Fix CODEC_ID_PCM_U8 decoder output size calculation to support odd-number of samples.
[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 pcm.c
24  * PCM codecs
25  */
26
27 #include "avcodec.h"
28 #include "bitstream.h" // for ff_reverse
29 #include "bytestream.h"
30
31 #define MAX_CHANNELS 64
32
33 /* from g711.c by SUN microsystems (unrestricted use) */
34
35 #define         SIGN_BIT        (0x80)      /* Sign bit for a A-law byte. */
36 #define         QUANT_MASK      (0xf)       /* Quantization field mask. */
37 #define         NSEGS           (8)         /* Number of A-law segments. */
38 #define         SEG_SHIFT       (4)         /* Left shift for segment number. */
39 #define         SEG_MASK        (0x70)      /* Segment field mask. */
40
41 #define         BIAS            (0x84)      /* Bias for linear code. */
42
43 /*
44  * alaw2linear() - Convert an A-law value to 16-bit linear PCM
45  *
46  */
47 static av_cold int alaw2linear(unsigned char a_val)
48 {
49         int t;
50         int seg;
51
52         a_val ^= 0x55;
53
54         t = a_val & QUANT_MASK;
55         seg = ((unsigned)a_val & SEG_MASK) >> SEG_SHIFT;
56         if(seg) t= (t + t + 1 + 32) << (seg + 2);
57         else    t= (t + t + 1     ) << 3;
58
59         return (a_val & SIGN_BIT) ? t : -t;
60 }
61
62 static av_cold int ulaw2linear(unsigned char u_val)
63 {
64         int t;
65
66         /* Complement to obtain normal u-law value. */
67         u_val = ~u_val;
68
69         /*
70          * Extract and bias the quantization bits. Then
71          * shift up by the segment number and subtract out the bias.
72          */
73         t = ((u_val & QUANT_MASK) << 3) + BIAS;
74         t <<= ((unsigned)u_val & SEG_MASK) >> SEG_SHIFT;
75
76         return (u_val & SIGN_BIT) ? (BIAS - t) : (t - BIAS);
77 }
78
79 /* 16384 entries per table */
80 static uint8_t linear_to_alaw[16384];
81 static uint8_t linear_to_ulaw[16384];
82
83 static av_cold void build_xlaw_table(uint8_t *linear_to_xlaw,
84                              int (*xlaw2linear)(unsigned char),
85                              int mask)
86 {
87     int i, j, v, v1, v2;
88
89     j = 0;
90     for(i=0;i<128;i++) {
91         if (i != 127) {
92             v1 = xlaw2linear(i ^ mask);
93             v2 = xlaw2linear((i + 1) ^ mask);
94             v = (v1 + v2 + 4) >> 3;
95         } else {
96             v = 8192;
97         }
98         for(;j<v;j++) {
99             linear_to_xlaw[8192 + j] = (i ^ mask);
100             if (j > 0)
101                 linear_to_xlaw[8192 - j] = (i ^ (mask ^ 0x80));
102         }
103     }
104     linear_to_xlaw[0] = linear_to_xlaw[1];
105 }
106
107 static av_cold int pcm_encode_init(AVCodecContext *avctx)
108 {
109     avctx->frame_size = 1;
110     switch(avctx->codec->id) {
111     case CODEC_ID_PCM_ALAW:
112         build_xlaw_table(linear_to_alaw, alaw2linear, 0xd5);
113         break;
114     case CODEC_ID_PCM_MULAW:
115         build_xlaw_table(linear_to_ulaw, ulaw2linear, 0xff);
116         break;
117     default:
118         break;
119     }
120
121     avctx->block_align = avctx->channels * av_get_bits_per_sample(avctx->codec->id)/8;
122     avctx->coded_frame= avcodec_alloc_frame();
123     avctx->coded_frame->key_frame= 1;
124
125     return 0;
126 }
127
128 static av_cold int pcm_encode_close(AVCodecContext *avctx)
129 {
130     av_freep(&avctx->coded_frame);
131
132     return 0;
133 }
134
135 /**
136  * Write PCM samples macro
137  * @param type Datatype of native machine format
138  * @param endian bytestream_put_xxx() suffix
139  * @param src Source pointer (variable name)
140  * @param dst Destination pointer (variable name)
141  * @param n Total number of samples (variable name)
