git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/aacdec.c

   1 /*
   2  * AAC decoder
   3  * Copyright (c) 2005-2006 Oded Shimon ( ods15 ods15 dyndns org )
   4  * Copyright (c) 2006-2007 Maxim Gavrilov ( maxim.gavrilov gmail com )
   5  * Copyright (c) 2008-2013 Alex Converse <alex.converse@gmail.com>
   6  *
   7  * AAC LATM decoder
   8  * Copyright (c) 2008-2010 Paul Kendall <paul@kcbbs.gen.nz>
   9  * Copyright (c) 2010      Janne Grunau <janne-libav@jannau.net>
  10  *
  11  * This file is part of FFmpeg.
  12  *
  13  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
  14  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  15  * License as published by the Free Software Foundation; either
  16  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  17  *
  18  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  19  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  20  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  21  * Lesser General Public License for more details.
  22  *
  23  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  24  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  25  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  26  */
  27
  28 /**
  29  * @file
  30  * AAC decoder
  31  * @author Oded Shimon  ( ods15 ods15 dyndns org )
  32  * @author Maxim Gavrilov ( maxim.gavrilov gmail com )
  33  */
  34
  35 #define FFT_FLOAT 1
  36 #define FFT_FIXED_32 0
  37 #define USE_FIXED 0
  38
  39 #include "libavutil/float_dsp.h"
  40 #include "libavutil/opt.h"
  41 #include "avcodec.h"
  42 #include "internal.h"
  43 #include "get_bits.h"
  44 #include "fft.h"
  45 #include "mdct15.h"
  46 #include "lpc.h"
  47 #include "kbdwin.h"
  48 #include "sinewin.h"
  49
  50 #include "aac.h"
  51 #include "aactab.h"
  52 #include "aacdectab.h"
  53 #include "adts_header.h"
  54 #include "cbrt_data.h"
  55 #include "sbr.h"
  56 #include "aacsbr.h"
  57 #include "mpeg4audio.h"
  58 #include "profiles.h"
  59 #include "libavutil/intfloat.h"
  60
  61 #include <errno.h>
  62 #include <math.h>
  63 #include <stdint.h>
  64 #include <string.h>
  65
  66 #if ARCH_ARM
  67 #   include "arm/aac.h"
  68 #elif ARCH_MIPS
  69 #   include "mips/aacdec_mips.h"
  70 #endif
  71
  72 static av_always_inline void reset_predict_state(PredictorState *ps)
  73 {
  74     ps->r0   = 0.0f;
  75     ps->r1   = 0.0f;
  76     ps->cor0 = 0.0f;
  77     ps->cor1 = 0.0f;
  78     ps->var0 = 1.0f;
  79     ps->var1 = 1.0f;
  80 }
  81
  82 #ifndef VMUL2
  83 static inline float *VMUL2(float *dst, const float *v, unsigned idx,
  84                            const float *scale)
  85 {
  86     float s = *scale;
  87     *dst++ = v[idx    & 15] * s;
  88     *dst++ = v[idx>>4 & 15] * s;
  89     return dst;
  90 }
  91 #endif
  92
  93 #ifndef VMUL4
  94 static inline float *VMUL4(float *dst, const float *v, unsigned idx,
  95                            const float *scale)
  96 {
  97     float s = *scale;
  98     *dst++ = v[idx    & 3] * s;
  99     *dst++ = v[idx>>2 & 3] * s;
 100     *dst++ = v[idx>>4 & 3] * s;
