git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/atrac1.c

   1 /*
   2  * Atrac 1 compatible decoder
   3  * Copyright (c) 2009 Maxim Poliakovski
   4  * Copyright (c) 2009 Benjamin Larsson
   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 libavcodec/atrac1.c
  25  * Atrac 1 compatible decoder.
  26  * This decoder handles raw ATRAC1 data.
  27  */
  28
  29 /* Many thanks to Tim Craig for all the help! */
  30
  31 #include <math.h>
  32 #include <stddef.h>
  33 #include <stdio.h>
  34
  35 #include "avcodec.h"
  36 #include "get_bits.h"
  37 #include "dsputil.h"
  38
  39 #include "atrac.h"
  40 #include "atrac1data.h"
  41
  42 #define AT1_MAX_BFU      52                 ///< max number of block floating units in a sound unit
  43 #define AT1_SU_SIZE      212                ///< number of bytes in a sound unit
  44 #define AT1_SU_SAMPLES   512                ///< number of samples in a sound unit
  45 #define AT1_FRAME_SIZE   AT1_SU_SIZE * 2
  46 #define AT1_SU_MAX_BITS  AT1_SU_SIZE * 8
  47 #define AT1_MAX_CHANNELS 2
  48
  49 #define AT1_QMF_BANDS    3
  50 #define IDX_LOW_BAND     0
  51 #define IDX_MID_BAND     1
  52 #define IDX_HIGH_BAND    2
  53
  54 /**
  55  * Sound unit struct, one unit is used per channel
  56  */
  57 typedef struct {
  58     int                 log2_block_count[AT1_QMF_BANDS];    ///< log2 number of blocks in a band
  59     int                 num_bfus;                           ///< number of Block Floating Units
  60     float*              spectrum[2];
  61     DECLARE_ALIGNED_16(float, spec1[AT1_SU_SAMPLES]);       ///< mdct buffer
  62     DECLARE_ALIGNED_16(float, spec2[AT1_SU_SAMPLES]);       ///< mdct buffer
  63     DECLARE_ALIGNED_16(float, fst_qmf_delay[46]);           ///< delay line for the 1st stacked QMF filter
  64     DECLARE_ALIGNED_16(float, snd_qmf_delay[46]);           ///< delay line for the 2nd stacked QMF filter
  65     DECLARE_ALIGNED_16(float, last_qmf_delay[256+23]);      ///< delay line for the last stacked QMF filter
  66 } AT1SUCtx;
  67
  68 /**
  69  * The atrac1 context, holds all needed parameters for decoding
  70  */
  71 typedef struct {
  72     AT1SUCtx            SUs[AT1_MAX_CHANNELS];              ///< channel sound unit
  73     DECLARE_ALIGNED_16(float, spec[AT1_SU_SAMPLES]);        ///< the mdct spectrum buffer
  74
  75     DECLARE_ALIGNED_16(float,  low[256]);
  76     DECLARE_ALIGNED_16(float,  mid[256]);
  77     DECLARE_ALIGNED_16(float, high[512]);
  78     float*              bands[3];
  79     DECLARE_ALIGNED_16(float, out_samples[AT1_MAX_CHANNELS][AT1_SU_SAMPLES]);
  80     FFTContext          mdct_ctx[3];
  81     int                 channels;
  82     DSPContext          dsp;
  83 } AT1Ctx;
  84
  85 DECLARE_ALIGNED_16(static float, short_window[32]);
  86
  87 /** size of the transform in samples in the long mode for each QMF band */
  88 static const uint16_t samples_per_band[3] = {128, 128, 256};
  89 static const uint8_t   mdct_long_nbits[3] = {7, 7, 8};
  90
  91
  92 static void at1_imdct(AT1Ctx *q, float *spec, float *out, int nbits,
  93                       int rev_spec)
  94 {
  95     FFTContext* mdct_context = &q->mdct_ctx[nbits - 5 - (nbits > 6)];
  96     int transf_size = 1 << nbits;
  97
  98     if (rev_spec) {
  99         int i;
 100         for (i = 0; i < transf_size / 2; i++)
 101             FFSWAP(float, spec[i], spec[transf_size - 1 - i]);
 102     }
 103     ff_imdct_half(mdct_context, out, spec);
 104 }
 105
 106
 107 static int at1_imdct_block(AT1SUCtx* su, AT1Ctx *q)
 108 {
