6ab78dfd2e19cfa6049e887d2b3425b954cb7e9b
[vlc.git] / plugins / mpeg_system / mpeg_audio.c
1 /*****************************************************************************
2  * mpeg_audio.c : mpeg_audio Stream input module for vlc
3  *****************************************************************************
4  * Copyright (C) 2001 VideoLAN
5  * $Id: mpeg_audio.c,v 1.6 2002/05/14 14:13:00 fenrir Exp $
6  * Authors: Laurent Aimar <fenrir@via.ecp.fr>
7  * 
8  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
9  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
10  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
11  * (at your option) any later version.
12  * 
13  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
14  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
15  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
16  * GNU General Public License for more details.
17  *
18  * You should have received a copy of the GNU General Public License
19  * along with this program; if not, write to the Free Software
20  * Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA  02111, USA.
21  *****************************************************************************/
22
23 /*****************************************************************************
24  * Preamble
25  *****************************************************************************/
26 #include <stdlib.h>                                      /* malloc(), free() */
27
28 #include <videolan/vlc.h>
29
30 #include <sys/types.h>
31
32 #include "stream_control.h"
33 #include "input_ext-intf.h"
34 #include "input_ext-dec.h"
35 #include "input_ext-plugins.h"
36
37 /*****************************************************************************
38  * Local prototypes
39  *****************************************************************************/
40 static void input_getfunctions( function_list_t * p_function_list );
41 static int  MPEGAudioDemux         ( struct input_thread_s * );
42 static int  MPEGAudioInit          ( struct input_thread_s * );
43 static void MPEGAudioEnd           ( struct input_thread_s * );
44
45 /* TODO: support MPEG-2.5, not difficult */
46
47 /*****************************************************************************
48  * Build configuration tree.
49  *****************************************************************************/
50 MODULE_CONFIG_START
51 MODULE_CONFIG_STOP
52
53 MODULE_INIT_START
54     SET_DESCRIPTION( "MPEG I/II Audio stream demux" )
55     ADD_CAPABILITY( DEMUX, 110 )
56     ADD_SHORTCUT( "mpeg_audio" )
57 MODULE_INIT_STOP
58
59 MODULE_ACTIVATE_START
60     input_getfunctions( &p_module->p_functions->demux );
61 MODULE_ACTIVATE_STOP
62
63 MODULE_DEACTIVATE_START
64 MODULE_DEACTIVATE_STOP
65
66 /*****************************************************************************
67  * Functions exported as capabilities. They are declared as static so that
68  * we don't pollute the namespace too much.
69  *****************************************************************************/
70 static void input_getfunctions( function_list_t * p_function_list )
71 {
72 #define input p_function_list->functions.demux
73     input.pf_init             = MPEGAudioInit;
74     input.pf_end              = MPEGAudioEnd;
75     input.pf_demux            = MPEGAudioDemux;
76     input.pf_rewind           = NULL;
77 #undef input
78 }
79
80 /*****************************************************************************
81  * Definitions of structures  and functions used by this plugins 
82  *****************************************************************************/
