Detect byte-swapped AC-3 and support decoding it directly.
[ffmpeg.git] / libavcodec / nellymoserdec.c
index bf955a2..5ad49ab 100644 (file)
  */
 
 /**
- * @file nellymoserdec.c
+ * @file
  * The 3 alphanumeric copyright notices are md5summed they are from the original
  * implementors. The original code is available from http://code.google.com/p/nelly2pcm/
  */
+
+#include "nellymoser.h"
+#include "libavutil/lfg.h"
+#include "libavutil/random_seed.h"
+#include "libavutil/audioconvert.h"
 #include "avcodec.h"
-#include "random.h"
 #include "dsputil.h"
+#include "fft.h"
+#include "fmtconvert.h"
+#include "sinewin.h"
 
 #define ALT_BITSTREAM_READER_LE
-#include "bitstream.h"
-
-#define NELLY_BANDS       23
-#define NELLY_BLOCK_LEN   64
-#define NELLY_HEADER_BITS 116
-#define NELLY_DETAIL_BITS 198
-#define NELLY_BUF_LEN     128
-#define NELLY_FILL_LEN    124
-#define NELLY_BIT_CAP     6
-#define NELLY_BASE_OFF    4228
-#define NELLY_BASE_SHIFT  19
-#define NELLY_SAMPLES     256
-
-static const float dequantization_table[127] = {
-0.0000000000,-0.8472560048, 0.7224709988, -1.5247479677, -0.4531480074, 0.3753609955, 1.4717899561,
--1.9822579622, -1.1929379702, -0.5829370022, -0.0693780035, 0.3909569979,0.9069200158, 1.4862740040,
- 2.2215409279, -2.3887870312, -1.8067539930, -1.4105420113, -1.0773609877, -0.7995010018,-0.5558109879,
--0.3334020078, -0.1324490011, 0.0568020009, 0.2548770010, 0.4773550034, 0.7386850119, 1.0443060398,
-1.3954459429, 1.8098750114, 2.3918759823,-2.3893830776, -1.9884680510, -1.7514040470, -1.5643119812,
--1.3922129869,-1.2164649963, -1.0469499826, -0.8905100226, -0.7645580173, -0.6454579830, -0.5259280205,
--0.4059549868, -0.3029719889, -0.2096900046, -0.1239869967, -0.0479229987, 0.0257730000, 0.1001340002,
-0.1737180054, 0.2585540116, 0.3522900045, 0.4569880068, 0.5767750144, 0.7003160119, 0.8425520062,
-1.0093879700, 1.1821349859, 1.3534560204, 1.5320819616, 1.7332619429, 1.9722349644, 2.3978140354,
--2.5756309032, -2.0573320389, -1.8984919786, -1.7727810144, -1.6662600040, -1.5742180347, -1.4993319511,
--1.4316639900, -1.3652280569, -1.3000990152, -1.2280930281, -1.1588579416, -1.0921250582, -1.0135740042,
--0.9202849865, -0.8287050128, -0.7374889851, -0.6447759867, -0.5590940118, -0.4857139885, -0.4110319912,
--0.3459700048, -0.2851159871, -0.2341620028, -0.1870580018, -0.1442500055, -0.1107169986, -0.0739680007,
--0.0365610011, -0.0073290002, 0.0203610007, 0.0479039997, 0.0751969963, 0.0980999991, 0.1220389977,
-0.1458999962, 0.1694349945, 0.1970459968, 0.2252430022, 0.2556869984, 0.2870100141, 0.3197099864,
-0.3525829911, 0.3889069855, 0.4334920049, 0.4769459963, 0.5204820037, 0.5644530058, 0.6122040153,
-0.6685929894, 0.7341650128, 0.8032159805, 0.8784040213, 0.9566209912, 1.0397069454, 1.1293770075,
-1.2211159468, 1.3080279827, 1.4024800062, 1.5056819916, 1.6227730513, 1.7724959850, 1.9430880547,
- 2.2903931141
-};
+#include "get_bits.h"
 
