git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/atrac3.c

   1 /*
   2  * Atrac 3 compatible decoder
   3  * Copyright (c) 2006-2008 Maxim Poliakovski
   4  * Copyright (c) 2006-2008 Benjamin Larsson
   5  *
   6  * This file is part of Libav.
   7  *
   8  * Libav 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  * Libav 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 Libav; 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  * Atrac 3 compatible decoder.
  26  * This decoder handles Sony's ATRAC3 data.
  27  *
  28  * Container formats used to store atrac 3 data:
  29  * RealMedia (.rm), RIFF WAV (.wav, .at3), Sony OpenMG (.oma, .aa3).
  30  *
  31  * To use this decoder, a calling application must supply the extradata
  32  * bytes provided in the containers above.
  33  */
  34
  35 #include <math.h>
  36 #include <stddef.h>
  37 #include <stdio.h>
  38
  39 #include "avcodec.h"
  40 #include "get_bits.h"
  41 #include "dsputil.h"
  42 #include "bytestream.h"
  43 #include "fft.h"
  44 #include "fmtconvert.h"
  45
  46 #include "atrac.h"
  47 #include "atrac3data.h"
  48
  49 #define JOINT_STEREO    0x12
  50 #define STEREO          0x2
  51
  52 #define SAMPLES_PER_FRAME 1024
  53 #define MDCT_SIZE          512
  54
  55 /* These structures are needed to store the parsed gain control data. */
  56 typedef struct {
  57     int   num_gain_data;
  58     int   levcode[8];
  59     int   loccode[8];
  60 } gain_info;
  61
  62 typedef struct {
  63     gain_info   gBlock[4];
  64 } gain_block;
  65
  66 typedef struct {
  67     int     pos;
  68     int     numCoefs;
  69     float   coef[8];
  70 } tonal_component;
  71
  72 typedef struct {
  73     int               bandsCoded;
  74     int               numComponents;
  75     tonal_component   components[64];
  76     float             prevFrame[SAMPLES_PER_FRAME];
  77     int               gcBlkSwitch;
  78     gain_block        gainBlock[2];
  79
  80     DECLARE_ALIGNED(32, float, spectrum)[SAMPLES_PER_FRAME];
  81     DECLARE_ALIGNED(32, float, IMDCT_buf)[SAMPLES_PER_FRAME];
  82
  83     float             delayBuf1[46]; ///<qmf delay buffers
  84     float             delayBuf2[46];
  85     float             delayBuf3[46];
  86 } channel_unit;
  87
  88 typedef struct {
  89     GetBitContext       gb;
  90     //@{
  91     /** stream data */
  92     int                 channels;
  93     int                 codingMode;
  94     int                 bit_rate;
  95     int                 sample_rate;
  96     int                 samples_per_channel;
  97     int                 samples_per_frame;
  98
  99     int                 bits_per_frame;
 100     int                 bytes_per_frame;
 101     int                 pBs;
 102     channel_unit*       pUnits;
 103     //@}
 104     //@{
 105     /** joint-stereo related variables */
 106     int                 matrix_coeff_index_prev[4];
 107     int                 matrix_coeff_index_now[4];
 108     int                 matrix_coeff_index_next[4];
 109     int                 weighting_delay[6];
 110     //@}
 111     //@{
 112     /** data buffers */
 113     float              *outSamples[2];
 114     uint8_t*            decoded_bytes_buffer;
 115     float               tempBuf[1070];
 116     //@}
 117     //@{
 118     /** extradata */
 119     int                 atrac3version;
 120     int                 delay;
 121     int                 scrambled_stream;
 122     int                 frame_factor;
 123     //@}
 124
 125     FFTContext          mdct_ctx;
 126     FmtConvertContext   fmt_conv;
 127 } ATRAC3Context;
 128
 129 static DECLARE_ALIGNED(32, float, mdct_window)[MDCT_SIZE];
 130 static VLC              spectral_coeff_tab[7];
 131 static float            gain_tab1[16];
 132 static float            gain_tab2[31];
 133 static DSPContext       dsp;
 134
 135
 136 /**
 137  * Regular 512 points IMDCT without overlapping, with the exception of the swapping of odd bands
 138  * caused by the reverse spectra of the QMF.
 139  *
 140  * @param pInput    float input
 141  * @param pOutput   float output
 142  * @param odd_band  1 if the band is an odd band
 143  */
 144
 145 static void IMLT(ATRAC3Context *q, float *pInput, float *pOutput, int odd_band)
 146 {
 147     int     i;
 148
 149     if (odd_band) {
 150         /**
 151         * Reverse the odd bands before IMDCT, this is an effect of the QMF transform
 152         * or it gives better compression to do it this way.
 153         * FIXME: It should be possible to handle this in imdct_calc
 154         * for that to happen a modification of the prerotation step of
 155         * all SIMD code and C code is needed.
 156         * Or fix the functions before so they generate a pre reversed spectrum.
