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

   1 /*
   2  * Bink Audio decoder
   3  * Copyright (c) 2007-2011 Peter Ross (pross@xvid.org)
   4  * Copyright (c) 2009 Daniel Verkamp (daniel@drv.nu)
   5  *
   6  * This file is part of FFmpeg.
   7  *
   8  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   9  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  10  * License as published by the Free Software Foundation; either
  11  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  12  *
  13  * FFmpeg 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 GNU
  16  * Lesser General Public License for more details.
  17  *
  18  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  19  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  20  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  21  */
  22
  23 /**
  24  * @file
  25  * Bink Audio decoder
  26  *
  27  * Technical details here:
  28  *  http://wiki.multimedia.cx/index.php?title=Bink_Audio
  29  */
  30
  31 #include "libavutil/channel_layout.h"
  32 #include "libavutil/intfloat.h"
  33
  34 #define BITSTREAM_READER_LE
  35 #include "avcodec.h"
  36 #include "dct.h"
  37 #include "decode.h"
  38 #include "get_bits.h"
  39 #include "internal.h"
  40 #include "rdft.h"
  41 #include "wma_freqs.h"
  42
  43 static float quant_table[96];
  44
  45 #define MAX_CHANNELS 2
  46 #define BINK_BLOCK_MAX_SIZE (MAX_CHANNELS << 11)
  47
  48 typedef struct BinkAudioContext {
  49     GetBitContext gb;
  50     int version_b;          ///< Bink version 'b'
  51     int first;
  52     int channels;
  53     int frame_len;          ///< transform size (samples)
  54     int overlap_len;        ///< overlap size (samples)
  55     int block_size;
  56     int num_bands;
  57     unsigned int *bands;
  58     float root;
  59     DECLARE_ALIGNED(32, FFTSample, coeffs)[BINK_BLOCK_MAX_SIZE];
  60     float previous[MAX_CHANNELS][BINK_BLOCK_MAX_SIZE / 16];  ///< coeffs from previous audio block
  61     AVPacket *pkt;
  62     union {
  63         RDFTContext rdft;
  64         DCTContext dct;
  65     } trans;
  66 } BinkAudioContext;
  67
  68
  69 static av_cold int decode_init(AVCodecContext *avctx)
  70 {
  71     BinkAudioContext *s = avctx->priv_data;
  72     int sample_rate = avctx->sample_rate;
  73     int sample_rate_half;
  74     int i;
  75     int frame_len_bits;
  76
  77     /* determine frame length */
  78     if (avctx->sample_rate < 22050) {
  79         frame_len_bits = 9;
  80     } else if (avctx->sample_rate < 44100) {
  81         frame_len_bits = 10;
  82     } else {
  83         frame_len_bits = 11;
  84     }
  85
  86     if (avctx->channels < 1 || avctx->channels > MAX_CHANNELS) {
  87         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid number of channels: %d\n", avctx->channels);
  88         return AVERROR_INVALIDDATA;
  89     }
  90     avctx->channel_layout = avctx->channels == 1 ? AV_CH_LAYOUT_MONO :
  91                                                    AV_CH_LAYOUT_STEREO;
  92
  93     s->version_b = avctx->extradata_size >= 4 && avctx->extradata[3] == 'b';
  94
  95     if (avctx->codec->id == AV_CODEC_ID_BINKAUDIO_RDFT) {
  96         // audio is already interleaved for the RDFT format variant
  97         avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_FLT;
  98         if (sample_rate > INT_MAX / avctx->channels)
  99             return AVERROR_INVALIDDATA;
 100         sample_rate  *= avctx->channels;
 101         s->channels = 1;
 102         if (!s->version_b)
 103             frame_len_bits += av_log2(avctx->channels);
 104     } else {
 105         s->channels = avctx->channels;
 106         avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_FLTP;
 107     }
 108
 109     s->frame_len     = 1 << frame_len_bits;
 110     s->overlap_len   = s->frame_len / 16;
 111     s->block_size    = (s->frame_len - s->overlap_len) * s->channels;
 112     sample_rate_half = (sample_rate + 1LL) / 2;
 113     if (avctx->codec->id == AV_CODEC_ID_BINKAUDIO_RDFT)
 114         s->root = 2.0 / (sqrt(s->frame_len) * 32768.0);
 115     else
 116         s->root = s->frame_len / (sqrt(s->frame_len) * 32768.0);
 117     for (i = 0; i < 96; i++) {
 118         /* constant is result of 0.066399999/log10(M_E) */
