24c43f61cffcf0d0feadc77c8949bb9ac66e6479
[vlc.git] / modules / packetizer / mpeg4audio.c
1 /*****************************************************************************
2  * mpeg4audio.c: parse and packetize an MPEG 4 audio stream
3  *****************************************************************************
4  * Copyright (C) 2001, 2002, 2006 the VideoLAN team
5  * $Id$
6  *
7  * Authors: Laurent Aimar <fenrir@via.ecp.fr>
8  *          Gildas Bazin <gbazin@netcourrier.com>
9  *
10  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
11  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
12  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
13  * (at your option) any later version.
14  *
15  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
16  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
17  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
18  * GNU General Public License for more details.
19  *
20  * You should have received a copy of the GNU General Public License
21  * along with this program; if not, write to the Free Software
22  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston MA 02110-1301, USA.
23  *****************************************************************************/
24
25 /*****************************************************************************
26  * Preamble
27  *****************************************************************************/
28 #include <stdlib.h>                                      /* malloc(), free() */
29 #include <string.h>                                              /* strdup() */
30
31 #include <vlc/vlc.h>
32 #include <vlc_aout.h>
33 #include <vlc_codec.h>
34 #include <vlc_block.h>
35 #include <vlc_sout.h>
36 #include <vlc_codecs.h>
37
38 #include "vlc_block_helper.h"
39
40 /* AAC Config in ES:
41  *
42  * AudioObjectType          5 bits
43  * samplingFrequencyIndex   4 bits
44  * if (samplingFrequencyIndex == 0xF)
45  *  samplingFrequency   24 bits
46  * channelConfiguration     4 bits
47  * GA_SpecificConfig
48  *  FrameLengthFlag         1 bit 1024 or 960
49  *  DependsOnCoreCoder      1 bit (always 0)
50  *  ExtensionFlag           1 bit (always 0)
51  */
52
53 /*****************************************************************************
54  * decoder_sys_t : decoder descriptor
55  *****************************************************************************/
56 struct decoder_sys_t
57 {
58     /*
59      * Input properties
60      */
61     int i_state;
62
63     block_bytestream_t bytestream;
64
65     /*
66      * Common properties
67      */
68     audio_date_t end_date;
69     mtime_t i_pts;
70
71     int i_frame_size;
72     unsigned int i_raw_blocks;
73     unsigned int i_channels;
74     unsigned int i_rate, i_frame_length, i_header_size;
75 };
76
77 enum {
78
79     STATE_NOSYNC,
80     STATE_SYNC,
81     STATE_HEADER,
82     STATE_NEXT_SYNC,
83     STATE_GET_DATA,
84     STATE_SEND_DATA
85 };
86
87 static int i_sample_rates[] =
88 {
89     96000, 88200, 64000, 48000, 44100, 32000, 24000, 22050,
90     16000, 12000, 11025, 8000,  7350,  0,     0,     0
91 };
92
93 #define ADTS_HEADER_SIZE 9
94
95 /****************************************************************************
96  * Local prototypes
97  ****************************************************************************/
98 static int  OpenPacketizer( vlc_object_t * );
99 static void ClosePacketizer( vlc_object_t * );
100
101 static block_t *PacketizeBlock    ( decoder_t *, block_t ** );
102 static block_t *ADTSPacketizeBlock( decoder_t *, block_t ** );
103
104 static uint8_t *GetOutBuffer ( decoder_t *, void ** );
105
106 static int ADTSSyncInfo( decoder_t *, const byte_t * p_buf,
107                          unsigned int * pi_channels,
108                          unsigned int * pi_sample_rate,
109                          unsigned int * pi_frame_length,
110                          unsigned int * pi_header_size,