 157         */
 158
 159         for (i=0; i<128; i++)
 160             FFSWAP(float, pInput[i], pInput[255-i]);
 161     }
 162
 163     q->mdct_ctx.imdct_calc(&q->mdct_ctx,pOutput,pInput);
 164
 165     /* Perform windowing on the output. */
 166     dsp.vector_fmul(pOutput, pOutput, mdct_window, MDCT_SIZE);
 167
 168 }
 169
 170
 171 /**
 172  * Atrac 3 indata descrambling, only used for data coming from the rm container
 173  *
 174  * @param inbuffer  pointer to 8 bit array of indata
 175  * @param out       pointer to 8 bit array of outdata
 176  * @param bytes     amount of bytes
 177  */
 178
 179 static int decode_bytes(const uint8_t* inbuffer, uint8_t* out, int bytes){
 180     int i, off;
 181     uint32_t c;
 182     const uint32_t* buf;
 183     uint32_t* obuf = (uint32_t*) out;
 184
 185     off = (intptr_t)inbuffer & 3;
 186     buf = (const uint32_t*) (inbuffer - off);
 187     c = av_be2ne32((0x537F6103 >> (off*8)) | (0x537F6103 << (32-(off*8))));
 188     bytes += 3 + off;
 189     for (i = 0; i < bytes/4; i++)
 190         obuf[i] = c ^ buf[i];
 191
 192     if (off)
 193         av_log_ask_for_sample(NULL, "Offset of %d not handled.\n", off);
 194
 195     return off;
 196 }
 197
 198
 199 static av_cold int init_atrac3_transforms(ATRAC3Context *q, int is_float) {
 200     float enc_window[256];
 201     int i;
 202
 203     /* Generate the mdct window, for details see
 204      * http://wiki.multimedia.cx/index.php?title=RealAudio_atrc#Windows */
 205     for (i=0 ; i<256; i++)
 206         enc_window[i] = (sin(((i + 0.5) / 256.0 - 0.5) * M_PI) + 1.0) * 0.5;
 207
 208     if (!mdct_window[0])
 209         for (i=0 ; i<256; i++) {
 210             mdct_window[i] = enc_window[i]/(enc_window[i]*enc_window[i] + enc_window[255-i]*enc_window[255-i]);
 211             mdct_window[511-i] = mdct_window[i];
 212         }
 213
 214     /* Initialize the MDCT transform. */
 215     return ff_mdct_init(&q->mdct_ctx, 9, 1, is_float ? 1.0 / 32768 : 1.0);
 216 }
 217
 218 /**
 219  * Atrac3 uninit, free all allocated memory
 220  */
 221
 222 static av_cold int atrac3_decode_close(AVCodecContext *avctx)
 223 {
 224     ATRAC3Context *q = avctx->priv_data;
 225
 226     av_free(q->pUnits);
 227     av_free(q->decoded_bytes_buffer);
 228     av_freep(&q->outSamples[0]);
 229
 230     ff_mdct_end(&q->mdct_ctx);
 231
 232     return 0;
 233 }
 234
 235 /**
 236 / * Mantissa decoding
 237  *
 238  * @param gb            the GetBit context
 239  * @param selector      what table is the output values coded with
 240  * @param codingFlag    constant length coding or variable length coding
 241  * @param mantissas     mantissa output table
 242  * @param numCodes      amount of values to get
 243  */
 244
 245 static void readQuantSpectralCoeffs (GetBitContext *gb, int selector, int codingFlag, int* mantissas, int numCodes)
 246 {
 247     int   numBits, cnt, code, huffSymb;
 248
 249     if (selector == 1)
 250         numCodes /= 2;
 251
 252     if (codingFlag != 0) {
 253         /* constant length coding (CLC) */
 254         numBits = CLCLengthTab[selector];
 255
 256         if (selector > 1) {
 257             for (cnt = 0; cnt < numCodes; cnt++) {
 258                 if (numBits)
 259                     code = get_sbits(gb, numBits);
 260                 else
 261                     code = 0;
 262                 mantissas[cnt] = code;
 263             }
 264         } else {
 265             for (cnt = 0; cnt < numCodes; cnt++) {
 266                 if (numBits)
 267                     code = get_bits(gb, numBits); //numBits is always 4 in this case
 268                 else
 269                     code = 0;
 270                 mantissas[cnt*2] = seTab_0[code >> 2];
 271                 mantissas[cnt*2+1] = seTab_0[code & 3];
 272             }
 273         }
 274     } else {
 275         /* variable length coding (VLC) */
 276         if (selector != 1) {
 277             for (cnt = 0; cnt < numCodes; cnt++) {
 278                 huffSymb = get_vlc2(gb, spectral_coeff_tab[selector-1].table, spectral_coeff_tab[selector-1].bits, 3);
 279                 huffSymb += 1;
 280                 code = huffSymb >> 1;
 281                 if (huffSymb & 1)
 282                     code = -code;
 283                 mantissas[cnt] = code;
 284             }
 285         } else {
 286             for (cnt = 0; cnt < numCodes; cnt++) {
 287                 huffSymb = get_vlc2(gb, spectral_coeff_tab[selector-1].table, spectral_coeff_tab[selector-1].bits, 3);
 288                 mantissas[cnt*2] = decTable1[huffSymb*2];
 289                 mantissas[cnt*2+1] = decTable1[huffSymb*2+1];
 290             }
 291         }
 292     }
 293 }
 294
 295 /**
 296  * Restore the quantized band spectrum coefficients
 297  *
 298  * @param gb            the GetBit context
 299  * @param pOut          decoded band spectrum
