nellymoser: decode directly to the user-provided AVFrame
[ffmpeg.git] / libavcodec / nellymoserdec.c
1 /*
2  * NellyMoser audio decoder
3  * Copyright (c) 2007 a840bda5870ba11f19698ff6eb9581dfb0f95fa5,
4  *                    539459aeb7d425140b62a3ec7dbf6dc8e408a306, and
5  *                    520e17cd55896441042b14df2566a6eb610ed444
6  * Copyright (c) 2007 Loic Minier <lool at dooz.org>
7  *                    Benjamin Larsson
8  *
9  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a
10  * copy of this software and associated documentation files (the "Software"),
11  * to deal in the Software without restriction, including without limitation
12  * the rights to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense,
13  * and/or sell copies of the Software, and to permit persons to whom the
14  * Software is furnished to do so, subject to the following conditions:
15  *
16  * The above copyright notice and this permission notice shall be included in
17  * all copies or substantial portions of the Software.
18  *
19  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
20  * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
21  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL
22  * THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
23  * LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING
24  * FROM, OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER
25  * DEALINGS IN THE SOFTWARE.
26  */
27
28 /**
29  * @file
30  * The 3 alphanumeric copyright notices are md5summed they are from the original
31  * implementors. The original code is available from http://code.google.com/p/nelly2pcm/
32  */
33
34 #include "libavutil/channel_layout.h"
35 #include "libavutil/float_dsp.h"
36 #include "libavutil/lfg.h"
37 #include "libavutil/random_seed.h"
38 #include "avcodec.h"
39 #include "dsputil.h"
40 #include "fft.h"
41 #include "fmtconvert.h"
42 #include "internal.h"
43 #include "nellymoser.h"
44 #include "sinewin.h"
45
46 #define BITSTREAM_READER_LE
47 #include "get_bits.h"
48
49
50 typedef struct NellyMoserDecodeContext {
51     AVCodecContext* avctx;
52     AVLFG           random_state;
53     GetBitContext   gb;
54     float           scale_bias;
55     AVFloatDSPContext fdsp;
56     FFTContext      imdct_ctx;
57     DECLARE_ALIGNED(32, float, imdct_buf)[2][NELLY_BUF_LEN];
58     float          *imdct_out;
59     float          *imdct_prev;
60 } NellyMoserDecodeContext;
61
62 static void nelly_decode_block(NellyMoserDecodeContext *s,
63                                const unsigned char block[NELLY_BLOCK_LEN],
64                                float audio[NELLY_SAMPLES])
65 {
66     int i,j;
67     float buf[NELLY_FILL_LEN], pows[NELLY_FILL_LEN];
68     float *aptr, *bptr, *pptr, val, pval;
69     int bits[NELLY_BUF_LEN];
70     unsigned char v;
71
72     init_get_bits(&s->gb, block, NELLY_BLOCK_LEN * 8);
73
74     bptr = buf;
75     pptr = pows;
76     val = ff_nelly_init_table[get_bits(&s->gb, 6)];
77     for (i=0 ; i<NELLY_BANDS ; i++) {
78         if (i > 0)
79             val += ff_nelly_delta_table[get_bits(&s->gb, 5)];
80         pval = -pow(2, val/2048) * s->scale_bias;
81         for (j = 0; j < ff_nelly_band_sizes_table[i]; j++) {
82             *bptr++ = val;
83             *pptr++ = pval;
84         }
85
86     }
87
88     ff_nelly_get_sample_bits(buf, bits);
89
90     for (i = 0; i < 2; i++) {
91         aptr = audio + i * NELLY_BUF_LEN;
92
93         init_get_bits(&s->gb, block, NELLY_BLOCK_LEN * 8);
94         skip_bits_long(&s->gb, NELLY_HEADER_BITS + i*NELLY_DETAIL_BITS);
95
96         for (j = 0; j < NELLY_FILL_LEN; j++) {
97             if (bits[j] <= 0) {
98                 aptr[j] = M_SQRT1_2*pows[j];
99                 if (av_lfg_get(&s->random_state) & 1)
100                     aptr[j] *= -1.0;
