Use new static VLC scheme in Indeo2, Musepack and WNV1 decoders
[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 "get_bits.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 int vlc_offsets[13] = {
92     0, 640, 1184, 1748, 2298, 2426, 2554, 3066, 3578, 4106, 4618, 5196, 5708
93 };
94
95 static av_cold int mpc8_decode_init(AVCodecContext * avctx)
96 {
97     int i;
98     MPCContext *c = avctx->priv_data;
99     GetBitContext gb;
100     static int vlc_initialized = 0;
101
102     static VLC_TYPE band_table[542][2];
103     static VLC_TYPE q1_table[520][2];
104     static VLC_TYPE q9up_table[524][2];
105     static VLC_TYPE scfi0_table[1 << MPC8_SCFI0_BITS][2];
106     static VLC_TYPE scfi1_table[1 << MPC8_SCFI1_BITS][2];
107     static VLC_TYPE dscf0_table[560][2];
108     static VLC_TYPE dscf1_table[598][2];
109     static VLC_TYPE q3_0_table[512][2];
110     static VLC_TYPE q3_1_table[516][2];
111     static VLC_TYPE codes_table[5708][2];
112
113     if(avctx->extradata_size < 2){
114         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Too small extradata size (%i)!\n", avctx->extradata_size);
115         return -1;
116     }
117     memset(c->oldDSCF, 0, sizeof(c->oldDSCF));
118     av_lfg_init(&c->rnd, 0xDEADBEEF);
119     dsputil_init(&c->dsp, avctx);
120
121     ff_mpc_init();
122
123     init_get_bits(&gb, avctx->extradata, 16);
124
125     skip_bits(&gb, 3);//sample rate
126     c->maxbands = get_bits(&gb, 5) + 1;
127     skip_bits(&gb, 4);//channels
128     c->MSS = get_bits1(&gb);
129     c->frames = 1 << (get_bits(&gb, 3) * 2);
130
131     if(vlc_initialized) return 0;
132     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "Initing VLC\n");
133
134     band_vlc.table = band_table;
135     band_vlc.table_allocated = 542;
136     init_vlc(&band_vlc, MPC8_BANDS_BITS, MPC8_BANDS_SIZE,
137              mpc8_bands_bits,  1, 1,
138              mpc8_bands_codes, 1, 1, INIT_VLC_USE_NEW_STATIC);
139
140     q1_vlc.table = q1_table;
141     q1_vlc.table_allocated = 520;
142     init_vlc(&q1_vlc, MPC8_Q1_BITS, MPC8_Q1_SIZE,
143              mpc8_q1_bits,  1, 1,
144              mpc8_q1_codes, 1, 1, INIT_VLC_USE_NEW_STATIC);
145     q9up_vlc.table = q9up_table;
146     q9up_vlc.table_allocated = 524;
147     init_vlc(&q9up_vlc, MPC8_Q9UP_BITS, MPC8_Q9UP_SIZE,
148              mpc8_q9up_bits,  1, 1,
149              mpc8_q9up_codes, 1, 1, INIT_VLC_USE_NEW_STATIC);
150
151     scfi_vlc[0].table = scfi0_table;
152     scfi_vlc[0].table_allocated = 1 << MPC8_SCFI0_BITS;
153     init_vlc(&scfi_vlc[0], MPC8_SCFI0_BITS, MPC8_SCFI0_SIZE,
154              mpc8_scfi0_bits,  1, 1,
155              mpc8_scfi0_codes, 1, 1, INIT_VLC_USE_NEW_STATIC);
156     scfi_vlc[1].table = scfi1_table;
157     scfi_vlc[1].table_allocated = 1 << MPC8_SCFI1_BITS;
158     init_vlc(&scfi_vlc[1], MPC8_SCFI1_BITS, MPC8_SCFI1_SIZE,
159              mpc8_scfi1_bits,  1, 1,
160              mpc8_scfi1_codes, 1, 1, INIT_VLC_USE_NEW_STATIC);
161
162     dscf_vlc[0].table = dscf0_table;
163     dscf_vlc[0].table_allocated = 560;
164     init_vlc(&dscf_vlc[0], MPC8_DSCF0_BITS, MPC8_DSCF0_SIZE,
165              mpc8_dscf0_bits,  1, 1,
166              mpc8_dscf0_codes, 1, 1, INIT_VLC_USE_NEW_STATIC);
167     dscf_vlc[1].table = dscf1_table;
168     dscf_vlc[1].table_allocated = 598;
169     init_vlc(&dscf_vlc[1], MPC8_DSCF1_BITS, MPC8_DSCF1_SIZE,