111                          unsigned int * pi_raw_blocks );
112
113 /*****************************************************************************
114  * Module descriptor
115  *****************************************************************************/
116 vlc_module_begin();
117     set_category( CAT_SOUT );
118     set_subcategory( SUBCAT_SOUT_PACKETIZER );
119     set_description( _("MPEG4 audio packetizer") );
120     set_capability( "packetizer", 50 );
121     set_callbacks( OpenPacketizer, ClosePacketizer );
122 vlc_module_end();
123
124 /*****************************************************************************
125  * OpenPacketizer: probe the packetizer and return score
126  *****************************************************************************/
127 static int OpenPacketizer( vlc_object_t *p_this )
128 {
129     decoder_t *p_dec = (decoder_t*)p_this;
130     decoder_sys_t *p_sys;
131
132     if( p_dec->fmt_in.i_codec != VLC_FOURCC( 'm', 'p', '4', 'a' ) )
133     {
134         return VLC_EGENERIC;
135     }
136
137     /* Allocate the memory needed to store the decoder's structure */
138     if( ( p_dec->p_sys = p_sys =
139           (decoder_sys_t *)malloc(sizeof(decoder_sys_t)) ) == NULL )
140     {
141         msg_Err( p_dec, "out of memory" );
142         return VLC_EGENERIC;
143     }
144
145     /* Misc init */
146     p_sys->i_state = STATE_NOSYNC;
147     aout_DateSet( &p_sys->end_date, 0 );
148     p_sys->bytestream = block_BytestreamInit( p_dec );
149
150     /* Set output properties */
151     p_dec->fmt_out.i_cat = AUDIO_ES;
152     p_dec->fmt_out.i_codec = VLC_FOURCC('m','p','4','a');
153
154     /* Set callback */
155     p_dec->pf_packetize = PacketizeBlock;
156
157     msg_Dbg( p_dec, "running MPEG4 audio packetizer" );
158
159     if( p_dec->fmt_in.i_extra > 0 )
160     {
161         uint8_t *p_config = (uint8_t*)p_dec->fmt_in.p_extra;
162         int     i_index;
163
164         i_index = ( ( p_config[0] << 1 ) | ( p_config[1] >> 7 ) ) & 0x0f;
165         if( i_index != 0x0f )
166         {
167             p_dec->fmt_out.audio.i_rate = i_sample_rates[i_index];
168             p_dec->fmt_out.audio.i_frame_length =
169                 (( p_config[1] >> 2 ) & 0x01) ? 960 : 1024;
170         }
171         else
172         {
173             p_dec->fmt_out.audio.i_rate = ( ( p_config[1] & 0x7f ) << 17 ) |
174                 ( p_config[2] << 9 ) | ( p_config[3] << 1 ) |
175                 ( p_config[4] >> 7 );
176             p_dec->fmt_out.audio.i_frame_length =
177                 (( p_config[4] >> 2 ) & 0x01) ? 960 : 1024;
178         }
179
180         msg_Dbg( p_dec, "AAC %dHz %d samples/frame",
181                  p_dec->fmt_out.audio.i_rate,
182                  p_dec->fmt_out.audio.i_frame_length );
183
184         aout_DateInit( &p_sys->end_date, p_dec->fmt_out.audio.i_rate );
185
186         p_dec->fmt_out.audio.i_channels = p_dec->fmt_in.audio.i_channels;
187         p_dec->fmt_out.i_extra = p_dec->fmt_in.i_extra;
188         p_dec->fmt_out.p_extra = malloc( p_dec->fmt_in.i_extra );
189         memcpy( p_dec->fmt_out.p_extra, p_dec->fmt_in.p_extra,
190                 p_dec->fmt_in.i_extra );
191     }
192     else
193     {
194         msg_Dbg( p_dec, "no decoder specific info, must be an ADTS stream" );
195
196         aout_DateInit( &p_sys->end_date, p_dec->fmt_in.audio.i_rate );
197
198         /* We will try to create a AAC Config from adts */
199         p_dec->fmt_out.i_extra = 0;
200         p_dec->fmt_out.p_extra = NULL;
201         p_dec->pf_packetize = ADTSPacketizeBlock;
202     }
203
204     return VLC_SUCCESS;
205 }
206
207 /****************************************************************************
208  * PacketizeBlock: the whole thing
209  ****************************************************************************
210  * This function must be fed with complete frames.
