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 DECLARE_ALIGNED(32, static INTFLOAT, AAC_RENAME(sine_120))[120];
  73 DECLARE_ALIGNED(32, static INTFLOAT, AAC_RENAME(sine_960))[960];
  74
  75 static av_always_inline void reset_predict_state(PredictorState *ps)
  76 {
  77     ps->r0   = 0.0f;
  78     ps->r1   = 0.0f;
  79     ps->cor0 = 0.0f;
  80     ps->cor1 = 0.0f;
  81     ps->var0 = 1.0f;
  82     ps->var1 = 1.0f;
  83 }
  84
  85 #ifndef VMUL2
  86 static inline float *VMUL2(float *dst, const float *v, unsigned idx,
  87                            const float *scale)
  88 {
  89     float s = *scale;
  90     *dst++ = v[idx    & 15] * s;
  91     *dst++ = v[idx>>4 & 15] * s;
  92     return dst;
  93 }
  94 #endif
  95
  96 #ifndef VMUL4
  97 static inline float *VMUL4(float *dst, const float *v, unsigned idx,
  98                            const float *scale)
  99 {
 100     float s = *scale;
 101     *dst++ = v[idx    & 3] * s;
 102     *dst++ = v[idx>>2 & 3] * s;
 103     *dst++ = v[idx>>4 & 3] * s;
 104     *dst++ = v[idx>>6 & 3] * s;
 105     return dst;
 106 }
 107 #endif
 108
 109 #ifndef VMUL2S
 110 static inline float *VMUL2S(float *dst, const float *v, unsigned idx,
 111                             unsigned sign, const float *scale)
 112 {
 113     union av_intfloat32 s0, s1;
 114
 115     s0.f = s1.f = *scale;
 116     s0.i ^= sign >> 1 << 31;
 117     s1.i ^= sign      << 31;
 118
 119     *dst++ = v[idx    & 15] * s0.f;
 120     *dst++ = v[idx>>4 & 15] * s1.f;
 121
 122     return dst;
 123 }
 124 #endif
 125
 126 #ifndef VMUL4S
 127 static inline float *VMUL4S(float *dst, const float *v, unsigned idx,
 128                             unsigned sign, const float *scale)
 129 {
 130     unsigned nz = idx >> 12;
 131     union av_intfloat32 s = { .f = *scale };
 132     union av_intfloat32 t;
 133
 134     t.i = s.i ^ (sign & 1U<<31);
 135     *dst++ = v[idx    & 3] * t.f;
 136
 137     sign <<= nz & 1; nz >>= 1;
 138     t.i = s.i ^ (sign & 1U<<31);
 139     *dst++ = v[idx>>2 & 3] * t.f;
 140
 141     sign <<= nz & 1; nz >>= 1;
 142     t.i = s.i ^ (sign & 1U<<31);
 143     *dst++ = v[idx>>4 & 3] * t.f;
 144
 145     sign <<= nz & 1;
 146     t.i = s.i ^ (sign & 1U<<31);
 147     *dst++ = v[idx>>6 & 3] * t.f;
 148
 149     return dst;
 150 }
 151 #endif
 152
 153 static av_always_inline float flt16_round(float pf)
 154 {
 155     union av_intfloat32 tmp;
 156     tmp.f = pf;
 157     tmp.i = (tmp.i + 0x00008000U) & 0xFFFF0000U;
 158     return tmp.f;
 159 }
 160
 161 static av_always_inline float flt16_even(float pf)
 162 {
 163     union av_intfloat32 tmp;
 164     tmp.f = pf;
 165     tmp.i = (tmp.i + 0x00007FFFU + (tmp.i & 0x00010000U >> 16)) & 0xFFFF0000U;
 166     return tmp.f;
 167 }
 168
 169 static av_always_inline float flt16_trunc(float pf)
 170 {
 171     union av_intfloat32 pun;
 172     pun.f = pf;
 173     pun.i &= 0xFFFF0000U;
 174     return pun.f;
 175 }
 176
 177 static av_always_inline void predict(PredictorState *ps, float *coef,
 178                                      int output_enable)
 179 {
 180     const float a     = 0.953125; // 61.0 / 64
 181     const float alpha = 0.90625;  // 29.0 / 32
 182     float e0, e1;
 183     float pv;
 184     float k1, k2;
 185     float   r0 = ps->r0,     r1 = ps->r1;
 186     float cor0 = ps->cor0, cor1 = ps->cor1;
 187     float var0 = ps->var0, var1 = ps->var1;
 188
 189     k1 = var0 > 1 ? cor0 * flt16_even(a / var0) : 0;
 190     k2 = var1 > 1 ? cor1 * flt16_even(a / var1) : 0;
 191
 192     pv = flt16_round(k1 * r0 + k2 * r1);
 193     if (output_enable)
 194         *coef += pv;
 195
 196     e0 = *coef;
 197     e1 = e0 - k1 * r0;
 198
 199     ps->cor1 = flt16_trunc(alpha * cor1 + r1 * e1);
 200     ps->var1 = flt16_trunc(alpha * var1 + 0.5f * (r1 * r1 + e1 * e1));
 201     ps->cor0 = flt16_trunc(alpha * cor0 + r0 * e0);
 202     ps->var0 = flt16_trunc(alpha * var0 + 0.5f * (r0 * r0 + e0 * e0));
 203
 204     ps->r1 = flt16_trunc(a * (r0 - k1 * e0));
 205     ps->r0 = flt16_trunc(a * e0);
 206 }
 207
 208 /**
 209  * Apply dependent channel coupling (applied before IMDCT).
