ff_alloc_packet: modify the size of the packet to match the requested size
[ffmpeg.git] / libavcodec / pcm.c
1 /*
2  * PCM codecs
3  * Copyright (c) 2001 Fabrice Bellard
4  *
5  * This file is part of Libav.
6  *
7  * Libav 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  * Libav 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 Libav; 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
24  * PCM codecs
25  */
26
27 #include "avcodec.h"
28 #include "libavutil/common.h" /* for av_reverse */
29 #include "bytestream.h"
30 #include "internal.h"
31 #include "pcm_tablegen.h"
32
33 #define MAX_CHANNELS 64
34
35 static av_cold int pcm_encode_init(AVCodecContext *avctx)
36 {
37     avctx->frame_size = 0;
38     switch(avctx->codec->id) {
39     case CODEC_ID_PCM_ALAW:
40         pcm_alaw_tableinit();
41         break;
42     case CODEC_ID_PCM_MULAW:
43         pcm_ulaw_tableinit();
44         break;
45     default:
46         break;
47     }
48
49     avctx->bits_per_coded_sample = av_get_bits_per_sample(avctx->codec->id);
50     avctx->block_align = avctx->channels * avctx->bits_per_coded_sample/8;
51     avctx->coded_frame= avcodec_alloc_frame();
52     avctx->coded_frame->key_frame= 1;
53
54     return 0;
55 }
56
57 static av_cold int pcm_encode_close(AVCodecContext *avctx)
58 {
59     av_freep(&avctx->coded_frame);
60
61     return 0;
62 }
63
64 /**
65  * Write PCM samples macro
66  * @param type Datatype of native machine format
67  * @param endian bytestream_put_xxx() suffix
68  * @param src Source pointer (variable name)
69  * @param dst Destination pointer (variable name)
70  * @param n Total number of samples (variable name)
71  * @param shift Bitshift (bits)
72  * @param offset Sample value offset
73  */
74 #define ENCODE(type, endian, src, dst, n, shift, offset) \
75     samples_##type = (const type*) src; \
76     for(;n>0;n--) { \
77         register type v = (*samples_##type++ >> shift) + offset; \
78         bytestream_put_##endian(&dst, v); \
79     }
80
81 static int pcm_encode_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *avpkt,
82                             const AVFrame *frame, int *got_packet_ptr)
83 {
84     int n, sample_size, v, ret;
85     const short *samples;
86     unsigned char *dst;
87     const uint8_t *srcu8;
88     const int16_t *samples_int16_t;
89     const int32_t *samples_int32_t;
90     const int64_t *samples_int64_t;
91     const uint16_t *samples_uint16_t;
92     const uint32_t *samples_uint32_t;
93
94     sample_size = av_get_bits_per_sample(avctx->codec->id)/8;
95     n           = frame->nb_samples * avctx->channels;
96     samples     = (const short *)frame->data[0];
97
98     if ((ret = ff_alloc_packet(avpkt, n * sample_size))) {
99         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error getting output packet\n");
100         return ret;
101     }
102     dst = avpkt->data;
103
104     switch(avctx->codec->id) {
105     case CODEC_ID_PCM_U32LE:
106         ENCODE(uint32_t, le32, samples, dst, n, 0, 0x80000000)
107         break;
108     case CODEC_ID_PCM_U32BE:
109         ENCODE(uint32_t, be32, samples, dst, n, 0, 0x80000000)
110         break;
111     case CODEC_ID_PCM_S24LE:
112         ENCODE(int32_t, le24, samples, dst, n, 8, 0)
113         break;
114     case CODEC_ID_PCM_S24BE:
115         ENCODE(int32_t, be24, samples, dst, n, 8, 0)
116         break;
117     case CODEC_ID_PCM_U24LE:
118         ENCODE(uint32_t, le24, samples, dst, n, 8, 0x800000)
119         break;
120     case CODEC_ID_PCM_U24BE:
121         ENCODE(uint32_t, be24, samples, dst, n, 8, 0x800000)
122         break;
123     case CODEC_ID_PCM_S24DAUD:
124         for(;n>0;n--) {
125             uint32_t tmp = av_reverse[(*samples >> 8) & 0xff] +
126                            (av_reverse[*samples & 0xff] << 8);
127             tmp <<= 4; // sync flags would go here
128             bytestream_put_be24(&dst, tmp);
129             samples++;
130         }
131         break;
132     case CODEC_ID_PCM_U16LE:
133         ENCODE(uint16_t, le16, samples, dst, n, 0, 0x8000)
134         break;
135     case CODEC_ID_PCM_U16BE:
