7f3d630f0860ed264aa727c7e881dc15041853de
[ffmpeg.git] / libavcodec / pcm.c
1 /*
2  * PCM codecs
3  * Copyright (c) 2001 Fabrice Bellard.
4  *
5  * This library is free software; you can redistribute it and/or
6  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
7  * License as published by the Free Software Foundation; either
8  * version 2 of the License, or (at your option) any later version.
9  *
10  * This library is distributed in the hope that it will be useful,
11  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
13  * Lesser General Public License for more details.
14  *
15  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
16  * License along with this library; if not, write to the Free Software
17  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
18  */
19  
20 /**
21  * @file pcm.c
22  * PCM codecs
23  */
24  
25 #include "avcodec.h"
26
27 /* from g711.c by SUN microsystems (unrestricted use) */
28
29 #define SIGN_BIT        (0x80)          /* Sign bit for a A-law byte. */
30 #define QUANT_MASK      (0xf)           /* Quantization field mask. */
31 #define NSEGS           (8)             /* Number of A-law segments. */
32 #define SEG_SHIFT       (4)             /* Left shift for segment number. */
33 #define SEG_MASK        (0x70)          /* Segment field mask. */
34
35 #define BIAS            (0x84)          /* Bias for linear code. */
36
37 /*
38  * alaw2linear() - Convert an A-law value to 16-bit linear PCM
39  *
40  */
41 static int alaw2linear(unsigned char    a_val)
42 {
43         int             t;
44         int             seg;
45
46         a_val ^= 0x55;
47
48         t = (a_val & QUANT_MASK) << 4;
49         seg = ((unsigned)a_val & SEG_MASK) >> SEG_SHIFT;
50         switch (seg) {
51         case 0:
52                 t += 8;
53                 break;
54         case 1:
55                 t += 0x108;
56                 break;
57         default:
58                 t += 0x108;
59                 t <<= seg - 1;
60         }
61         return ((a_val & SIGN_BIT) ? t : -t);
62 }
63
64 static int ulaw2linear(unsigned char    u_val)
65 {
66         int             t;
67
68         /* Complement to obtain normal u-law value. */
69         u_val = ~u_val;
70
71         /*
72          * Extract and bias the quantization bits. Then
73          * shift up by the segment number and subtract out the bias.
74          */
75         t = ((u_val & QUANT_MASK) << 3) + BIAS;
76         t <<= ((unsigned)u_val & SEG_MASK) >> SEG_SHIFT;
77
78         return ((u_val & SIGN_BIT) ? (BIAS - t) : (t - BIAS));
79 }
80
81 /* 16384 entries per table */
82 static uint8_t *linear_to_alaw = NULL;
83 static int linear_to_alaw_ref = 0;
84
85 static uint8_t *linear_to_ulaw = NULL;
86 static int linear_to_ulaw_ref = 0;
87
88 static void build_xlaw_table(uint8_t *linear_to_xlaw, 
89                              int (*xlaw2linear)(unsigned char),
90                              int mask) 
91 {
92     int i, j, v, v1, v2;
93
94     j = 0;
95     for(i=0;i<128;i++) {
96         if (i != 127) {
97             v1 = xlaw2linear(i ^ mask);
98             v2 = xlaw2linear((i + 1) ^ mask);
99             v = (v1 + v2 + 4) >> 3;
100         } else {
101             v = 8192;
102         }
103         for(;j<v;j++) {
104             linear_to_xlaw[8192 + j] = (i ^ mask);
105             if (j > 0)
106                 linear_to_xlaw[8192 - j] = (i ^ (mask ^ 0x80));
107         }
108     }
109     linear_to_xlaw[0] = linear_to_xlaw[1];
110 }
111
112 static int pcm_encode_init(AVCodecContext *avctx)
113 {
114     avctx->frame_size = 1;
115     switch(avctx->codec->id) {
116     case CODEC_ID_PCM_ALAW:
117         if (linear_to_alaw_ref == 0) {
118             linear_to_alaw = av_malloc(16384);
119             if (!linear_to_alaw)
120                 return -1;