 101     *dst++ = v[idx>>6 & 3] * s;
 102     return dst;
 103 }
 104 #endif
 105
 106 #ifndef VMUL2S
 107 static inline float *VMUL2S(float *dst, const float *v, unsigned idx,
 108                             unsigned sign, const float *scale)
 109 {
 110     union av_intfloat32 s0, s1;
 111
 112     s0.f = s1.f = *scale;
 113     s0.i ^= sign >> 1 << 31;
 114     s1.i ^= sign      << 31;
 115
 116     *dst++ = v[idx    & 15] * s0.f;
 117     *dst++ = v[idx>>4 & 15] * s1.f;
 118
 119     return dst;
 120 }
 121 #endif
 122
 123 #ifndef VMUL4S
 124 static inline float *VMUL4S(float *dst, const float *v, unsigned idx,
 125                             unsigned sign, const float *scale)
 126 {
 127     unsigned nz = idx >> 12;
 128     union av_intfloat32 s = { .f = *scale };
 129     union av_intfloat32 t;
 130
 131     t.i = s.i ^ (sign & 1U<<31);
 132     *dst++ = v[idx    & 3] * t.f;
 133
 134     sign <<= nz & 1; nz >>= 1;
 135     t.i = s.i ^ (sign & 1U<<31);
 136     *dst++ = v[idx>>2 & 3] * t.f;
 137
 138     sign <<= nz & 1; nz >>= 1;
 139     t.i = s.i ^ (sign & 1U<<31);
 140     *dst++ = v[idx>>4 & 3] * t.f;
 141
 142     sign <<= nz & 1;
 143     t.i = s.i ^ (sign & 1U<<31);
 144     *dst++ = v[idx>>6 & 3] * t.f;
 145
 146     return dst;
 147 }
 148 #endif
 149
 150 static av_always_inline float flt16_round(float pf)
 151 {
 152     union av_intfloat32 tmp;
 153     tmp.f = pf;
 154     tmp.i = (tmp.i + 0x00008000U) & 0xFFFF0000U;
 155     return tmp.f;
 156 }
 157
 158 static av_always_inline float flt16_even(float pf)
 159 {
 160     union av_intfloat32 tmp;
 161     tmp.f = pf;
 162     tmp.i = (tmp.i + 0x00007FFFU + (tmp.i & 0x00010000U >> 16)) & 0xFFFF0000U;
 163     return tmp.f;
 164 }
 165
 166 static av_always_inline float flt16_trunc(float pf)
 167 {
 168     union av_intfloat32 pun;
 169     pun.f = pf;
 170     pun.i &= 0xFFFF0000U;
 171     return pun.f;
 172 }
 173
 174 static av_always_inline void predict(PredictorState *ps, float *coef,
 175                                      int output_enable)
 176 {
 177     const float a     = 0.953125; // 61.0 / 64
 178     const float alpha = 0.90625;  // 29.0 / 32
 179     float e0, e1;
 180     float pv;
 181     float k1, k2;
 182     float   r0 = ps->r0,     r1 = ps->r1;
 183     float cor0 = ps->cor0, cor1 = ps->cor1;
 184     float var0 = ps->var0, var1 = ps->var1;
 185
 186     k1 = var0 > 1 ? cor0 * flt16_even(a / var0) : 0;
 187     k2 = var1 > 1 ? cor1 * flt16_even(a / var1) : 0;
 188
 189     pv = flt16_round(k1 * r0 + k2 * r1);
 190     if (output_enable)
 191         *coef += pv;
 192
 193     e0 = *coef;
 194     e1 = e0 - k1 * r0;
 195
 196     ps->cor1 = flt16_trunc(alpha * cor1 + r1 * e1);
 197     ps->var1 = flt16_trunc(alpha * var1 + 0.5f * (r1 * r1 + e1 * e1));
 198     ps->cor0 = flt16_trunc(alpha * cor0 + r0 * e0);
 199     ps->var0 = flt16_trunc(alpha * var0 + 0.5f * (r0 * r0 + e0 * e0));
 200
 201     ps->r1 = flt16_trunc(a * (r0 - k1 * e0));
 202     ps->r0 = flt16_trunc(a * e0);
 203 }
 204
 205 /**
 206  * Apply dependent channel coupling (applied before IMDCT).