136         ENCODE(uint16_t, be16, samples, dst, n, 0, 0x8000)
137         break;
138     case CODEC_ID_PCM_S8:
139         srcu8 = frame->data[0];
140         for(;n>0;n--) {
141             v = *srcu8++;
142             *dst++ = v - 128;
143         }
144         break;
145 #if HAVE_BIGENDIAN
146     case CODEC_ID_PCM_F64LE:
147         ENCODE(int64_t, le64, samples, dst, n, 0, 0)
148         break;
149     case CODEC_ID_PCM_S32LE:
150     case CODEC_ID_PCM_F32LE:
151         ENCODE(int32_t, le32, samples, dst, n, 0, 0)
152         break;
153     case CODEC_ID_PCM_S16LE:
154         ENCODE(int16_t, le16, samples, dst, n, 0, 0)
155         break;
156     case CODEC_ID_PCM_F64BE:
157     case CODEC_ID_PCM_F32BE:
158     case CODEC_ID_PCM_S32BE:
159     case CODEC_ID_PCM_S16BE:
160 #else
161     case CODEC_ID_PCM_F64BE:
162         ENCODE(int64_t, be64, samples, dst, n, 0, 0)
163         break;
164     case CODEC_ID_PCM_F32BE:
165     case CODEC_ID_PCM_S32BE:
166         ENCODE(int32_t, be32, samples, dst, n, 0, 0)
167         break;
168     case CODEC_ID_PCM_S16BE:
169         ENCODE(int16_t, be16, samples, dst, n, 0, 0)
170         break;
171     case CODEC_ID_PCM_F64LE:
172     case CODEC_ID_PCM_F32LE:
173     case CODEC_ID_PCM_S32LE:
174     case CODEC_ID_PCM_S16LE:
175 #endif /* HAVE_BIGENDIAN */
176     case CODEC_ID_PCM_U8:
177         memcpy(dst, samples, n*sample_size);
178         dst += n*sample_size;
179         break;
180     case CODEC_ID_PCM_ALAW:
181         for(;n>0;n--) {
182             v = *samples++;
183             *dst++ = linear_to_alaw[(v + 32768) >> 2];
184         }
185         break;
186     case CODEC_ID_PCM_MULAW:
187         for(;n>0;n--) {
188             v = *samples++;
189             *dst++ = linear_to_ulaw[(v + 32768) >> 2];
190         }
191         break;
192     default:
193         return -1;
194     }
195
196     avpkt->size = frame->nb_samples * avctx->channels * sample_size;
197     *got_packet_ptr = 1;
198     return 0;
199 }
200
201 typedef struct PCMDecode {
202     AVFrame frame;
203     short table[256];
204 } PCMDecode;
205
206 static av_cold int pcm_decode_init(AVCodecContext * avctx)
207 {
208     PCMDecode *s = avctx->priv_data;
209     int i;
210
211     if (avctx->channels <= 0 || avctx->channels > MAX_CHANNELS) {
212         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "PCM channels out of bounds\n");
213         return AVERROR(EINVAL);
214     }
215
216     switch(avctx->codec->id) {
217     case CODEC_ID_PCM_ALAW:
218         for(i=0;i<256;i++)
219             s->table[i] = alaw2linear(i);
220         break;
221     case CODEC_ID_PCM_MULAW:
222         for(i=0;i<256;i++)
223             s->table[i] = ulaw2linear(i);
224         break;
225     default:
226         break;
227     }
228
229     avctx->sample_fmt = avctx->codec->sample_fmts[0];
230
231     if (avctx->sample_fmt == AV_SAMPLE_FMT_S32)
232         avctx->bits_per_raw_sample = av_get_bits_per_sample(avctx->codec->id);
233
234     avcodec_get_frame_defaults(&s->frame);
235     avctx->coded_frame = &s->frame;
236
237     return 0;
238 }
239
240 /**
241  * Read PCM samples macro
242  * @param size Data size of native machine format
243  * @param endian bytestream_get_xxx() endian suffix
244  * @param src Source pointer (variable name)
245  * @param dst Destination pointer (variable name)
246  * @param n Total number of samples (variable name)
247  * @param shift Bitshift (bits)
248  * @param offset Sample value offset
249  */
250 #define DECODE(size, endian, src, dst, n, shift, offset) \
251     for(;n>0;n--) { \
252         uint##size##_t v = bytestream_get_##endian(&src); \
253         AV_WN##size##A(dst, (v - offset) << shift); \
254         dst += size / 8; \
255     }
256
257 static int pcm_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
258                             int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
259 {
260     const uint8_t *src = avpkt->data;
261     int buf_size = avpkt->size;
262     PCMDecode *s = avctx->priv_data;
263     int sample_size, c, n, ret, samples_per_block;
