Fix H.264 8x8 transform selection
[ffmpeg.git] / libavcodec / tta.c
1 /*
2  * TTA (The Lossless True Audio) decoder
3  * Copyright (c) 2006 Alex Beregszaszi
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 St, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA
20  */
21
22 /**
23  * @file tta.c
24  * TTA (The Lossless True Audio) decoder
25  * (www.true-audio.com or tta.corecodec.org)
26  * @author Alex Beregszaszi
27  *
28  */
29
30 #define ALT_BITSTREAM_READER_LE
31 //#define DEBUG
32 #include <limits.h>
33 #include "avcodec.h"
34 #include "bitstream.h"
35
36 #define FORMAT_INT 1
37 #define FORMAT_FLOAT 3
38
39 typedef struct TTAContext {
40     AVCodecContext *avctx;
41     GetBitContext gb;
42
43     int flags, channels, bps, is_float, data_length;
44     int frame_length, last_frame_length, total_frames;
45
46     int32_t *decode_buffer;
47 } TTAContext;
48
49 #if 0
50 static inline int shift_1(int i)
51 {
52     if (i < 32)
53         return 1 << i;
54     else
55         return 0x80000000; // 16 << 31
56 }
57
58 static inline int shift_16(int i)
59 {
60     if (i < 28)
61         return 16 << i;
62     else
63         return 0x80000000; // 16 << 27
64 }
65 #else
66 static const uint32_t shift_1[] = {
67     0x00000001, 0x00000002, 0x00000004, 0x00000008,
68     0x00000010, 0x00000020, 0x00000040, 0x00000080,
69     0x00000100, 0x00000200, 0x00000400, 0x00000800,
70     0x00001000, 0x00002000, 0x00004000, 0x00008000,
71     0x00010000, 0x00020000, 0x00040000, 0x00080000,
72     0x00100000, 0x00200000, 0x00400000, 0x00800000,
73     0x01000000, 0x02000000, 0x04000000, 0x08000000,
74     0x10000000, 0x20000000, 0x40000000, 0x80000000,
75     0x80000000, 0x80000000, 0x80000000, 0x80000000,
76     0x80000000, 0x80000000, 0x80000000, 0x80000000
77 };
78
79 static const uint32_t *shift_16 = shift_1 + 4;
80 #endif
81
82 #define MAX_ORDER 16
83 typedef struct TTAFilter {
84     int32_t shift, round, error, mode;
85     int32_t qm[MAX_ORDER];
86     int32_t dx[MAX_ORDER];
87     int32_t dl[MAX_ORDER];
88 } TTAFilter;
89
90 static int32_t ttafilter_configs[4][2] = {
91     {10, 1},
92     {9, 1},
93     {10, 1},
94     {12, 0}
95 };
96
97 static void ttafilter_init(TTAFilter *c, int32_t shift, int32_t mode) {
98     memset(c, 0, sizeof(TTAFilter));
99     c->shift = shift;
100    c->round = shift_1[shift-1];
101 //    c->round = 1 << (shift - 1);
102     c->mode = mode;
103 }
104
105 // FIXME: copy paste from original
106 static inline void memshl(register int32_t *a, register int32_t *b) {
107     *a++ = *b++;
108     *a++ = *b++;
109     *a++ = *b++;
110     *a++ = *b++;
111     *a++ = *b++;
112     *a++ = *b++;
113     *a++ = *b++;
114     *a = *b;
115 }
116
117 // FIXME: copy paste from original
118 // mode=1 encoder, mode=0 decoder
119 static inline void ttafilter_process(TTAFilter *c, int32_t *in, int32_t mode) {
120     register int32_t *dl = c->dl, *qm = c->qm, *dx = c->dx, sum = c->round;
121
122     if (!c->error) {
123         sum += *dl++ * *qm, qm++;
124         sum += *dl++ * *qm, qm++;
125         sum += *dl++ * *qm, qm++;
126         sum += *dl++ * *qm, qm++;
127         sum += *dl++ * *qm, qm++;
128         sum += *dl++ * *qm, qm++;
129         sum += *dl++ * *qm, qm++;
130         sum += *dl++ * *qm, qm++;
131         dx += 8;
132     } else if(c->error < 0) {
133         sum += *dl++ * (*qm -= *dx++), qm++;
134         sum += *dl++ * (*qm -= *dx++), qm++;
135         sum += *dl++ * (*qm -= *dx++), qm++;
136         sum += *dl++ * (*qm -= *dx++), qm++;
137         sum += *dl++ * (*qm -= *dx++), qm++;
138         sum += *dl++ * (*qm -= *dx++), qm++;
139         sum += *dl++ * (*qm -= *dx++), qm++;