83
84 /* XXX set this to 0 to avoid problem with PS XXX */
85 /* but with some file or web radio will failed to detect */
86 /* it's you to choose */
87 #define MPEGAUDIO_MAXTESTPOS    0
88
89 #define MPEGAUDIO_MAXFRAMESIZE  1500 /* no exactly */
90
91 typedef struct mpegaudio_format_s
92 {
93     u32 i_header;
94     int i_version;
95     int i_layer;
96     int i_crc;
97     int i_bitrate;
98     int i_samplingfreq;
99     int i_padding;
100     int i_extension;
101     int i_mode;
102     int i_modeext;
103     int i_copyright;
104     int i_original;
105     int i_emphasis;
106
107 } mpegaudio_format_t;
108
109 /* Xing Header if present */
110 #define FRAMES_FLAG     0x0001  /* these flags is for i_flags */
111 #define BYTES_FLAG      0x0002  /* because all is optionnal */
112 #define TOC_FLAG        0x0004
113 #define VBR_SCALE_FLAG  0x0008
114 typedef struct mpegaudio_xing_header_s
115 {
116     int i_flags;      /* from Xing header data */
117     int i_frames;     /* total bit stream frames from Xing header data */
118     int i_bytes;      /* total bit stream bytes from Xing header data */
119     int i_vbr_scale;  /* encoded vbr scale from Xing header data */
120     u8  i_toc[100];   /* for seek */
121     int i_avgbitrate; /* calculated, XXX: bits/sec not Kb */
122 } mpegaudio_xing_header_t;
123
124 typedef struct demux_data_mpegaudio_s
125 {
126     mtime_t i_pts;
127
128     int     i_framecount;
129    
130     es_descriptor_t         *p_es;
131     mpegaudio_format_t      mpeg;
132     mpegaudio_xing_header_t xingheader;
133
134 } demux_data_mpegaudio_t;
135
136
137 static int mpegaudio_bitrate[2][3][16] =
138 {
139     {
140         { 0, 32, 64, 96, 128, 160, 192, 224, 256, 288, 320, 352, 384, 416, 448, 0 }, /* v1 l1 */
141         { 0, 32, 48, 56,  64,  80,  96, 112, 128, 160, 192, 224, 256, 320, 384, 0 }, /* v1 l2 */
142         { 0, 32, 40, 48,  56,  64,  80,  96, 112, 128, 160, 192, 224, 256, 320, 0 }  /* v1 l3 */
143     },
144     
145     {
146         { 0, 32, 48, 56,  64,  80,  96, 112, 128, 144, 160, 176, 192, 224, 256, 0 }, /* v2 l1 */
147         { 0,  8, 16, 24,  32,  40,  48,  56,  64,  80,  96, 112, 128, 144, 160, 0 }, /* v2 l2 */
148         { 0,  8, 16, 24,  32,  40,  48,  56,  64,  80,  96, 112, 128, 144, 160, 0 }  /* v2 l3 */
149     }
150
151 };
152
153 static int mpegaudio_samplingfreq[2][4] = /* version 1 then 2 */
154 {
155     { 44100, 48000, 32000, 0 },
156     { 22050, 24000, 16000, 0 }
157 };
158
159 static char* mpegaudio_mode[4] =
160 {
161     "stereo", "joint stereo", "dual channel", "mono"
162 };
163
164 static __inline__ u32 __GetDWBE( byte_t *p_buff )
165 {
166     return( ( (*(p_buff)) << 24 ) + ( (*(p_buff+1)) << 16 ) +
167                     ( (*(p_buff+2)) << 8 ) +  ( (*(p_buff+3)) ) );
168 }
169
170 static int __CheckPS( input_thread_t *p_input )
171 {
172     byte_t *p_buff;
173     int i_size = input_Peek( p_input, &p_buff, 8196 );
174
175     while( i_size > 0 )
176     {
177         if( !(*p_buff) && !(*(p_buff + 1)) 
178                 && (*(p_buff + 2) == 1 ) && (*(p_buff + 3) >= 0xB9 ) )
179         {
180             return( 1 );  /* it could be ps so ...*/
181         }
182         p_buff++;
183         i_size--;
184     }
185     return( 0 );
186 }
187
188 /*
189 #define __GetDWBE( p_buff ) \
190     ( ( (*(p_buff)) << 24 ) + ( (*(p_buff+1)) << 16 ) + \
191       ( (*(p_buff+2)) << 8 ) +  ( (*(p_buff+3)) ) )
192 */
193 /*****************************************************************************
194  * MPEGAudio_CheckHeader : Test the validity of the header 