101             } else {
102                 v = get_bits(&s->gb, bits[j]);
103                 aptr[j] = ff_nelly_dequantization_table[(1<<bits[j])-1+v]*pows[j];
104             }
105         }
106         memset(&aptr[NELLY_FILL_LEN], 0,
107                (NELLY_BUF_LEN - NELLY_FILL_LEN) * sizeof(float));
108
109         s->imdct_ctx.imdct_half(&s->imdct_ctx, s->imdct_out, aptr);
110         s->fdsp.vector_fmul_window(aptr, s->imdct_prev + NELLY_BUF_LEN / 2,
111                                    s->imdct_out, ff_sine_128,
112                                    NELLY_BUF_LEN / 2);
113         FFSWAP(float *, s->imdct_out, s->imdct_prev);
114     }
115 }
116
117 static av_cold int decode_init(AVCodecContext * avctx) {
118     NellyMoserDecodeContext *s = avctx->priv_data;
119
120     s->avctx = avctx;
121     s->imdct_out = s->imdct_buf[0];
122     s->imdct_prev = s->imdct_buf[1];
123     av_lfg_init(&s->random_state, 0);
124     ff_mdct_init(&s->imdct_ctx, 8, 1, 1.0);
125
126     avpriv_float_dsp_init(&s->fdsp, avctx->flags & CODEC_FLAG_BITEXACT);
127
128     s->scale_bias = 1.0/(32768*8);
129     avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_FLT;
130
131     /* Generate overlap window */
132     if (!ff_sine_128[127])
133         ff_init_ff_sine_windows(7);
134
135     avctx->channels       = 1;
136     avctx->channel_layout = AV_CH_LAYOUT_MONO;
137
138     return 0;
139 }
140
141 static int decode_tag(AVCodecContext *avctx, void *data,
142                       int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
143 {
144     AVFrame *frame     = data;
145     const uint8_t *buf = avpkt->data;
146     int buf_size = avpkt->size;
147     NellyMoserDecodeContext *s = avctx->priv_data;
148     int blocks, i, ret;
149     float   *samples_flt;
150
151     blocks     = buf_size / NELLY_BLOCK_LEN;
152     if (blocks <= 0) {
153         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Packet is too small\n");
154         return AVERROR_INVALIDDATA;
155     }
156     if (buf_size % NELLY_BLOCK_LEN) {
157         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Leftover bytes: %d.\n",
158                buf_size % NELLY_BLOCK_LEN);
159     }
160     /* Normal numbers of blocks for sample rates:
161      *  8000 Hz - 1
162      * 11025 Hz - 2
163      * 16000 Hz - 3
164      * 22050 Hz - 4
165      * 44100 Hz - 8
166      */
167
168     /* get output buffer */
169     frame->nb_samples = NELLY_SAMPLES * blocks;
170     if ((ret = ff_get_buffer(avctx, frame)) < 0) {
171         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
172         return ret;
173     }
174     samples_flt = (float *)frame->data[0];
175
176     for (i=0 ; i<blocks ; i++) {
177         nelly_decode_block(s, buf, samples_flt);
178         samples_flt += NELLY_SAMPLES;
179         buf += NELLY_BLOCK_LEN;
180     }
181
182     *got_frame_ptr = 1;
183
184     return buf_size;
185 }
186
187 static av_cold int decode_end(AVCodecContext * avctx) {
188     NellyMoserDecodeContext *s = avctx->priv_data;
189
190     ff_mdct_end(&s->imdct_ctx);
191
192     return 0;
193 }
194
195 AVCodec ff_nellymoser_decoder = {
196     .name           = "nellymoser",
197     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
198     .id             = AV_CODEC_ID_NELLYMOSER,
199     .priv_data_size = sizeof(NellyMoserDecodeContext),
200     .init           = decode_init,
201     .close          = decode_end,
202     .decode         = decode_tag,
203     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1 | CODEC_CAP_PARAM_CHANGE,
204     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Nellymoser Asao"),
205     .sample_fmts    = (const enum AVSampleFormat[]) { AV_SAMPLE_FMT_FLT,
206                                                       AV_SAMPLE_FMT_NONE },
207 };