Merge remote-tracking branch 'qatar/master'
[ffmpeg.git] / libavcodec / pcm.c
1 /*
2  * PCM codecs
3  * Copyright (c) 2001 Fabrice Bellard
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  * PCM codecs
25  */
26
27 #include "avcodec.h"
28 #include "libavutil/common.h" /* for av_reverse */
29 #include "bytestream.h"
30 #include "pcm_tablegen.h"
31
32 #define MAX_CHANNELS 64
33
34 static av_cold int pcm_encode_init(AVCodecContext *avctx)
35 {
36     avctx->frame_size = 1;
37     switch(avctx->codec->id) {
38     case CODEC_ID_PCM_ALAW:
39         pcm_alaw_tableinit();
40         break;
41     case CODEC_ID_PCM_MULAW:
42         pcm_ulaw_tableinit();
43         break;
44     default:
45         break;
46     }
47
48     avctx->bits_per_coded_sample = av_get_bits_per_sample(avctx->codec->id);
49     avctx->block_align = avctx->channels * avctx->bits_per_coded_sample/8;
50     avctx->coded_frame= avcodec_alloc_frame();
51     avctx->coded_frame->key_frame= 1;
52
53     return 0;
54 }
55
56 static av_cold int pcm_encode_close(AVCodecContext *avctx)
57 {
58     av_freep(&avctx->coded_frame);
59
60     return 0;
61 }
62
63 /**
64  * Write PCM samples macro
65  * @param type Datatype of native machine format
66  * @param endian bytestream_put_xxx() suffix
67  * @param src Source pointer (variable name)
68  * @param dst Destination pointer (variable name)
69  * @param n Total number of samples (variable name)
70  * @param shift Bitshift (bits)
71  * @param offset Sample value offset
72  */
73 #define ENCODE(type, endian, src, dst, n, shift, offset) \
74     samples_##type = (const type*) src; \
75     for(;n>0;n--) { \
76         register type v = (*samples_##type++ >> shift) + offset; \
77         bytestream_put_##endian(&dst, v); \
78     }
79
80 static int pcm_encode_frame(AVCodecContext *avctx,
81                             unsigned char *frame, int buf_size, void *data)
82 {
83     int n, sample_size, v;
84     const short *samples;
85     unsigned char *dst;
86     const uint8_t *srcu8;
87     const int16_t *samples_int16_t;
88     const int32_t *samples_int32_t;
89     const int64_t *samples_int64_t;
90     const uint16_t *samples_uint16_t;
91     const uint32_t *samples_uint32_t;
92
93     sample_size = av_get_bits_per_sample(avctx->codec->id)/8;
94     n = buf_size / sample_size;
95     samples = data;
96     dst = frame;
97
98     if (avctx->sample_fmt!=avctx->codec->sample_fmts[0]) {
99         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid sample_fmt\n");
100         return -1;
101     }
102
103     switch(avctx->codec->id) {
104     case CODEC_ID_PCM_U32LE:
105         ENCODE(uint32_t, le32, samples, dst, n, 0, 0x80000000)
106         break;
107     case CODEC_ID_PCM_U32BE:
108         ENCODE(uint32_t, be32, samples, dst, n, 0, 0x80000000)
109         break;
110     case CODEC_ID_PCM_S24LE:
111         ENCODE(int32_t, le24, samples, dst, n, 8, 0)
112         break;
113     case CODEC_ID_PCM_S24BE:
114         ENCODE(int32_t, be24, samples, dst, n, 8, 0)
115         break;
116     case CODEC_ID_PCM_U24LE:
117         ENCODE(uint32_t, le24, samples, dst, n, 8, 0x800000)
118         break;
119     case CODEC_ID_PCM_U24BE:
120         ENCODE(uint32_t, be24, samples, dst, n, 8, 0x800000)
121         break;
122     case CODEC_ID_PCM_S24DAUD:
123         for(;n>0;n--) {
124             uint32_t tmp = av_reverse[(*samples >> 8) & 0xff] +
125                            (av_reverse[*samples & 0xff] << 8);
126             tmp <<= 4; // sync flags would go here
127             bytestream_put_be24(&dst, tmp);
128             samples++;
129         }
130         break;
131     case CODEC_ID_PCM_U16LE:
132         ENCODE(uint16_t, le16, samples, dst, n, 0, 0x8000)
133         break;
134     case CODEC_ID_PCM_U16BE:
135         ENCODE(uint16_t, be16, samples, dst, n, 0, 0x8000)
136         break;
137     case CODEC_ID_PCM_S8:
138         srcu8= data;
139         for(;n>0;n--) {
140             v = *srcu8++;
141             *dst++ = v - 128;
142         }
143         break;