 119         quant_table[i] = expf(i * 0.15289164787221953823f) * s->root;
 120     }
 121
 122     /* calculate number of bands */
 123     for (s->num_bands = 1; s->num_bands < 25; s->num_bands++)
 124         if (sample_rate_half <= ff_wma_critical_freqs[s->num_bands - 1])
 125             break;
 126
 127     s->bands = av_malloc((s->num_bands + 1) * sizeof(*s->bands));
 128     if (!s->bands)
 129         return AVERROR(ENOMEM);
 130
 131     /* populate bands data */
 132     s->bands[0] = 2;
 133     for (i = 1; i < s->num_bands; i++)
 134         s->bands[i] = (ff_wma_critical_freqs[i - 1] * s->frame_len / sample_rate_half) & ~1;
 135     s->bands[s->num_bands] = s->frame_len;
 136
 137     s->first = 1;
 138
 139     if (CONFIG_BINKAUDIO_RDFT_DECODER && avctx->codec->id == AV_CODEC_ID_BINKAUDIO_RDFT)
 140         ff_rdft_init(&s->trans.rdft, frame_len_bits, DFT_C2R);
 141     else if (CONFIG_BINKAUDIO_DCT_DECODER)
 142         ff_dct_init(&s->trans.dct, frame_len_bits, DCT_III);
 143     else
 144         av_assert0(0);
 145
 146     s->pkt = av_packet_alloc();
 147     if (!s->pkt)
 148         return AVERROR(ENOMEM);
 149
 150     return 0;
 151 }
 152
 153 static float get_float(GetBitContext *gb)
 154 {
 155     int power = get_bits(gb, 5);
 156     float f = ldexpf(get_bits(gb, 23), power - 23);
 157     if (get_bits1(gb))
 158         f = -f;
 159     return f;
 160 }
 161
 162 static const uint8_t rle_length_tab[16] = {
 163     2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 32, 64
 164 };
 165
 166 /**
 167  * Decode Bink Audio block
 168  * @param[out] out Output buffer (must contain s->block_size elements)
 169  * @return 0 on success, negative error code on failure
 170  */
 171 static int decode_block(BinkAudioContext *s, float **out, int use_dct)
 172 {
 173     int ch, i, j, k;
 174     float q, quant[25];
 175     int width, coeff;
 176     GetBitContext *gb = &s->gb;
 177
 178     if (use_dct)
 179         skip_bits(gb, 2);
 180
 181     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
 182         FFTSample *coeffs = out[ch];
 183
 184         if (s->version_b) {
 185             if (get_bits_left(gb) < 64)
 186                 return AVERROR_INVALIDDATA;
 187             coeffs[0] = av_int2float(get_bits_long(gb, 32)) * s->root;
 188             coeffs[1] = av_int2float(get_bits_long(gb, 32)) * s->root;
 189         } else {
 190             if (get_bits_left(gb) < 58)
 191                 return AVERROR_INVALIDDATA;
 192             coeffs[0] = get_float(gb) * s->root;
 193             coeffs[1] = get_float(gb) * s->root;
 194         }
 195
 196         if (get_bits_left(gb) < s->num_bands * 8)
 197             return AVERROR_INVALIDDATA;
 198         for (i = 0; i < s->num_bands; i++) {
 199             int value = get_bits(gb, 8);
 200             quant[i]  = quant_table[FFMIN(value, 95)];
 201         }
 202
 203         k = 0;
 204         q = quant[0];
 205
 206         // parse coefficients
 207         i = 2;
 208         while (i < s->frame_len) {
 209             if (s->version_b) {
 210                 j = i + 16;
 211             } else {
 212                 int v = get_bits1(gb);
 213                 if (v) {
 214                     v = get_bits(gb, 4);
 215                     j = i + rle_length_tab[v] * 8;
 216                 } else {
 217                     j = i + 8;
 218                 }
 219             }
 220
 221             j = FFMIN(j, s->frame_len);
 222
 223             width = get_bits(gb, 4);
 224             if (width == 0) {
 225                 memset(coeffs + i, 0, (j - i) * sizeof(*coeffs));
 226                 i = j;
 227                 while (s->bands[k] < i)
 228                     q = quant[k++];
 229             } else {
 230                 while (i < j) {
 231                     if (s->bands[k] == i)
 232                         q = quant[k++];
 233                     coeff = get_bits(gb, width);
 234                     if (coeff) {
 235                         int v;
 236                         v = get_bits1(gb);
 237                         if (v)
 238                             coeffs[i] = -q * coeff;
 239                         else
 240                             coeffs[i] =  q * coeff;
 241                     } else {
 242                         coeffs[i] = 0.0f;