142  * @param shift Bitshift (bits)
143  * @param offset Sample value offset
144  */
145 #define ENCODE(type, endian, src, dst, n, shift, offset) \
146     samples_##type = (type*)src; \
147     for(;n>0;n--) { \
148         register type v = (*samples_##type++ >> shift) + offset; \
149         bytestream_put_##endian(&dst, v); \
150     }
151
152 static int pcm_encode_frame(AVCodecContext *avctx,
153                             unsigned char *frame, int buf_size, void *data)
154 {
155     int n, sample_size, v;
156     short *samples;
157     unsigned char *dst;
158     uint8_t *srcu8;
159     int16_t *samples_int16_t;
160     int32_t *samples_int32_t;
161     uint16_t *samples_uint16_t;
162     uint32_t *samples_uint32_t;
163
164     sample_size = av_get_bits_per_sample(avctx->codec->id)/8;
165     n = buf_size / sample_size;
166     samples = data;
167     dst = frame;
168
169     if (avctx->sample_fmt!=avctx->codec->sample_fmts[0]) {
170         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid sample_fmt\n");
171         return -1;
172     }
173
174     switch(avctx->codec->id) {
175     case CODEC_ID_PCM_F32BE:
176     case CODEC_ID_PCM_S32BE:
177         ENCODE(int32_t, be32, samples, dst, n, 0, 0)
178         break;
179     case CODEC_ID_PCM_S32LE:
180         ENCODE(int32_t, le32, samples, dst, n, 0, 0)
181         break;
182     case CODEC_ID_PCM_U32LE:
183         ENCODE(uint32_t, le32, samples, dst, n, 0, 0x80000000)
184         break;
185     case CODEC_ID_PCM_U32BE:
186         ENCODE(uint32_t, be32, samples, dst, n, 0, 0x80000000)
187         break;
188     case CODEC_ID_PCM_S24LE:
189         ENCODE(int32_t, le24, samples, dst, n, 8, 0)
190         break;
191     case CODEC_ID_PCM_S24BE:
192         ENCODE(int32_t, be24, samples, dst, n, 8, 0)
193         break;
194     case CODEC_ID_PCM_U24LE:
195         ENCODE(uint32_t, le24, samples, dst, n, 8, 0x800000)
196         break;
197     case CODEC_ID_PCM_U24BE:
198         ENCODE(uint32_t, be24, samples, dst, n, 8, 0x800000)
199         break;
200     case CODEC_ID_PCM_S24DAUD:
201         for(;n>0;n--) {
202             uint32_t tmp = ff_reverse[(*samples >> 8) & 0xff] +
203                            (ff_reverse[*samples & 0xff] << 8);
204             tmp <<= 4; // sync flags would go here
205             bytestream_put_be24(&dst, tmp);
206             samples++;
207         }
208         break;
209     case CODEC_ID_PCM_S16LE:
210         ENCODE(int16_t, le16, samples, dst, n, 0, 0)
211         break;
212     case CODEC_ID_PCM_S16BE:
213         ENCODE(int16_t, be16, samples, dst, n, 0, 0)
214         break;
215     case CODEC_ID_PCM_U16LE:
216         ENCODE(uint16_t, le16, samples, dst, n, 0, 0x8000)
217         break;
218     case CODEC_ID_PCM_U16BE:
219         ENCODE(uint16_t, be16, samples, dst, n, 0, 0x8000)
220         break;
221     case CODEC_ID_PCM_S8:
222         srcu8= data;
223         for(;n>0;n--) {
224             v = *srcu8++;
225             *dst++ = v - 128;
226         }
227         break;
228     case CODEC_ID_PCM_U8:
229         memcpy(dst, samples, n);
230         dst += n;
231         break;
232     case CODEC_ID_PCM_ZORK:
233         for(;n>0;n--) {
234             v= *samples++ >> 8;
235             if(v<0)   v = -v;
236             else      v+= 128;
237             *dst++ = v;
238         }
239         break;
240     case CODEC_ID_PCM_ALAW:
241         for(;n>0;n--) {
242             v = *samples++;
243             *dst++ = linear_to_alaw[(v + 32768) >> 2];
244         }
245         break;
246     case CODEC_ID_PCM_MULAW:
247         for(;n>0;n--) {
248             v = *samples++;
249             *dst++ = linear_to_ulaw[(v + 32768) >> 2];
250         }