144 #if HAVE_BIGENDIAN
145     case CODEC_ID_PCM_F64LE:
146         ENCODE(int64_t, le64, samples, dst, n, 0, 0)
147         break;
148     case CODEC_ID_PCM_S32LE:
149     case CODEC_ID_PCM_F32LE:
150         ENCODE(int32_t, le32, samples, dst, n, 0, 0)
151         break;
152     case CODEC_ID_PCM_S16LE:
153         ENCODE(int16_t, le16, samples, dst, n, 0, 0)
154         break;
155     case CODEC_ID_PCM_F64BE:
156     case CODEC_ID_PCM_F32BE:
157     case CODEC_ID_PCM_S32BE:
158     case CODEC_ID_PCM_S16BE:
159 #else
160     case CODEC_ID_PCM_F64BE:
161         ENCODE(int64_t, be64, samples, dst, n, 0, 0)
162         break;
163     case CODEC_ID_PCM_F32BE:
164     case CODEC_ID_PCM_S32BE:
165         ENCODE(int32_t, be32, samples, dst, n, 0, 0)
166         break;
167     case CODEC_ID_PCM_S16BE:
168         ENCODE(int16_t, be16, samples, dst, n, 0, 0)
169         break;
170     case CODEC_ID_PCM_F64LE:
171     case CODEC_ID_PCM_F32LE:
172     case CODEC_ID_PCM_S32LE:
173     case CODEC_ID_PCM_S16LE:
174 #endif /* HAVE_BIGENDIAN */
175     case CODEC_ID_PCM_U8:
176         memcpy(dst, samples, n*sample_size);
177         dst += n*sample_size;
178         break;
179     case CODEC_ID_PCM_ZORK:
180         for(;n>0;n--) {
181             v= *samples++ >> 8;
182             if(v<0)   v = -v;
183             else      v+= 128;
184             *dst++ = v;
185         }
186         break;
187     case CODEC_ID_PCM_ALAW:
188         for(;n>0;n--) {
189             v = *samples++;
190             *dst++ = linear_to_alaw[(v + 32768) >> 2];
191         }
192         break;
193     case CODEC_ID_PCM_MULAW:
194         for(;n>0;n--) {
195             v = *samples++;
196             *dst++ = linear_to_ulaw[(v + 32768) >> 2];
197         }
198         break;
199     default:
200         return -1;
201     }
202     //avctx->frame_size = (dst - frame) / (sample_size * avctx->channels);
203
204     return dst - frame;
205 }
206
207 typedef struct PCMDecode {
208     short table[256];
209 } PCMDecode;
210
211 static av_cold int pcm_decode_init(AVCodecContext * avctx)
212 {
213     PCMDecode *s = avctx->priv_data;
214     int i;
215
216     switch(avctx->codec->id) {
217     case CODEC_ID_PCM_ALAW:
218         for(i=0;i<256;i++)
219             s->table[i] = alaw2linear(i);
220         break;
221     case CODEC_ID_PCM_MULAW:
222         for(i=0;i<256;i++)
223             s->table[i] = ulaw2linear(i);
224         break;
225     default:
226         break;
227     }
228
229     avctx->sample_fmt = avctx->codec->sample_fmts[0];
230
231     if (avctx->sample_fmt == AV_SAMPLE_FMT_S32)
232         avctx->bits_per_raw_sample = av_get_bits_per_sample(avctx->codec->id);
233
234     return 0;
235 }
236
237 /**
238  * Read PCM samples macro
239  * @param type Datatype of native machine format
240  * @param endian bytestream_get_xxx() endian suffix
241  * @param src Source pointer (variable name)
242  * @param dst Destination pointer (variable name)
243  * @param n Total number of samples (variable name)
244  * @param shift Bitshift (bits)
245  * @param offset Sample value offset
246  */
247 #define DECODE(type, endian, src, dst, n, shift, offset) \
248     dst_##type = (type*)dst; \
249     for(;n>0;n--) { \
250         register type v = bytestream_get_##endian(&src); \
251         *dst_##type++ = (v - offset) << shift; \
252     } \
253     dst = (short*)dst_##type;
254
255 static int pcm_decode_frame(AVCodecContext *avctx,
256                             void *data, int *data_size,
257                             AVPacket *avpkt)
258 {
259     const uint8_t *buf = avpkt->data;
260     int buf_size = avpkt->size;
261     PCMDecode *s = avctx->priv_data;
262     int sample_size, c, n, i;
263     short *samples;
264     const uint8_t *src, *src8, *src2[MAX_CHANNELS];
265     uint8_t *dstu8;
266     int16_t *dst_int16_t;
267     int32_t *dst_int32_t;
268     int64_t *dst_int64_t;
269     uint16_t *dst_uint16_t;
270     uint32_t *dst_uint32_t;
271
272     samples = data;
273     src = buf;
274