195  *****************************************************************************/
196 static int MPEGAudio_CheckHeader( u32 i_header )
197 {
198     if( ((( i_header >> 20 )&0x0FFF) != 0x0FFF )  /* header sync */
199         || (((i_header >> 17)&0x03) == 0 )  /* valid layer ?*/
200         || (((i_header >> 12)&0x0F) == 0x0F )
201         || (((i_header >> 12)&0x0F) == 0x00 ) /* valid bitrate ? */
202         || (((i_header >> 10) & 0x03) == 0x03 ) /* valide sampling freq ? */
203         || ((i_header & 0x03) == 0x02 )) /* valid emphasis ? */
204     {
205         return( 0 ); /*invalid */
206     }
207     return( 1 ); /* valid */
208 }
209
210 /*****************************************************************************
211  * MPEGAudio_ParseHeader : Parse a header ;)
212  *****************************************************************************/
213 static void MPEGAudio_ParseHeader( u32 i_header, mpegaudio_format_t *p_mpeg )
214 {
215     p_mpeg->i_header = i_header;
216     p_mpeg->i_version =  1 - ( ( i_header >> 19 ) & 0x01 );
217     p_mpeg->i_layer =  3 - ( ( i_header >> 17 ) & 0x03 );
218     p_mpeg->i_crc = 1 - (( i_header >> 16 ) & 0x01);
219     p_mpeg->i_bitrate = mpegaudio_bitrate[p_mpeg->i_version][p_mpeg->i_layer][(i_header>>12)&0x0F];
220     p_mpeg->i_samplingfreq = mpegaudio_samplingfreq[p_mpeg->i_version][(i_header>>10)&0x03];
221     p_mpeg->i_padding = (( i_header >> 9 ) & 0x01);
222     p_mpeg->i_extension = ( i_header >> 7 ) & 0x01;
223     p_mpeg->i_mode = ( i_header >> 6 ) & 0x03;
224     p_mpeg->i_modeext = ( i_header >> 4 ) & 0x03;
225     p_mpeg->i_copyright = ( i_header >> 3 ) & 0x01;
226     p_mpeg->i_original = ( i_header >> 2 ) & 0x01;
227     p_mpeg->i_emphasis = ( i_header ) & 0x03;
228 }
229
230 /*****************************************************************************
231  * MPEGAudio_FrameSize : give the size of a frame in the mpeg stream
232  *****************************************************************************/
233 static int MPEGAudio_FrameSize( mpegaudio_format_t *p_mpeg )
234 {
235     /* XXX if crc do i need to add 2 bytes or not? */
236     switch( p_mpeg->i_layer )
237     {
238         case( 0 ):
239             return( ( ( ( !p_mpeg->i_version ? 12000 : 6000 ) * 
240                          p_mpeg->i_bitrate ) / 
241                          p_mpeg->i_samplingfreq + p_mpeg->i_padding ) * 4);
242         case( 1 ):
243         case( 2 ):
244             return( ( ( !p_mpeg->i_version ? 144000 : 72000 ) * 
245                          p_mpeg->i_bitrate ) /  
246                          p_mpeg->i_samplingfreq + p_mpeg->i_padding );
247     }
248     return( 1024 ); /* must never happen, 1k to advance in stream*/
249 }
250
251 /*****************************************************************************
252  * MPEGAudio_DecodedFrameSize : give the length of the decoded pcm data
253  *****************************************************************************/
254 static int MPEGAudio_DecodedFrameSize( mpegaudio_format_t *p_mpeg )
255 {
256     switch( p_mpeg->i_layer )
257     {
258         case( 0 ): /* layer 1 */
259             return( 384);
260         case( 1 ): /* layer 2 */
261             return( 1152 );
262         case( 2 ): /* layer 3 */
263             return( !p_mpeg->i_version ? 1152 : 576 ); 
264             /* XXX: perhaps we have to /2 for all layer but i'm not sure */
265     }
266     return( 0 );
267 }
268
269 /*****************************************************************************
270  * MPEGAudio_FindFrame : Find a header that could be valid. 