 207  *
 208  * @param   index   index into coupling gain array
 209  */
 210 static void apply_dependent_coupling(AACContext *ac,
 211                                      SingleChannelElement *target,
 212                                      ChannelElement *cce, int index)
 213 {
 214     IndividualChannelStream *ics = &cce->ch[0].ics;
 215     const uint16_t *offsets = ics->swb_offset;
 216     float *dest = target->coeffs;
 217     const float *src = cce->ch[0].coeffs;
 218     int g, i, group, k, idx = 0;
 219     if (ac->oc[1].m4ac.object_type == AOT_AAC_LTP) {
 220         av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR,
 221                "Dependent coupling is not supported together with LTP\n");
 222         return;
 223     }
 224     for (g = 0; g < ics->num_window_groups; g++) {
 225         for (i = 0; i < ics->max_sfb; i++, idx++) {
 226             if (cce->ch[0].band_type[idx] != ZERO_BT) {
 227                 const float gain = cce->coup.gain[index][idx];
 228                 for (group = 0; group < ics->group_len[g]; group++) {
 229                     for (k = offsets[i]; k < offsets[i + 1]; k++) {
 230                         // FIXME: SIMDify
 231                         dest[group * 128 + k] += gain * src[group * 128 + k];
 232                     }
 233                 }
 234             }
 235         }
 236         dest += ics->group_len[g] * 128;
 237         src  += ics->group_len[g] * 128;
 238     }
 239 }
 240
 241 /**
 242  * Apply independent channel coupling (applied after IMDCT).
 243  *
 244  * @param   index   index into coupling gain array
 245  */
 246 static void apply_independent_coupling(AACContext *ac,
 247                                        SingleChannelElement *target,
 248                                        ChannelElement *cce, int index)
 249 {
 250     const float gain = cce->coup.gain[index][0];
 251     const float *src = cce->ch[0].ret;
 252     float *dest = target->ret;
 253     const int len = 1024 << (ac->oc[1].m4ac.sbr == 1);
 254
 255     ac->fdsp->vector_fmac_scalar(dest, src, gain, len);
 256 }
 257
 258 #include "aacdec_template.c"
 259
 260 #define LOAS_SYNC_WORD   0x2b7       ///< 11 bits LOAS sync word
 261
 262 struct LATMContext {
 263     AACContext aac_ctx;     ///< containing AACContext
 264     int initialized;        ///< initialized after a valid extradata was seen
 265
 266     // parser data
 267     int audio_mux_version_A; ///< LATM syntax version
 268     int frame_length_type;   ///< 0/1 variable/fixed frame length
 269     int frame_length;        ///< frame length for fixed frame length
 270 };
 271
 272 static inline uint32_t latm_get_value(GetBitContext *b)
 273 {
 274     int length = get_bits(b, 2);
 275
 276     return get_bits_long(b, (length+1)*8);
 277 }
 278
 279 static int latm_decode_audio_specific_config(struct LATMContext *latmctx,
 280                                              GetBitContext *gb, int asclen)
 281 {
 282     AACContext *ac        = &latmctx->aac_ctx;
 283     AVCodecContext *avctx = ac->avctx;
 284     MPEG4AudioConfig m4ac = { 0 };
 285     GetBitContext gbc;
 286     int config_start_bit  = get_bits_count(gb);
 287     int sync_extension    = 0;
 288     int bits_consumed, esize, i;
 289
 290     if (asclen > 0) {
 291         sync_extension = 1;
 292         asclen         = FFMIN(asclen, get_bits_left(gb));
 293         init_get_bits(&gbc, gb->buffer, config_start_bit + asclen);
 294         skip_bits_long(&gbc, config_start_bit);
 295     } else if (asclen == 0) {
 296         gbc = *gb;
 297     } else {
 298         return AVERROR_INVALIDDATA;
 299     }
 300
 301     if (get_bits_left(gb) <= 0)
 302         return AVERROR_INVALIDDATA;
 303
 304     bits_consumed = decode_audio_specific_config_gb(NULL, avctx, &m4ac,
