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 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  * 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 "libavutil/float_dsp.h"
  40 #include "libavutil/libm.h"
  41 #include "avcodec.h"
  42 #include "get_bits.h"
  43 #include "bytestream.h"
  44 #include "fft.h"
  45 #include "fmtconvert.h"
  46
  47 #include "atrac.h"
  48 #include "atrac3data.h"
  49
  50 #define JOINT_STEREO    0x12
  51 #define STEREO          0x2
  52
  53 #define SAMPLES_PER_FRAME 1024
  54 #define MDCT_SIZE          512
  55
  56 /* These structures are needed to store the parsed gain control data. */
  57 typedef struct {
  58     int   num_gain_data;
  59     int   levcode[8];
  60     int   loccode[8];
  61 } gain_info;
  62
  63 typedef struct {
  64     gain_info   gBlock[4];
  65 } gain_block;
  66
  67 typedef struct {
  68     int     pos;
  69     int     numCoefs;
  70     float   coef[8];
  71 } tonal_component;
  72
  73 typedef struct {
  74     int               bandsCoded;
  75     int               numComponents;
  76     tonal_component   components[64];
  77     float             prevFrame[SAMPLES_PER_FRAME];
  78     int               gcBlkSwitch;
  79     gain_block        gainBlock[2];
  80
  81     DECLARE_ALIGNED(32, float, spectrum)[SAMPLES_PER_FRAME];
  82     DECLARE_ALIGNED(32, float, IMDCT_buf)[SAMPLES_PER_FRAME];
  83
  84     float             delayBuf1[46]; ///<qmf delay buffers
  85     float             delayBuf2[46];
  86     float             delayBuf3[46];
  87 } channel_unit;
  88
  89 typedef struct {
  90     AVFrame             frame;
  91     GetBitContext       gb;
  92     //@{
  93     /** stream data */
  94     int                 channels;
  95     int                 codingMode;
  96     int                 bit_rate;
  97     int                 sample_rate;
  98     int                 samples_per_channel;
  99     int                 samples_per_frame;
 100
 101     int                 bits_per_frame;
 102     int                 bytes_per_frame;
 103     int                 pBs;
 104     channel_unit*       pUnits;
 105     //@}
 106     //@{
 107     /** joint-stereo related variables */
 108     int                 matrix_coeff_index_prev[4];
 109     int                 matrix_coeff_index_now[4];
 110     int                 matrix_coeff_index_next[4];
 111     int                 weighting_delay[6];
 112     //@}
 113     //@{
 114     /** data buffers */
 115     uint8_t*            decoded_bytes_buffer;
 116     float               tempBuf[1070];
 117     //@}
 118     //@{
 119     /** extradata */
 120     int                 atrac3version;
 121     int                 delay;
 122     int                 scrambled_stream;
 123     int                 frame_factor;
 124     //@}
 125
 126     FFTContext          mdct_ctx;
 127     FmtConvertContext   fmt_conv;
 128     AVFloatDSPContext   fdsp;
 129 } ATRAC3Context;
 130
 131 static DECLARE_ALIGNED(32, float, mdct_window)[MDCT_SIZE];
 132 static VLC              spectral_coeff_tab[7];
 133 static float            gain_tab1[16];
 134 static float            gain_tab2[31];
 135
 136
 137 /**
 138  * Regular 512 points IMDCT without overlapping, with the exception of the swapping of odd bands
 139  * caused by the reverse spectra of the QMF.
 140  *
 141  * @param pInput    float input
 142  * @param pOutput   float output
 143  * @param odd_band  1 if the band is an odd band
 144  */
 145
 146 static void IMLT(ATRAC3Context *q, float *pInput, float *pOutput, int odd_band)
 147 {
 148     int     i;
 149
 150     if (odd_band) {
 151         /**
 152         * Reverse the odd bands before IMDCT, this is an effect of the QMF transform
 153         * or it gives better compression to do it this way.
 154         * FIXME: It should be possible to handle this in imdct_calc
 155         * for that to happen a modification of the prerotation step of
 156         * all SIMD code and C code is needed.
 157         * Or fix the functions before so they generate a pre reversed spectrum.