264     uint8_t *samples;
265     int32_t *dst_int32_t;
266
267     sample_size = av_get_bits_per_sample(avctx->codec_id)/8;
268
269     /* av_get_bits_per_sample returns 0 for CODEC_ID_PCM_DVD */
270     samples_per_block = 1;
271     if (CODEC_ID_PCM_DVD == avctx->codec_id) {
272         if (avctx->bits_per_coded_sample != 20 &&
273             avctx->bits_per_coded_sample != 24) {
274             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "PCM DVD unsupported sample depth\n");
275             return AVERROR(EINVAL);
276         }
277         /* 2 samples are interleaved per block in PCM_DVD */
278         samples_per_block = 2;
279         sample_size = avctx->bits_per_coded_sample * 2 / 8;
280     } else if (avctx->codec_id == CODEC_ID_PCM_LXF) {
281         /* we process 40-bit blocks per channel for LXF */
282         samples_per_block = 2;
283         sample_size = 5;
284     }
285
286     if (sample_size == 0) {
287         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid sample_size\n");
288         return AVERROR(EINVAL);
289     }
290
291     n = avctx->channels * sample_size;
292
293     if(n && buf_size % n){
294         if (buf_size < n) {
295             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid PCM packet\n");
296             return -1;
297         }else
298             buf_size -= buf_size % n;
299     }
300
301     n = buf_size/sample_size;
302
303     /* get output buffer */
304     s->frame.nb_samples = n * samples_per_block / avctx->channels;
305     if ((ret = avctx->get_buffer(avctx, &s->frame)) < 0) {
306         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
307         return ret;
308     }
309     samples = s->frame.data[0];
310
311     switch(avctx->codec->id) {
312     case CODEC_ID_PCM_U32LE:
313         DECODE(32, le32, src, samples, n, 0, 0x80000000)
314         break;
315     case CODEC_ID_PCM_U32BE:
316         DECODE(32, be32, src, samples, n, 0, 0x80000000)
317         break;
318     case CODEC_ID_PCM_S24LE:
319         DECODE(32, le24, src, samples, n, 8, 0)
320         break;
321     case CODEC_ID_PCM_S24BE:
322         DECODE(32, be24, src, samples, n, 8, 0)
323         break;
324     case CODEC_ID_PCM_U24LE:
325         DECODE(32, le24, src, samples, n, 8, 0x800000)
326         break;
327     case CODEC_ID_PCM_U24BE:
328         DECODE(32, be24, src, samples, n, 8, 0x800000)
329         break;
330     case CODEC_ID_PCM_S24DAUD:
331         for(;n>0;n--) {
332           uint32_t v = bytestream_get_be24(&src);
333           v >>= 4; // sync flags are here
334           AV_WN16A(samples, av_reverse[(v >> 8) & 0xff] +
335                            (av_reverse[v & 0xff] << 8));
336           samples += 2;
337         }
338         break;
339     case CODEC_ID_PCM_S16LE_PLANAR:
340     {
341         const uint8_t *src2[MAX_CHANNELS];
342         n /= avctx->channels;
343         for(c=0;c<avctx->channels;c++)
344             src2[c] = &src[c*n*2];
345         for(;n>0;n--)
346             for(c=0;c<avctx->channels;c++) {
347                 AV_WN16A(samples, bytestream_get_le16(&src2[c]));
348                 samples += 2;
349             }
350         break;
351     }
352     case CODEC_ID_PCM_U16LE:
353         DECODE(16, le16, src, samples, n, 0, 0x8000)
354         break;
355     case CODEC_ID_PCM_U16BE:
356         DECODE(16, be16, src, samples, n, 0, 0x8000)
357         break;
358     case CODEC_ID_PCM_S8:
359         for(;n>0;n--) {
360             *samples++ = *src++ + 128;
361         }
362         break;
363 #if HAVE_BIGENDIAN
364     case CODEC_ID_PCM_F64LE:
365         DECODE(64, le64, src, samples, n, 0, 0)
366         break;
367     case CODEC_ID_PCM_S32LE:
368     case CODEC_ID_PCM_F32LE:
369         DECODE(32, le32, src, samples, n, 0, 0)
370         break;
371     case CODEC_ID_PCM_S16LE:
372         DECODE(16, le16, src, samples, n, 0, 0)
373         break;
374     case CODEC_ID_PCM_F64BE:
375     case CODEC_ID_PCM_F32BE:
376     case CODEC_ID_PCM_S32BE:
377     case CODEC_ID_PCM_S16BE:
378 #else
379     case CODEC_ID_PCM_F64BE:
380         DECODE(64, be64, src, samples, n, 0, 0)