 210  *
 211  * @param   index   index into coupling gain array
 212  */
 213 static void apply_dependent_coupling(AACContext *ac,
 214                                      SingleChannelElement *target,
 215                                      ChannelElement *cce, int index)
 216 {
 217     IndividualChannelStream *ics = &cce->ch[0].ics;
 218     const uint16_t *offsets = ics->swb_offset;
 219     float *dest = target->coeffs;
 220     const float *src = cce->ch[0].coeffs;
 221     int g, i, group, k, idx = 0;
 222     if (ac->oc[1].m4ac.object_type == AOT_AAC_LTP) {
 223         av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR,
 224                "Dependent coupling is not supported together with LTP\n");
 225         return;
 226     }
 227     for (g = 0; g < ics->num_window_groups; g++) {
 228         for (i = 0; i < ics->max_sfb; i++, idx++) {
 229             if (cce->ch[0].band_type[idx] != ZERO_BT) {
 230                 const float gain = cce->coup.gain[index][idx];
 231                 for (group = 0; group < ics->group_len[g]; group++) {
 232                     for (k = offsets[i]; k < offsets[i + 1]; k++) {
 233                         // FIXME: SIMDify
 234                         dest[group * 128 + k] += gain * src[group * 128 + k];
 235                     }
 236                 }
 237             }
 238         }
 239         dest += ics->group_len[g] * 128;
 240         src  += ics->group_len[g] * 128;
 241     }
 242 }
 243
 244 /**
 245  * Apply independent channel coupling (applied after IMDCT).
 246  *
 247  * @param   index   index into coupling gain array
 248  */
 249 static void apply_independent_coupling(AACContext *ac,
 250                                        SingleChannelElement *target,
 251                                        ChannelElement *cce, int index)
 252 {
 253     const float gain = cce->coup.gain[index][0];
 254     const float *src = cce->ch[0].ret;
 255     float *dest = target->ret;
 256     const int len = 1024 << (ac->oc[1].m4ac.sbr == 1);
 257
 258     ac->fdsp->vector_fmac_scalar(dest, src, gain, len);
 259 }
 260
 261 #include "aacdec_template.c"
 262
 263 #define LOAS_SYNC_WORD   0x2b7       ///< 11 bits LOAS sync word
 264
 265 struct LATMContext {
 266     AACContext aac_ctx;     ///< containing AACContext
 267     int initialized;        ///< initialized after a valid extradata was seen
 268
 269     // parser data
 270     int audio_mux_version_A; ///< LATM syntax version
 271     int frame_length_type;   ///< 0/1 variable/fixed frame length
 272     int frame_length;        ///< frame length for fixed frame length
 273 };
 274
 275 static inline uint32_t latm_get_value(GetBitContext *b)
 276 {
 277     int length = get_bits(b, 2);
 278
 279     return get_bits_long(b, (length+1)*8);
 280 }
 281
 282 static int latm_decode_audio_specific_config(struct LATMContext *latmctx,
 283                                              GetBitContext *gb, int asclen)
 284 {
 285     AACContext *ac        = &latmctx->aac_ctx;
 286     AVCodecContext *avctx = ac->avctx;
 287     MPEG4AudioConfig m4ac = { 0 };
 288     GetBitContext gbc;
 289     int config_start_bit  = get_bits_count(gb);
 290     int sync_extension    = 0;
 291     int bits_consumed, esize, i;
 292
 293     if (asclen > 0) {
 294         sync_extension = 1;
 295         asclen         = FFMIN(asclen, get_bits_left(gb));
 296         init_get_bits(&gbc, gb->buffer, config_start_bit + asclen);
 297         skip_bits_long(&gbc, config_start_bit);
 298     } else if (asclen == 0) {
 299         gbc = *gb;
 300     } else {
 301         return AVERROR_INVALIDDATA;
 302     }
 303
 304     if (get_bits_left(gb) <= 0)
 305         return AVERROR_INVALIDDATA;
 306
 307     bits_consumed = decode_audio_specific_config_gb(NULL, avctx, &m4ac,