170              mpc8_dscf1_bits,  1, 1,
171              mpc8_dscf1_codes, 1, 1, INIT_VLC_USE_NEW_STATIC);
172
173     q3_vlc[0].table = q3_0_table;
174     q3_vlc[0].table_allocated = 512;
175     init_vlc_sparse(&q3_vlc[0], MPC8_Q3_BITS, MPC8_Q3_SIZE,
176              mpc8_q3_bits,  1, 1,
177              mpc8_q3_codes, 1, 1,
178              mpc8_q3_syms,  1, 1, INIT_VLC_USE_NEW_STATIC);
179     q3_vlc[1].table = q3_1_table;
180     q3_vlc[1].table_allocated = 516;
181     init_vlc_sparse(&q3_vlc[1], MPC8_Q4_BITS, MPC8_Q4_SIZE,
182              mpc8_q4_bits,  1, 1,
183              mpc8_q4_codes, 1, 1,
184              mpc8_q4_syms,  1, 1, INIT_VLC_USE_NEW_STATIC);
185
186     for(i = 0; i < 2; i++){
187         res_vlc[i].table = &codes_table[vlc_offsets[0+i]];
188         res_vlc[i].table_allocated = vlc_offsets[1+i] - vlc_offsets[0+i];
189         init_vlc(&res_vlc[i], MPC8_RES_BITS, MPC8_RES_SIZE,
190                  &mpc8_res_bits[i],  1, 1,
191                  &mpc8_res_codes[i], 1, 1, INIT_VLC_USE_NEW_STATIC);
192
193         q2_vlc[i].table = &codes_table[vlc_offsets[2+i]];
194         q2_vlc[i].table_allocated = vlc_offsets[3+i] - vlc_offsets[2+i];
195         init_vlc(&q2_vlc[i], MPC8_Q2_BITS, MPC8_Q2_SIZE,
196                  &mpc8_q2_bits[i],  1, 1,
197                  &mpc8_q2_codes[i], 1, 1, INIT_VLC_USE_NEW_STATIC);
198
199         quant_vlc[0][i].table = &codes_table[vlc_offsets[4+i]];
200         quant_vlc[0][i].table_allocated = vlc_offsets[5+i] - vlc_offsets[4+i];
201         init_vlc(&quant_vlc[0][i], MPC8_Q5_BITS, MPC8_Q5_SIZE,
202                  &mpc8_q5_bits[i],  1, 1,
203                  &mpc8_q5_codes[i], 1, 1, INIT_VLC_USE_NEW_STATIC);
204         quant_vlc[1][i].table = &codes_table[vlc_offsets[6+i]];
205         quant_vlc[1][i].table_allocated = vlc_offsets[7+i] - vlc_offsets[6+i];
206         init_vlc(&quant_vlc[1][i], MPC8_Q6_BITS, MPC8_Q6_SIZE,
207                  &mpc8_q6_bits[i],  1, 1,
208                  &mpc8_q6_codes[i], 1, 1, INIT_VLC_USE_NEW_STATIC);
209         quant_vlc[2][i].table = &codes_table[vlc_offsets[8+i]];
210         quant_vlc[2][i].table_allocated = vlc_offsets[9+i] - vlc_offsets[8+i];
211         init_vlc(&quant_vlc[2][i], MPC8_Q7_BITS, MPC8_Q7_SIZE,
212                  &mpc8_q7_bits[i],  1, 1,
213                  &mpc8_q7_codes[i], 1, 1, INIT_VLC_USE_NEW_STATIC);
214         quant_vlc[3][i].table = &codes_table[vlc_offsets[10+i]];
215         quant_vlc[3][i].table_allocated = vlc_offsets[11+i] - vlc_offsets[10+i];
216         init_vlc(&quant_vlc[3][i], MPC8_Q8_BITS, MPC8_Q8_SIZE,
217                  &mpc8_q8_bits[i],  1, 1,
218                  &mpc8_q8_codes[i], 1, 1, INIT_VLC_USE_NEW_STATIC);
219     }
220     vlc_initialized = 1;
221     avctx->sample_fmt = SAMPLE_FMT_S16;
222     avctx->channel_layout = (avctx->channels==2) ? CH_LAYOUT_STEREO : CH_LAYOUT_MONO;
223     return 0;
224 }
225
226 static int mpc8_decode_frame(AVCodecContext * avctx,
227                             void *data, int *data_size,
228                             AVPacket *avpkt)
229 {
230     const uint8_t *buf = avpkt->data;
231     int buf_size = avpkt->size;
232     MPCContext *c = avctx->priv_data;
233     GetBitContext gb2, *gb = &gb2;
234     int i, j, k, ch, cnt, res, t;
235     Band *bands = c->bands;
236     int off;