381         break;
382     case CODEC_ID_PCM_F32BE:
383     case CODEC_ID_PCM_S32BE:
384         DECODE(32, be32, src, samples, n, 0, 0)
385         break;
386     case CODEC_ID_PCM_S16BE:
387         DECODE(16, be16, src, samples, n, 0, 0)
388         break;
389     case CODEC_ID_PCM_F64LE:
390     case CODEC_ID_PCM_F32LE:
391     case CODEC_ID_PCM_S32LE:
392     case CODEC_ID_PCM_S16LE:
393 #endif /* HAVE_BIGENDIAN */
394     case CODEC_ID_PCM_U8:
395         memcpy(samples, src, n*sample_size);
396         break;
397     case CODEC_ID_PCM_ZORK:
398         for (; n > 0; n--) {
399             int v = *src++;
400             if (v < 128)
401                 v = 128 - v;
402             *samples++ = v;
403         }
404         break;
405     case CODEC_ID_PCM_ALAW:
406     case CODEC_ID_PCM_MULAW:
407         for(;n>0;n--) {
408             AV_WN16A(samples, s->table[*src++]);
409             samples += 2;
410         }
411         break;
412     case CODEC_ID_PCM_DVD:
413     {
414         const uint8_t *src8;
415         dst_int32_t = (int32_t *)s->frame.data[0];
416         n /= avctx->channels;
417         switch (avctx->bits_per_coded_sample) {
418         case 20:
419             while (n--) {
420                 c = avctx->channels;
421                 src8 = src + 4*c;
422                 while (c--) {
423                     *dst_int32_t++ = (bytestream_get_be16(&src) << 16) + ((*src8   &0xf0) << 8);
424                     *dst_int32_t++ = (bytestream_get_be16(&src) << 16) + ((*src8++ &0x0f) << 12);
425                 }
426                 src = src8;
427             }
428             break;
429         case 24:
430             while (n--) {
431                 c = avctx->channels;
432                 src8 = src + 4*c;
433                 while (c--) {
434                     *dst_int32_t++ = (bytestream_get_be16(&src) << 16) + ((*src8++) << 8);
435                     *dst_int32_t++ = (bytestream_get_be16(&src) << 16) + ((*src8++) << 8);
436                 }
437                 src = src8;
438             }
439             break;
440         }
441         break;
442     }
443     case CODEC_ID_PCM_LXF:
444     {
445         int i;
446         const uint8_t *src8;
447         dst_int32_t = (int32_t *)s->frame.data[0];
448         n /= avctx->channels;
449         //unpack and de-planerize
450         for (i = 0; i < n; i++) {
451             for (c = 0, src8 = src + i*5; c < avctx->channels; c++, src8 += n*5) {
452                 //extract low 20 bits and expand to 32 bits
453                 *dst_int32_t++ = (src8[2] << 28) | (src8[1] << 20) | (src8[0] << 12) |
454                                  ((src8[2] & 0xF) << 8) | src8[1];
455             }
456
457             for (c = 0, src8 = src + i*5; c < avctx->channels; c++, src8 += n*5) {
458                 //extract high 20 bits and expand to 32 bits
459                 *dst_int32_t++ = (src8[4] << 24) | (src8[3] << 16) |
460                                  ((src8[2] & 0xF0) << 8) | (src8[4] << 4) | (src8[3] >> 4);
461             }
462         }
463         break;
464     }
465     default:
466         return -1;
467     }
468
469     *got_frame_ptr   = 1;
470     *(AVFrame *)data = s->frame;
471
472     return buf_size;
473 }
474
475 #if CONFIG_ENCODERS
476 #define PCM_ENCODER(id_,sample_fmt_,name_,long_name_) \
477 AVCodec ff_ ## name_ ## _encoder = {            \
478     .name        = #name_,                      \
479     .type        = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,          \
480     .id          = id_,                         \
481     .init        = pcm_encode_init,             \
482     .encode2     = pcm_encode_frame,            \
483     .close       = pcm_encode_close,            \
484     .capabilities = CODEC_CAP_VARIABLE_FRAME_SIZE, \
485     .sample_fmts = (const enum AVSampleFormat[]){sample_fmt_,AV_SAMPLE_FMT_NONE}, \
486     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL(long_name_), \
487 }
488 #else
489 #define PCM_ENCODER(id,sample_fmt_,name,long_name_)
490 #endif
491
492 #if CONFIG_DECODERS