140         sum += *dl++ * (*qm -= *dx++), qm++;
141     } else {
142         sum += *dl++ * (*qm += *dx++), qm++;
143         sum += *dl++ * (*qm += *dx++), qm++;
144         sum += *dl++ * (*qm += *dx++), qm++;
145         sum += *dl++ * (*qm += *dx++), qm++;
146         sum += *dl++ * (*qm += *dx++), qm++;
147         sum += *dl++ * (*qm += *dx++), qm++;
148         sum += *dl++ * (*qm += *dx++), qm++;
149         sum += *dl++ * (*qm += *dx++), qm++;
150     }
151
152     *(dx-0) = ((*(dl-1) >> 30) | 1) << 2;
153     *(dx-1) = ((*(dl-2) >> 30) | 1) << 1;
154     *(dx-2) = ((*(dl-3) >> 30) | 1) << 1;
155     *(dx-3) = ((*(dl-4) >> 30) | 1);
156
157     // compress
158     if (mode) {
159         *dl = *in;
160         *in -= (sum >> c->shift);
161         c->error = *in;
162     } else {
163         c->error = *in;
164         *in += (sum >> c->shift);
165         *dl = *in;
166     }
167
168     if (c->mode) {
169         *(dl-1) = *dl - *(dl-1);
170         *(dl-2) = *(dl-1) - *(dl-2);
171         *(dl-3) = *(dl-2) - *(dl-3);
172     }
173
174     memshl(c->dl, c->dl + 1);
175     memshl(c->dx, c->dx + 1);
176 }
177
178 typedef struct TTARice {
179     uint32_t k0, k1, sum0, sum1;
180 } TTARice;
181
182 static void rice_init(TTARice *c, uint32_t k0, uint32_t k1)
183 {
184     c->k0 = k0;
185     c->k1 = k1;
186     c->sum0 = shift_16[k0];
187     c->sum1 = shift_16[k1];
188 }
189
190 static int tta_get_unary(GetBitContext *gb)
191 {
192     int ret = 0;
193
194     // count ones
195     while(get_bits1(gb))
196         ret++;
197     return ret;
198 }
199
200 static int tta_decode_init(AVCodecContext * avctx)
201 {
202     TTAContext *s = avctx->priv_data;
203     int i;
204
205     s->avctx = avctx;
206
207     // 30bytes includes a seektable with one frame
208     if (avctx->extradata_size < 30)
209         return -1;
210
211     init_get_bits(&s->gb, avctx->extradata, avctx->extradata_size);
212     if (show_bits_long(&s->gb, 32) == ff_get_fourcc("TTA1"))
213     {
214         /* signature */
215         skip_bits(&s->gb, 32);
216 //        if (get_bits_long(&s->gb, 32) != bswap_32(ff_get_fourcc("TTA1"))) {
217 //            av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "Missing magic\n");
218 //            return -1;
219 //        }
220
221         s->flags = get_bits(&s->gb, 16);
222         if (s->flags != 1 && s->flags != 3)
223         {
224             av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid flags\n");
225             return -1;
226         }
227         s->is_float = (s->flags == FORMAT_FLOAT);
228         avctx->channels = s->channels = get_bits(&s->gb, 16);
229         avctx->bits_per_sample = get_bits(&s->gb, 16);
230         s->bps = (avctx->bits_per_sample + 7) / 8;
231         avctx->sample_rate = get_bits_long(&s->gb, 32);
232         if(avctx->sample_rate > 1000000){ //prevent FRAME_TIME * avctx->sample_rate from overflowing and sanity check
233             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "sample_rate too large\n");
234             return -1;
235         }
236         s->data_length = get_bits_long(&s->gb, 32);
237         skip_bits(&s->gb, 32); // CRC32 of header
238
239         if (s->is_float)
240         {
241             avctx->sample_fmt = SAMPLE_FMT_FLT;
242             av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "Unsupported sample format. Please contact the developers.\n");
243             return -1;
244         }
245         else switch(s->bps) {
246 //            case 1: avctx->sample_fmt = SAMPLE_FMT_U8; break;
247             case 2: avctx->sample_fmt = SAMPLE_FMT_S16; break;