251         break;
252     default:
253         return -1;
254     }
255     //avctx->frame_size = (dst - frame) / (sample_size * avctx->channels);
256
257     return dst - frame;
258 }
259
260 typedef struct PCMDecode {
261     short table[256];
262 } PCMDecode;
263
264 static av_cold int pcm_decode_init(AVCodecContext * avctx)
265 {
266     PCMDecode *s = avctx->priv_data;
267     int i;
268
269     switch(avctx->codec->id) {
270     case CODEC_ID_PCM_ALAW:
271         for(i=0;i<256;i++)
272             s->table[i] = alaw2linear(i);
273         break;
274     case CODEC_ID_PCM_MULAW:
275         for(i=0;i<256;i++)
276             s->table[i] = ulaw2linear(i);
277         break;
278     default:
279         break;
280     }
281
282     avctx->sample_fmt = avctx->codec->sample_fmts[0];
283     return 0;
284 }
285
286 /**
287  * Read PCM samples macro
288  * @param type Datatype of native machine format
289  * @param endian bytestream_get_xxx() endian suffix
290  * @param src Source pointer (variable name)
291  * @param dst Destination pointer (variable name)
292  * @param n Total number of samples (variable name)
293  * @param shift Bitshift (bits)
294  * @param offset Sample value offset
295  */
296 #define DECODE(type, endian, src, dst, n, shift, offset) \
297     dst_##type = (type*)dst; \
298     for(;n>0;n--) { \
299         register type v = bytestream_get_##endian(&src); \
300         *dst_##type++ = (v - offset) << shift; \
301     } \
302     dst = (short*)dst_##type;
303
304 static int pcm_decode_frame(AVCodecContext *avctx,
305                             void *data, int *data_size,
306                             const uint8_t *buf, int buf_size)
307 {
308     PCMDecode *s = avctx->priv_data;
309     int sample_size, c, n;
310     short *samples;
311     const uint8_t *src, *src2[MAX_CHANNELS];
312     uint8_t *dstu8;
313     int16_t *dst_int16_t;
314     int32_t *dst_int32_t;
315     uint16_t *dst_uint16_t;
316     uint32_t *dst_uint32_t;
317
318     samples = data;
319     src = buf;
320
321     if (avctx->sample_fmt!=avctx->codec->sample_fmts[0]) {
322         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid sample_fmt\n");
323         return -1;
324     }
325
326     if(avctx->channels <= 0 || avctx->channels > MAX_CHANNELS){
327         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "PCM channels out of bounds\n");
328         return -1;
329     }
330
331     sample_size = av_get_bits_per_sample(avctx->codec_id)/8;
332
333     n = avctx->channels * sample_size;
334     /* av_get_bits_per_sample returns 0 for CODEC_ID_PCM_DVD */
335     if (CODEC_ID_PCM_DVD == avctx->codec_id)
336         /* 2 samples are interleaved per block in PCM_DVD */
337         n = 2 * avctx->channels * avctx->bits_per_sample/8;
338
339     if(n && buf_size % n){
340         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid PCM packet\n");
341         return -1;
342     }
343
344     buf_size= FFMIN(buf_size, *data_size/2);
345     *data_size=0;
346
347     n = buf_size/sample_size;
348
349     switch(avctx->codec->id) {
350     case CODEC_ID_PCM_F32BE:
351     case CODEC_ID_PCM_S32BE:
352         DECODE(int32_t, be32, src, samples, n, 0, 0)
353         break;
354     case CODEC_ID_PCM_S32LE:
355         DECODE(int32_t, le32, src, samples, n, 0, 0)
356         break;
357     case CODEC_ID_PCM_U32LE:
358         DECODE(uint32_t, le32, src, samples, n, 0, 0x80000000)
359         break;
360     case CODEC_ID_PCM_U32BE:
361         DECODE(uint32_t, be32, src, samples, n, 0, 0x80000000)
362         break;
363     case CODEC_ID_PCM_S24LE:
364         DECODE(int32_t, le24, src, samples, n, 8, 0)
365         break;
366     case CODEC_ID_PCM_S24BE:
367         DECODE(int32_t, be24, src, samples, n, 8, 0)
368         break;
369     case CODEC_ID_PCM_U24LE:
370         DECODE(uint32_t, le24, src, samples, n, 8, 0x800000)
371         break;
372     case CODEC_ID_PCM_U24BE:
373         DECODE(uint32_t, be24, src, samples, n, 8, 0x800000)
374         break;
375     case CODEC_ID_PCM_S24DAUD:
376         for(;n>0;n--) {
377           uint32_t v = bytestream_get_be24(&src);
378           v >>= 4; // sync flags are here
379           *samples++ = ff_reverse[(v >> 8) & 0xff] +
380                        (ff_reverse[v & 0xff] << 8);
381         }
382         break;
383     case CODEC_ID_PCM_S16LE:
384         DECODE(int16_t, le16, src, samples, n, 0, 0)
385         break;
386     case CODEC_ID_PCM_S16LE_PLANAR:
387         n /= avctx->channels;
388         for(c=0;c<avctx->channels;c++)
389             src2[c] = &src[c*n];
390         for(n>>=1;n>0;n--)
391             for(c=0;c<avctx->channels;c++)
392                 *samples++ = bytestream_get_le16(&src2[c]);
393         src = src2[avctx->channels-1];
394         break;
395     case CODEC_ID_PCM_S16BE:
396         DECODE(int16_t, be16, src, samples, n, 0, 0)
397         break;
398     case CODEC_ID_PCM_U16LE:
399         DECODE(uint16_t, le16, src, samples, n, 0, 0x8000)
400         break;
401     case CODEC_ID_PCM_U16BE:
402         DECODE(uint16_t, be16, src, samples, n, 0, 0x8000)
403         break;
404     case CODEC_ID_PCM_S8:
405         dstu8= (uint8_t*)samples;
406         for(;n>0;n--) {
407             *dstu8++ = *src++ + 128;
408         }
409         samples= (short*)dstu8;
410         break;
411     case CODEC_ID_PCM_U8:
412         memcpy(samples, src, n);
413         src += n;
414         samples = (short*)((uint8_t*)data + n);
415         break;
416     case CODEC_ID_PCM_ZORK:
417         for(;n>0;n--) {
418             int x= *src++;
419             if(x&128) x-= 128;
420             else      x = -x;
421             *samples++ = x << 8;
422         }
423         break;
424     case CODEC_ID_PCM_ALAW:
425     case CODEC_ID_PCM_MULAW:
426         for(;n>0;n--) {
427             *samples++ = s->table[*src++];
428         }
429         break;
430     case CODEC_ID_PCM_DVD:
431         if(avctx->bits_per_sample != 20 && avctx->bits_per_sample != 24) {
432             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "PCM DVD unsupported sample depth\n");
433             return -1;
434         } else {
435             int jump = avctx->channels * (avctx->bits_per_sample-16) / 4;
436             n = buf_size / (avctx->channels * 2 * avctx->bits_per_sample / 8);
437             while (n--) {
438                 for (c=0; c < 2*avctx->channels; c++)
439                     *samples++ = bytestream_get_be16(&src);
440                 src += jump;
441             }
442         }
443         break;
444     default:
445         return -1;
446     }
447     *data_size = (uint8_t *)samples - (uint8_t *)data;
448     return src - buf;
449 }
450
451 #ifdef CONFIG_ENCODERS
452 #define PCM_ENCODER(id,sample_fmt_,name,long_name_) \
453 AVCodec name ## _encoder = {                    \
454     #name,                                      \
455     CODEC_TYPE_AUDIO,                           \
456     id,                                         \
457     0,                                          \
458     pcm_encode_init,                            \
459     pcm_encode_frame,                           \
460     pcm_encode_close,                           \
461     NULL,                                       \
462     .sample_fmts = (enum SampleFormat[]){sample_fmt_,SAMPLE_FMT_NONE}, \
463     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL(long_name_), \