121             build_xlaw_table(linear_to_alaw, alaw2linear, 0xd5);
122         }
123         linear_to_alaw_ref++;
124         break;
125     case CODEC_ID_PCM_MULAW:
126         if (linear_to_ulaw_ref == 0) {
127             linear_to_ulaw = av_malloc(16384);
128             if (!linear_to_ulaw)
129                 return -1;
130             build_xlaw_table(linear_to_ulaw, ulaw2linear, 0xff);
131         }
132         linear_to_ulaw_ref++;
133         break;
134     default:
135         break;
136     }
137     
138     avctx->coded_frame= avcodec_alloc_frame();
139     avctx->coded_frame->key_frame= 1;
140     
141     return 0;
142 }
143
144 static int pcm_encode_close(AVCodecContext *avctx)
145 {
146     av_freep(&avctx->coded_frame);
147
148     switch(avctx->codec->id) {
149     case CODEC_ID_PCM_ALAW:
150         if (--linear_to_alaw_ref == 0)
151             av_free(linear_to_alaw);
152         break;
153     case CODEC_ID_PCM_MULAW:
154         if (--linear_to_ulaw_ref == 0)
155             av_free(linear_to_ulaw);
156         break;
157     default:
158         /* nothing to free */
159         break;
160     }
161     return 0;
162 }
163
164 static int pcm_encode_frame(AVCodecContext *avctx,
165                             unsigned char *frame, int buf_size, void *data)
166 {
167     int n, sample_size, v;
168     short *samples;
169     unsigned char *dst;
170
171     switch(avctx->codec->id) {
172     case CODEC_ID_PCM_S16LE:
173     case CODEC_ID_PCM_S16BE:
174     case CODEC_ID_PCM_U16LE:
175     case CODEC_ID_PCM_U16BE:
176         sample_size = 2;
177         break;
178     default:
179         sample_size = 1;
180         break;
181     }
182     n = buf_size / sample_size;
183     samples = data;
184     dst = frame;
185
186     switch(avctx->codec->id) {
187     case CODEC_ID_PCM_S16LE:
188         for(;n>0;n--) {
189             v = *samples++;
190             dst[0] = v & 0xff;
191             dst[1] = v >> 8;
192             dst += 2;
193         }
194         break;
195     case CODEC_ID_PCM_S16BE:
196         for(;n>0;n--) {
197             v = *samples++;
198             dst[0] = v >> 8;
199             dst[1] = v;
200             dst += 2;
201         }
202         break;
203     case CODEC_ID_PCM_U16LE:
204         for(;n>0;n--) {
205             v = *samples++;
206             v += 0x8000;
207             dst[0] = v & 0xff;
208             dst[1] = v >> 8;
209             dst += 2;
210         }
211         break;
212     case CODEC_ID_PCM_U16BE:
213         for(;n>0;n--) {
214             v = *samples++;
215             v += 0x8000;
216             dst[0] = v >> 8;
217             dst[1] = v;
218             dst += 2;
219         }
220         break;
221     case CODEC_ID_PCM_S8:
222         for(;n>0;n--) {
223             v = *samples++;
224             dst[0] = v >> 8;
225             dst++;
226         }
227         break;
228     case CODEC_ID_PCM_U8:
229         for(;n>0;n--) {
230             v = *samples++;
231             dst[0] = (v >> 8) + 128;
232             dst++;
233         }
234         break;
235     case CODEC_ID_PCM_ALAW:
236         for(;n>0;n--) {
237             v = *samples++;
238             dst[0] = linear_to_alaw[(v + 32768) >> 2];
239             dst++;
240         }
241         break;
242     case CODEC_ID_PCM_MULAW:
243         for(;n>0;n--) {
244             v = *samples++;
245             dst[0] = linear_to_ulaw[(v + 32768) >> 2];
246             dst++;
247         }
248         break;
249     default:
250         return -1;
251     }
252     //avctx->frame_size = (dst - frame) / (sample_size * avctx->channels);
253
254     return dst - frame;
255 }
256
257 typedef struct PCMDecode {
258     short table[256];
259 } PCMDecode;
260
261 static int pcm_decode_init(AVCodecContext * avctx)
262 {
263     PCMDecode *s = avctx->priv_data;
