0;
83
84     if(t && t != size)
85          mask = mpc8_dec_enum(gb, FFMIN(t, size - t), size);
86     if((t << 1) > size) mask = ~mask;
87
88     return mask;
89 }
90
91 static av_cold int mpc8_decode_init(AVCodecContext * avctx)
92 {
93     int i;
94     MPCContext *c = avctx->priv_data;
95     GetBitContext gb;
96     static int vlc_initialized = 0;
97
98     if(avctx->extradata_size < 2){
99         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Too small extradata size (%i)!\n", avctx->extradata_size);
100         return -1;
101     }
102     memset(c->oldDSCF, 0, sizeof(c->oldDSCF));
103     av_lfg_init(&c->rnd, 0xDEADBEEF);
104     dsputil_init(&c->dsp, avctx);
105
106     ff_mpc_init();
107
108     init_get_bits(&gb, avctx->extradata, 16);
109
110     skip_bits(&gb, 3);//sample rate
111     c->maxbands = get_bits(&gb, 5) + 1;
112     skip_bits(&gb, 4);//channels
113     c->MSS = get_bits1(&gb);
114     c->frames = 1 << (get_bits(&gb, 3) * 2);
115
116     if(vlc_initialized) return 0;
117     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "Initing VLC\n");
118
119     init_vlc(&band_vlc, MPC8_BANDS_BITS, MPC8_BANDS_SIZE,
120              mpc8_bands_bits,  1, 1,
121              mpc8_bands_codes, 1, 1, INIT_VLC_USE_STATIC);
122
123     init_vlc(&q1_vlc, MPC8_Q1_BITS, MPC8_Q1_SIZE,
124              mpc8_q1_bits,  1, 1,
125              mpc8_q1_codes, 1, 1, INIT_VLC_USE_STATIC);
126     init_vlc(&q9up_vlc, MPC8_Q9UP_BITS, MPC8_Q9UP_SIZE,
127              mpc8_q9up_bits,  1, 1,
128              mpc8_q9up_codes, 1, 1, INIT_VLC_USE_STATIC);
129
130     init_vlc(&scfi_vlc[0], MPC8_SCFI0_BITS, MPC8_SCFI0_SIZE,
131              mpc8_scfi0_bits,  1, 1,
132              mpc8_scfi0_codes, 1, 1, INIT_VLC_USE_STATIC);
133     init_vlc(&scfi_vlc[1], MPC8_SCFI1_BITS, MPC8_SCFI1_SIZE,
134              mpc8_scfi1_bits,  1, 1,
135              mpc8_scfi1_codes, 1, 1, INIT_VLC_USE_STATIC);
136
137     init_vlc(&dscf_vlc[0], MPC8_DSCF0_BITS, MPC8_DSCF0_SIZE,
138              mpc8_dscf0_bits,  1, 1,
139              mpc8_dscf0_codes, 1, 1, INIT_VLC_USE_STATIC);
140     init_vlc(&dscf_vlc[1], MPC8_DSCF1_BITS, MPC8_DSCF1_SIZE,
141              mpc8_dscf1_bits,  1, 1,
142              mpc8_dscf1_codes, 1, 1, INIT_VLC_USE_STATIC);
143
144     init_vlc_sparse(&q3_vlc[0], MPC8_Q3_BITS, MPC8_Q3_SIZE,
145              mpc8_q3_bits,  1, 1,
146              mpc8_q3_codes, 1, 1,
147              mpc8_q3_syms,  1, 1, INIT_VLC_USE_STATIC);
148     init_vlc_sparse(&q3_vlc[1], MPC8_Q4_BITS, MPC8_Q4_SIZE,
149              mpc8_q4_bits,  1, 1,
150              mpc8_q4_codes, 1, 1,
151              mpc8_q4_syms,  1, 1, INIT_VLC_USE_STATIC);
152
153     for(i = 0; i < 2; i++){
154         init_vlc(&res_vlc[i], MPC8_RES_BITS, MPC8_RES_SIZE,
155                  &mpc8_res_bits[i],  1, 1,
156                  &mpc8_res_codes[i], 1, 1, INIT_VLC_USE_STATIC);
157
158         init_vlc(&q2_vlc[i], MPC8_Q2_BITS, MPC8_Q2_SIZE,
159                  &mpc8_q2_bits[i],  1, 1,
160                  &mpc8_q2_codes[i], 1, 1, INIT_VLC_USE_STATIC);
161
162         init_vlc(&quant_vlc[0][i], MPC8_Q5_BITS, MPC8_Q5_SIZE,
163                  &mpc8_q5_bits[i],  1, 1,
164                  &mpc8_q5_codes[i], 1, 1, INIT_VLC_USE_STATIC);
165         init_vlc(&quant_vlc[1][i], MPC8_Q6_BITS, MPC8_Q6_SIZE,
166                  &mpc8_q6_bits[i],  1, 1,
167                  &mpc8_q6_codes[i], 1, 1, INIT_VLC_USE_STATIC);
168         init_vlc(&quant_vlc[2][i], MPC8_Q7_BITS, MPC8_Q7_SIZE,
169                  &mpc8_q7_bits[i],  1, 1,
170                  &mpc8_q7_codes[i], 1, 1, INIT_VLC_USE_STATIC);
171         init_vlc(&quant_vlc[3][i], MPC8_Q8_BITS, MPC8_Q8_SIZE,
172                  &mpc8_q8_bits[i],  1, 1,