211  ****************************************************************************/
212 static block_t *PacketizeBlock( decoder_t *p_dec, block_t **pp_block )
213 {
214     decoder_sys_t *p_sys = p_dec->p_sys;
215     block_t *p_block;
216
217     if( !pp_block || !*pp_block ) return NULL;
218
219     if( (*pp_block)->i_flags&(BLOCK_FLAG_DISCONTINUITY|BLOCK_FLAG_CORRUPTED) )
220     {
221         //aout_DateSet( &p_sys->end_date, 0 );
222         block_Release( *pp_block );
223         return NULL;
224     }
225
226     p_block = *pp_block;
227     *pp_block = NULL; /* Don't reuse this block */
228
229     if( !aout_DateGet( &p_sys->end_date ) && !p_block->i_pts )
230     {
231         /* We've just started the stream, wait for the first PTS. */
232         block_Release( p_block );
233         return NULL;
234     }
235     else if( p_block->i_pts != 0 &&
236              p_block->i_pts != aout_DateGet( &p_sys->end_date ) )
237     {
238         aout_DateSet( &p_sys->end_date, p_block->i_pts );
239     }
240
241     p_block->i_pts = p_block->i_dts = aout_DateGet( &p_sys->end_date );
242
243     p_block->i_length = aout_DateIncrement( &p_sys->end_date,
244         p_dec->fmt_out.audio.i_frame_length ) - p_block->i_pts;
245
246     return p_block;
247 }
248
249 /****************************************************************************
250  * DTSPacketizeBlock: the whole thing
251  ****************************************************************************/
252 static block_t *ADTSPacketizeBlock( decoder_t *p_dec, block_t **pp_block )
253 {
254     decoder_sys_t *p_sys = p_dec->p_sys;
255     uint8_t p_header[ADTS_HEADER_SIZE];
256     void *p_out_buffer;
257     uint8_t *p_buf;
258
259     if( !pp_block || !*pp_block ) return NULL;
260
261     if( (*pp_block)->i_flags&(BLOCK_FLAG_DISCONTINUITY|BLOCK_FLAG_CORRUPTED) )
262     {
263         if( (*pp_block)->i_flags&BLOCK_FLAG_CORRUPTED )
264         {
265             p_sys->i_state = STATE_NOSYNC;
266             block_BytestreamFlush( &p_sys->bytestream );
267         }
268         //aout_DateSet( &p_sys->end_date, 0 );
269         block_Release( *pp_block );
270         return NULL;
271     }
272
273     if( !aout_DateGet( &p_sys->end_date ) && !(*pp_block)->i_pts )
274     {
275         /* We've just started the stream, wait for the first PTS. */
276         block_Release( *pp_block );
277         return NULL;
278     }
279
280     block_BytestreamPush( &p_sys->bytestream, *pp_block );
281
282     while( 1 )
283     {
284         switch( p_sys->i_state )
285         {
286
287         case STATE_NOSYNC:
288             while( block_PeekBytes( &p_sys->bytestream, p_header, 2 )
289                    == VLC_SUCCESS )
290             {
291                 /* Look for sync word - should be 0xfff + 2 layer bits */
292                 if( p_header[0] == 0xff && (p_header[1] & 0xf6) == 0xf0 )
293                 {
294                     p_sys->i_state = STATE_SYNC;
295                     break;
296                 }
297                 block_SkipByte( &p_sys->bytestream );
298             }
299             if( p_sys->i_state != STATE_SYNC )
300             {
301                 block_BytestreamFlush( &p_sys->bytestream );
302
303                 /* Need more data */
304                 return NULL;
305             }
306
307         case STATE_SYNC:
308             /* New frame, set the Presentation Time Stamp */
309             p_sys->i_pts = p_sys->bytestream.p_block->i_pts;
310             if( p_sys->i_pts != 0 &&
311                 p_sys->i_pts != aout_DateGet( &p_sys->end_date ) )
312             {
313                 aout_DateSet( &p_sys->end_date, p_sys->i_pts );
314             }
315             p_sys->i_state = STATE_HEADER;
316             break;
317
318         case STATE_HEADER:
319             /* Get ADTS frame header (ADTS_HEADER_SIZE bytes) */