464 };
465 #else
466 #define PCM_ENCODER(id,sample_fmt_,name,long_name_)
467 #endif
468
469 #ifdef CONFIG_DECODERS
470 #define PCM_DECODER(id,sample_fmt_,name,long_name_)         \
471 AVCodec name ## _decoder = {                    \
472     #name,                                      \
473     CODEC_TYPE_AUDIO,                           \
474     id,                                         \
475     sizeof(PCMDecode),                          \
476     pcm_decode_init,                            \
477     NULL,                                       \
478     NULL,                                       \
479     pcm_decode_frame,                           \
480     .sample_fmts = (enum SampleFormat[]){sample_fmt_,SAMPLE_FMT_NONE}, \
481     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL(long_name_), \
482 };
483 #else
484 #define PCM_DECODER(id,sample_fmt_,name,long_name_)
485 #endif
486
487 #define PCM_CODEC(id, sample_fmt_, name, long_name_)         \
488     PCM_ENCODER(id,sample_fmt_,name,long_name_) PCM_DECODER(id,sample_fmt_,name,long_name_)
489
490 /* Note: Do not forget to add new entries to the Makefile as well. */
491 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_ALAW,  SAMPLE_FMT_S16, pcm_alaw, "A-law PCM");
492 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_DVD,   SAMPLE_FMT_S16, pcm_dvd, "signed 16|20|24-bit big-endian PCM");
493 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_F32BE, SAMPLE_FMT_FLT, pcm_f32be, "32-bit floating point big-endian PCM");
494 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_MULAW, SAMPLE_FMT_S16, pcm_mulaw, "mu-law PCM");
495 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_S8,    SAMPLE_FMT_U8,  pcm_s8, "signed 8-bit PCM");
496 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_S16BE, SAMPLE_FMT_S16, pcm_s16be, "signed 16-bit big-endian PCM");
497 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_S16LE, SAMPLE_FMT_S16, pcm_s16le, "signed 16-bit little-endian PCM");
498 PCM_DECODER(CODEC_ID_PCM_S16LE_PLANAR, SAMPLE_FMT_S16, pcm_s16le_planar, "16-bit little-endian planar PCM");
499 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_S24BE, SAMPLE_FMT_S32, pcm_s24be, "signed 24-bit big-endian PCM");
500 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_S24DAUD, SAMPLE_FMT_S16,  pcm_s24daud, "D-Cinema audio signed 24-bit PCM");
501 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_S24LE, SAMPLE_FMT_S32, pcm_s24le, "signed 24-bit little-endian PCM");
502 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_S32BE, SAMPLE_FMT_S32, pcm_s32be, "signed 32-bit big-endian PCM");
503 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_S32LE, SAMPLE_FMT_S32, pcm_s32le, "signed 32-bit little-endian PCM");
504 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_U8,    SAMPLE_FMT_U8,  pcm_u8, "unsigned 8-bit PCM");
505 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_U16BE, SAMPLE_FMT_S16, pcm_u16be, "unsigned 16-bit big-endian PCM");
506 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_U16LE, SAMPLE_FMT_S16, pcm_u16le, "unsigned 16-bit little-endian PCM");
507 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_U24BE, SAMPLE_FMT_S32, pcm_u24be, "unsigned 24-bit big-endian PCM");
508 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_U24LE, SAMPLE_FMT_S32, pcm_u24le, "unsigned 24-bit little-endian PCM");
509 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_U32BE, SAMPLE_FMT_S32, pcm_u32be, "unsigned 32-bit big-endian PCM");
510 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_U32LE, SAMPLE_FMT_S32, pcm_u32le, "unsigned 32-bit little-endian PCM");
511 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_ZORK,  SAMPLE_FMT_S16, pcm_zork, "Zork PCM");