 109     int          band_num, band_samples, log2_block_count, nbits, num_blocks, block_size;
 110     unsigned int start_pos, ref_pos = 0, pos = 0;
 111
 112     for (band_num = 0; band_num < AT1_QMF_BANDS; band_num++) {
 113         band_samples = samples_per_band[band_num];
 114         log2_block_count = su->log2_block_count[band_num];
 115
 116         /* number of mdct blocks in the current QMF band: 1 - for long mode */
 117         /* 4 for short mode(low/middle bands) and 8 for short mode(high band)*/
 118         num_blocks = 1 << log2_block_count;
 119
 120         /* mdct block size in samples: 128 (long mode, low & mid bands), */
 121         /* 256 (long mode, high band) and 32 (short mode, all bands) */
 122         block_size = band_samples >> log2_block_count;
 123
 124         /* calc transform size in bits according to the block_size_mode */
 125         nbits = mdct_long_nbits[band_num] - log2_block_count;
 126
 127         if (nbits != 5 && nbits != 7 && nbits != 8)
 128             return -1;
 129
 130         if (num_blocks == 1) {
 131             /* long blocks */
 132             at1_imdct(q, &q->spec[pos], &su->spectrum[0][ref_pos], nbits, band_num);
 133             pos += block_size; // move to the next mdct block in the spectrum
 134
 135             /* overlap and window long blocks */
 136             q->dsp.vector_fmul_window(q->bands[band_num], &su->spectrum[1][ref_pos + band_samples - 16],
 137                                       &su->spectrum[0][ref_pos], short_window, 0, 16);
 138             memcpy(q->bands[band_num] + 32, &su->spectrum[0][ref_pos + 16], 240 * sizeof(float));
 139         } else {
 140             /* short blocks */
 141             float *prev_buf;
 142             start_pos = 0;
 143             prev_buf = &su->spectrum[1][ref_pos + band_samples - 16];
 144             for (; num_blocks != 0; num_blocks--) {
 145                 at1_imdct(q, &q->spec[pos], &su->spectrum[0][ref_pos + start_pos], 5, band_num);
 146
 147                 /* overlap and window between short blocks */
 148                 q->dsp.vector_fmul_window(&q->bands[band_num][start_pos], prev_buf,
 149                                           &su->spectrum[0][ref_pos + start_pos], short_window, 0, 16);
 150
 151                 prev_buf = &su->spectrum[0][ref_pos+start_pos + 16];
 152                 start_pos += 32; // use hardcoded block_size
 153                 pos += 32;
 154             }
 155         }
 156         ref_pos += band_samples;
 157     }
 158
 159     /* Swap buffers so the mdct overlap works */
 160     FFSWAP(float*, su->spectrum[0], su->spectrum[1]);
 161
 162     return 0;
 163 }
 164
 165 /**
 166  * Parse the block size mode byte
 167  */
 168
 169 static int at1_parse_bsm(GetBitContext* gb, int log2_block_cnt[AT1_QMF_BANDS])
 170 {
 171     int log2_block_count_tmp, i;
 172
 173     for (i = 0; i < 2; i++) {
 174         /* low and mid band */
 175         log2_block_count_tmp = get_bits(gb, 2);
 176         if (log2_block_count_tmp & 1)
 177             return -1;
 178         log2_block_cnt[i] = 2 - log2_block_count_tmp;
 179     }
 180
 181     /* high band */
 182     log2_block_count_tmp = get_bits(gb, 2);
 183     if (log2_block_count_tmp != 0 && log2_block_count_tmp != 3)
 184         return -1;
 185     log2_block_cnt[IDX_HIGH_BAND] = 3 - log2_block_count_tmp;
 186
 187     skip_bits(gb, 2);
 188     return 0;
 189 }
 190
 191
 192 static int at1_unpack_dequant(GetBitContext* gb, AT1SUCtx* su,
 193                               float spec[AT1_SU_SAMPLES])
 194 {
 195     int bits_used, band_num, bfu_num, i;