 300  * @return outSubbands   subband counter, fix for broken specification/files
 301  */
 302
 303 static int decodeSpectrum (GetBitContext *gb, float *pOut)
 304 {
 305     int   numSubbands, codingMode, cnt, first, last, subbWidth, *pIn;
 306     int   subband_vlc_index[32], SF_idxs[32];
 307     int   mantissas[128];
 308     float SF;
 309
 310     numSubbands = get_bits(gb, 5); // number of coded subbands
 311     codingMode = get_bits1(gb); // coding Mode: 0 - VLC/ 1-CLC
 312
 313     /* Get the VLC selector table for the subbands, 0 means not coded. */
 314     for (cnt = 0; cnt <= numSubbands; cnt++)
 315         subband_vlc_index[cnt] = get_bits(gb, 3);
 316
 317     /* Read the scale factor indexes from the stream. */
 318     for (cnt = 0; cnt <= numSubbands; cnt++) {
 319         if (subband_vlc_index[cnt] != 0)
 320             SF_idxs[cnt] = get_bits(gb, 6);
 321     }
 322
 323     for (cnt = 0; cnt <= numSubbands; cnt++) {
 324         first = subbandTab[cnt];
 325         last = subbandTab[cnt+1];
 326
 327         subbWidth = last - first;
 328
 329         if (subband_vlc_index[cnt] != 0) {
 330             /* Decode spectral coefficients for this subband. */
 331             /* TODO: This can be done faster is several blocks share the
 332              * same VLC selector (subband_vlc_index) */
 333             readQuantSpectralCoeffs (gb, subband_vlc_index[cnt], codingMode, mantissas, subbWidth);
 334
 335             /* Decode the scale factor for this subband. */
 336             SF = ff_atrac_sf_table[SF_idxs[cnt]] * iMaxQuant[subband_vlc_index[cnt]];
 337
 338             /* Inverse quantize the coefficients. */
 339             for (pIn=mantissas ; first<last; first++, pIn++)
 340                 pOut[first] = *pIn * SF;
 341         } else {
 342             /* This subband was not coded, so zero the entire subband. */
 343             memset(pOut+first, 0, subbWidth*sizeof(float));
 344         }
 345     }
 346
 347     /* Clear the subbands that were not coded. */
 348     first = subbandTab[cnt];
 349     memset(pOut+first, 0, (SAMPLES_PER_FRAME - first) * sizeof(float));
 350     return numSubbands;
 351 }
 352
 353 /**
 354  * Restore the quantized tonal components
 355  *
 356  * @param gb            the GetBit context
 357  * @param pComponent    tone component
 358  * @param numBands      amount of coded bands
 359  */
 360
 361 static int decodeTonalComponents (GetBitContext *gb, tonal_component *pComponent, int numBands)
 362 {
 363     int i,j,k,cnt;
 364     int   components, coding_mode_selector, coding_mode, coded_values_per_component;
 365     int   sfIndx, coded_values, max_coded_values, quant_step_index, coded_components;
 366     int   band_flags[4], mantissa[8];
 367     float  *pCoef;
 368     float  scalefactor;
 369     int   component_count = 0;
 370
 371     components = get_bits(gb,5);
 372
 373     /* no tonal components */
 374     if (components == 0)
 375         return 0;
 376
 377     coding_mode_selector = get_bits(gb,2);
 378     if (coding_mode_selector == 2)
 379         return AVERROR_INVALIDDATA;
 380
 381     coding_mode = coding_mode_selector & 1;
 382
 383     for (i = 0; i < components; i++) {
 384         for (cnt = 0; cnt <= numBands; cnt++)
 385             band_flags[cnt] = get_bits1(gb);
 386
 387         coded_values_per_component = get_bits(gb,3);
 388
 389         quant_step_index = get_bits(gb,3);
 390         if (quant_step_index <= 1)
 391             return AVERROR_INVALIDDATA;
 392
 393         if (coding_mode_selector == 3)
 394             coding_mode = get_bits1(gb);
 395
 396         for (j = 0; j < (numBands + 1) * 4; j++) {
 397             if (band_flags[j >> 2] == 0)
 398                 continue;
 399
 400             coded_components = get_bits(gb,3);
 401
 402             for (k=0; k<coded_components; k++) {
 403                 sfIndx = get_bits(gb,6);
 404                 pComponent[component_count].pos = j * 64 + (get_bits(gb,6));
 405                 max_coded_values = SAMPLES_PER_FRAME - pComponent[component_count].pos;
 406                 coded_values = coded_values_per_component + 1;
 407                 coded_values = FFMIN(max_coded_values,coded_values);
 408
 409                 scalefactor = ff_atrac_sf_table[sfIndx] * iMaxQuant[quant_step_index];
 410
 411                 readQuantSpectralCoeffs(gb, quant_step_index, coding_mode, mantissa, coded_values);
 412
 413                 pComponent[component_count].numCoefs = coded_values;
 414
 415                 /* inverse quant */
 416                 pCoef = pComponent[component_count].coef;
 417                 for (cnt = 0; cnt < coded_values; cnt++)
 418                     pCoef[cnt] = mantissa[cnt] * scalefactor;
 419
 420                 component_count++;
 421             }
 422         }
 423     }
 424
 425     return component_count;
 426 }
 427
 428 /**