271  *****************************************************************************
272  * The idea is to search for 2 consecutive headers that seem valid 
273  * Perhaps we can search 2 header with same version or samplefreq(...) to be
274  * more secure but this seems to be enougth
275  *****************************************************************************/
276 static int MPEGAudio_FindFrame( input_thread_t *p_input, 
277                                  int *pi_pos, 
278                                  mpegaudio_format_t *p_mpeg,
279                                  int i_posmax )
280 {
281     byte_t *p_buff;
282     u32 i_header;
283     int i_framesize;
284
285     int i_pos = 0;
286     int i_size = input_Peek( p_input, &p_buff, i_posmax+MPEGAUDIO_MAXFRAMESIZE);
287
288     while( i_pos <= __MIN( i_posmax, i_size - 4) )
289     {
290         i_header = __GetDWBE( p_buff );
291         if( MPEGAudio_CheckHeader( i_header ) )
292         {
293             MPEGAudio_ParseHeader( i_header, p_mpeg );
294             i_framesize = MPEGAudio_FrameSize( p_mpeg );
295             if(  i_pos + i_framesize + 4 > i_size )
296             {
297                 *pi_pos = i_pos;
298                 return( 1 );
299             }
300             else
301             {
302                 if( MPEGAudio_CheckHeader( __GetDWBE( p_buff + i_framesize ) ) )
303                 {
304                     *pi_pos = i_pos;
305                     return( 2 );
306                 }
307             }
308         }
309         p_buff++;
310         i_pos++;
311     }
312
313     *pi_pos = 0;
314     return( 0 );
315 }
316
317 /*****************************************************************************
318  * MPEGAudio_ExtractXingHeader : extract a Xing header if exist
319  *****************************************************************************
320  * It also calcul avgbitrate, using Xing header if present or assume that
321  * the bitrate of the first frame is the same for the all file
322  *****************************************************************************/
323 static void MPEGAudio_ExtractXingHeader( input_thread_t *p_input,
324                                     mpegaudio_xing_header_t *p_xh )
325 {
326     int i_pos;
327     int i_size;
328     mpegaudio_format_t mpeg;
329     byte_t  *p_buff;
330     
331     p_xh->i_flags = 0;  /* nothing present */
332     if( !(MPEGAudio_FindFrame( p_input, &i_pos, &mpeg, 2024 )) )
333     {
334         return; /* failed , can't */
335     }
336     p_xh->i_avgbitrate = mpeg.i_bitrate * 1000; /* default */
337
338     /* 1024 is enougth */
339     if( ( i_size = input_Peek( p_input, &p_buff, 1024 + i_pos ) ) < 8 )
340     {
341         return;
342     }
343     p_buff += i_pos;
344
345     /* calculate pos of xing header */
346     if( !mpeg.i_version )
347     {
348         p_buff += mpeg.i_mode != 3 ? 36 : 21;
349     }
350     else
351     {
352         p_buff += mpeg.i_mode != 3 ? 21 : 13;
353     }
354     
355     if( (*p_buff != 'X' )||(*(p_buff+1) != 'i' )
356         ||(*(p_buff+2) != 'n' )||(*(p_buff+3) != 'g' ) )
357     {
358         return;
359     }
360     p_buff += 4;
361
362     p_xh->i_flags = __GetDWBE( p_buff ); 
363     p_buff += 4;
364
365     if( p_xh->i_flags&FRAMES_FLAG ) 
366     {
367         p_xh->i_frames = __GetDWBE( p_buff );
368         p_buff += 4;
369     }
370     if( p_xh->i_flags&BYTES_FLAG ) 
371     {
372         p_xh->i_bytes = __GetDWBE( p_buff );
373         p_buff += 4;
374     }
375     if( p_xh->i_flags&TOC_FLAG ) 
376     {
377         FAST_MEMCPY( p_xh->i_toc, p_buff, 100 );
378         p_buff += 100;
379     }
380     if( p_xh->i_flags&VBR_SCALE_FLAG ) 
381     {
382         p_xh->i_vbr_scale = __GetDWBE( p_buff );
383         p_buff += 4;
384     }
385     if( ( p_xh->i_flags&FRAMES_FLAG )&&( p_xh->i_flags&BYTES_FLAG ) )
386     {
387         p_xh->i_avgbitrate = 
388               ((u64)p_xh->i_bytes * (u64)8 * (u64)mpeg.i_samplingfreq) / 
389                ((u64)p_xh->i_frames * (u64)MPEGAudio_DecodedFrameSize( &mpeg));
