added pcm codecs
[ffmpeg.git] / libavcodec / pcm.c
1 /*
2  * PCM codecs
3  * Copyright (c) 2001 Gerard Lantau.
4  *
5  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
6  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
7  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
8  * (at your option) any later version.
9  *
10  * This program 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
13  * GNU General Public License for more details.
14  *
15  * You should have received a copy of the GNU General Public License
16  * along with this program; if not, write to the Free Software
17  * Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
18  */
19 #include "avcodec.h"
20
21 /* from g711.c by SUN microsystems (unrestricted use) */
22
23 #define SIGN_BIT        (0x80)          /* Sign bit for a A-law byte. */
24 #define QUANT_MASK      (0xf)           /* Quantization field mask. */
25 #define NSEGS           (8)             /* Number of A-law segments. */
26 #define SEG_SHIFT       (4)             /* Left shift for segment number. */
27 #define SEG_MASK        (0x70)          /* Segment field mask. */
28
29 #define BIAS            (0x84)          /* Bias for linear code. */
30
31 /*
32  * alaw2linear() - Convert an A-law value to 16-bit linear PCM
33  *
34  */
35 static int alaw2linear(unsigned char    a_val)
36 {
37         int             t;
38         int             seg;
39
40         a_val ^= 0x55;
41
42         t = (a_val & QUANT_MASK) << 4;
43         seg = ((unsigned)a_val & SEG_MASK) >> SEG_SHIFT;
44         switch (seg) {
45         case 0:
46                 t += 8;
47                 break;
48         case 1:
49                 t += 0x108;
50                 break;
51         default:
52                 t += 0x108;
53                 t <<= seg - 1;
54         }
55         return ((a_val & SIGN_BIT) ? t : -t);
56 }
57
58 static int ulaw2linear(unsigned char    u_val)
59 {
60         int             t;
61
62         /* Complement to obtain normal u-law value. */
63         u_val = ~u_val;
64
65         /*
66          * Extract and bias the quantization bits. Then
67          * shift up by the segment number and subtract out the bias.
68          */
69         t = ((u_val & QUANT_MASK) << 3) + BIAS;
70         t <<= ((unsigned)u_val & SEG_MASK) >> SEG_SHIFT;
71
72         return ((u_val & SIGN_BIT) ? (BIAS - t) : (t - BIAS));
73 }
74
75 /* 16384 entries per table */
76 static UINT8 *linear_to_alaw = NULL;
77 static int linear_to_alaw_ref = 0;
78
79 static UINT8 *linear_to_ulaw = NULL;
80 static int linear_to_ulaw_ref = 0;
81
82 static void build_xlaw_table(UINT8 *linear_to_xlaw, 
83                              int (*xlaw2linear)(unsigned char),
84                              int mask) 
85 {
86     int i, j, v, v1, v2;
87
88     j = 0;
89     for(i=0;i<128;i++) {
90         if (i != 127) {
91             v1 = xlaw2linear(i ^ mask);
92             v2 = xlaw2linear((i + 1) ^ mask);
93             v = (v1 + v2 + 4) >> 3;
94         } else {
95             v = 8192;
96         }
97         for(;j<v;j++) {
98             linear_to_xlaw[8192 + j] = (i ^ mask);
99             if (j > 0)
100                 linear_to_xlaw[8192 - j] = (i ^ (mask ^ 0x80));
101         }
102     }
103     linear_to_xlaw[0] = linear_to_xlaw[1];
104 }
105
106 static int encode_init(AVCodecContext *avctx)
107 {
108     avctx->frame_size = 1;
109     switch(avctx->codec->id) {
110     case CODEC_ID_PCM_ALAW:
111         if (linear_to_alaw_ref == 0) {
112             linear_to_alaw = malloc(16384);
113             if (!linear_to_alaw)
114                 return -1;
115             build_xlaw_table(linear_to_alaw, alaw2linear, 0xd5);
116         }
117         linear_to_alaw_ref++;
118         break;
119     case CODEC_ID_PCM_MULAW:
120         if (linear_to_ulaw_ref == 0) {
121             linear_to_ulaw = malloc(16384);
122             if (!linear_to_ulaw)
123                 return -1;
124             build_xlaw_table(linear_to_ulaw, ulaw2linear, 0xff);
125         }
126         linear_to_ulaw_ref++;
127         break;
128     default:
129         break;
130     }
131     return 0;
132 }
133
134 static int encode_close(AVCodecContext *avctx)
135 {
136     switch(avctx->codec->id) {
137     case CODEC_ID_PCM_ALAW:
138         if (--linear_to_alaw_ref == 0)
139             free(linear_to_alaw);
140         break;
141     case CODEC_ID_PCM_MULAW:
142         if (--linear_to_ulaw_ref == 0)
143             free(linear_to_ulaw);
144         break;
145     default:
146         /* nothing to free */
147         break;
148     }
149     return 0;
150 }
151
152 static int 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
159     switch(avctx->codec->id) {
160     case CODEC_ID_PCM_S16LE:
161     case CODEC_ID_PCM_S16BE:
162     case CODEC_ID_PCM_U16LE:
163     case CODEC_ID_PCM_U16BE:
164         sample_size = 2;
165         break;
166     default:
167         sample_size = 1;
168         break;
169     }
170     n = buf_size / sample_size;
171     samples = data;
172     dst = frame;
173
174     switch(avctx->codec->id) {
175     case CODEC_ID_PCM_S16LE:
176         for(;n>0;n--) {
177             v = *samples++;
178             dst[0] = v & 0xff;
179             dst[1] = v >> 8;
180             dst += 2;
181         }
182         break;
183     case CODEC_ID_PCM_S16BE:
184         for(;n>0;n--) {
185             v = *samples++;
186             dst[0] = v >> 8;