 429  * Decode gain parameters for the coded bands
 430  *
 431  * @param gb            the GetBit context
 432  * @param pGb           the gainblock for the current band
 433  * @param numBands      amount of coded bands
 434  */
 435
 436 static int decodeGainControl (GetBitContext *gb, gain_block *pGb, int numBands)
 437 {
 438     int   i, cf, numData;
 439     int   *pLevel, *pLoc;
 440
 441     gain_info   *pGain = pGb->gBlock;
 442
 443     for (i=0 ; i<=numBands; i++)
 444     {
 445         numData = get_bits(gb,3);
 446         pGain[i].num_gain_data = numData;
 447         pLevel = pGain[i].levcode;
 448         pLoc = pGain[i].loccode;
 449
 450         for (cf = 0; cf < numData; cf++){
 451             pLevel[cf]= get_bits(gb,4);
 452             pLoc  [cf]= get_bits(gb,5);
 453             if(cf && pLoc[cf] <= pLoc[cf-1])
 454                 return AVERROR_INVALIDDATA;
 455         }
 456     }
 457
 458     /* Clear the unused blocks. */
 459     for (; i<4 ; i++)
 460         pGain[i].num_gain_data = 0;
 461
 462     return 0;
 463 }
 464
 465 /**
 466  * Apply gain parameters and perform the MDCT overlapping part
 467  *
 468  * @param pIn           input float buffer
 469  * @param pPrev         previous float buffer to perform overlap against
 470  * @param pOut          output float buffer
 471  * @param pGain1        current band gain info
 472  * @param pGain2        next band gain info
 473  */
 474
 475 static void gainCompensateAndOverlap (float *pIn, float *pPrev, float *pOut, gain_info *pGain1, gain_info *pGain2)
 476 {
 477     /* gain compensation function */
 478     float  gain1, gain2, gain_inc;
 479     int   cnt, numdata, nsample, startLoc, endLoc;
 480
 481
 482     if (pGain2->num_gain_data == 0)
 483         gain1 = 1.0;
 484     else
 485         gain1 = gain_tab1[pGain2->levcode[0]];
 486
 487     if (pGain1->num_gain_data == 0) {
 488         for (cnt = 0; cnt < 256; cnt++)
 489             pOut[cnt] = pIn[cnt] * gain1 + pPrev[cnt];
 490     } else {
 491         numdata = pGain1->num_gain_data;
 492         pGain1->loccode[numdata] = 32;
 493         pGain1->levcode[numdata] = 4;
 494
 495         nsample = 0; // current sample = 0
 496
 497         for (cnt = 0; cnt < numdata; cnt++) {
 498             startLoc = pGain1->loccode[cnt] * 8;
 499             endLoc = startLoc + 8;
 500
 501             gain2 = gain_tab1[pGain1->levcode[cnt]];
 502             gain_inc = gain_tab2[(pGain1->levcode[cnt+1] - pGain1->levcode[cnt])+15];
 503
 504             /* interpolate */
 505             for (; nsample < startLoc; nsample++)
 506                 pOut[nsample] = (pIn[nsample] * gain1 + pPrev[nsample]) * gain2;
 507
 508             /* interpolation is done over eight samples */
 509             for (; nsample < endLoc; nsample++) {
 510                 pOut[nsample] = (pIn[nsample] * gain1 + pPrev[nsample]) * gain2;
 511                 gain2 *= gain_inc;
 512             }
 513         }
 514
 515         for (; nsample < 256; nsample++)
 516             pOut[nsample] = (pIn[nsample] * gain1) + pPrev[nsample];
 517     }
 518
 519     /* Delay for the overlapping part. */
 520     memcpy(pPrev, &pIn[256], 256*sizeof(float));
 521 }
 522
 523 /**
 524  * Combine the tonal band spectrum and regular band spectrum
 525  * Return position of the last tonal coefficient
 526  *
 527  * @param pSpectrum     output spectrum buffer
 528  * @param numComponents amount of tonal components
 529  * @param pComponent    tonal components for this band
 530  */
 531
 532 static int addTonalComponents (float *pSpectrum, int numComponents, tonal_component *pComponent)
 533 {
 534     int   cnt, i, lastPos = -1;
 535     float   *pIn, *pOut;
 536
 537     for (cnt = 0; cnt < numComponents; cnt++){
 538         lastPos = FFMAX(pComponent[cnt].pos + pComponent[cnt].numCoefs, lastPos);
 539         pIn = pComponent[cnt].coef;
 540         pOut = &(pSpectrum[pComponent[cnt].pos]);
 541
 542         for (i=0 ; i<pComponent[cnt].numCoefs ; i++)
 543             pOut[i] += pIn[i];
 544     }
 545
 546     return lastPos;
 547 }
 548
 549
 550 #define INTERPOLATE(old,new,nsample) ((old) + (nsample)*0.125*((new)-(old)))
 551
 552 static void reverseMatrixing(float *su1, float *su2, int *pPrevCode, int *pCurrCode)
 553 {
 554     int    i, band, nsample, s1, s2;
 555     float    c1, c2;
 556     float    mc1_l, mc1_r, mc2_l, mc2_r;
 557
 558     for (i=0,band = 0; band < 4*256; band+=256,i++) {
 559         s1 = pPrevCode[i];
 560         s2 = pCurrCode[i];
 561         nsample = 0;
 562
 563         if (s1 != s2) {
 564             /* Selector value changed, interpolation needed. */
 565             mc1_l = matrixCoeffs[s1*2];
 566             mc1_r = matrixCoeffs[s1*2+1];
 567             mc2_l = matrixCoeffs[s2*2];
 568             mc2_r = matrixCoeffs[s2*2+1];
 569
 570             /* Interpolation is done over the first eight samples. */