390     }
391 }
392                                     
393
394 /*****************************************************************************
395  * MPEGaudioInit : initializes MPEGaudio structures
396  *****************************************************************************/
397 static int MPEGAudioInit( input_thread_t * p_input )
398 {
399     demux_data_mpegaudio_t *p_mpegaudio;
400     mpegaudio_format_t mpeg;
401     es_descriptor_t * p_es;
402     int i_pos;
403
404     /* XXX: i don't know what it's supposed to do, copied from ESInit */
405     /* Initialize access plug-in structures. */
406     if( p_input->i_mtu == 0 )
407     {
408     /* Improve speed. */
409         p_input->i_bufsize = INPUT_DEFAULT_BUFSIZE;
410     }
411     /* check if it can be a ps stream */
412     if( __CheckPS(  p_input ) )
413     {
414         return( -1 );
415     }
416     /* must be sure that is mpeg audio stream */
417     if( MPEGAudio_FindFrame( p_input, &i_pos, &mpeg, MPEGAUDIO_MAXTESTPOS)!= 2 )
418     {
419         intf_WarnMsg( 2,"input: MPEGAudio plug-in discarded" );
420         return( -1 );
421     }
422     
423     vlc_mutex_lock( &p_input->stream.stream_lock );
424     if( input_InitStream( p_input, 0 ) == -1)
425     {
426         intf_ErrMsg( "input error: cannot init stream" );
427         return( -1 );
428     }    
429     if( input_AddProgram( p_input, 0, 0) == NULL )
430     {
431         intf_ErrMsg( "input error: cannot add program" );
432         return( -1 );
433     }
434     p_input->stream.pp_programs[0]->b_is_ok = 0;
435     p_input->stream.p_selected_program = 
436             p_input->stream.p_new_program = p_input->stream.pp_programs[0];
437     
438     /* create our ES */ 
439     p_es = input_AddES( p_input, 
440                         p_input->stream.p_selected_program, 
441                         1, /* id */
442                         0 );
443     if( !p_es )
444     {
445         vlc_mutex_unlock( &p_input->stream.stream_lock );
446         intf_ErrMsg( "input error: not enough memory." );
447         return( -1 );
448     }
449     p_es->i_stream_id = 1;
450     p_es->i_type = !mpeg.i_layer ? MPEG1_AUDIO_ES : MPEG2_AUDIO_ES;
451     p_es->i_cat = AUDIO_ES;
452     p_es->b_audio = 1;
453     input_SelectES( p_input, p_es );
454
455     p_input->stream.p_selected_program->b_is_ok = 1;
456     vlc_mutex_unlock( &p_input->stream.stream_lock );
457
458     /* create p_mpegaudio and init it */
459     p_input->p_demux_data =
460            p_mpegaudio = malloc( sizeof( demux_data_mpegaudio_t ));
461
462     if( !p_mpegaudio )
463     {
464         intf_ErrMsg( "input error: not enough memory." );
465         return( -1 );
466     }
467
468     /*input_ClockInit(  p_input->stream.p_selected_program ); 
469       done by AddProgram */
470     p_mpegaudio->p_es = p_es;
471     p_mpegaudio->mpeg = mpeg;
472     p_mpegaudio->i_framecount = 0;
473     p_mpegaudio->i_pts = 0;  
474
475     /* parse Xing Header if present */
476     MPEGAudio_ExtractXingHeader( p_input, &p_mpegaudio->xingheader );
477     
478     vlc_mutex_lock( &p_input->stream.stream_lock );
479     p_input->stream.i_mux_rate = p_mpegaudio->xingheader.i_avgbitrate / 50 / 8;
480     vlc_mutex_unlock( &p_input->stream.stream_lock );
481
482     /* FIXME FIXME FIXME FIXME FIXME FIXME FIXME */
483     /* if i don't do that, it don't work correctly but why ??? */
484     if( p_input->stream.b_seekable )
485     {
486         p_input->pf_seek( p_input, 0 );
487         input_AccessReinit( p_input );
488     }
489     /* FIXME FIXME FIXME FIXME FIXME FIXME FIXME */
490
491     /* all is ok :)) */
492     intf_Msg( "input init: Audio MPEG-%d layer %d %s %dHz %dKb/s %s",
493                 mpeg.i_version + 1,
494                 mpeg.i_layer +1 ,
495                 mpegaudio_mode[mpeg.i_mode],
496                 mpeg.i_samplingfreq,
497                 p_mpegaudio->xingheader.i_avgbitrate / 1000,
498                 p_mpegaudio->xingheader.i_flags ?