-static const uint8_t nelly_band_sizes_table[NELLY_BANDS] = {
-2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 3, 3, 4, 4, 5, 6, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 14, 15
-};
-
-static const uint16_t nelly_init_table[64] = {
-3134, 5342, 6870, 7792, 8569, 9185, 9744, 10191, 10631, 11061, 11434, 11770,
-12116, 12513, 12925, 13300, 13674, 14027, 14352, 14716, 15117, 15477, 15824,
-16157, 16513, 16804, 17090, 17401, 17679, 17948, 18238, 18520, 18764, 19078,
-19381, 19640, 19921, 20205, 20500, 20813, 21162, 21465, 21794, 22137, 22453,
-22756, 23067, 23350, 23636, 23926, 24227, 24521, 24819, 25107, 25414, 25730,
-26120, 26497, 26895, 27344, 27877, 28463, 29426, 31355
-};
-
-static const int16_t nelly_delta_table[32] = {
--11725, -9420, -7910, -6801, -5948, -5233, -4599, -4039, -3507, -3030, -2596,
--2170, -1774, -1383, -1016, -660, -329, -1, 337, 696, 1085, 1512, 1962, 2433,
-2968, 3569, 4314, 5279, 6622, 8154, 10076, 12975
-};
 
 typedef struct NellyMoserDecodeContext {
     AVCodecContext* avctx;
-    float           float_buf[NELLY_SAMPLES];
-    float           state[64];
-    AVRandomState   random_state;
+    DECLARE_ALIGNED(16, float,float_buf)[NELLY_SAMPLES];
+    float           state[128];
+    AVLFG           random_state;
     GetBitContext   gb;
-    int             add_bias;
-    int             scale_bias;
+    float           scale_bias;
     DSPContext      dsp;
-    FFTContext      fftc;
+    FFTContext      imdct_ctx;
+    FmtConvertContext fmt_conv;
+    DECLARE_ALIGNED(16, float,imdct_out)[NELLY_BUF_LEN * 2];
 } NellyMoserDecodeContext;
 
-
-DECLARE_ALIGNED_16(float,sine_window[128]);
-DECLARE_ALIGNED_16(float,tcos[64]);
-DECLARE_ALIGNED_16(float,tsin[64]);
-DECLARE_ALIGNED_16(float,cos_tab[64]);
-
-static inline int signed_shift(int i, int shift) {
-    if (shift > 0)
-        return i << shift;
-    return i >> -shift;
-}
-
-static void antialias(float *buf, float *audio)
-{
-    int i, end, mid_hi, mid_lo;
-
-    end = NELLY_BUF_LEN-1;
-    mid_hi = NELLY_BUF_LEN/2;
-    mid_lo = mid_hi-1;
-
-    for (i = 0; i < NELLY_BUF_LEN/4; i++) {
-        audio[2*i]      =   buf[2*i      ]*tcos[i       ] - buf[end-2*i]*tsin[i];
-        audio[2*i+1]    = -(buf[end-2*i  ]*tcos[i       ] + buf[2*i    ]*tsin[i]);
-        audio[end-2*i-1]=   buf[end-2*i-1]*tcos[mid_lo-i] - buf[2*i+1  ]*tsin[mid_lo-i];
-        audio[end-2*i  ]= -(buf[2*i+1    ]*tcos[mid_lo-i] + buf[end-2*i]*tsin[mid_lo-i]);
-    }
-}
-
-static void complex2signal(float *audio)
-{
-    int i, end, mid_hi, mid_lo;
-    float *aptr, *sigptr, a, b, c, d, e, f, g;
-
-    end = NELLY_BUF_LEN-1;
-    mid_hi = NELLY_BUF_LEN/2;
-    mid_lo = mid_hi-1;
-
-    a = -audio[end];
-    b = audio[end-1];
-    c = -audio[1];
-    d = cos_tab[0];
-    e = audio[0];
-    f = cos_tab[mid_lo];
-    g = cos_tab[1];
-
-    audio[0] = d*e;
-    audio[1] = b*g-a*f;
-    audio[end-1] = a*g+b*f;
-    audio[end] = c*(-d);
-
-    aptr = audio+end-2;
-    sigptr = cos_tab+mid_hi-1;
-
-    for (i = 3; i < NELLY_BUF_LEN/2; i += 2) {
-        a = audio[i-1];
-        b = -audio[i];
-        c = cos_tab[i/2];
-        d = *sigptr;
-        e = *(aptr-1);
-        f = -(*aptr);
-
-        audio[i-1] = a*c+b*d;
-        *aptr = a*d-b*c;
-
-        a = cos_tab[(i/2)+1];
-        b = *(sigptr-1);
-
-        *(aptr-1) = b*e+a*f;
-        audio[i] = a*e-b*f;
-
-        sigptr--;
-        aptr -= 2;
-    }
-}
-
-static void overlap_and_window(NellyMoserDecodeContext *s, float *state, float *audio)
+static void overlap_and_window(NellyMoserDecodeContext *s, float *state, float *audio, float *a_in)
 {
-    int bot, mid_up, mid_down, top;
-    float s_bot, s_top;
+    int bot, top;
 