248 //            case 3: avctx->sample_fmt = SAMPLE_FMT_S24; break;
249             case 4: avctx->sample_fmt = SAMPLE_FMT_S32; break;
250             default:
251                 av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid/unsupported sample format. Please contact the developers.\n");
252                 return -1;
253         }
254
255         // FIXME: horribly broken, but directly from reference source
256 #define FRAME_TIME 1.04489795918367346939
257         s->frame_length = (int)(FRAME_TIME * avctx->sample_rate);
258
259         s->last_frame_length = s->data_length % s->frame_length;
260         s->total_frames = s->data_length / s->frame_length +
261                         (s->last_frame_length ? 1 : 0);
262
263         av_log(s->avctx, AV_LOG_DEBUG, "flags: %x chans: %d bps: %d rate: %d block: %d\n",
264             s->flags, avctx->channels, avctx->bits_per_sample, avctx->sample_rate,
265             avctx->block_align);
266         av_log(s->avctx, AV_LOG_DEBUG, "data_length: %d frame_length: %d last: %d total: %d\n",
267             s->data_length, s->frame_length, s->last_frame_length, s->total_frames);
268
269         // FIXME: seek table
270         for (i = 0; i < s->total_frames; i++)
271             skip_bits(&s->gb, 32);
272         skip_bits(&s->gb, 32); // CRC32 of seektable
273
274         if(s->frame_length >= UINT_MAX / (s->channels * sizeof(int32_t))){
275             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "frame_length too large\n");
276             return -1;
277         }
278
279         s->decode_buffer = av_mallocz(sizeof(int32_t)*s->frame_length*s->channels);
280     } else {
281         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Wrong extradata present\n");
282         return -1;
283     }
284
285     return 0;
286 }
287
288 static int tta_decode_frame(AVCodecContext *avctx,
289         void *data, int *data_size,
290         uint8_t *buf, int buf_size)
291 {
292     TTAContext *s = avctx->priv_data;
293     int i;
294
295     init_get_bits(&s->gb, buf, buf_size*8);
296     {
297         int32_t predictors[s->channels];
298         TTAFilter filters[s->channels];
299         TTARice rices[s->channels];
300         int cur_chan = 0, framelen = s->frame_length;
301         int32_t *p;
302
303         // FIXME: seeking
304         s->total_frames--;
305         if (!s->total_frames && s->last_frame_length)
306             framelen = s->last_frame_length;
307
308         // init per channel states
309         for (i = 0; i < s->channels; i++) {
310             predictors[i] = 0;
311             ttafilter_init(&(filters[i]), ttafilter_configs[s->bps-1][0], ttafilter_configs[s->bps-1][1]);
312             rice_init(&(rices[i]), 10, 10);
313         }
314
315         for (p = s->decode_buffer; p < s->decode_buffer + (framelen * s->channels); p++) {
316             int32_t *predictor = &(predictors[cur_chan]);
317             TTAFilter *filter = &(filters[cur_chan]);
318             TTARice *rice = &(rices[cur_chan]);
319             uint32_t unary, depth, k;
320             int32_t value;
321
322             unary = tta_get_unary(&s->gb);
323
324             if (unary == 0) {
325                 depth = 0;
326                 k = rice->k0;
327             } else {
328                 depth = 1;
329                 k = rice->k1;
330                 unary--;
331             }
332
333             if (k)
334                 value = (unary << k) + get_bits(&s->gb, k);
335             else
336                 value = unary;
337
338             // FIXME: copy paste from original
339             switch (depth) {
340             case 1:
341                 rice->sum1 += value - (rice->sum1 >> 4);