499                         "VBR (Xing)" : "" 
500                     );
501     return( 0 );
502 }
503
504
505 /*****************************************************************************
506  * MPEGAudioEnd: frees unused data
507  *****************************************************************************/
508 static void MPEGAudioEnd( input_thread_t * p_input )
509 {
510     
511 }
512
513
514 /*****************************************************************************
515  * MPEGAudioDemux: reads and demuxes data packets
516  *****************************************************************************
517  * Returns -1 in case of error, 0 in case of EOF, 1 otherwise
518  *****************************************************************************/
519 static int MPEGAudioDemux( input_thread_t * p_input )
520 {
521     int i_pos;
522     int i_toread;
523     pes_packet_t    *p_pes;
524     mpegaudio_format_t mpeg;
525     demux_data_mpegaudio_t *p_mpegaudio = 
526                         (demux_data_mpegaudio_t*) p_input->p_demux_data;
527
528     /*  look for a frame */
529     if( !MPEGAudio_FindFrame( p_input, &i_pos, &mpeg, 4096 ) )
530     {
531         intf_WarnMsg( 1, "input error: cannot find next frame");
532         return( 0 );
533     }
534     
535     /* if stream has changed */
536     if( ( mpeg.i_version != p_mpegaudio->mpeg.i_version )
537         ||( mpeg.i_layer != p_mpegaudio->mpeg.i_layer )
538         ||( mpeg.i_samplingfreq != p_mpegaudio->mpeg.i_samplingfreq ) )
539     {
540         intf_WarnMsg( 1, "input demux: stream has changed" );
541         p_mpegaudio->i_framecount = 0;
542         p_mpegaudio->i_pts = 0;
543     }
544
545     input_ClockManageRef( p_input,
546                           p_input->stream.p_selected_program,
547                           p_mpegaudio->i_pts );
548
549     /* in fact i_pos may be garbage but ... i don't want to skip it 
550         it's borring ;) */
551
552     i_toread = MPEGAudio_FrameSize( &mpeg ) + i_pos;
553     /* create one pes */
554     if( !(p_pes = input_NewPES( p_input->p_method_data )) )
555     {
556         intf_ErrMsg( "input demux: out of memory" );
557         return( -1 );
558     }
559
560     while( i_toread > 0 )
561     {
562         data_packet_t   *p_data;
563         int i_read;
564
565         if( (i_read = input_SplitBuffer( p_input, &p_data, i_toread ) ) <= 0 )
566         {
567             break;
568         }
569         if( !p_pes->p_first )
570         {
571             p_pes->p_first = p_data;
572             p_pes->i_nb_data = 1;
573             p_pes->i_pes_size = i_read;
574         }
575         else
576         {
577             p_pes->p_last->p_next  = p_data;
578             p_pes->i_nb_data++;
579             p_pes->i_pes_size += i_read;
580         }
581         p_pes->p_last  = p_data;
582         i_toread -= i_read;
583     }
584     /* XXX VERY STRANGE need to *90000 and not *1000000 WHYYYY ??? 
585         I know that for mpeg system clock unit is based on 90000 but 
586         pts is not supposed to be in microsec for vlc ? 
587         At least it's welcome to write it somewhere in input_clock.c 
588         i've wasted time because of it :( */
589     p_mpegaudio->i_pts = (mtime_t)90000 * 
590                                (mtime_t)p_mpegaudio->i_framecount * 
591                                (mtime_t)MPEGAudio_DecodedFrameSize( &mpeg ) /
592                                (mtime_t)mpeg.i_samplingfreq;
593     p_pes->i_dts = 0;
594     p_pes->i_pts = input_ClockGetTS( p_input,
595                                      p_input->stream.p_selected_program,
596                                      p_mpegaudio->i_pts );
597
598     if( !p_mpegaudio->p_es->p_decoder_fifo )
599     {
600         intf_ErrMsg( "input demux: no audio decoder" );
601         input_DeletePES( p_input->p_method_data, p_pes );
602         return( -1 ); /* perhaps not, it's my choice */
603     }
604     else
605     {
606         input_DecodePES( p_mpegaudio->p_es->p_decoder_fifo, p_pes );
607     }
608
609     p_mpegaudio->i_framecount++;
610     p_mpegaudio->mpeg = mpeg; 
611
612     return( 1 );
613 }
614
615