     bot = 0;
     top = NELLY_BUF_LEN-1;
-    mid_up = NELLY_BUF_LEN/2;
-    mid_down = (NELLY_BUF_LEN/2)-1;
 
-    while (bot < NELLY_BUF_LEN/4) {
-        s_bot = audio[bot];
-        s_top = audio[top];
-        audio[bot] =  (audio[mid_up]*sine_window[bot]-state[bot   ]*sine_window[top])/s->scale_bias + s->add_bias;
-        audio[top] = (-state[bot   ]*sine_window[bot]-audio[mid_up]*sine_window[top])/s->scale_bias + s->add_bias;
-        state[bot] =  audio[mid_down];
-
-        audio[mid_down] =  (s_top          *sine_window[mid_down]-state[mid_down]*sine_window[mid_up])/s->scale_bias + s->add_bias;
-        audio[mid_up  ] = (-state[mid_down]*sine_window[mid_down]-s_top          *sine_window[mid_up])/s->scale_bias + s->add_bias;
-        state[mid_down] =  s_bot;
+    while (bot < NELLY_BUF_LEN) {
+        audio[bot] = a_in [bot]*ff_sine_128[bot]
+                    +state[bot]*ff_sine_128[top];
 
         bot++;
-        mid_up++;
-        mid_down--;
         top--;
     }
+    memcpy(state, a_in + NELLY_BUF_LEN, sizeof(float)*NELLY_BUF_LEN);
 }
 