342                 if (rice->k1 > 0 && rice->sum1 < shift_16[rice->k1])
343                     rice->k1--;
344                 else if(rice->sum1 > shift_16[rice->k1 + 1])
345                     rice->k1++;
346                 value += shift_1[rice->k0];
347             default:
348                 rice->sum0 += value - (rice->sum0 >> 4);
349                 if (rice->k0 > 0 && rice->sum0 < shift_16[rice->k0])
350                     rice->k0--;
351                 else if(rice->sum0 > shift_16[rice->k0 + 1])
352                     rice->k0++;
353             }
354
355             // extract coded value
356 #define UNFOLD(x) (((x)&1) ? (++(x)>>1) : (-(x)>>1))
357             *p = UNFOLD(value);
358
359             // run hybrid filter
360             ttafilter_process(filter, p, 0);
361
362             // fixed order prediction
363 #define PRED(x, k) (int32_t)((((uint64_t)x << k) - x) >> k)
364             switch (s->bps) {
365                 case 1: *p += PRED(*predictor, 4); break;
366                 case 2:
367                 case 3: *p += PRED(*predictor, 5); break;
368                 case 4: *p += *predictor; break;
369             }
370             *predictor = *p;
371
372 #if 0
373             // extract 32bit float from last two int samples
374             if (s->is_float && ((p - data) & 1)) {
375                 uint32_t neg = *p & 0x80000000;
376                 uint32_t hi = *(p - 1);
377                 uint32_t lo = abs(*p) - 1;
378
379                 hi += (hi || lo) ? 0x3f80 : 0;
380                 // SWAP16: swap all the 16 bits
381                 *(p - 1) = (hi << 16) | SWAP16(lo) | neg;
382             }
383 #endif
384
385             /*if ((get_bits_count(&s->gb)+7)/8 > buf_size)
386             {
387                 av_log(NULL, AV_LOG_INFO, "overread!!\n");
388                 break;
389             }*/
390
391             // flip channels
392             if (cur_chan < (s->channels-1))
393                 cur_chan++;
394             else {
395                 // decorrelate in case of stereo integer
396                 if (!s->is_float && (s->channels > 1)) {
397                     int32_t *r = p - 1;
398                     for (*p += *r / 2; r > p - s->channels; r--)
399                         *r = *(r + 1) - *r;
400                 }
401                 cur_chan = 0;
402             }
403         }
404
405         skip_bits(&s->gb, 32); // frame crc
406
407         // convert to output buffer
408         switch(s->bps) {
409             case 2: {
410                 uint16_t *samples = data;
411                 for (p = s->decode_buffer; p < s->decode_buffer + (framelen * s->channels); p++) {
412 //                    *samples++ = (unsigned char)*p;
413 //                    *samples++ = (unsigned char)(*p >> 8);
414                     *samples++ = *p;
415                 }
416                 *data_size = (uint8_t *)samples - (uint8_t *)data;
417                 break;
418             }
419             default:
420                 av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "Error, only 16bit samples supported!\n");
421         }
422     }
423
424 //    return get_bits_count(&s->gb)+7)/8;
425     return buf_size;
426 }
427
428 static int tta_decode_close(AVCodecContext *avctx) {
429     TTAContext *s = avctx->priv_data;
430
431     if (s->decode_buffer)
432         av_free(s->decode_buffer);
433
434     return 0;
435 }
436
437 AVCodec tta_decoder = {
438     "tta",
439     CODEC_TYPE_AUDIO,
440     CODEC_ID_TTA,
441     sizeof(TTAContext),
442     tta_decode_init,
443     NULL,
444     tta_decode_close,
445     tta_decode_frame,
446 };