 305                                                     &gbc, config_start_bit,
 306                                                     sync_extension);
 307
 308     if (bits_consumed < config_start_bit)
 309         return AVERROR_INVALIDDATA;
 310     bits_consumed -= config_start_bit;
 311
 312     if (asclen == 0)
 313       asclen = bits_consumed;
 314
 315     if (!latmctx->initialized ||
 316         ac->oc[1].m4ac.sample_rate != m4ac.sample_rate ||
 317         ac->oc[1].m4ac.chan_config != m4ac.chan_config) {
 318
 319         if (latmctx->initialized) {
 320             av_log(avctx, AV_LOG_INFO, "audio config changed (sample_rate=%d, chan_config=%d)\n", m4ac.sample_rate, m4ac.chan_config);
 321         } else {
 322             av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "initializing latmctx\n");
 323         }
 324         latmctx->initialized = 0;
 325
 326         esize = (asclen + 7) / 8;
 327
 328         if (avctx->extradata_size < esize) {
 329             av_free(avctx->extradata);
 330             avctx->extradata = av_malloc(esize + AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
 331             if (!avctx->extradata)
 332                 return AVERROR(ENOMEM);
 333         }
 334
 335         avctx->extradata_size = esize;
 336         gbc = *gb;
 337         for (i = 0; i < esize; i++) {
 338           avctx->extradata[i] = get_bits(&gbc, 8);
 339         }
 340         memset(avctx->extradata+esize, 0, AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
 341     }
 342     skip_bits_long(gb, asclen);
 343
 344     return 0;
 345 }
 346
 347 static int read_stream_mux_config(struct LATMContext *latmctx,
 348                                   GetBitContext *gb)
 349 {
 350     int ret, audio_mux_version = get_bits(gb, 1);
 351
 352     latmctx->audio_mux_version_A = 0;
 353     if (audio_mux_version)
 354         latmctx->audio_mux_version_A = get_bits(gb, 1);
 355
 356     if (!latmctx->audio_mux_version_A) {
 357
 358         if (audio_mux_version)
 359             latm_get_value(gb);                 // taraFullness
 360
 361         skip_bits(gb, 1);                       // allStreamSameTimeFraming
 362         skip_bits(gb, 6);                       // numSubFrames
 363         // numPrograms
 364         if (get_bits(gb, 4)) {                  // numPrograms
 365             avpriv_request_sample(latmctx->aac_ctx.avctx, "Multiple programs");
 366             return AVERROR_PATCHWELCOME;
 367         }
 368
 369         // for each program (which there is only one in DVB)
 370
 371         // for each layer (which there is only one in DVB)
 372         if (get_bits(gb, 3)) {                   // numLayer
 373             avpriv_request_sample(latmctx->aac_ctx.avctx, "Multiple layers");
 374             return AVERROR_PATCHWELCOME;
 375         }
 376
 377         // for all but first stream: use_same_config = get_bits(gb, 1);
 378         if (!audio_mux_version) {
 379             if ((ret = latm_decode_audio_specific_config(latmctx, gb, 0)) < 0)
 380                 return ret;
 381         } else {
 382             int ascLen = latm_get_value(gb);
 383             if ((ret = latm_decode_audio_specific_config(latmctx, gb, ascLen)) < 0)
 384                 return ret;
 385         }
 386
 387         latmctx->frame_length_type = get_bits(gb, 3);
 388         switch (latmctx->frame_length_type) {
 389         case 0:
 390             skip_bits(gb, 8);       // latmBufferFullness
 391             break;
 392         case 1:
 393             latmctx->frame_length = get_bits(gb, 9);
 394             break;
 395         case 3:
 396         case 4:
 397         case 5:
 398             skip_bits(gb, 6);       // CELP frame length table index
 399             break;
 400         case 6:
 401         case 7:
 402             skip_bits(gb, 1);       // HVXC frame length table index
 403             break;
 404         }
 405
 406         if (get_bits(gb, 1)) {                  // other data
 407             if (audio_mux_version) {
 408                 latm_get_value(gb);             // other_data_bits
 409             } else {
 410                 int esc;
 411                 do {
 412                     if (get_bits_left(gb) < 9)
 413                         return AVERROR_INVALIDDATA;
 414                     esc = get_bits(gb, 1);
 415                     skip_bits(gb, 8);
 416                 } while (esc);
 417             }
 418         }
 419
 420         if (get_bits(gb, 1))                     // crc present
 421             skip_bits(gb, 8);                    // config_crc
 422     }
 423
 424     return 0;
 425 }
 426
 427 static int read_payload_length_info(struct LATMContext *ctx, GetBitContext *gb)
 428 {
 429     uint8_t tmp;
 430
 431     if (ctx->frame_length_type == 0) {
 432         int mux_slot_length = 0;
 433         do {
 434             if (get_bits_left(gb) < 8)
 435                 return AVERROR_INVALIDDATA;
 436             tmp = get_bits(gb, 8);
 437             mux_slot_length += tmp;
 438         } while (tmp == 255);
 439         return mux_slot_length;
 440     } else if (ctx->frame_length_type == 1) {
 441         return ctx->frame_length;
 442     } else if (ctx->frame_length_type == 3 ||
 443                ctx->frame_length_type == 5 ||
 444                ctx->frame_length_type == 7) {
 445         skip_bits(gb, 2);          // mux_slot_length_coded
 446     }
 447     return 0;
 448 }
 449
 450 static int read_audio_mux_element(struct LATMContext *latmctx,
 451                                   GetBitContext *gb)
 452 {
 453     int err;
 454     uint8_t use_same_mux = get_bits(gb, 1);
 455     if (!use_same_mux) {
 456         if ((err = read_stream_mux_config(latmctx, gb)) < 0)
 457             return err;
 458     } else if (!latmctx->aac_ctx.avctx->extradata) {
 459         av_log(latmctx->aac_ctx.avctx, AV_LOG_DEBUG,
 460                "no decoder config found\n");
 461         return 1;
 462     }
 463     if (latmctx->audio_mux_version_A == 0) {
 464         int mux_slot_length_bytes = read_payload_length_info(latmctx, gb);
 465         if (mux_slot_length_bytes < 0 || mux_slot_length_bytes * 8LL > get_bits_left(gb)) {
 466             av_log(latmctx->aac_ctx.avctx, AV_LOG_ERROR, "incomplete frame\n");
 467             return AVERROR_INVALIDDATA;
 468         } else if (mux_slot_length_bytes * 8 + 256 < get_bits_left(gb)) {
 469             av_log(latmctx->aac_ctx.avctx, AV_LOG_ERROR,
 470                    "frame length mismatch %d << %d\n",
 471                    mux_slot_length_bytes * 8, get_bits_left(gb));
 472             return AVERROR_INVALIDDATA;
 473         }
 474     }
 475     return 0;
 476 }
 477
 478
 479 static int latm_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *out,
 480                              int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
 481 {
 482     struct LATMContext *latmctx = avctx->priv_data;
 483     int                 muxlength, err;
 484     GetBitContext       gb;
 485
 486     if ((err = init_get_bits8(&gb, avpkt->data, avpkt->size)) < 0)
 487         return err;
 488
 489     // check for LOAS sync word
 490     if (get_bits(&gb, 11) != LOAS_SYNC_WORD)
 491         return AVERROR_INVALIDDATA;
 492
 493     muxlength = get_bits(&gb, 13) + 3;
 494     // not enough data, the parser should have sorted this out
 495     if (muxlength > avpkt->size)
 496         return AVERROR_INVALIDDATA;
 497
 498     if ((err = read_audio_mux_element(latmctx, &gb)))
 499         return (err < 0) ? err : avpkt->size;
 500