-static int sum_bits(short *buf, short shift, short off)
-{
-    int b, i = 0, ret = 0;
-
-    for (i = 0; i < NELLY_FILL_LEN; i++) {
-        b = buf[i]-off;
-        b = ((b>>(shift-1))+1)>>1;
-        ret += av_clip(b, 0, NELLY_BIT_CAP);
-    }
-
-    return ret;
-}
-
-static int headroom(int *la)
-{
-    int l;
-    if (*la == 0) {
-        return 31;
-    }
-    l = 30 - av_log2(FFABS(*la));
-    *la <<= l;
-    return l;
-}
-
-
-static void get_sample_bits(float *buf, int *bits)
-{
-    int i, j;
-    short sbuf[128];
-    int bitsum = 0, last_bitsum, small_bitsum, big_bitsum;
-    short shift, shift_saved;
-    int max, sum, last_off, tmp;
-    int big_off, small_off;
-    int off;
-
-    max = 0;
-    for (i = 0; i < NELLY_FILL_LEN; i++) {
-        max = FFMAX(max, buf[i]);
-    }
-    shift = -16;
-    shift += headroom(&max);
-
-    sum = 0;
-    for (i = 0; i < NELLY_FILL_LEN; i++) {
-        sbuf[i] = signed_shift(buf[i], shift);
-        sbuf[i] = (3*sbuf[i])>>2;
-        sum += sbuf[i];
-    }
-
-    shift += 11;
-    shift_saved = shift;
-    sum -= NELLY_DETAIL_BITS << shift;
-    shift += headroom(&sum);
-    small_off = (NELLY_BASE_OFF * (sum>>16)) >> 15;
-    shift = shift_saved - (NELLY_BASE_SHIFT+shift-31);
-
-    small_off = signed_shift(small_off, shift);
-
-    bitsum = sum_bits(sbuf, shift_saved, small_off);
-
-    if (bitsum != NELLY_DETAIL_BITS) {
-        shift = 0;
-        off = bitsum - NELLY_DETAIL_BITS;
-
-        for(shift=0; FFABS(off) <= 16383; shift++)
-            off *= 2;
-
-        off = (off * NELLY_BASE_OFF) >> 15;
-        shift = shift_saved-(NELLY_BASE_SHIFT+shift-15);
-
-        off = signed_shift(off, shift);
-
-        for (j = 1; j < 20; j++) {
-            last_off = small_off;
-            small_off += off;
-            last_bitsum = bitsum;
-
-            bitsum = sum_bits(sbuf, shift_saved, small_off);
-
-            if ((bitsum-NELLY_DETAIL_BITS) * (last_bitsum-NELLY_DETAIL_BITS) <= 0)
-                break;
-        }
-
-        if (bitsum > NELLY_DETAIL_BITS) {
-            big_off = small_off;
-            small_off = last_off;
-            big_bitsum=bitsum;
-            small_bitsum=last_bitsum;
-        } else {
-            big_off = last_off;
-            big_bitsum=last_bitsum;
-            small_bitsum=bitsum;
-        }
-
-        while (bitsum != NELLY_DETAIL_BITS && j <= 19) {
-            off = (big_off+small_off)>>1;
-            bitsum = sum_bits(sbuf, shift_saved, off);
-            if (bitsum > NELLY_DETAIL_BITS) {
-                big_off=off;
-                big_bitsum=bitsum;
-            } else {
-                small_off = off;
-                small_bitsum=bitsum;
-            }
-            j++;
-        }
-
-        if (abs(big_bitsum-NELLY_DETAIL_BITS) >=
-            abs(small_bitsum-NELLY_DETAIL_BITS)) {
-            bitsum = small_bitsum;
-        } else {
-            small_off = big_off;
-            bitsum = big_bitsum;
-        }
-    }
-
-    for (i = 0; i < NELLY_FILL_LEN; i++) {
-        tmp = sbuf[i]-small_off;
-        tmp = ((tmp>>(shift_saved-1))+1)>>1;
-        bits[i] = av_clip(tmp, 0, NELLY_BIT_CAP);
-    }
-
-    if (bitsum > NELLY_DETAIL_BITS) {
-        tmp = i = 0;
-        while (tmp < NELLY_DETAIL_BITS) {
-            tmp += bits[i];
-            i++;
-        }
-
-        bits[i-1] -= tmp - NELLY_DETAIL_BITS;
-        for(; i < NELLY_FILL_LEN; i++)
-            bits[i] = 0;
-    }
-}
-
-void nelly_decode_block(NellyMoserDecodeContext *s, unsigned char block[NELLY_BLOCK_LEN], float audio[NELLY_SAMPLES])
+static void nelly_decode_block(NellyMoserDecodeContext *s,
+                               const unsigned char block[NELLY_BLOCK_LEN],
+                               float audio[NELLY_SAMPLES])
 {
     int i,j;
-    float buf[NELLY_BUF_LEN], pows[NELLY_BUF_LEN];
+    float buf[NELLY_FILL_LEN], pows[NELLY_FILL_LEN];
     float *aptr, *bptr, *pptr, val, pval;
     int bits[NELLY_BUF_LEN];
     unsigned char v;
@@ -351,86 +89,72 @@ void nelly_decode_block(NellyMoserDecodeContext *s, unsigned char block[NELLY_BL
 
