Add channel layout to several audio decoders I maintain
[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 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/random.h"
29 #include "avcodec.h"
30 #include "bitstream.h"
31 #include "dsputil.h"
32
33 #ifdef CONFIG_MPEGAUDIO_HP
34 #define USE_HIGHPRECISION
35 #endif
36 #include "mpegaudio.h"
37
38 #include "mpc.h"
39 #include "mpcdata.h"
40 #include "mpc8data.h"
41 #include "mpc8huff.h"
42
43 static VLC band_vlc, scfi_vlc[2], dscf_vlc[2], res_vlc[2];
44 static VLC q1_vlc, q2_vlc[2], q3_vlc[2], quant_vlc[4][2], q9up_vlc;
45
46 static const int q3_offsets[2] = { MPC8_Q3_OFFSET, MPC8_Q4_OFFSET };
47 static const int quant_offsets[6] = { MPC8_Q5_OFFSET, MPC8_Q6_OFFSET, MPC8_Q7_OFFSET, MPC8_Q8_OFFSET };
48
49 static inline int mpc8_dec_base(GetBitContext *gb, int k, int n)
50 {
51     int code = get_bits(gb, mpc8_cnk_len[k-1][n-1] - 1);
52
53     if (code >= mpc8_cnk_lost[k-1][n-1])
54         code = ((code << 1) | get_bits1(gb)) - mpc8_cnk_lost[k-1][n-1];
55
56     return code;
57 }
58
59 static inline int mpc8_dec_enum(GetBitContext *gb, int k, int n)
60 {
61     int bits = 0;
62     const uint32_t * C = mpc8_cnk[k-1];
63     int code = mpc8_dec_base(gb, k, n);
64
65     do {
66         n--;
67         if (code >= C[n]) {
68             bits |= 1 << n;
69             code -= C[n];
70             C -= 32;
71             k--;
72         }
73     } while(k > 0);
74
75     return bits;
76 }
77
78 static inline int mpc8_get_mod_golomb(GetBitContext *gb, int m)
79 {
80     if(mpc8_cnk_len[0][m] < 1) return 0;
81     return mpc8_dec_base(gb, 1, m+1);
82 }
83
84 static int mpc8_get_mask(GetBitContext *gb, int size, int t)
85 {
86     int mask = 0;
87
88     if(t && t != size)
89          mask = mpc8_dec_enum(gb, FFMIN(t, size - t), size);
90     if((t << 1) > size) mask = ~mask;
91
92     return mask;
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     if(avctx->extradata_size < 2){
103         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Too small extradata size (%i)!\n", avctx->extradata_size);
104         return -1;
105     }
106     memset(c->oldDSCF, 0, sizeof(c->oldDSCF));
107     av_init_random(0xDEADBEEF, &c->rnd);
108     dsputil_init(&c->dsp, avctx);
109
110     ff_mpc_init();
111
112     init_get_bits(&gb, avctx->extradata, 16);
113
114     skip_bits(&gb, 3);//sample rate
115     c->maxbands = get_bits(&gb, 5) + 1;
116     skip_bits(&gb, 4);//channels
117     c->MSS = get_bits1(&gb);
118     c->frames = 1 << (get_bits(&gb, 3) * 2);
119
120     if(vlc_initialized) return 0;
121     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "Initing VLC\n");
122
123     init_vlc(&band_vlc, MPC8_BANDS_BITS, MPC8_BANDS_SIZE,
124              mpc8_bands_bits,  1, 1,
125              mpc8_bands_codes, 1, 1, INIT_VLC_USE_STATIC);
126
127     init_vlc(&q1_vlc, MPC8_Q1_BITS, MPC8_Q1_SIZE,
128              mpc8_q1_bits,  1, 1,
129              mpc8_q1_codes, 1, 1, INIT_VLC_USE_STATIC);
130     init_vlc(&q9up_vlc, MPC8_Q9UP_BITS, MPC8_Q9UP_SIZE,
131              mpc8_q9up_bits,  1, 1,
132              mpc8_q9up_codes, 1, 1, INIT_VLC_USE_STATIC);
133