275     if (avctx->sample_fmt!=avctx->codec->sample_fmts[0]) {
276         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid sample_fmt\n");
277         return -1;
278     }
279
280     if(avctx->channels <= 0 || avctx->channels > MAX_CHANNELS){
281         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "PCM channels out of bounds\n");
282         return -1;
283     }
284
285     sample_size = av_get_bits_per_sample(avctx->codec_id)/8;
286
287     /* av_get_bits_per_sample returns 0 for CODEC_ID_PCM_DVD */
288     if (CODEC_ID_PCM_DVD == avctx->codec_id)
289         /* 2 samples are interleaved per block in PCM_DVD */
290         sample_size = avctx->bits_per_coded_sample * 2 / 8;
291     else if (avctx->codec_id == CODEC_ID_PCM_LXF)
292         /* we process 40-bit blocks per channel for LXF */
293         sample_size = 5;
294
295     if (sample_size == 0) {
296         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid sample_size\n");
297         return AVERROR(EINVAL);
298     }
299
300     n = avctx->channels * sample_size;
301
302     if(n && buf_size % n){
303         if (buf_size < n) {
304             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid PCM packet\n");
305             return -1;
306         }else
307             buf_size -= buf_size % n;
308     }
309
310     buf_size= FFMIN(buf_size, *data_size/2);
311     *data_size=0;
312
313     n = buf_size/sample_size;
314
315     switch(avctx->codec->id) {
316     case CODEC_ID_PCM_U32LE:
317         DECODE(uint32_t, le32, src, samples, n, 0, 0x80000000)
318         break;
319     case CODEC_ID_PCM_U32BE:
320         DECODE(uint32_t, be32, src, samples, n, 0, 0x80000000)
321         break;
322     case CODEC_ID_PCM_S24LE:
323         DECODE(int32_t, le24, src, samples, n, 8, 0)
324         break;
325     case CODEC_ID_PCM_S24BE:
326         DECODE(int32_t, be24, src, samples, n, 8, 0)
327         break;
328     case CODEC_ID_PCM_U24LE:
329         DECODE(uint32_t, le24, src, samples, n, 8, 0x800000)
330         break;
331     case CODEC_ID_PCM_U24BE:
332         DECODE(uint32_t, be24, src, samples, n, 8, 0x800000)
333         break;
334     case CODEC_ID_PCM_S24DAUD:
335         for(;n>0;n--) {
336           uint32_t v = bytestream_get_be24(&src);
337           v >>= 4; // sync flags are here
338           *samples++ = av_reverse[(v >> 8) & 0xff] +
339                        (av_reverse[v & 0xff] << 8);
340         }
341         break;
342     case CODEC_ID_PCM_S16LE_PLANAR:
343         n /= avctx->channels;
344         for(c=0;c<avctx->channels;c++)
345             src2[c] = &src[c*n*2];
346         for(;n>0;n--)
347             for(c=0;c<avctx->channels;c++)
348                 *samples++ = bytestream_get_le16(&src2[c]);
349         src = src2[avctx->channels-1];
350         break;
351     case CODEC_ID_PCM_U16LE:
352         DECODE(uint16_t, le16, src, samples, n, 0, 0x8000)
353         break;
354     case CODEC_ID_PCM_U16BE:
355         DECODE(uint16_t, be16, src, samples, n, 0, 0x8000)
356         break;
357     case CODEC_ID_PCM_S8:
358         dstu8= (uint8_t*)samples;
359         for(;n>0;n--) {
360             *dstu8++ = *src++ + 128;
361         }
362         samples= (short*)dstu8;
363         break;
364 #if HAVE_BIGENDIAN
365     case CODEC_ID_PCM_F64LE:
366         DECODE(int64_t, le64, src, samples, n, 0, 0)
367         break;
368     case CODEC_ID_PCM_S32LE:
369     case CODEC_ID_PCM_F32LE:
370         DECODE(int32_t, le32, src, samples, n, 0, 0)
371         break;
372     case CODEC_ID_PCM_S16LE:
373         DECODE(int16_t, le16, src, samples, n, 0, 0)
374         break;
375     case CODEC_ID_PCM_F64BE:
376     case CODEC_ID_PCM_F32BE:
377     case CODEC_ID_PCM_S32BE:
378     case CODEC_ID_PCM_S16BE:
379 #else
380     case CODEC_ID_PCM_F64BE:
381         DECODE(int64_t, be64, src, samples, n, 0, 0)
382         break;
383     case CODEC_ID_PCM_F32BE:
384     case CODEC_ID_PCM_S32BE:
385         DECODE(int32_t, be32, src, samples, n, 0, 0)
386         break;
387     case CODEC_ID_PCM_S16BE:
388         DECODE(int16_t, be16, src, samples, n, 0, 0)
389         break;
390     case CODEC_ID_PCM_F64LE:
391     case CODEC_ID_PCM_F32LE:
392     case CODEC_ID_PCM_S32LE:
393     case CODEC_ID_PCM_S16LE:
394 #endif /* HAVE_BIGENDIAN */
395     case CODEC_ID_PCM_U8:
396         memcpy(samples, src, n*sample_size);
397         src += n*sample_size;
398         samples = (short*)((uint8_t*)data + n*sample_size);
399         break;
400     case CODEC_ID_PCM_ZORK:
401         for(;n>0;n--) {
402             int x= *src++;
403             if(x&128) x-= 128;
404             else      x = -x;
405             *samples++ = x << 8;
406         }
407         break;
408     case CODEC_ID_PCM_ALAW:
409     case CODEC_ID_PCM_MULAW:
410         for(;n>0;n--) {
411             *samples++ = s->table[*src++];
412         }
413         break;
414     case CODEC_ID_PCM_DVD:
415         dst_int32_t = data;
416         n /= avctx->channels;
417         switch (avctx->bits_per_coded_sample) {
418         case 20:
419             while (n--) {
420                 c = avctx->channels;
421                 src8 = src + 4*c;
422                 while (c--) {
423                     *dst_int32_t++ = (bytestream_get_be16(&src) << 16) + ((*src8   &0xf0) << 8);
424                     *dst_int32_t++ = (bytestream_get_be16(&src) << 16) + ((*src8++ &0x0f) << 12);
425                 }
426                 src = src8;
427             }
428             break;
429         case 24:
430             while (n--) {
431                 c = avctx->channels;
432                 src8 = src + 4*c;
433                 while (c--) {
434                     *dst_int32_t++ = (bytestream_get_be16(&src) << 16) + ((*src8++) << 8);
435                     *dst_int32_t++ = (bytestream_get_be16(&src) << 16) + ((*src8++) << 8);
436                 }
437                 src = src8;
438             }
439             break;
440         default:
441             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "PCM DVD unsupported sample depth\n");
442             return -1;
443         }
444         samples = (short *) dst_int32_t;
445         break;
446     case CODEC_ID_PCM_LXF:
447         dst_int32_t = data;
448         n /= avctx->channels;
449         //unpack and de-planerize
450         for (i = 0; i < n; i++) {
451             for (c = 0, src8 = src + i*5; c < avctx->channels; c++, src8 += n*5) {
452                 //extract low 20 bits and expand to 32 bits
453                 *dst_int32_t++ = (src8[2] << 28) | (src8[1] << 20) | (src8[0] << 12) |
454                                  ((src8[2] & 0xF) << 8) | src8[1];
455             }
456
457             for (c = 0, src8 = src + i*5; c < avctx->channels; c++, src8 += n*5) {
458                 //extract high 20 bits and expand to 32 bits
459                 *dst_int32_t++ = (src8[4] << 24) | (src8[3] << 16) |
460                                  ((src8[2] & 0xF0) << 8) | (src8[4] << 4) | (src8[3] >> 4);
461             }
462         }
463         src += n * avctx->channels * 5;
464         samples = (short *) dst_int32_t;
465         break;
466     default:
467         return -1;
468     }
469     *data_size = (uint8_t *)samples - (uint8_t *)data;
470     return src - buf;
471 }
472
473 #if CONFIG_ENCODERS
474 #define PCM_ENCODER(id_,sample_fmt_,name_,long_name_) \
475 AVCodec ff_ ## name_ ## _encoder = {            \
476     .name        = #name_,                      \
477     .type        = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,          \
478     .id          = id_,                         \
479     .init        = pcm_encode_init,             \
480     .encode      = pcm_encode_frame,            \
481     .close       = pcm_encode_close,            \
482     .sample_fmts = (const enum AVSampleFormat[]){sample_fmt_,AV_SAMPLE_FMT_NONE}, \
483     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL(long_name_), \
484 }
485 #else
486 #define PCM_ENCODER(id,sample_fmt_,name,long_name_)
487 #endif
488
489 #if CONFIG_DECODERS
490 #define PCM_DECODER(id_,sample_fmt_,name_,long_name_)         \