 196     uint8_t idwls[AT1_MAX_BFU];                 ///< the word length indexes for each BFU
 197     uint8_t idsfs[AT1_MAX_BFU];                 ///< the scalefactor indexes for each BFU
 198
 199     /* parse the info byte (2nd byte) telling how much BFUs were coded */
 200     su->num_bfus = bfu_amount_tab1[get_bits(gb, 3)];
 201
 202     /* calc number of consumed bits:
 203         num_BFUs * (idwl(4bits) + idsf(6bits)) + log2_block_count(8bits) + info_byte(8bits)
 204         + info_byte_copy(8bits) + log2_block_count_copy(8bits) */
 205     bits_used = su->num_bfus * 10 + 32 +
 206                 bfu_amount_tab2[get_bits(gb, 2)] +
 207                 (bfu_amount_tab3[get_bits(gb, 3)] << 1);
 208
 209     /* get word length index (idwl) for each BFU */
 210     for (i = 0; i < su->num_bfus; i++)
 211         idwls[i] = get_bits(gb, 4);
 212
 213     /* get scalefactor index (idsf) for each BFU */
 214     for (i = 0; i < su->num_bfus; i++)
 215         idsfs[i] = get_bits(gb, 6);
 216
 217     /* zero idwl/idsf for empty BFUs */
 218     for (i = su->num_bfus; i < AT1_MAX_BFU; i++)
 219         idwls[i] = idsfs[i] = 0;
 220
 221     /* read in the spectral data and reconstruct MDCT spectrum of this channel */
 222     for (band_num = 0; band_num < AT1_QMF_BANDS; band_num++) {
 223         for (bfu_num = bfu_bands_t[band_num]; bfu_num < bfu_bands_t[band_num+1]; bfu_num++) {
 224             int pos;
 225
 226             int num_specs = specs_per_bfu[bfu_num];
 227             int word_len  = !!idwls[bfu_num] + idwls[bfu_num];
 228             float scale_factor = sf_table[idsfs[bfu_num]];
 229             bits_used += word_len * num_specs; /* add number of bits consumed by current BFU */
 230
 231             /* check for bitstream overflow */
 232             if (bits_used > AT1_SU_MAX_BITS)
 233                 return -1;
 234
 235             /* get the position of the 1st spec according to the block size mode */
 236             pos = su->log2_block_count[band_num] ? bfu_start_short[bfu_num] : bfu_start_long[bfu_num];
 237
 238             if (word_len) {
 239                 float   max_quant = 1.0 / (float)((1 << (word_len - 1)) - 1);
 240
 241                 for (i = 0; i < num_specs; i++) {
 242                     /* read in a quantized spec and convert it to
 243                      * signed int and then inverse quantization
 244                      */
 245                     spec[pos+i] = get_sbits(gb, word_len) * scale_factor * max_quant;
 246                 }
 247             } else { /* word_len = 0 -> empty BFU, zero all specs in the emty BFU */
 248                 memset(&spec[pos], 0, num_specs * sizeof(float));
 249             }
 250         }
 251     }
 252
 253     return 0;
 254 }
 255
 256
 257 void at1_subband_synthesis(AT1Ctx *q, AT1SUCtx* su, float *pOut)
 258 {
 259     float temp[256];
 260     float iqmf_temp[512 + 46];
 261
 262     /* combine low and middle bands */
 263     atrac_iqmf(q->bands[0], q->bands[1], 128, temp, su->fst_qmf_delay, iqmf_temp);
 264
 265     /* delay the signal of the high band by 23 samples */
 266     memcpy( su->last_qmf_delay,    &su->last_qmf_delay[256], sizeof(float) *  23);
 267     memcpy(&su->last_qmf_delay[23], q->bands[2],             sizeof(float) * 256);
 268
 269     /* combine (low + middle) and high bands */
 270     atrac_iqmf(temp, su->last_qmf_delay, 256, pOut, su->snd_qmf_delay, iqmf_temp);
 271 }
 272
 273
 274 static int atrac1_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
 275                                int *data_size, AVPacket *avpkt)