173                  &mpc8_q8_codes[i], 1, 1, INIT_VLC_USE_STATIC);
174     }
175     vlc_initialized = 1;
176     avctx->sample_fmt = SAMPLE_FMT_S16;
177     avctx->channel_layout = (avctx->channels==2) ? CH_LAYOUT_STEREO : CH_LAYOUT_MONO;
178     return 0;
179 }
180
181 static int mpc8_decode_frame(AVCodecContext * avctx,
182                             void *data, int *data_size,
183                             AVPacket *avpkt)
184 {
185     const uint8_t *buf = avpkt->data;
186     int buf_size = avpkt->size;
187     MPCContext *c = avctx->priv_data;
188     GetBitContext gb2, *gb = &gb2;
189     int i, j, k, ch, cnt, res, t;
190     Band *bands = c->bands;
191     int off;
192     int maxband, keyframe;
193     int last[2];
194
195     keyframe = c->cur_frame == 0;
196
197     if(keyframe){
198         memset(c->Q, 0, sizeof(c->Q));
199         c->last_bits_used = 0;
200     }
201     init_get_bits(gb, buf, buf_size * 8);
202     skip_bits(gb, c->last_bits_used & 7);
203
204     if(keyframe)
205         maxband = mpc8_get_mod_golomb(gb, c->maxbands + 1);
206     else{
207         maxband = c->last_max_band + get_vlc2(gb, band_vlc.table, MPC8_BANDS_BITS, 2);
208         if(maxband > 32) maxband -= 33;
209     }
210     c->last_max_band = maxband;
211
212     /* read subband indexes */
213     if(maxband){
214         last[0] = last[1] = 0;
215         for(i = maxband - 1; i >= 0; i--){
216             for(ch = 0; ch < 2; ch++){
217                 last[ch] = get_vlc2(gb, res_vlc[last[ch] > 2].table, MPC8_RES_BITS, 2) + last[ch];
218                 if(last[ch] > 15) last[ch] -= 17;
219                 bands[i].res[ch] = last[ch];
220             }
221         }
222         if(c->MSS){
223             int mask;
224
225             cnt = 0;
226             for(i = 0; i < maxband; i++)
227                 if(bands[i].res[0] || bands[i].res[1])
228                     cnt++;
229             t = mpc8_get_mod_golomb(gb, cnt);
230             mask = mpc8_get_mask(gb, cnt, t);
231             for(i = maxband - 1; i >= 0; i--)
232                 if(bands[i].res[0] || bands[i].res[1]){
233                     bands[i].msf = mask & 1;
234                     mask >>= 1;
235                 }
236         }
237     }
238     for(i = maxband; i < c->maxbands; i++)
239         bands[i].res[0] = bands[i].res[1] = 0;
240
241     if(keyframe){
242         for(i = 0; i < 32; i++)
243             c->oldDSCF[0][i] = c->oldDSCF[1][i] = 1;
244     }
245
246     for(i = 0; i < maxband; i++){
247         if(bands[i].res[0] || bands[i].res[1]){
248             cnt = !!bands[i].res[0] + !!bands[i].res[1] - 1;
249             if(cnt >= 0){
250                 t = get_vlc2(gb, scfi_vlc[cnt].table, scfi_vlc[cnt].bits, 1);
251                 if(bands[i].res[0]) bands[i].scfi[0] = t >> (2 * cnt);
252                 if(bands[i].res[1]) bands[i].scfi[1] = t & 3;
253             }
254         }
255     }
256
257     for(i = 0; i < maxband; i++){
258         for(ch = 0; ch < 2; ch++){
259             if(!bands[i].res[ch]) continue;
260
261             if(c->oldDSCF[ch][i]){
262                 bands[i].scf_idx[ch][0] = get_bits(gb, 7) - 6;
263                 c->oldDSCF[ch][i] = 0;
264             }else{
265                 t = get_vlc2(gb, dscf_vlc[1].table, MPC8_DSCF1_BITS, 2);
266                 if(t == 64)
267                     t += get_bits(gb, 6);
268                 bands[i].scf_idx[ch][0] = ((bands[i].scf_idx[ch][2] + t - 25) & 0x7F) - 6;
269             }
270             for(j = 0; j < 2; j++){
271                 if((bands[i].scfi[ch] << j) & 2)
272                     bands[i].scf_idx[ch][j + 1] = bands[i].scf_idx[ch][j];
273                 else{
274                     t = get_vlc2(gb, dscf_vlc[0].table, MPC8_DSCF0_BITS, 2);