     bptr = buf;
     pptr = pows;
-    val = nelly_init_table[get_bits(&s->gb, 6)];
+    val = ff_nelly_init_table[get_bits(&s->gb, 6)];
     for (i=0 ; i<NELLY_BANDS ; i++) {
         if (i > 0)
-            val += nelly_delta_table[get_bits(&s->gb, 5)];
-        pval = pow(2, val/2048);
-        for (j = 0; j < nelly_band_sizes_table[i]; j++) {
+            val += ff_nelly_delta_table[get_bits(&s->gb, 5)];
+        pval = -pow(2, val/2048) * s->scale_bias;
+        for (j = 0; j < ff_nelly_band_sizes_table[i]; j++) {
             *bptr++ = val;
             *pptr++ = pval;
         }
 
     }
 
-    memset(&buf[NELLY_FILL_LEN],0,4*sizeof(float));
-    memset(&pows[NELLY_FILL_LEN],0,4*sizeof(float));
-
-    get_sample_bits(buf, bits);
+    ff_nelly_get_sample_bits(buf, bits);
 
     for (i = 0; i < 2; i++) {
-        aptr = audio+i*128;
+        aptr = audio + i * NELLY_BUF_LEN;
+
         init_get_bits(&s->gb, block, NELLY_BLOCK_LEN * 8);
-        skip_bits(&s->gb, NELLY_HEADER_BITS + i*NELLY_DETAIL_BITS);
+        skip_bits_long(&s->gb, NELLY_HEADER_BITS + i*NELLY_DETAIL_BITS);
 
         for (j = 0; j < NELLY_FILL_LEN; j++) {
             if (bits[j] <= 0) {
-                buf[j] = M_SQRT1_2*pows[j];
-                if (av_random(&s->random_state) & 1)
-                    buf[j] *= -1.0;
+                aptr[j] = M_SQRT1_2*pows[j];
+                if (av_lfg_get(&s->random_state) & 1)
+                    aptr[j] *= -1.0;
             } else {
                 v = get_bits(&s->gb, bits[j]);
-                buf[j] = dequantization_table[(1<<bits[j])-1+v]*pows[j];
+                aptr[j] = ff_nelly_dequantization_table[(1<<bits[j])-1+v]*pows[j];
             }
         }
+        memset(&aptr[NELLY_FILL_LEN], 0,
+               (NELLY_BUF_LEN - NELLY_FILL_LEN) * sizeof(float));
 
-        antialias(buf, aptr);
-        ff_fft_permute(&s->fftc, (FFTComplex*)aptr);
-        ff_fft_calc(&s->fftc, (FFTComplex*)aptr);
-        complex2signal(aptr);
-        overlap_and_window(s, s->state, aptr);
+        s->imdct_ctx.imdct_calc(&s->imdct_ctx, s->imdct_out, aptr);
+        /* XXX: overlapping and windowing should be part of a more
+           generic imdct function */
+        overlap_and_window(s, s->state, aptr, s->imdct_out);
     }
 }
 
-static int decode_init(AVCodecContext * avctx) {
+static av_cold int decode_init(AVCodecContext * avctx) {
     NellyMoserDecodeContext *s = avctx->priv_data;
-    int i;
-    float alpha;
 
     s->avctx = avctx;
-    av_init_random(0, &s->random_state);
-    ff_fft_init(&s->fftc, 6, 1);
+    av_lfg_init(&s->random_state, 0);
+    ff_mdct_init(&s->imdct_ctx, 8, 1, 1.0);
+
     dsputil_init(&s->dsp, avctx);
+    ff_fmt_convert_init(&s->fmt_conv, avctx);
 