 501     if (!latmctx->initialized) {
 502         if (!avctx->extradata) {
 503             *got_frame_ptr = 0;
 504             return avpkt->size;
 505         } else {
 506             push_output_configuration(&latmctx->aac_ctx);
 507             if ((err = decode_audio_specific_config(
 508                     &latmctx->aac_ctx, avctx, &latmctx->aac_ctx.oc[1].m4ac,
 509                     avctx->extradata, avctx->extradata_size*8LL, 1)) < 0) {
 510                 pop_output_configuration(&latmctx->aac_ctx);
 511                 return err;
 512             }
 513             latmctx->initialized = 1;
 514         }
 515     }
 516
 517     if (show_bits(&gb, 12) == 0xfff) {
 518         av_log(latmctx->aac_ctx.avctx, AV_LOG_ERROR,
 519                "ADTS header detected, probably as result of configuration "
 520                "misparsing\n");
 521         return AVERROR_INVALIDDATA;
 522     }
 523
 524     switch (latmctx->aac_ctx.oc[1].m4ac.object_type) {
 525     case AOT_ER_AAC_LC:
 526     case AOT_ER_AAC_LTP:
 527     case AOT_ER_AAC_LD:
 528     case AOT_ER_AAC_ELD:
 529         err = aac_decode_er_frame(avctx, out, got_frame_ptr, &gb);
 530         break;
 531     default:
 532         err = aac_decode_frame_int(avctx, out, got_frame_ptr, &gb, avpkt);
 533     }
 534     if (err < 0)
 535         return err;
 536
 537     return muxlength;
 538 }
 539
 540 static av_cold int latm_decode_init(AVCodecContext *avctx)
 541 {
 542     struct LATMContext *latmctx = avctx->priv_data;
 543     int ret = aac_decode_init(avctx);
 544
 545     if (avctx->extradata_size > 0)
 546         latmctx->initialized = !ret;
 547
 548     return ret;
 549 }
 550
 551 AVCodec ff_aac_decoder = {
 552     .name            = "aac",
 553     .long_name       = NULL_IF_CONFIG_SMALL("AAC (Advanced Audio Coding)"),
 554     .type            = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 555     .id              = AV_CODEC_ID_AAC,
 556     .priv_data_size  = sizeof(AACContext),
 557     .init            = aac_decode_init,
 558     .close           = aac_decode_close,
 559     .decode          = aac_decode_frame,
 560     .sample_fmts     = (const enum AVSampleFormat[]) {
 561         AV_SAMPLE_FMT_FLTP, AV_SAMPLE_FMT_NONE
 562     },
 563     .capabilities    = AV_CODEC_CAP_CHANNEL_CONF | AV_CODEC_CAP_DR1,
 564     .caps_internal   = FF_CODEC_CAP_INIT_THREADSAFE | FF_CODEC_CAP_INIT_CLEANUP,
 565     .channel_layouts = aac_channel_layout,
 566     .flush = flush,
 567     .priv_class      = &aac_decoder_class,
 568     .profiles        = NULL_IF_CONFIG_SMALL(ff_aac_profiles),
 569 };
 570
 571 /*
 572     Note: This decoder filter is intended to decode LATM streams transferred
 573     in MPEG transport streams which only contain one program.
 574     To do a more complex LATM demuxing a separate LATM demuxer should be used.
 575 */
 576 AVCodec ff_aac_latm_decoder = {
 577     .name            = "aac_latm",
 578     .long_name       = NULL_IF_CONFIG_SMALL("AAC LATM (Advanced Audio Coding LATM syntax)"),
 579     .type            = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 580     .id              = AV_CODEC_ID_AAC_LATM,
 581     .priv_data_size  = sizeof(struct LATMContext),
 582     .init            = latm_decode_init,
 583     .close           = aac_decode_close,
 584     .decode          = latm_decode_frame,
 585     .sample_fmts     = (const enum AVSampleFormat[]) {
 586         AV_SAMPLE_FMT_FLTP, AV_SAMPLE_FMT_NONE
 587     },
 588     .capabilities    = AV_CODEC_CAP_CHANNEL_CONF | AV_CODEC_CAP_DR1,
 589     .caps_internal   = FF_CODEC_CAP_INIT_THREADSAFE | FF_CODEC_CAP_INIT_CLEANUP,
 590     .channel_layouts = aac_channel_layout,
 591     .flush = flush,
 592     .profiles        = NULL_IF_CONFIG_SMALL(ff_aac_profiles),
 593 };