275                     if(t == 31)
276                         t = 64 + get_bits(gb, 6);
277                     bands[i].scf_idx[ch][j + 1] = ((bands[i].scf_idx[ch][j] + t - 25) & 0x7F) - 6;
278                 }
279             }
280         }
281     }
282
283     for(i = 0, off = 0; i < maxband; i++, off += SAMPLES_PER_BAND){
284         for(ch = 0; ch < 2; ch++){
285             res = bands[i].res[ch];
286             switch(res){
287             case -1:
288                 for(j = 0; j < SAMPLES_PER_BAND; j++)
289                     c->Q[ch][off + j] = (av_lfg_get(&c->rnd) & 0x3FC) - 510;
290                 break;
291             case 0:
292                 break;
293             case 1:
294                 for(j = 0; j < SAMPLES_PER_BAND; j += SAMPLES_PER_BAND / 2){
295                     cnt = get_vlc2(gb, q1_vlc.table, MPC8_Q1_BITS, 2);
296                     t = mpc8_get_mask(gb, 18, cnt);
297                     for(k = 0; k < SAMPLES_PER_BAND / 2; k++, t <<= 1)
298                         c->Q[ch][off + j + k] = (t & 0x20000) ? (get_bits1(gb) << 1) - 1 : 0;
299                 }
300                 break;
301             case 2:
302                 cnt = 6;//2*mpc8_thres[res]
303                 for(j = 0; j < SAMPLES_PER_BAND; j += 3){
304                     t = get_vlc2(gb, q2_vlc[cnt > 3].table, MPC8_Q2_BITS, 2);
305                     c->Q[ch][off + j + 0] = mpc8_idx50[t];
306                     c->Q[ch][off + j + 1] = mpc8_idx51[t];
307                     c->Q[ch][off + j + 2] = mpc8_idx52[t];
308                     cnt = (cnt >> 1) + mpc8_huffq2[t];
309                 }
310                 break;
311             case 3:
312             case 4:
313                 for(j = 0; j < SAMPLES_PER_BAND; j += 2){
314                     t = get_vlc2(gb, q3_vlc[res - 3].table, MPC8_Q3_BITS, 2) + q3_offsets[res - 3];
315                     c->Q[ch][off + j + 1] = t >> 4;
316                     c->Q[ch][off + j + 0] = (t & 8) ? (t & 0xF) - 16 : (t & 0xF);
317                 }
318                 break;
319             case 5:
320             case 6:
321             case 7:
322             case 8:
323                 cnt = 2 * mpc8_thres[res];
324                 for(j = 0; j < SAMPLES_PER_BAND; j++){
325                     t = get_vlc2(gb, quant_vlc[res - 5][cnt > mpc8_thres[res]].table, quant_vlc[res - 5][cnt > mpc8_thres[res]].bits, 2) + quant_offsets[res - 5];
326                     c->Q[ch][off + j] = t;
327                     cnt = (cnt >> 1) + FFABS(c->Q[ch][off + j]);
328                 }
329                 break;
330             default:
331                 for(j = 0; j < SAMPLES_PER_BAND; j++){
332                     c->Q[ch][off + j] = get_vlc2(gb, q9up_vlc.table, MPC8_Q9UP_BITS, 2);
333                     if(res != 9){
334                         c->Q[ch][off + j] <<= res - 9;
335                         c->Q[ch][off + j] |= get_bits(gb, res - 9);
336                     }
337                     c->Q[ch][off + j] -= (1 << (res - 2)) - 1;
338                 }
339             }
340         }
341     }
342
343     ff_mpc_dequantize_and_synth(c, maxband, data);
344
345     c->cur_frame++;
346
347     c->last_bits_used = get_bits_count(gb);
348     if(c->cur_frame >= c->frames)
349         c->cur_frame = 0;
350     *data_size =  MPC_FRAME_SIZE * 4;
351
352     return c->cur_frame ? c->last_bits_used >> 3 : buf_size;
353 }
354
355 AVCodec mpc8_decoder = {
356     "mpc8",
357     CODEC_TYPE_AUDIO,
358     CODEC_ID_MUSEPACK8,
359     sizeof(MPCContext),
360     mpc8_decode_init,
361     NULL,
362     NULL,
363     mpc8_decode_frame,
364     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Musepack SV8"),
365 };