134     init_vlc(&scfi_vlc[0], MPC8_SCFI0_BITS, MPC8_SCFI0_SIZE,
135              mpc8_scfi0_bits,  1, 1,
136              mpc8_scfi0_codes, 1, 1, INIT_VLC_USE_STATIC);
137     init_vlc(&scfi_vlc[1], MPC8_SCFI1_BITS, MPC8_SCFI1_SIZE,
138              mpc8_scfi1_bits,  1, 1,
139              mpc8_scfi1_codes, 1, 1, INIT_VLC_USE_STATIC);
140
141     init_vlc(&dscf_vlc[0], MPC8_DSCF0_BITS, MPC8_DSCF0_SIZE,
142              mpc8_dscf0_bits,  1, 1,
143              mpc8_dscf0_codes, 1, 1, INIT_VLC_USE_STATIC);
144     init_vlc(&dscf_vlc[1], MPC8_DSCF1_BITS, MPC8_DSCF1_SIZE,
145              mpc8_dscf1_bits,  1, 1,
146              mpc8_dscf1_codes, 1, 1, INIT_VLC_USE_STATIC);
147
148     init_vlc_sparse(&q3_vlc[0], MPC8_Q3_BITS, MPC8_Q3_SIZE,
149              mpc8_q3_bits,  1, 1,
150              mpc8_q3_codes, 1, 1,
151              mpc8_q3_syms,  1, 1, INIT_VLC_USE_STATIC);
152     init_vlc_sparse(&q3_vlc[1], MPC8_Q4_BITS, MPC8_Q4_SIZE,
153              mpc8_q4_bits,  1, 1,
154              mpc8_q4_codes, 1, 1,
155              mpc8_q4_syms,  1, 1, INIT_VLC_USE_STATIC);
156
157     for(i = 0; i < 2; i++){
158         init_vlc(&res_vlc[i], MPC8_RES_BITS, MPC8_RES_SIZE,
159                  &mpc8_res_bits[i],  1, 1,
160                  &mpc8_res_codes[i], 1, 1, INIT_VLC_USE_STATIC);
161
162         init_vlc(&q2_vlc[i], MPC8_Q2_BITS, MPC8_Q2_SIZE,
163                  &mpc8_q2_bits[i],  1, 1,
164                  &mpc8_q2_codes[i], 1, 1, INIT_VLC_USE_STATIC);
165
166         init_vlc(&quant_vlc[0][i], MPC8_Q5_BITS, MPC8_Q5_SIZE,
167                  &mpc8_q5_bits[i],  1, 1,
168                  &mpc8_q5_codes[i], 1, 1, INIT_VLC_USE_STATIC);
169         init_vlc(&quant_vlc[1][i], MPC8_Q6_BITS, MPC8_Q6_SIZE,
170                  &mpc8_q6_bits[i],  1, 1,
171                  &mpc8_q6_codes[i], 1, 1, INIT_VLC_USE_STATIC);
172         init_vlc(&quant_vlc[2][i], MPC8_Q7_BITS, MPC8_Q7_SIZE,
173                  &mpc8_q7_bits[i],  1, 1,
174                  &mpc8_q7_codes[i], 1, 1, INIT_VLC_USE_STATIC);
175         init_vlc(&quant_vlc[3][i], MPC8_Q8_BITS, MPC8_Q8_SIZE,
176                  &mpc8_q8_bits[i],  1, 1,
177                  &mpc8_q8_codes[i], 1, 1, INIT_VLC_USE_STATIC);
178     }
179     vlc_initialized = 1;
180     avctx->sample_fmt = SAMPLE_FMT_S16;
181     avctx->channel_layout = (avctx->channels==2) ? CH_LAYOUT_STEREO : CH_LAYOUT_MONO;
182     return 0;
183 }
184
185 static int mpc8_decode_frame(AVCodecContext * avctx,
186                             void *data, int *data_size,
187                             const uint8_t * buf, int buf_size)
188 {
189     MPCContext *c = avctx->priv_data;
190     GetBitContext gb2, *gb = &gb2;
191     int i, j, k, ch, cnt, res, t;
192     Band *bands = c->bands;
193     int off;
194     int maxband, keyframe;
195     int last[2];
196
197     keyframe = c->cur_frame == 0;
198
199     if(keyframe){
200         memset(c->Q, 0, sizeof(c->Q));
201         c->last_bits_used = 0;
202     }
203     init_get_bits(gb, buf, buf_size * 8);
204     skip_bits(gb, c->last_bits_used & 7);
205
206     if(keyframe)
207         maxband = mpc8_get_mod_golomb(gb, c->maxbands + 1);
208     else{