 571             for(; nsample < 8; nsample++) {
 572                 c1 = su1[band+nsample];
 573                 c2 = su2[band+nsample];
 574                 c2 = c1 * INTERPOLATE(mc1_l,mc2_l,nsample) + c2 * INTERPOLATE(mc1_r,mc2_r,nsample);
 575                 su1[band+nsample] = c2;
 576                 su2[band+nsample] = c1 * 2.0 - c2;
 577             }
 578         }
 579
 580         /* Apply the matrix without interpolation. */
 581         switch (s2) {
 582             case 0:     /* M/S decoding */
 583                 for (; nsample < 256; nsample++) {
 584                     c1 = su1[band+nsample];
 585                     c2 = su2[band+nsample];
 586                     su1[band+nsample] = c2 * 2.0;
 587                     su2[band+nsample] = (c1 - c2) * 2.0;
 588                 }
 589                 break;
 590
 591             case 1:
 592                 for (; nsample < 256; nsample++) {
 593                     c1 = su1[band+nsample];
 594                     c2 = su2[band+nsample];
 595                     su1[band+nsample] = (c1 + c2) * 2.0;
 596                     su2[band+nsample] = c2 * -2.0;
 597                 }
 598                 break;
 599             case 2:
 600             case 3:
 601                 for (; nsample < 256; nsample++) {
 602                     c1 = su1[band+nsample];
 603                     c2 = su2[band+nsample];
 604                     su1[band+nsample] = c1 + c2;
 605                     su2[band+nsample] = c1 - c2;
 606                 }
 607                 break;
 608             default:
 609                 assert(0);
 610         }
 611     }
 612 }
 613
 614 static void getChannelWeights (int indx, int flag, float ch[2]){
 615
 616     if (indx == 7) {
 617         ch[0] = 1.0;
 618         ch[1] = 1.0;
 619     } else {
 620         ch[0] = (float)(indx & 7) / 7.0;
 621         ch[1] = sqrt(2 - ch[0]*ch[0]);
 622         if(flag)
 623             FFSWAP(float, ch[0], ch[1]);
 624     }
 625 }
 626
 627 static void channelWeighting (float *su1, float *su2, int *p3)
 628 {
 629     int   band, nsample;
 630     /* w[x][y] y=0 is left y=1 is right */
 631     float w[2][2];
 632
 633     if (p3[1] != 7 || p3[3] != 7){
 634         getChannelWeights(p3[1], p3[0], w[0]);
 635         getChannelWeights(p3[3], p3[2], w[1]);
 636
 637         for(band = 1; band < 4; band++) {
 638             /* scale the channels by the weights */
 639             for(nsample = 0; nsample < 8; nsample++) {
 640                 su1[band*256+nsample] *= INTERPOLATE(w[0][0], w[0][1], nsample);
 641                 su2[band*256+nsample] *= INTERPOLATE(w[1][0], w[1][1], nsample);
 642             }
 643
 644             for(; nsample < 256; nsample++) {
 645                 su1[band*256+nsample] *= w[1][0];
 646                 su2[band*256+nsample] *= w[1][1];
 647             }
 648         }
 649     }
 650 }
 651
 652
 653 /**
 654  * Decode a Sound Unit
 655  *
 656  * @param gb            the GetBit context
 657  * @param pSnd          the channel unit to be used
 658  * @param pOut          the decoded samples before IQMF in float representation
 659  * @param channelNum    channel number
 660  * @param codingMode    the coding mode (JOINT_STEREO or regular stereo/mono)
 661  */
 662
 663
 664 static int decodeChannelSoundUnit (ATRAC3Context *q, GetBitContext *gb, channel_unit *pSnd, float *pOut, int channelNum, int codingMode)
 665 {
 666     int   band, result=0, numSubbands, lastTonal, numBands;
 667
 668     if (codingMode == JOINT_STEREO && channelNum == 1) {
 669         if (get_bits(gb,2) != 3) {
 670             av_log(NULL,AV_LOG_ERROR,"JS mono Sound Unit id != 3.\n");
 671             return AVERROR_INVALIDDATA;
 672         }
 673     } else {
 674         if (get_bits(gb,6) != 0x28) {
 675             av_log(NULL,AV_LOG_ERROR,"Sound Unit id != 0x28.\n");
 676             return AVERROR_INVALIDDATA;
 677         }
 678     }
 679
 680     /* number of coded QMF bands */
 681     pSnd->bandsCoded = get_bits(gb,2);
 682
 683     result = decodeGainControl (gb, &(pSnd->gainBlock[pSnd->gcBlkSwitch]), pSnd->bandsCoded);
 684     if (result) return result;
 685
 686     pSnd->numComponents = decodeTonalComponents (gb, pSnd->components, pSnd->bandsCoded);
 687     if (pSnd->numComponents == -1) return -1;
 688
 689     numSubbands = decodeSpectrum (gb, pSnd->spectrum);
 690
 691     /* Merge the decoded spectrum and tonal components. */
 692     lastTonal = addTonalComponents (pSnd->spectrum, pSnd->numComponents, pSnd->components);
 693
 694
 695     /* calculate number of used MLT/QMF bands according to the amount of coded spectral lines */
 696     numBands = (subbandTab[numSubbands] - 1) >> 8;
 697     if (lastTonal >= 0)
 698         numBands = FFMAX((lastTonal + 256) >> 8, numBands);
 699
 700
 701     /* Reconstruct time domain samples. */