320             if( block_PeekBytes( &p_sys->bytestream, p_header,
321                                  ADTS_HEADER_SIZE ) != VLC_SUCCESS )
322             {
323                 /* Need more data */
324                 return NULL;
325             }
326
327             /* Check if frame is valid and get frame info */
328             p_sys->i_frame_size = ADTSSyncInfo( p_dec, p_header,
329                                                 &p_sys->i_channels,
330                                                 &p_sys->i_rate,
331                                                 &p_sys->i_frame_length,
332                                                 &p_sys->i_header_size,
333                                                 &p_sys->i_raw_blocks );
334             if( p_sys->i_frame_size <= 0 )
335             {
336                 msg_Dbg( p_dec, "emulated sync word" );
337                 block_SkipByte( &p_sys->bytestream );
338                 p_sys->i_state = STATE_NOSYNC;
339                 break;
340             }
341
342             p_sys->i_state = STATE_NEXT_SYNC;
343
344         case STATE_NEXT_SYNC:
345             /* TODO: If p_block == NULL, flush the buffer without checking the
346              * next sync word */
347
348             /* Check if next expected frame contains the sync word */
349             if( block_PeekOffsetBytes( &p_sys->bytestream, p_sys->i_frame_size
350                                        + p_sys->i_header_size, p_header, 2 )
351                 != VLC_SUCCESS )
352             {
353                 /* Need more data */
354                 return NULL;
355             }
356
357             if( p_header[0] != 0xff || (p_header[1] & 0xf6) != 0xf0 )
358             {
359                 msg_Dbg( p_dec, "emulated sync word "
360                          "(no sync on following frame)" );
361                 p_sys->i_state = STATE_NOSYNC;
362                 block_SkipByte( &p_sys->bytestream );
363                 break;
364             }
365
366             p_sys->i_state = STATE_SEND_DATA;
367             break;
368
369         case STATE_GET_DATA:
370             /* Make sure we have enough data.
371              * (Not useful if we went through NEXT_SYNC) */
372             if( block_WaitBytes( &p_sys->bytestream, p_sys->i_frame_size +
373                                  p_sys->i_header_size) != VLC_SUCCESS )
374             {
375                 /* Need more data */
376                 return NULL;
377             }
378             p_sys->i_state = STATE_SEND_DATA;
379
380         case STATE_SEND_DATA:
381             if( !(p_buf = GetOutBuffer( p_dec, &p_out_buffer )) )
382             {
383                 //p_dec->b_error = VLC_TRUE;
384                 return NULL;
385             }
386
387             /* When we reach this point we already know we have enough
388              * data available. */
389
390             /* Skip the ADTS header */
391             block_SkipBytes( &p_sys->bytestream, p_sys->i_header_size );
392
393             /* Copy the whole frame into the buffer */
394             block_GetBytes( &p_sys->bytestream, p_buf, p_sys->i_frame_size );
395
396             /* Make sure we don't reuse the same pts twice */
397             if( p_sys->i_pts == p_sys->bytestream.p_block->i_pts )
398                 p_sys->i_pts = p_sys->bytestream.p_block->i_pts = 0;
399
400             /* So p_block doesn't get re-added several times */
401             *pp_block = block_BytestreamPop( &p_sys->bytestream );
402
403             p_sys->i_state = STATE_NOSYNC;
404
405             return p_out_buffer;
406         }
407     }
408
409     return NULL;
410 }
411
412 /*****************************************************************************
413  * GetOutBuffer:
414  *****************************************************************************/