 308                                                     &gbc, config_start_bit,
 309                                                     sync_extension);
 310
 311     if (bits_consumed < config_start_bit)
 312         return AVERROR_INVALIDDATA;
 313     bits_consumed -= config_start_bit;
 314
 315     if (asclen == 0)
 316       asclen = bits_consumed;
 317
 318     if (!latmctx->initialized ||
 319         ac->oc[1].m4ac.sample_rate != m4ac.sample_rate ||
 320         ac->oc[1].m4ac.chan_config != m4ac.chan_config) {
 321
 322         if (latmctx->initialized) {
 323             av_log(avctx, AV_LOG_INFO, "audio config changed (sample_rate=%d, chan_config=%d)\n", m4ac.sample_rate, m4ac.chan_config);
 324         } else {
 325             av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "initializing latmctx\n");
 326         }
 327         latmctx->initialized = 0;
 328
 329         esize = (asclen + 7) / 8;
 330
 331         if (avctx->extradata_size < esize) {
 332             av_free(avctx->extradata);
 333             avctx->extradata = av_malloc(esize + AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
 334             if (!avctx->extradata)
 335                 return AVERROR(ENOMEM);
 336         }
 337
 338         avctx->extradata_size = esize;
 339         gbc = *gb;
 340         for (i = 0; i < esize; i++) {
 341           avctx->extradata[i] = get_bits(&gbc, 8);
 342         }
 343         memset(avctx->extradata+esize, 0, AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
 344     }
 345     skip_bits_long(gb, asclen);
 346
 347     return 0;
 348 }
 349
 350 static int read_stream_mux_config(struct LATMContext *latmctx,
 351                                   GetBitContext *gb)
 352 {
 353     int ret, audio_mux_version = get_bits(gb, 1);
 354
 355     latmctx->audio_mux_version_A = 0;
 356     if (audio_mux_version)
 357         latmctx->audio_mux_version_A = get_bits(gb, 1);
 358
 359     if (!latmctx->audio_mux_version_A) {
 360
 361         if (audio_mux_version)
 362             latm_get_value(gb);                 // taraFullness
 363
 364         skip_bits(gb, 1);                       // allStreamSameTimeFraming
 365         skip_bits(gb, 6);                       // numSubFrames
 366         // numPrograms
 367         if (get_bits(gb, 4)) {                  // numPrograms
 368             avpriv_request_sample(latmctx->aac_ctx.avctx, "Multiple programs");
 369             return AVERROR_PATCHWELCOME;
 370         }
 371
 372         // for each program (which there is only one in DVB)
 373
 374         // for each layer (which there is only one in DVB)
 375         if (get_bits(gb, 3)) {                   // numLayer
 376             avpriv_request_sample(latmctx->aac_ctx.avctx, "Multiple layers");
 377             return AVERROR_PATCHWELCOME;
 378         }
 379
 380         // for all but first stream: use_same_config = get_bits(gb, 1);
 381         if (!audio_mux_version) {
 382             if ((ret = latm_decode_audio_specific_config(latmctx, gb, 0)) < 0)
 383                 return ret;
 384         } else {
 385             int ascLen = latm_get_value(gb);
 386             if ((ret = latm_decode_audio_specific_config(latmctx, gb, ascLen)) < 0)
 387                 return ret;
 388         }
 389
 390         latmctx->frame_length_type = get_bits(gb, 3);
 391         switch (latmctx->frame_length_type) {
 392         case 0:
 393             skip_bits(gb, 8);       // latmBufferFullness
 394             break;
 395         case 1:
 396             latmctx->frame_length = get_bits(gb, 9);
 397             break;
 398         case 3:
 399         case 4:
 400         case 5:
 401             skip_bits(gb, 6);       // CELP frame length table index
 402             break;
 403         case 6:
 404         case 7:
 405             skip_bits(gb, 1);       // HVXC frame length table index
 406             break;
 407         }
 408
 409         if (get_bits(gb, 1)) {                  // other data
 410             if (audio_mux_version) {
 411                 latm_get_value(gb);             // other_data_bits
 412             } else {
 413                 int esc;
 414                 do {
 415                     if (get_bits_left(gb) < 9)
 416                         return AVERROR_INVALIDDATA;
 417                     esc = get_bits(gb, 1);
 418                     skip_bits(gb, 8);
 419                 } while (esc);
 420             }
 421         }
 422
 423         if (get_bits(gb, 1))                     // crc present
 424             skip_bits(gb, 8);                    // config_crc
 425     }
 426
 427     return 0;
 428 }
 429
 430 static int read_payload_length_info(struct LATMContext *ctx, GetBitContext *gb)
 431 {
 432     uint8_t tmp;
 433
 434     if (ctx->frame_length_type == 0) {
 435         int mux_slot_length = 0;
 436         do {
 437             if (get_bits_left(gb) < 8)
 438                 return AVERROR_INVALIDDATA;
 439             tmp = get_bits(gb, 8);
 440             mux_slot_length += tmp;
 441         } while (tmp == 255);
 442         return mux_slot_length;
 443     } else if (ctx->frame_length_type == 1) {
 444         return ctx->frame_length;
 445     } else if (ctx->frame_length_type == 3 ||
 446                ctx->frame_length_type == 5 ||
 447                ctx->frame_length_type == 7) {
 448         skip_bits(gb, 2);          // mux_slot_length_coded
 449     }
 450     return 0;
 451 }
 452
 453 static int read_audio_mux_element(struct LATMContext *latmctx,
 454                                   GetBitContext *gb)
 455 {
 456     int err;
 457     uint8_t use_same_mux = get_bits(gb, 1);
 458     if (!use_same_mux) {
 459         if ((err = read_stream_mux_config(latmctx, gb)) < 0)
 460             return err;
 461     } else if (!latmctx->aac_ctx.avctx->extradata) {
 462         av_log(latmctx->aac_ctx.avctx, AV_LOG_DEBUG,
 463                "no decoder config found\n");
 464         return 1;
 465     }
 466     if (latmctx->audio_mux_version_A == 0) {
 467         int mux_slot_length_bytes = read_payload_length_info(latmctx, gb);
 468         if (mux_slot_length_bytes < 0 || mux_slot_length_bytes * 8LL > get_bits_left(gb)) {
 469             av_log(latmctx->aac_ctx.avctx, AV_LOG_ERROR, "incomplete frame\n");
 470             return AVERROR_INVALIDDATA;
 471         } else if (mux_slot_length_bytes * 8 + 256 < get_bits_left(gb)) {
 472             av_log(latmctx->aac_ctx.avctx, AV_LOG_ERROR,
 473                    "frame length mismatch %d << %d\n",
 474                    mux_slot_length_bytes * 8, get_bits_left(gb));
 475             return AVERROR_INVALIDDATA;
 476         }
 477     }
 478     return 0;
 479 }
 480
 481
 482 static int latm_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *out,
 483                              int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
 484 {
 485     struct LATMContext *latmctx = avctx->priv_data;
 486     int                 muxlength, err;
 487     GetBitContext       gb;
 488
 489     if ((err = init_get_bits8(&gb, avpkt->data, avpkt->size)) < 0)
 490         return err;
 491
 492     // check for LOAS sync word
 493     if (get_bits(&gb, 11) != LOAS_SYNC_WORD)
 494         return AVERROR_INVALIDDATA;
 495
 496     muxlength = get_bits(&gb, 13) + 3;
 497     // not enough data, the parser should have sorted this out
 498     if (muxlength > avpkt->size)
 499         return AVERROR_INVALIDDATA;
 500
 501     if ((err = read_audio_mux_element(latmctx, &gb)))
 502         return (err < 0) ? err : avpkt->size;
 503