 702     for (band=0; band<4; band++) {
 703         /* Perform the IMDCT step without overlapping. */
 704         if (band <= numBands) {
 705             IMLT(q, &(pSnd->spectrum[band*256]), pSnd->IMDCT_buf, band&1);
 706         } else
 707             memset(pSnd->IMDCT_buf, 0, 512 * sizeof(float));
 708
 709         /* gain compensation and overlapping */
 710         gainCompensateAndOverlap (pSnd->IMDCT_buf, &(pSnd->prevFrame[band*256]), &(pOut[band*256]),
 711                                     &((pSnd->gainBlock[1 - (pSnd->gcBlkSwitch)]).gBlock[band]),
 712                                     &((pSnd->gainBlock[pSnd->gcBlkSwitch]).gBlock[band]));
 713     }
 714
 715     /* Swap the gain control buffers for the next frame. */
 716     pSnd->gcBlkSwitch ^= 1;
 717
 718     return 0;
 719 }
 720
 721 /**
 722  * Frame handling
 723  *
 724  * @param q             Atrac3 private context
 725  * @param databuf       the input data
 726  */
 727
 728 static int decodeFrame(ATRAC3Context *q, const uint8_t* databuf,
 729                        float **out_samples)
 730 {
 731     int   result, i;
 732     float   *p1, *p2, *p3, *p4;
 733     uint8_t *ptr1;
 734
 735     if (q->codingMode == JOINT_STEREO) {
 736
 737         /* channel coupling mode */
 738         /* decode Sound Unit 1 */
 739         init_get_bits(&q->gb,databuf,q->bits_per_frame);
 740
 741         result = decodeChannelSoundUnit(q,&q->gb, q->pUnits, out_samples[0], 0, JOINT_STEREO);
 742         if (result != 0)
 743             return (result);
 744
 745         /* Framedata of the su2 in the joint-stereo mode is encoded in
 746          * reverse byte order so we need to swap it first. */
 747         if (databuf == q->decoded_bytes_buffer) {
 748             uint8_t *ptr2 = q->decoded_bytes_buffer+q->bytes_per_frame-1;
 749             ptr1 = q->decoded_bytes_buffer;
 750             for (i = 0; i < (q->bytes_per_frame/2); i++, ptr1++, ptr2--) {
 751                 FFSWAP(uint8_t,*ptr1,*ptr2);
 752             }
 753         } else {
 754             const uint8_t *ptr2 = databuf+q->bytes_per_frame-1;
 755             for (i = 0; i < q->bytes_per_frame; i++)
 756                 q->decoded_bytes_buffer[i] = *ptr2--;
 757         }
 758
 759         /* Skip the sync codes (0xF8). */
 760         ptr1 = q->decoded_bytes_buffer;
 761         for (i = 4; *ptr1 == 0xF8; i++, ptr1++) {
 762             if (i >= q->bytes_per_frame)
 763                 return AVERROR_INVALIDDATA;
 764         }
 765
 766
 767         /* set the bitstream reader at the start of the second Sound Unit*/
 768         init_get_bits(&q->gb,ptr1,q->bits_per_frame);
 769
 770         /* Fill the Weighting coeffs delay buffer */
 771         memmove(q->weighting_delay,&(q->weighting_delay[2]),4*sizeof(int));
 772         q->weighting_delay[4] = get_bits1(&q->gb);
 773         q->weighting_delay[5] = get_bits(&q->gb,3);
 774
 775         for (i = 0; i < 4; i++) {
 776             q->matrix_coeff_index_prev[i] = q->matrix_coeff_index_now[i];
 777             q->matrix_coeff_index_now[i] = q->matrix_coeff_index_next[i];
 778             q->matrix_coeff_index_next[i] = get_bits(&q->gb,2);
 779         }
 780
 781         /* Decode Sound Unit 2. */
 782         result = decodeChannelSoundUnit(q,&q->gb, &q->pUnits[1], out_samples[1], 1, JOINT_STEREO);
 783         if (result != 0)
 784             return (result);
 785
 786         /* Reconstruct the channel coefficients. */
 787         reverseMatrixing(out_samples[0], out_samples[1], q->matrix_coeff_index_prev, q->matrix_coeff_index_now);
 788
 789         channelWeighting(out_samples[0], out_samples[1], q->weighting_delay);
 790
 791     } else {
 792         /* normal stereo mode or mono */
 793         /* Decode the channel sound units. */
 794         for (i=0 ; i<q->channels ; i++) {
 795
 796             /* Set the bitstream reader at the start of a channel sound unit. */
 797             init_get_bits(&q->gb, databuf+((i*q->bytes_per_frame)/q->channels), (q->bits_per_frame)/q->channels);
 798
 799             result = decodeChannelSoundUnit(q,&q->gb, &q->pUnits[i], out_samples[i], i, q->codingMode);
 800             if (result != 0)
 801                 return (result);
 802         }
 803     }
 804
 805     /* Apply the iQMF synthesis filter. */
 806     for (i=0 ; i<q->channels ; i++) {
 807         p1 = out_samples[i];
 808         p2= p1+256;
 809         p3= p2+256;
 810         p4= p3+256;
 811         atrac_iqmf (p1, p2, 256, p1, q->pUnits[i].delayBuf1, q->tempBuf);
 812         atrac_iqmf (p4, p3, 256, p3, q->pUnits[i].delayBuf2, q->tempBuf);
 813         atrac_iqmf (p1, p3, 512, p1, q->pUnits[i].delayBuf3, q->tempBuf);
 814     }
 815
 816     return 0;
 817 }
 818
 819
 820 /**
 821  * Atrac frame decoding
 822  *
 823  * @param avctx     pointer to the AVCodecContext
 824  */
 825
 826 static int atrac3_decode_frame(AVCodecContext *avctx,