415 static uint8_t *GetOutBuffer( decoder_t *p_dec, void **pp_out_buffer )
416 {
417     decoder_sys_t *p_sys = p_dec->p_sys;
418     block_t *p_block;
419
420     if( p_dec->fmt_out.audio.i_rate != p_sys->i_rate )
421     {
422         msg_Info( p_dec, "AAC channels: %d samplerate: %d",
423                   p_sys->i_channels, p_sys->i_rate );
424
425         aout_DateInit( &p_sys->end_date, p_sys->i_rate );
426         aout_DateSet( &p_sys->end_date, p_sys->i_pts );
427     }
428
429     p_dec->fmt_out.audio.i_rate     = p_sys->i_rate;
430     p_dec->fmt_out.audio.i_channels = p_sys->i_channels;
431     p_dec->fmt_out.audio.i_bytes_per_frame = p_sys->i_frame_size;
432     p_dec->fmt_out.audio.i_frame_length = p_sys->i_frame_length;
433
434 #if 0
435     p_dec->fmt_out.audio.i_original_channels = p_sys->i_channels_conf;
436     p_dec->fmt_out.audio.i_physical_channels =
437         p_sys->i_channels_conf & AOUT_CHAN_PHYSMASK;
438 #endif
439
440     p_block = block_New( p_dec, p_sys->i_frame_size );
441     if( p_block == NULL ) return NULL;
442
443     p_block->i_pts = p_block->i_dts = aout_DateGet( &p_sys->end_date );
444
445     p_block->i_length = aout_DateIncrement( &p_sys->end_date,
446                             p_sys->i_frame_length ) - p_block->i_pts;
447
448     *pp_out_buffer = p_block;
449     return p_block->p_buffer;
450 }
451
452 /*****************************************************************************
453  * ClosePacketizer: clean up the packetizer
454  *****************************************************************************/
455 static void ClosePacketizer( vlc_object_t *p_this )
456 {
457     decoder_t *p_dec = (decoder_t *)p_this;
458     decoder_sys_t *p_sys = p_dec->p_sys;
459
460     block_BytestreamRelease( &p_sys->bytestream );
461
462     free( p_dec->p_sys );
463 }
464
465 /*****************************************************************************
466  * ADTSSyncInfo: parse MPEG 4 audio ADTS sync info
467  *****************************************************************************/
468 static int ADTSSyncInfo( decoder_t * p_dec, const byte_t * p_buf,
469                          unsigned int * pi_channels,
470                          unsigned int * pi_sample_rate,
471                          unsigned int * pi_frame_length,
472                          unsigned int * pi_header_size,
473                          unsigned int * pi_raw_blocks_in_frame )
474 {
475     int i_id, i_profile, i_sample_rate_idx, i_frame_size;
476     vlc_bool_t b_crc;
477
478     /* Fixed header between frames */
479     i_id = ( (p_buf[1] >> 3) & 0x01 ) ? 2 : 4;
480     b_crc = !(p_buf[1] & 0x01);
481     i_profile = p_buf[2] >> 6;
482     i_sample_rate_idx = (p_buf[2] >> 2) & 0x0f;
483     *pi_sample_rate = i_sample_rates[i_sample_rate_idx];
484     *pi_channels = ((p_buf[2] & 0x01) << 2) | ((p_buf[3] >> 6) & 0x03);
485
486     /* Variable header */
487     i_frame_size = ((p_buf[3] & 0x03) << 11) | (p_buf[4] << 3) |
488                    ((p_buf[5] >> 5) & 0x7);
489     *pi_raw_blocks_in_frame = (p_buf[6] & 0x02) + 1;
490
491     if( !*pi_sample_rate || !*pi_channels || !i_frame_size )
492     {
493         return 0;
494     }
495
496     /* Fixme */
497     *pi_frame_length = 1024;
498
499     /* Build the decoder specific info header */
500     if( !p_dec->fmt_out.i_extra )
501     {
502         p_dec->fmt_out.i_extra = 2;
503         p_dec->fmt_out.p_extra = malloc( 2 );
504         ((uint8_t *)p_dec->fmt_out.p_extra)[0] =
505             (i_profile + 1) << 3 | (i_sample_rate_idx >> 1);
506         ((uint8_t *)p_dec->fmt_out.p_extra)[1] =
507             ((i_sample_rate_idx & 0x01) << 7) | (*pi_channels <<3);
508     }
509
510     /* ADTS header length */
511     *pi_header_size = b_crc ? 9 : 7;
512
513     return i_frame_size - *pi_header_size;
514 }