-    if(s->dsp.float_to_int16 == ff_float_to_int16_c) {
-        s->add_bias = 385;
-        s->scale_bias = 32768;
-    } else {
-        s->add_bias = 0;
-        s->scale_bias = 1;
-    }
+    s->scale_bias = 1.0/(1*8);
 
     /* Generate overlap window */
-    if (!sine_window[0])
-        for (i=0 ; i<128; i++) {
-            sine_window[i] = sin((i + 0.5) / 256.0 * M_PI);
-        }
-
-    /* Generate tables */
-    if (!tcos[0])
-        for(i=0;i<64;i++) {
-            alpha = 2*M_PI * (i + 1.0 / 4.0) / 256;
-            tcos[i] = cos(alpha);
-            tsin[i] = -sin(alpha);
-            cos_tab[i] = cos(i/128.0*M_PI)/8.0;
-        }
+    if (!ff_sine_128[127])
+        ff_init_ff_sine_windows(7);
 
+    avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_S16;
+    avctx->channel_layout = AV_CH_LAYOUT_MONO;
     return 0;
 }
 
 static int decode_tag(AVCodecContext * avctx,
                       void *data, int *data_size,
-                      uint8_t * buf, int buf_size) {
+                      AVPacket *avpkt) {
+    const uint8_t *buf = avpkt->data;
+    int buf_size = avpkt->size;
     NellyMoserDecodeContext *s = avctx->priv_data;
     int blocks, i;
     int16_t* samples;
@@ -440,42 +164,44 @@ static int decode_tag(AVCodecContext * avctx,
     if (buf_size < avctx->block_align)
         return buf_size;
 
-    switch (buf_size) {
-        case 64:    // 8000Hz
-            blocks = 1; break;
-        case 128:   // 11025Hz
-            blocks = 2; break;
-        case 256:   // 22050Hz
-            blocks = 4; break;
-        default:
-            av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "Tag size %d unknown, report sample!\n", buf_size);
-            return buf_size;
+    if (buf_size % 64) {
+        av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Tag size %d.\n", buf_size);
+        return buf_size;
     }
+    blocks = buf_size / 64;
+    /* Normal numbers of blocks for sample rates:
+     *  8000 Hz - 1
+     * 11025 Hz - 2
+     * 16000 Hz - 3
+     * 22050 Hz - 4
+     * 44100 Hz - 8
+     */
 
     for (i=0 ; i<blocks ; i++) {
         nelly_decode_block(s, &buf[i*NELLY_BLOCK_LEN], s->float_buf);
-        s->dsp.float_to_int16(&samples[i*NELLY_SAMPLES], s->float_buf, NELLY_SAMPLES);
+        s->fmt_conv.float_to_int16(&samples[i*NELLY_SAMPLES], s->float_buf, NELLY_SAMPLES);
         *data_size += NELLY_SAMPLES*sizeof(int16_t);
     }
 
-    return blocks*NELLY_SAMPLES*sizeof(int16_t);
+    return buf_size;
 }
 
-static int decode_end(AVCodecContext * avctx) {
+static av_cold int decode_end(AVCodecContext * avctx) {
     NellyMoserDecodeContext *s = avctx->priv_data;
 
-    ff_fft_end(&s->fftc);
+    ff_mdct_end(&s->imdct_ctx);
     return 0;
 }
 
-AVCodec nellymoser_decoder = {
+AVCodec ff_nellymoser_decoder = {
     "nellymoser",
-    CODEC_TYPE_AUDIO,
+    AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
     CODEC_ID_NELLYMOSER,
     sizeof(NellyMoserDecodeContext),
     decode_init,
     NULL,
     decode_end,
     decode_tag,
+    .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Nellymoser Asao"),
 };