 276 {
 277     const uint8_t *buf = avpkt->data;
 278     int buf_size       = avpkt->size;
 279     AT1Ctx *q          = avctx->priv_data;
 280     int ch, ret, i;
 281     GetBitContext gb;
 282     float* samples = data;
 283
 284
 285     if (buf_size < 212 * q->channels) {
 286         av_log(q,AV_LOG_ERROR,"Not enought data to decode!\n");
 287         return -1;
 288     }
 289
 290     for (ch = 0; ch < q->channels; ch++) {
 291         AT1SUCtx* su = &q->SUs[ch];
 292
 293         init_get_bits(&gb, &buf[212 * ch], 212 * 8);
 294
 295         /* parse block_size_mode, 1st byte */
 296         ret = at1_parse_bsm(&gb, su->log2_block_count);
 297         if (ret < 0)
 298             return ret;
 299
 300         ret = at1_unpack_dequant(&gb, su, q->spec);
 301         if (ret < 0)
 302             return ret;
 303
 304         ret = at1_imdct_block(su, q);
 305         if (ret < 0)
 306             return ret;
 307         at1_subband_synthesis(q, su, q->out_samples[ch]);
 308     }
 309
 310     /* round, convert to 16bit and interleave */
 311     if (q->channels == 1) {
 312         /* mono */
 313         q->dsp.vector_clipf(samples, q->out_samples[0], -32700.0 / (1 << 15),
 314                             32700.0 / (1 << 15), AT1_SU_SAMPLES);
 315     } else {
 316         /* stereo */
 317         for (i = 0; i < AT1_SU_SAMPLES; i++) {
 318             samples[i * 2]     = av_clipf(q->out_samples[0][i],
 319                                           -32700.0 / (1 << 15),
 320                                            32700.0 / (1 << 15));
 321             samples[i * 2 + 1] = av_clipf(q->out_samples[1][i],
 322                                           -32700.0 / (1 << 15),
 323                                            32700.0 / (1 << 15));
 324         }
 325     }
 326
 327     *data_size = q->channels * AT1_SU_SAMPLES * sizeof(*samples);
 328     return avctx->block_align;
 329 }
 330
 331
 332 static av_cold int atrac1_decode_init(AVCodecContext *avctx)
 333 {
 334     AT1Ctx *q = avctx->priv_data;
 335
 336     avctx->sample_fmt = SAMPLE_FMT_FLT;
 337
 338     q->channels = avctx->channels;
 339
 340     /* Init the mdct transforms */
 341     ff_mdct_init(&q->mdct_ctx[0], 6, 1, -1.0/ (1 << 15));
 342     ff_mdct_init(&q->mdct_ctx[1], 8, 1, -1.0/ (1 << 15));
 343     ff_mdct_init(&q->mdct_ctx[2], 9, 1, -1.0/ (1 << 15));
 344
 345     ff_sine_window_init(short_window, 32);
 346
 347     atrac_generate_tables();
 348
 349     dsputil_init(&q->dsp, avctx);
 350
 351     q->bands[0] = q->low;
 352     q->bands[1] = q->mid;
 353     q->bands[2] = q->high;
 354
 355     /* Prepare the mdct overlap buffers */
 356     q->SUs[0].spectrum[0] = q->SUs[0].spec1;
 357     q->SUs[0].spectrum[1] = q->SUs[0].spec2;
 358     q->SUs[1].spectrum[0] = q->SUs[1].spec1;
 359     q->SUs[1].spectrum[1] = q->SUs[1].spec2;
 360
 361     return 0;
 362 }
 363
 364
 365 static av_cold int atrac1_decode_end(AVCodecContext * avctx) {
 366     AT1Ctx *q = avctx->priv_data;
 367
 368     ff_mdct_end(&q->mdct_ctx[0]);
 369     ff_mdct_end(&q->mdct_ctx[1]);
 370     ff_mdct_end(&q->mdct_ctx[2]);
 371     return 0;
 372 }
 373
 374
 375 AVCodec atrac1_decoder = {
 376     .name = "atrac1",
 377     .type = CODEC_TYPE_AUDIO,
 378     .id = CODEC_ID_ATRAC1,
 379     .priv_data_size = sizeof(AT1Ctx),
 380     .init = atrac1_decode_init,
 381     .close = atrac1_decode_end,
 382     .decode = atrac1_decode_frame,
 383     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Atrac 1 (Adaptive TRansform Acoustic Coding)"),
 384 };