209         maxband = c->last_max_band + get_vlc2(gb, band_vlc.table, MPC8_BANDS_BITS, 2);
210         if(maxband > 32) maxband -= 33;
211     }
212     c->last_max_band = maxband;
213
214     /* read subband indexes */
215     if(maxband){
216         last[0] = last[1] = 0;
217         for(i = maxband - 1; i >= 0; i--){
218             for(ch = 0; ch < 2; ch++){
219                 last[ch] = get_vlc2(gb, res_vlc[last[ch] > 2].table, MPC8_RES_BITS, 2) + last[ch];
220                 if(last[ch] > 15) last[ch] -= 17;
221                 bands[i].res[ch] = last[ch];
222             }
223         }
224         if(c->MSS){
225             int mask;
226
227             cnt = 0;
228             for(i = 0; i < maxband; i++)
229                 if(bands[i].res[0] || bands[i].res[1])
230                     cnt++;
231             t = mpc8_get_mod_golomb(gb, cnt);
232             mask = mpc8_get_mask(gb, cnt, t);
233             for(i = maxband - 1; i >= 0; i--)
234                 if(bands[i].res[0] || bands[i].res[1]){
235                     bands[i].msf = mask & 1;
236                     mask >>= 1;
237                 }
238         }
239     }
240     for(i = maxband; i < c->maxbands; i++)
241         bands[i].res[0] = bands[i].res[1] = 0;
242
243     if(keyframe){
244         for(i = 0; i < 32; i++)
245             c->oldDSCF[0][i] = c->oldDSCF[1][i] = 1;
246     }
247
248     for(i = 0; i < maxband; i++){
249         if(bands[i].res[0] || bands[i].res[1]){
250             cnt = !!bands[i].res[0] + !!bands[i].res[1] - 1;
251             if(cnt >= 0){
252                 t = get_vlc2(gb, scfi_vlc[cnt].table, scfi_vlc[cnt].bits, 1);
253                 if(bands[i].res[0]) bands[i].scfi[0] = t >> (2 * cnt);
254                 if(bands[i].res[1]) bands[i].scfi[1] = t & 3;
255             }
256         }
257     }
258
259     for(i = 0; i < maxband; i++){
260         for(ch = 0; ch < 2; ch++){
261             if(!bands[i].res[ch]) continue;
262
263             if(c->oldDSCF[ch][i]){
264                 bands[i].scf_idx[ch][0] = get_bits(gb, 7) - 6;
265                 c->oldDSCF[ch][i] = 0;
266             }else{
267                 t = get_vlc2(gb, dscf_vlc[1].table, MPC8_DSCF1_BITS, 2);
268                 if(t == 64)
269                     t += get_bits(gb, 6);
270                 bands[i].scf_idx[ch][0] = ((bands[i].scf_idx[ch][2] + t - 25) & 0x7F) - 6;
271             }
272             for(j = 0; j < 2; j++){
273                 if((bands[i].scfi[ch] << j) & 2)
274                     bands[i].scf_idx[ch][j + 1] = bands[i].scf_idx[ch][j];
275                 else{
276                     t = get_vlc2(gb, dscf_vlc[0].table, MPC8_DSCF0_BITS, 2);
277                     if(t == 31)
278                         t = 64 + get_bits(gb, 6);
279                     bands[i].scf_idx[ch][j + 1] = ((bands[i].scf_idx[ch][j] + t - 25) & 0x7F) - 6;
280                 }
281             }
282         }
283     }
284
285     for(i = 0, off = 0; i < maxband; i++, off += SAMPLES_PER_BAND){
286         for(ch = 0; ch < 2; ch++){
287             res = bands[i].res[ch];
288             switch(res){
289             case -1:
290                 for(j = 0; j < SAMPLES_PER_BAND; j++)
291                     c->Q[ch][off + j] = (av_random(&c->rnd) & 0x3FC) - 510;
292                 break;
293             case 0:
294                 break;
295             case 1:
296                 for(j = 0; j < SAMPLES_PER_BAND; j += SAMPLES_PER_BAND / 2){
297                     cnt = get_vlc2(gb, q1_vlc.table, MPC8_Q1_BITS, 2);
298                     t = mpc8_get_mask(gb, 18, cnt);
299                     for(k = 0; k < SAMPLES_PER_BAND / 2; k++, t <<= 1)
300                         c->Q[ch][off + j + k] = (t & 0x20000) ? (get_bits1(gb) << 1) - 1 : 0;
301                 }
302                 break;
303             case 2:
304                 cnt = 6;//2*mpc8_thres[res]
305                 for(j = 0; j < SAMPLES_PER_BAND; j += 3){
306                     t = get_vlc2(gb, q2_vlc[cnt > 3].table, MPC8_Q2_BITS, 2);
307                     c->Q[ch][off + j + 0] = mpc8_idx50[t];
308                     c->Q[ch][off + j + 1] = mpc8_idx51[t];
309                     c->Q[ch][off + j + 2] = mpc8_idx52[t];
310                     cnt = (cnt >> 1) + mpc8_huffq2[t];
311                 }
312                 break;
313             case 3:
314             case 4:
315                 for(j = 0; j < SAMPLES_PER_BAND; j += 2){
316                     t = get_vlc2(gb, q3_vlc[res - 3].table, MPC8_Q3_BITS, 2) + q3_offsets[res - 3];
317                     c->Q[ch][off + j + 1] = t >> 4;
318                     c->Q[ch][off + j + 0] = (t & 8) ? (t & 0xF) - 16 : (t & 0xF);
319                 }
320                 break;
321             case 5:
322             case 6:
323             case 7:
324             case 8:
325                 cnt = 2 * mpc8_thres[res];
326                 for(j = 0; j < SAMPLES_PER_BAND; j++){
327                     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];
328                     c->Q[ch][off + j] = t;
329                     cnt = (cnt >> 1) + FFABS(c->Q[ch][off + j]);
330                 }
331                 break;
332             default:
333                 for(j = 0; j < SAMPLES_PER_BAND; j++){
334                     c->Q[ch][off + j] = get_vlc2(gb, q9up_vlc.table, MPC8_Q9UP_BITS, 2);
335                     if(res != 9){
336                         c->Q[ch][off + j] <<= res - 9;
337                         c->Q[ch][off + j] |= get_bits(gb, res - 9);
338                     }
339                     c->Q[ch][off + j] -= (1 << (res - 2)) - 1;
340                 }
341             }
342         }
343     }
344
345     ff_mpc_dequantize_and_synth(c, maxband, data);
346
347     c->cur_frame++;
348
349     c->last_bits_used = get_bits_count(gb);
350     if(c->cur_frame >= c->frames)
351         c->cur_frame = 0;
352     *data_size =  MPC_FRAME_SIZE * 4;
353
354     return c->cur_frame ? c->last_bits_used >> 3 : buf_size;
355 }
356
357 AVCodec mpc8_decoder = {
358     "mpc8",
359     CODEC_TYPE_AUDIO,
360     CODEC_ID_MUSEPACK8,
361     sizeof(MPCContext),
362     mpc8_decode_init,
363     NULL,
364     NULL,
365     mpc8_decode_frame,
366     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Musepack SV8"),
367 };