237     int maxband, keyframe;
238     int last[2];
239
240     keyframe = c->cur_frame == 0;
241
242     if(keyframe){
243         memset(c->Q, 0, sizeof(c->Q));
244         c->last_bits_used = 0;
245     }
246     init_get_bits(gb, buf, buf_size * 8);
247     skip_bits(gb, c->last_bits_used & 7);
248
249     if(keyframe)
250         maxband = mpc8_get_mod_golomb(gb, c->maxbands + 1);
251     else{
252         maxband = c->last_max_band + get_vlc2(gb, band_vlc.table, MPC8_BANDS_BITS, 2);
253         if(maxband > 32) maxband -= 33;
254     }
255     c->last_max_band = maxband;
256
257     /* read subband indexes */
258     if(maxband){
259         last[0] = last[1] = 0;
260         for(i = maxband - 1; i >= 0; i--){
261             for(ch = 0; ch < 2; ch++){
262                 last[ch] = get_vlc2(gb, res_vlc[last[ch] > 2].table, MPC8_RES_BITS, 2) + last[ch];
263                 if(last[ch] > 15) last[ch] -= 17;
264                 bands[i].res[ch] = last[ch];
265             }
266         }
267         if(c->MSS){
268             int mask;
269
270             cnt = 0;
271             for(i = 0; i < maxband; i++)
272                 if(bands[i].res[0] || bands[i].res[1])
273                     cnt++;
274             t = mpc8_get_mod_golomb(gb, cnt);
275             mask = mpc8_get_mask(gb, cnt, t);
276             for(i = maxband - 1; i >= 0; i--)
277                 if(bands[i].res[0] || bands[i].res[1]){
278                     bands[i].msf = mask & 1;
279                     mask >>= 1;
280                 }
281         }
282     }
283     for(i = maxband; i < c->maxbands; i++)
284         bands[i].res[0] = bands[i].res[1] = 0;
285
286     if(keyframe){
287         for(i = 0; i < 32; i++)
288             c->oldDSCF[0][i] = c->oldDSCF[1][i] = 1;
289     }
290
291     for(i = 0; i < maxband; i++){
292         if(bands[i].res[0] || bands[i].res[1]){
293             cnt = !!bands[i].res[0] + !!bands[i].res[1] - 1;
294             if(cnt >= 0){
295                 t = get_vlc2(gb, scfi_vlc[cnt].table, scfi_vlc[cnt].bits, 1);
296                 if(bands[i].res[0]) bands[i].scfi[0] = t >> (2 * cnt);
297                 if(bands[i].res[1]) bands[i].scfi[1] = t & 3;
298             }
299         }
300     }
301
302     for(i = 0; i < maxband; i++){
303         for(ch = 0; ch < 2; ch++){
304             if(!bands[i].res[ch]) continue;
305
306             if(c->oldDSCF[ch][i]){
307                 bands[i].scf_idx[ch][0] = get_bits(gb, 7) - 6;
308                 c->oldDSCF[ch][i] = 0;
309             }else{
310                 t = get_vlc2(gb, dscf_vlc[1].table, MPC8_DSCF1_BITS, 2);
311                 if(t == 64)
312                     t += get_bits(gb, 6);
313                 bands[i].scf_idx[ch][0] = ((bands[i].scf_idx[ch][2] + t - 25) & 0x7F) - 6;
314             }
315             for(j = 0; j < 2; j++){
316                 if((bands[i].scfi[ch] << j) & 2)
317                     bands[i].scf_idx[ch][j + 1] = bands[i].scf_idx[ch][j];
318                 else{
319                     t = get_vlc2(gb, dscf_vlc[0].table, MPC8_DSCF0_BITS, 2);
320                     if(t == 31)
321                         t = 64 + get_bits(gb, 6);
322                     bands[i].scf_idx[ch][j + 1] = ((bands[i].scf_idx[ch][j] + t - 25) & 0x7F) - 6;
323                 }
324             }
325         }
326     }
327