 243                     }
 244                     i++;
 245                 }
 246             }
 247         }
 248
 249         if (CONFIG_BINKAUDIO_DCT_DECODER && use_dct) {
 250             coeffs[0] /= 0.5;
 251             s->trans.dct.dct_calc(&s->trans.dct,  coeffs);
 252         }
 253         else if (CONFIG_BINKAUDIO_RDFT_DECODER)
 254             s->trans.rdft.rdft_calc(&s->trans.rdft, coeffs);
 255     }
 256
 257     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
 258         int j;
 259         int count = s->overlap_len * s->channels;
 260         if (!s->first) {
 261             j = ch;
 262             for (i = 0; i < s->overlap_len; i++, j += s->channels)
 263                 out[ch][i] = (s->previous[ch][i] * (count - j) +
 264                                       out[ch][i] *          j) / count;
 265         }
 266         memcpy(s->previous[ch], &out[ch][s->frame_len - s->overlap_len],
 267                s->overlap_len * sizeof(*s->previous[ch]));
 268     }
 269
 270     s->first = 0;
 271
 272     return 0;
 273 }
 274
 275 static av_cold int decode_end(AVCodecContext *avctx)
 276 {
 277     BinkAudioContext * s = avctx->priv_data;
 278     av_freep(&s->bands);
 279     if (CONFIG_BINKAUDIO_RDFT_DECODER && avctx->codec->id == AV_CODEC_ID_BINKAUDIO_RDFT)
 280         ff_rdft_end(&s->trans.rdft);
 281     else if (CONFIG_BINKAUDIO_DCT_DECODER)
 282         ff_dct_end(&s->trans.dct);
 283
 284     av_packet_free(&s->pkt);
 285
 286     return 0;
 287 }
 288
 289 static void get_bits_align32(GetBitContext *s)
 290 {
 291     int n = (-get_bits_count(s)) & 31;
 292     if (n) skip_bits(s, n);
 293 }
 294
 295 static int binkaudio_receive_frame(AVCodecContext *avctx, AVFrame *frame)
 296 {
 297     BinkAudioContext *s = avctx->priv_data;
 298     GetBitContext *gb = &s->gb;
 299     int ret;
 300
 301     if (!s->pkt->data) {
 302         ret = ff_decode_get_packet(avctx, s->pkt);
 303         if (ret < 0)
 304             return ret;
 305
 306         if (s->pkt->size < 4) {
 307             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Packet is too small\n");
 308             ret = AVERROR_INVALIDDATA;
 309             goto fail;
 310         }
 311
 312         ret = init_get_bits8(gb, s->pkt->data, s->pkt->size);
 313         if (ret < 0)
 314             goto fail;
 315
 316         /* skip reported size */
 317         skip_bits_long(gb, 32);
 318     }
 319
 320     /* get output buffer */
 321     frame->nb_samples = s->frame_len;
 322     if ((ret = ff_get_buffer(avctx, frame, 0)) < 0)
 323         return ret;
 324
 325     if (decode_block(s, (float **)frame->extended_data,
 326                      avctx->codec->id == AV_CODEC_ID_BINKAUDIO_DCT)) {
 327         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Incomplete packet\n");
 328         return AVERROR_INVALIDDATA;
 329     }
 330     get_bits_align32(gb);
 331     if (!get_bits_left(gb)) {
 332         memset(gb, 0, sizeof(*gb));
 333         av_packet_unref(s->pkt);
 334     }
 335
 336     frame->nb_samples = s->block_size / avctx->channels;
 337
 338     return 0;
 339 fail:
 340     av_packet_unref(s->pkt);
 341     return ret;
 342 }
 343
 344 AVCodec ff_binkaudio_rdft_decoder = {
 345     .name           = "binkaudio_rdft",
 346     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Bink Audio (RDFT)"),
 347     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 348     .id             = AV_CODEC_ID_BINKAUDIO_RDFT,
 349     .priv_data_size = sizeof(BinkAudioContext),
 350     .init           = decode_init,
 351     .close          = decode_end,
 352     .receive_frame  = binkaudio_receive_frame,
 353     .capabilities   = AV_CODEC_CAP_DELAY | AV_CODEC_CAP_DR1,
 354 };
 355
 356 AVCodec ff_binkaudio_dct_decoder = {
 357     .name           = "binkaudio_dct",
 358     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Bink Audio (DCT)"),
 359     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 360     .id             = AV_CODEC_ID_BINKAUDIO_DCT,
 361     .priv_data_size = sizeof(BinkAudioContext),
 362     .init           = decode_init,
 363     .close          = decode_end,
 364     .receive_frame  = binkaudio_receive_frame,
 365     .capabilities   = AV_CODEC_CAP_DELAY | AV_CODEC_CAP_DR1,
 366 };