264     int i;
265
266     switch(avctx->codec->id) {
267     case CODEC_ID_PCM_ALAW:
268         for(i=0;i<256;i++)
269             s->table[i] = alaw2linear(i);
270         break;
271     case CODEC_ID_PCM_MULAW:
272         for(i=0;i<256;i++)
273             s->table[i] = ulaw2linear(i);
274         break;
275     default:
276         break;
277     }
278     return 0;
279 }
280
281 static int pcm_decode_frame(AVCodecContext *avctx,
282                             void *data, int *data_size,
283                             uint8_t *buf, int buf_size)
284 {
285     PCMDecode *s = avctx->priv_data;
286     int n;
287     short *samples;
288     uint8_t *src;
289
290     samples = data;
291     src = buf;
292
293     switch(avctx->codec->id) {
294     case CODEC_ID_PCM_S16LE:
295         n = buf_size >> 1;
296         for(;n>0;n--) {
297             *samples++ = src[0] | (src[1] << 8);
298             src += 2;
299         }
300         break;
301     case CODEC_ID_PCM_S16BE:
302         n = buf_size >> 1;
303         for(;n>0;n--) {
304             *samples++ = (src[0] << 8) | src[1];
305             src += 2;
306         }
307         break;
308     case CODEC_ID_PCM_U16LE:
309         n = buf_size >> 1;
310         for(;n>0;n--) {
311             *samples++ = (src[0] | (src[1] << 8)) - 0x8000;
312             src += 2;
313         }
314         break;
315     case CODEC_ID_PCM_U16BE:
316         n = buf_size >> 1;
317         for(;n>0;n--) {
318             *samples++ = ((src[0] << 8) | src[1]) - 0x8000;
319             src += 2;
320         }
321         break;
322     case CODEC_ID_PCM_S8:
323         n = buf_size;
324         for(;n>0;n--) {
325             *samples++ = src[0] << 8;
326             src++;
327         }
328         break;
329     case CODEC_ID_PCM_U8:
330         n = buf_size;
331         for(;n>0;n--) {
332             *samples++ = ((int)src[0] - 128) << 8;
333             src++;
334         }
335         break;
336     case CODEC_ID_PCM_ALAW:
337     case CODEC_ID_PCM_MULAW:
338         n = buf_size;
339         for(;n>0;n--) {
340             *samples++ = s->table[src[0]];
341             src++;
342         }
343         break;
344     default:
345         *data_size = 0;
346         return -1;
347     }
348     *data_size = (uint8_t *)samples - (uint8_t *)data;
349     return src - buf;
350 }
351
352 #define PCM_CODEC(id, name)                     \
353 AVCodec name ## _encoder = {                    \
354     #name,                                      \
355     CODEC_TYPE_AUDIO,                           \
356     id,                                         \
357     0,                                          \
358     pcm_encode_init,                            \
359     pcm_encode_frame,                           \
360     pcm_encode_close,                           \
361     NULL,                                       \
362 };                                              \
363 AVCodec name ## _decoder = {                    \
364     #name,                                      \
365     CODEC_TYPE_AUDIO,                           \
366     id,                                         \
367     sizeof(PCMDecode),                          \
368     pcm_decode_init,                            \
369     NULL,                                       \
370     NULL,                                       \
371     pcm_decode_frame,                           \
372 }
373
374 PCM_CODEC(CODEC_ID_PCM_S16LE, pcm_s16le);
375 PCM_CODEC(CODEC_ID_PCM_S16BE, pcm_s16be);
376 PCM_CODEC(CODEC_ID_PCM_U16LE, pcm_u16le);
377 PCM_CODEC(CODEC_ID_PCM_U16BE, pcm_u16be);
378 PCM_CODEC(CODEC_ID_PCM_S8, pcm_s8);
379 PCM_CODEC(CODEC_ID_PCM_U8, pcm_u8);
380 PCM_CODEC(CODEC_ID_PCM_ALAW, pcm_alaw);
381 PCM_CODEC(CODEC_ID_PCM_MULAW, pcm_mulaw);
382
383 #undef PCM_CODEC