328     for(i = 0, off = 0; i < maxband; i++, off += SAMPLES_PER_BAND){
329         for(ch = 0; ch < 2; ch++){
330             res = bands[i].res[ch];
331             switch(res){
332             case -1:
333                 for(j = 0; j < SAMPLES_PER_BAND; j++)
334                     c->Q[ch][off + j] = (av_lfg_get(&c->rnd) & 0x3FC) - 510;
335                 break;
336             case 0:
337                 break;
338             case 1:
339                 for(j = 0; j < SAMPLES_PER_BAND; j += SAMPLES_PER_BAND / 2){
340                     cnt = get_vlc2(gb, q1_vlc.table, MPC8_Q1_BITS, 2);
341                     t = mpc8_get_mask(gb, 18, cnt);
342                     for(k = 0; k < SAMPLES_PER_BAND / 2; k++, t <<= 1)
343                         c->Q[ch][off + j + k] = (t & 0x20000) ? (get_bits1(gb) << 1) - 1 : 0;
344                 }
345                 break;
346             case 2:
347                 cnt = 6;//2*mpc8_thres[res]
348                 for(j = 0; j < SAMPLES_PER_BAND; j += 3){
349                     t = get_vlc2(gb, q2_vlc[cnt > 3].table, MPC8_Q2_BITS, 2);
350                     c->Q[ch][off + j + 0] = mpc8_idx50[t];
351                     c->Q[ch][off + j + 1] = mpc8_idx51[t];
352                     c->Q[ch][off + j + 2] = mpc8_idx52[t];
353                     cnt = (cnt >> 1) + mpc8_huffq2[t];
354                 }
355                 break;
356             case 3:
357             case 4:
358                 for(j = 0; j < SAMPLES_PER_BAND; j += 2){
359                     t = get_vlc2(gb, q3_vlc[res - 3].table, MPC8_Q3_BITS, 2) + q3_offsets[res - 3];
360                     c->Q[ch][off + j + 1] = t >> 4;
361                     c->Q[ch][off + j + 0] = (t & 8) ? (t & 0xF) - 16 : (t & 0xF);
362                 }
363                 break;
364             case 5:
365             case 6:
366             case 7:
367             case 8:
368                 cnt = 2 * mpc8_thres[res];
369                 for(j = 0; j < SAMPLES_PER_BAND; j++){
370                     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];
371                     c->Q[ch][off + j] = t;
372                     cnt = (cnt >> 1) + FFABS(c->Q[ch][off + j]);
373                 }
374                 break;
375             default:
376                 for(j = 0; j < SAMPLES_PER_BAND; j++){
377                     c->Q[ch][off + j] = get_vlc2(gb, q9up_vlc.table, MPC8_Q9UP_BITS, 2);
378                     if(res != 9){
379                         c->Q[ch][off + j] <<= res - 9;
380                         c->Q[ch][off + j] |= get_bits(gb, res - 9);
381                     }
382                     c->Q[ch][off + j] -= (1 << (res - 2)) - 1;
383                 }
384             }
385         }
386     }
387
388     ff_mpc_dequantize_and_synth(c, maxband, data);
389
390     c->cur_frame++;
391
392     c->last_bits_used = get_bits_count(gb);
393     if(c->cur_frame >= c->frames)
394         c->cur_frame = 0;
395     *data_size =  MPC_FRAME_SIZE * 4;
396
397     return c->cur_frame ? c->last_bits_used >> 3 : buf_size;
398 }
399
400 AVCodec mpc8_decoder = {
401     "mpc8",
402     CODEC_TYPE_AUDIO,
403     CODEC_ID_MUSEPACK8,
404     sizeof(MPCContext),
405     mpc8_decode_init,
406     NULL,
407     NULL,
408     mpc8_decode_frame,
409     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Musepack SV8"),
410 };