 827             void *data, int *data_size,
 828             AVPacket *avpkt) {
 829     const uint8_t *buf = avpkt->data;
 830     int buf_size = avpkt->size;
 831     ATRAC3Context *q = avctx->priv_data;
 832     int result = 0, out_size;
 833     const uint8_t* databuf;
 834     float   *samples_flt = data;
 835     int16_t *samples_s16 = data;
 836
 837     if (buf_size < avctx->block_align) {
 838         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 839                "Frame too small (%d bytes). Truncated file?\n", buf_size);
 840         return AVERROR_INVALIDDATA;
 841     }
 842
 843     out_size = SAMPLES_PER_FRAME * q->channels *
 844                av_get_bytes_per_sample(avctx->sample_fmt);
 845     if (*data_size < out_size) {
 846         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Output buffer is too small\n");
 847         return AVERROR(EINVAL);
 848     }
 849
 850     /* Check if we need to descramble and what buffer to pass on. */
 851     if (q->scrambled_stream) {
 852         decode_bytes(buf, q->decoded_bytes_buffer, avctx->block_align);
 853         databuf = q->decoded_bytes_buffer;
 854     } else {
 855         databuf = buf;
 856     }
 857
 858     if (q->channels == 1 && avctx->sample_fmt == AV_SAMPLE_FMT_FLT)
 859         result = decodeFrame(q, databuf, &samples_flt);
 860     else
 861         result = decodeFrame(q, databuf, q->outSamples);
 862
 863     if (result != 0) {
 864         av_log(NULL,AV_LOG_ERROR,"Frame decoding error!\n");
 865         return result;
 866     }
 867
 868     /* interleave */
 869     if (q->channels == 2 && avctx->sample_fmt == AV_SAMPLE_FMT_FLT) {
 870         q->fmt_conv.float_interleave(samples_flt,
 871                                      (const float **)q->outSamples,
 872                                      SAMPLES_PER_FRAME, 2);
 873     } else if (avctx->sample_fmt == AV_SAMPLE_FMT_S16) {
 874         q->fmt_conv.float_to_int16_interleave(samples_s16,
 875                                               (const float **)q->outSamples,
 876                                               SAMPLES_PER_FRAME, q->channels);
 877     }
 878     *data_size = out_size;
 879
 880     return avctx->block_align;
 881 }
 882
 883
 884 /**
 885  * Atrac3 initialization
 886  *
 887  * @param avctx     pointer to the AVCodecContext
 888  */
 889
 890 static av_cold int atrac3_decode_init(AVCodecContext *avctx)
 891 {
 892     int i, ret;
 893     const uint8_t *edata_ptr = avctx->extradata;
 894     ATRAC3Context *q = avctx->priv_data;
 895     static VLC_TYPE atrac3_vlc_table[4096][2];
 896     static int vlcs_initialized = 0;
 897
 898     /* Take data from the AVCodecContext (RM container). */
 899     q->sample_rate = avctx->sample_rate;
 900     q->channels = avctx->channels;
 901     q->bit_rate = avctx->bit_rate;
 902     q->bits_per_frame = avctx->block_align * 8;
 903     q->bytes_per_frame = avctx->block_align;
 904
 905     /* Take care of the codec-specific extradata. */
 906     if (avctx->extradata_size == 14) {
 907         /* Parse the extradata, WAV format */
 908         av_log(avctx,AV_LOG_DEBUG,"[0-1] %d\n",bytestream_get_le16(&edata_ptr));  //Unknown value always 1
 909         q->samples_per_channel = bytestream_get_le32(&edata_ptr);
 910         q->codingMode = bytestream_get_le16(&edata_ptr);
 911         av_log(avctx,AV_LOG_DEBUG,"[8-9] %d\n",bytestream_get_le16(&edata_ptr));  //Dupe of coding mode
 912         q->frame_factor = bytestream_get_le16(&edata_ptr);  //Unknown always 1
 913         av_log(avctx,AV_LOG_DEBUG,"[12-13] %d\n",bytestream_get_le16(&edata_ptr));  //Unknown always 0
 914
 915         /* setup */
 916         q->samples_per_frame = SAMPLES_PER_FRAME * q->channels;
 917         q->atrac3version = 4;
 918         q->delay = 0x88E;
 919         if (q->codingMode)
 920             q->codingMode = JOINT_STEREO;
 921         else
 922             q->codingMode = STEREO;
 923
 924         q->scrambled_stream = 0;
 925
 926         if ((q->bytes_per_frame == 96*q->channels*q->frame_factor) || (q->bytes_per_frame == 152*q->channels*q->frame_factor) || (q->bytes_per_frame == 192*q->channels*q->frame_factor)) {
 927         } else {
 928             av_log(avctx,AV_LOG_ERROR,"Unknown frame/channel/frame_factor configuration %d/%d/%d\n", q->bytes_per_frame, q->channels, q->frame_factor);
 929             return AVERROR_INVALIDDATA;
 930         }
 931
 932     } else if (avctx->extradata_size == 10) {
 933         /* Parse the extradata, RM format. */
 934         q->atrac3version = bytestream_get_be32(&edata_ptr);
 935         q->samples_per_frame = bytestream_get_be16(&edata_ptr);
 936         q->delay = bytestream_get_be16(&edata_ptr);
 937         q->codingMode = bytestream_get_be16(&edata_ptr);
 938
 939         q->samples_per_channel = q->samples_per_frame / q->channels;