493 #define PCM_DECODER(id_,sample_fmt_,name_,long_name_)         \
494 AVCodec ff_ ## name_ ## _decoder = {            \
495     .name           = #name_,                   \
496     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,       \
497     .id             = id_,                      \
498     .priv_data_size = sizeof(PCMDecode),        \
499     .init           = pcm_decode_init,          \
500     .decode         = pcm_decode_frame,         \
501     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1,            \
502     .sample_fmts = (const enum AVSampleFormat[]){sample_fmt_,AV_SAMPLE_FMT_NONE}, \
503     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL(long_name_), \
504 }
505 #else
506 #define PCM_DECODER(id,sample_fmt_,name,long_name_)
507 #endif
508
509 #define PCM_CODEC(id, sample_fmt_, name, long_name_)         \
510     PCM_ENCODER(id,sample_fmt_,name,long_name_); PCM_DECODER(id,sample_fmt_,name,long_name_)
511
512 /* Note: Do not forget to add new entries to the Makefile as well. */
513 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_ALAW,  AV_SAMPLE_FMT_S16, pcm_alaw, "PCM A-law");
514 PCM_DECODER(CODEC_ID_PCM_DVD,   AV_SAMPLE_FMT_S32, pcm_dvd, "PCM signed 20|24-bit big-endian");
515 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_F32BE, AV_SAMPLE_FMT_FLT, pcm_f32be, "PCM 32-bit floating point big-endian");
516 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_F32LE, AV_SAMPLE_FMT_FLT, pcm_f32le, "PCM 32-bit floating point little-endian");
517 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_F64BE, AV_SAMPLE_FMT_DBL, pcm_f64be, "PCM 64-bit floating point big-endian");
518 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_F64LE, AV_SAMPLE_FMT_DBL, pcm_f64le, "PCM 64-bit floating point little-endian");
519 PCM_DECODER(CODEC_ID_PCM_LXF,   AV_SAMPLE_FMT_S32, pcm_lxf, "PCM signed 20-bit little-endian planar");
520 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_MULAW, AV_SAMPLE_FMT_S16, pcm_mulaw, "PCM mu-law");
521 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_S8,    AV_SAMPLE_FMT_U8,  pcm_s8, "PCM signed 8-bit");
522 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_S16BE, AV_SAMPLE_FMT_S16, pcm_s16be, "PCM signed 16-bit big-endian");
523 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_S16LE, AV_SAMPLE_FMT_S16, pcm_s16le, "PCM signed 16-bit little-endian");
524 PCM_DECODER(CODEC_ID_PCM_S16LE_PLANAR, AV_SAMPLE_FMT_S16, pcm_s16le_planar, "PCM 16-bit little-endian planar");
525 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_S24BE, AV_SAMPLE_FMT_S32, pcm_s24be, "PCM signed 24-bit big-endian");
526 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_S24DAUD, AV_SAMPLE_FMT_S16,  pcm_s24daud, "PCM D-Cinema audio signed 24-bit");
527 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_S24LE, AV_SAMPLE_FMT_S32, pcm_s24le, "PCM signed 24-bit little-endian");
528 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_S32BE, AV_SAMPLE_FMT_S32, pcm_s32be, "PCM signed 32-bit big-endian");
529 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_S32LE, AV_SAMPLE_FMT_S32, pcm_s32le, "PCM signed 32-bit little-endian");
530 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_U8,    AV_SAMPLE_FMT_U8,  pcm_u8, "PCM unsigned 8-bit");
531 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_U16BE, AV_SAMPLE_FMT_S16, pcm_u16be, "PCM unsigned 16-bit big-endian");
532 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_U16LE, AV_SAMPLE_FMT_S16, pcm_u16le, "PCM unsigned 16-bit little-endian");
533 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_U24BE, AV_SAMPLE_FMT_S32, pcm_u24be, "PCM unsigned 24-bit big-endian");
534 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_U24LE, AV_SAMPLE_FMT_S32, pcm_u24le, "PCM unsigned 24-bit little-endian");
535 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_U32BE, AV_SAMPLE_FMT_S32, pcm_u32be, "PCM unsigned 32-bit big-endian");
536 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_U32LE, AV_SAMPLE_FMT_S32, pcm_u32le, "PCM unsigned 32-bit little-endian");
537 PCM_DECODER(CODEC_ID_PCM_ZORK,  AV_SAMPLE_FMT_U8,  pcm_zork,  "PCM Zork");