491 AVCodec ff_ ## name_ ## _decoder = {            \
492     .name           = #name_,                   \
493     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,       \
494     .id             = id_,                      \
495     .priv_data_size = sizeof(PCMDecode),        \
496     .init           = pcm_decode_init,          \
497     .decode         = pcm_decode_frame,         \
498     .sample_fmts = (const enum AVSampleFormat[]){sample_fmt_,AV_SAMPLE_FMT_NONE}, \
499     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL(long_name_), \
500 }
501 #else
502 #define PCM_DECODER(id,sample_fmt_,name,long_name_)
503 #endif
504
505 #define PCM_CODEC(id, sample_fmt_, name, long_name_)         \
506     PCM_ENCODER(id,sample_fmt_,name,long_name_); PCM_DECODER(id,sample_fmt_,name,long_name_)
507
508 /* Note: Do not forget to add new entries to the Makefile as well. */
509 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_ALAW,  AV_SAMPLE_FMT_S16, pcm_alaw, "PCM A-law");
510 PCM_DECODER(CODEC_ID_PCM_DVD,   AV_SAMPLE_FMT_S32, pcm_dvd, "PCM signed 20|24-bit big-endian");
511 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_F32BE, AV_SAMPLE_FMT_FLT, pcm_f32be, "PCM 32-bit floating point big-endian");
512 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_F32LE, AV_SAMPLE_FMT_FLT, pcm_f32le, "PCM 32-bit floating point little-endian");
513 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_F64BE, AV_SAMPLE_FMT_DBL, pcm_f64be, "PCM 64-bit floating point big-endian");
514 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_F64LE, AV_SAMPLE_FMT_DBL, pcm_f64le, "PCM 64-bit floating point little-endian");
515 PCM_DECODER(CODEC_ID_PCM_LXF,   AV_SAMPLE_FMT_S32, pcm_lxf, "PCM signed 20-bit little-endian planar");
516 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_MULAW, AV_SAMPLE_FMT_S16, pcm_mulaw, "PCM mu-law");
517 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_S8,    AV_SAMPLE_FMT_U8,  pcm_s8, "PCM signed 8-bit");
518 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_S16BE, AV_SAMPLE_FMT_S16, pcm_s16be, "PCM signed 16-bit big-endian");
519 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_S16LE, AV_SAMPLE_FMT_S16, pcm_s16le, "PCM signed 16-bit little-endian");
520 PCM_DECODER(CODEC_ID_PCM_S16LE_PLANAR, AV_SAMPLE_FMT_S16, pcm_s16le_planar, "PCM 16-bit little-endian planar");
521 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_S24BE, AV_SAMPLE_FMT_S32, pcm_s24be, "PCM signed 24-bit big-endian");
522 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_S24DAUD, AV_SAMPLE_FMT_S16,  pcm_s24daud, "PCM D-Cinema audio signed 24-bit");
523 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_S24LE, AV_SAMPLE_FMT_S32, pcm_s24le, "PCM signed 24-bit little-endian");
524 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_S32BE, AV_SAMPLE_FMT_S32, pcm_s32be, "PCM signed 32-bit big-endian");
525 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_S32LE, AV_SAMPLE_FMT_S32, pcm_s32le, "PCM signed 32-bit little-endian");
526 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_U8,    AV_SAMPLE_FMT_U8,  pcm_u8, "PCM unsigned 8-bit");
527 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_U16BE, AV_SAMPLE_FMT_S16, pcm_u16be, "PCM unsigned 16-bit big-endian");
528 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_U16LE, AV_SAMPLE_FMT_S16, pcm_u16le, "PCM unsigned 16-bit little-endian");
529 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_U24BE, AV_SAMPLE_FMT_S32, pcm_u24be, "PCM unsigned 24-bit big-endian");
530 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_U24LE, AV_SAMPLE_FMT_S32, pcm_u24le, "PCM unsigned 24-bit little-endian");
531 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_U32BE, AV_SAMPLE_FMT_S32, pcm_u32be, "PCM unsigned 32-bit big-endian");
532 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_U32LE, AV_SAMPLE_FMT_S32, pcm_u32le, "PCM unsigned 32-bit little-endian");
533 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_ZORK,  AV_SAMPLE_FMT_S16, pcm_zork, "PCM Zork");