 504     if (!latmctx->initialized) {
 505         if (!avctx->extradata) {
 506             *got_frame_ptr = 0;
 507             return avpkt->size;
 508         } else {
 509             push_output_configuration(&latmctx->aac_ctx);
 510             if ((err = decode_audio_specific_config(
 511                     &latmctx->aac_ctx, avctx, &latmctx->aac_ctx.oc[1].m4ac,
 512                     avctx->extradata, avctx->extradata_size*8LL, 1)) < 0) {
 513                 pop_output_configuration(&latmctx->aac_ctx);
 514                 return err;
 515             }
 516             latmctx->initialized = 1;
 517         }
 518     }
 519
 520     if (show_bits(&gb, 12) == 0xfff) {
 521         av_log(latmctx->aac_ctx.avctx, AV_LOG_ERROR,
 522                "ADTS header detected, probably as result of configuration "
 523                "misparsing\n");
 524         return AVERROR_INVALIDDATA;
 525     }
 526
 527     switch (latmctx->aac_ctx.oc[1].m4ac.object_type) {
 528     case AOT_ER_AAC_LC:
 529     case AOT_ER_AAC_LTP:
 530     case AOT_ER_AAC_LD:
 531     case AOT_ER_AAC_ELD:
 532         err = aac_decode_er_frame(avctx, out, got_frame_ptr, &gb);
 533         break;
 534     default:
 535         err = aac_decode_frame_int(avctx, out, got_frame_ptr, &gb, avpkt);
 536     }
 537     if (err < 0)
 538         return err;
 539
 540     return muxlength;
 541 }
 542
 543 static av_cold int latm_decode_init(AVCodecContext *avctx)
 544 {
 545     struct LATMContext *latmctx = avctx->priv_data;
 546     int ret = aac_decode_init(avctx);
 547
 548     if (avctx->extradata_size > 0)
 549         latmctx->initialized = !ret;
 550
 551     return ret;
 552 }
 553
 554 AVCodec ff_aac_decoder = {
 555     .name            = "aac",
 556     .long_name       = NULL_IF_CONFIG_SMALL("AAC (Advanced Audio Coding)"),
 557     .type            = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 558     .id              = AV_CODEC_ID_AAC,
 559     .priv_data_size  = sizeof(AACContext),
 560     .init            = aac_decode_init,
 561     .close           = aac_decode_close,
 562     .decode          = aac_decode_frame,
 563     .sample_fmts     = (const enum AVSampleFormat[]) {
 564         AV_SAMPLE_FMT_FLTP, AV_SAMPLE_FMT_NONE
 565     },
 566     .capabilities    = AV_CODEC_CAP_CHANNEL_CONF | AV_CODEC_CAP_DR1,
 567     .caps_internal   = FF_CODEC_CAP_INIT_THREADSAFE | FF_CODEC_CAP_INIT_CLEANUP,
 568     .channel_layouts = aac_channel_layout,
 569     .flush = flush,
 570     .priv_class      = &aac_decoder_class,
 571     .profiles        = NULL_IF_CONFIG_SMALL(ff_aac_profiles),
 572 };
 573
 574 /*
 575     Note: This decoder filter is intended to decode LATM streams transferred
 576     in MPEG transport streams which only contain one program.
 577     To do a more complex LATM demuxing a separate LATM demuxer should be used.
 578 */
 579 AVCodec ff_aac_latm_decoder = {
 580     .name            = "aac_latm",
 581     .long_name       = NULL_IF_CONFIG_SMALL("AAC LATM (Advanced Audio Coding LATM syntax)"),
 582     .type            = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 583     .id              = AV_CODEC_ID_AAC_LATM,
 584     .priv_data_size  = sizeof(struct LATMContext),
 585     .init            = latm_decode_init,
 586     .close           = aac_decode_close,
 587     .decode          = latm_decode_frame,
 588     .sample_fmts     = (const enum AVSampleFormat[]) {
 589         AV_SAMPLE_FMT_FLTP, AV_SAMPLE_FMT_NONE
 590     },
 591     .capabilities    = AV_CODEC_CAP_CHANNEL_CONF | AV_CODEC_CAP_DR1,
 592     .caps_internal   = FF_CODEC_CAP_INIT_THREADSAFE | FF_CODEC_CAP_INIT_CLEANUP,
 593     .channel_layouts = aac_channel_layout,
 594     .flush = flush,
 595     .profiles        = NULL_IF_CONFIG_SMALL(ff_aac_profiles),
 596 };