 940         q->scrambled_stream = 1;
 941
 942     } else {
 943         av_log(NULL,AV_LOG_ERROR,"Unknown extradata size %d.\n",avctx->extradata_size);
 944     }
 945     /* Check the extradata. */
 946
 947     if (q->atrac3version != 4) {
 948         av_log(avctx,AV_LOG_ERROR,"Version %d != 4.\n",q->atrac3version);
 949         return AVERROR_INVALIDDATA;
 950     }
 951
 952     if (q->samples_per_frame != SAMPLES_PER_FRAME && q->samples_per_frame != SAMPLES_PER_FRAME*2) {
 953         av_log(avctx,AV_LOG_ERROR,"Unknown amount of samples per frame %d.\n",q->samples_per_frame);
 954         return AVERROR_INVALIDDATA;
 955     }
 956
 957     if (q->delay != 0x88E) {
 958         av_log(avctx,AV_LOG_ERROR,"Unknown amount of delay %x != 0x88E.\n",q->delay);
 959         return AVERROR_INVALIDDATA;
 960     }
 961
 962     if (q->codingMode == STEREO) {
 963         av_log(avctx,AV_LOG_DEBUG,"Normal stereo detected.\n");
 964     } else if (q->codingMode == JOINT_STEREO) {
 965         av_log(avctx,AV_LOG_DEBUG,"Joint stereo detected.\n");
 966     } else {
 967         av_log(avctx,AV_LOG_ERROR,"Unknown channel coding mode %x!\n",q->codingMode);
 968         return AVERROR_INVALIDDATA;
 969     }
 970
 971     if (avctx->channels <= 0 || avctx->channels > 2 /*|| ((avctx->channels * 1024) != q->samples_per_frame)*/) {
 972         av_log(avctx,AV_LOG_ERROR,"Channel configuration error!\n");
 973         return AVERROR(EINVAL);
 974     }
 975
 976
 977     if(avctx->block_align >= UINT_MAX/2)
 978         return AVERROR(EINVAL);
 979
 980     /* Pad the data buffer with FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE,
 981      * this is for the bitstream reader. */
 982     if ((q->decoded_bytes_buffer = av_mallocz((avctx->block_align+(4-avctx->block_align%4) + FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE)))  == NULL)
 983         return AVERROR(ENOMEM);
 984
 985
 986     /* Initialize the VLC tables. */
 987     if (!vlcs_initialized) {
 988         for (i=0 ; i<7 ; i++) {
 989             spectral_coeff_tab[i].table = &atrac3_vlc_table[atrac3_vlc_offs[i]];
 990             spectral_coeff_tab[i].table_allocated = atrac3_vlc_offs[i + 1] - atrac3_vlc_offs[i];
 991             init_vlc (&spectral_coeff_tab[i], 9, huff_tab_sizes[i],
 992                 huff_bits[i], 1, 1,
 993                 huff_codes[i], 1, 1, INIT_VLC_USE_NEW_STATIC);
 994         }
 995         vlcs_initialized = 1;
 996     }
 997
 998     if (avctx->request_sample_fmt == AV_SAMPLE_FMT_FLT)
 999         avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_FLT;
1000     else
1001         avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_S16;
1002
1003     if ((ret = init_atrac3_transforms(q, avctx->sample_fmt == AV_SAMPLE_FMT_FLT))) {
1004         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error initializing MDCT\n");
1005         av_freep(&q->decoded_bytes_buffer);
1006         return ret;
1007     }
1008
1009     atrac_generate_tables();
1010
1011     /* Generate gain tables. */
1012     for (i=0 ; i<16 ; i++)
1013         gain_tab1[i] = powf (2.0, (4 - i));
1014
1015     for (i=-15 ; i<16 ; i++)
1016         gain_tab2[i+15] = powf (2.0, i * -0.125);
1017
1018     /* init the joint-stereo decoding data */
1019     q->weighting_delay[0] = 0;
1020     q->weighting_delay[1] = 7;
1021     q->weighting_delay[2] = 0;
1022     q->weighting_delay[3] = 7;
1023     q->weighting_delay[4] = 0;
1024     q->weighting_delay[5] = 7;
1025
1026     for (i=0; i<4; i++) {
1027         q->matrix_coeff_index_prev[i] = 3;
1028         q->matrix_coeff_index_now[i] = 3;
1029         q->matrix_coeff_index_next[i] = 3;
1030     }
1031
1032     dsputil_init(&dsp, avctx);
1033     ff_fmt_convert_init(&q->fmt_conv, avctx);
1034
1035     q->pUnits = av_mallocz(sizeof(channel_unit)*q->channels);
1036     if (!q->pUnits) {
1037         atrac3_decode_close(avctx);
1038         return AVERROR(ENOMEM);
1039     }
1040
1041     if (avctx->channels > 1 || avctx->sample_fmt == AV_SAMPLE_FMT_S16) {
1042         q->outSamples[0] = av_mallocz(SAMPLES_PER_FRAME * avctx->channels * sizeof(*q->outSamples[0]));
1043         q->outSamples[1] = q->outSamples[0] + SAMPLES_PER_FRAME;
1044         if (!q->outSamples[0]) {
1045             atrac3_decode_close(avctx);
1046             return AVERROR(ENOMEM);
1047         }
1048     }
1049
1050     return 0;
1051 }
1052
1053
1054 AVCodec ff_atrac3_decoder =
1055 {
1056     .name = "atrac3",
1057     .type = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
1058     .id = CODEC_ID_ATRAC3,
1059     .priv_data_size = sizeof(ATRAC3Context),
1060     .init = atrac3_decode_init,
1061     .close = atrac3_decode_close,
1062     .decode = atrac3_decode_frame,
1063     .capabilities = CODEC_CAP_SUBFRAMES,
1064     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Atrac 3 (Adaptive TRansform Acoustic Coding 3)"),
1065 };