187             dst[1] = v;
188             dst += 2;
189         }
190         break;
191     case CODEC_ID_PCM_U16LE:
192         for(;n>0;n--) {
193             v = *samples++;
194             v += 0x8000;
195             dst[0] = v & 0xff;
196             dst[1] = v >> 8;
197             dst += 2;
198         }
199         break;
200     case CODEC_ID_PCM_U16BE:
201         for(;n>0;n--) {
202             v = *samples++;
203             v += 0x8000;
204             dst[0] = v >> 8;
205             dst[1] = v;
206             dst += 2;
207         }
208         break;
209     case CODEC_ID_PCM_S8:
210         for(;n>0;n--) {
211             v = *samples++;
212             dst[0] = (v + 128) >> 8;
213             dst++;
214         }
215         break;
216     case CODEC_ID_PCM_U8:
217         for(;n>0;n--) {
218             v = *samples++;
219             dst[0] = ((v + 128) >> 8) + 128;
220             dst++;
221         }
222         break;
223     case CODEC_ID_PCM_ALAW:
224         for(;n>0;n--) {
225             v = *samples++;
226             dst[0] = linear_to_alaw[(v + 32768) >> 2];
227             dst++;
228         }
229         break;
230     case CODEC_ID_PCM_MULAW:
231         for(;n>0;n--) {
232             v = *samples++;
233             dst[0] = linear_to_ulaw[(v + 32768) >> 2];
234             dst++;
235         }
236         break;
237     default:
238         return -1;
239     }
240     return dst - frame;
241 }
242
243 typedef struct PCMDecode {
244     short table[256];
245 } PCMDecode;
246
247 static int decode_init(AVCodecContext * avctx)
248 {
249     PCMDecode *s = avctx->priv_data;
250     int i;
251
252     switch(avctx->codec->id) {
253     case CODEC_ID_PCM_ALAW:
254         for(i=0;i<256;i++)
255             s->table[i] = alaw2linear(i);
256         break;
257     case CODEC_ID_PCM_MULAW:
258         for(i=0;i<256;i++)
259             s->table[i] = ulaw2linear(i);
260         break;
261     default:
262         break;
263     }
264     return 0;
265 }
266
267 static int decode_frame(AVCodecContext *avctx, 
268                         void *data, int *data_size,
269                         UINT8 *buf, int buf_size)
270 {
271     PCMDecode *s = avctx->priv_data;
272     int n;
273     short *samples;
274     UINT8 *src;
275
276     samples = data;
277     src = buf;
278
279     switch(avctx->codec->id) {
280     case CODEC_ID_PCM_S16LE:
281         n = buf_size >> 1;
282         for(;n>0;n--) {
283             *samples++ = src[0] | (src[1] << 8);
284             src += 2;
285         }
286         break;
287     case CODEC_ID_PCM_S16BE:
288         n = buf_size >> 1;
289         for(;n>0;n--) {
290             *samples++ = (src[0] << 8) | src[1];
291             src += 2;
292         }
293         break;
294     case CODEC_ID_PCM_U16LE:
295         n = buf_size >> 1;
296         for(;n>0;n--) {
297             *samples++ = (src[0] | (src[1] << 8)) - 0x8000;
298             src += 2;
299         }
300         break;
301     case CODEC_ID_PCM_U16BE:
302         n = buf_size >> 1;
303         for(;n>0;n--) {
304             *samples++ = ((src[0] << 8) | src[1]) - 0x8000;
305             src += 2;
306         }
307         break;
308     case CODEC_ID_PCM_S8:
309         n = buf_size;
310         for(;n>0;n--) {
311             *samples++ = src[0] << 8;
312             src++;
313         }
314         break;
315     case CODEC_ID_PCM_U8:
316         n = buf_size;
317         for(;n>0;n--) {
318             *samples++ = ((int)src[0] - 128) << 8;
319             src++;
320         }
321         break;
322     case CODEC_ID_PCM_ALAW:
323     case CODEC_ID_PCM_MULAW:
324         n = buf_size;
325         for(;n>0;n--) {
326             *samples++ = s->table[src[0]];
327             src++;
328         }
329         break;
330     default:
331         *data_size = 0;
332         return -1;
333     }
334     *data_size = (UINT8 *)samples - (UINT8 *)data;
335     return src - buf;
336 }
337
338 #define PCM_CODEC(id, name)                     \
339 AVCodec name ## _encoder = {                    \
340     #name,                                      \
341     CODEC_TYPE_AUDIO,                           \
342     id,                                         \
343     0,                                          \
344     encode_init,                                \
345     encode_frame,                               \
346     encode_close,                               \
347     NULL,                                       \
348 };                                              \
349 AVCodec name ## _decoder = {                    \
350     #name,                                      \
351     CODEC_TYPE_AUDIO,                           \
352     id,                                         \
353     sizeof(PCMDecode),                          \
354     decode_init,                                \
355     NULL,                                       \
356     NULL,                                       \
357     decode_frame,                               \
358 };
359
360 PCM_CODEC(CODEC_ID_PCM_S16LE, pcm_s16le);
361 PCM_CODEC(CODEC_ID_PCM_S16BE, pcm_s16be);
362 PCM_CODEC(CODEC_ID_PCM_U16LE, pcm_u16le);
363 PCM_CODEC(CODEC_ID_PCM_U16BE, pcm_u16be);
364 PCM_CODEC(CODEC_ID_PCM_S8, pcm_s8);
365 PCM_CODEC(CODEC_ID_PCM_U8, pcm_u8);
366 PCM_CODEC(CODEC_ID_PCM_ALAW, pcm_alaw);
367 PCM_CODEC(CODEC_ID_PCM_MULAW, pcm_mulaw);