 158         */
 159
 160         for (i=0; i<128; i++)
 161             FFSWAP(float, pInput[i], pInput[255-i]);
 162     }
 163
 164     q->mdct_ctx.imdct_calc(&q->mdct_ctx,pOutput,pInput);
 165
 166     /* Perform windowing on the output. */
 167     q->fdsp.vector_fmul(pOutput, pOutput, mdct_window, MDCT_SIZE);
 168
 169 }
 170
 171
 172 /**
 173  * Atrac 3 indata descrambling, only used for data coming from the rm container
 174  *
 175  * @param inbuffer  pointer to 8 bit array of indata
 176  * @param out       pointer to 8 bit array of outdata
 177  * @param bytes     amount of bytes
 178  */
 179
 180 static int decode_bytes(const uint8_t* inbuffer, uint8_t* out, int bytes){
 181     int i, off;
 182     uint32_t c;
 183     const uint32_t* buf;
 184     uint32_t* obuf = (uint32_t*) out;
 185
 186     off = (intptr_t)inbuffer & 3;
 187     buf = (const uint32_t*) (inbuffer - off);
 188     c = av_be2ne32((0x537F6103 >> (off*8)) | (0x537F6103 << (32-(off*8))));
 189     bytes += 3 + off;
 190     for (i = 0; i < bytes/4; i++)
 191         obuf[i] = c ^ buf[i];
 192
 193     if (off)
 194         av_log_ask_for_sample(NULL, "Offset of %d not handled.\n", off);
 195
 196     return off;
 197 }
 198
 199
 200 static av_cold int init_atrac3_transforms(ATRAC3Context *q) {
 201     float enc_window[256];
 202     int i;
 203
 204     /* Generate the mdct window, for details see
 205      * http://wiki.multimedia.cx/index.php?title=RealAudio_atrc#Windows */
 206     for (i=0 ; i<256; i++)
 207         enc_window[i] = (sin(((i + 0.5) / 256.0 - 0.5) * M_PI) + 1.0) * 0.5;
 208
 209     if (!mdct_window[0])
 210         for (i=0 ; i<256; i++) {
 211             mdct_window[i] = enc_window[i]/(enc_window[i]*enc_window[i] + enc_window[255-i]*enc_window[255-i]);
 212             mdct_window[511-i] = mdct_window[i];
 213         }
 214
 215     /* Initialize the MDCT transform. */
 216     return ff_mdct_init(&q->mdct_ctx, 9, 1, 1.0 / 32768);
 217 }
 218
 219 /**
 220  * Atrac3 uninit, free all allocated memory
 221  */
 222
 223 static av_cold int atrac3_decode_close(AVCodecContext *avctx)
 224 {
 225     ATRAC3Context *q = avctx->priv_data;
 226
 227     av_free(q->pUnits);
 228     av_free(q->decoded_bytes_buffer);
 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                 if (component_count >= 64)
 405                     return AVERROR_INVALIDDATA;
 406                 pComponent[component_count].pos = j * 64 + (get_bits(gb,6));
 407                 max_coded_values = SAMPLES_PER_FRAME - pComponent[component_count].pos;
 408                 coded_values = coded_values_per_component + 1;
 409                 coded_values = FFMIN(max_coded_values,coded_values);
 410
 411                 scalefactor = ff_atrac_sf_table[sfIndx] * iMaxQuant[quant_step_index];
 412
 413                 readQuantSpectralCoeffs(gb, quant_step_index, coding_mode, mantissa, coded_values);
 414
 415                 pComponent[component_count].numCoefs = coded_values;
 416
 417                 /* inverse quant */
 418                 pCoef = pComponent[component_count].coef;
 419                 for (cnt = 0; cnt < coded_values; cnt++)
 420                     pCoef[cnt] = mantissa[cnt] * scalefactor;
 421
 422                 component_count++;
 423             }
 424         }
 425     }
 426
 427     return component_count;
 428 }
 429
 430 /**
 431  * Decode gain parameters for the coded bands
 432  *
 433  * @param gb            the GetBit context
 434  * @param pGb           the gainblock for the current band
 435  * @param numBands      amount of coded bands
 436  */
 437
 438 static int decodeGainControl (GetBitContext *gb, gain_block *pGb, int numBands)
 439 {
 440     int   i, cf, numData;
 441     int   *pLevel, *pLoc;
 442
 443     gain_info   *pGain = pGb->gBlock;
 444
 445     for (i=0 ; i<=numBands; i++)
 446     {
 447         numData = get_bits(gb,3);
 448         pGain[i].num_gain_data = numData;
 449         pLevel = pGain[i].levcode;
 450         pLoc = pGain[i].loccode;
 451
 452         for (cf = 0; cf < numData; cf++){
 453             pLevel[cf]= get_bits(gb,4);
 454             pLoc  [cf]= get_bits(gb,5);
 455             if(cf && pLoc[cf] <= pLoc[cf-1])
 456                 return AVERROR_INVALIDDATA;
 457         }
 458     }
 459
 460     /* Clear the unused blocks. */
 461     for (; i<4 ; i++)
 462         pGain[i].num_gain_data = 0;
 463
 464     return 0;
 465 }
 466
 467 /**
 468  * Apply gain parameters and perform the MDCT overlapping part
 469  *
 470  * @param pIn           input float buffer
 471  * @param pPrev         previous float buffer to perform overlap against
 472  * @param pOut          output float buffer
 473  * @param pGain1        current band gain info
 474  * @param pGain2        next band gain info
 475  */
 476
 477 static void gainCompensateAndOverlap (float *pIn, float *pPrev, float *pOut, gain_info *pGain1, gain_info *pGain2)
 478 {
 479     /* gain compensation function */
 480     float  gain1, gain2, gain_inc;
 481     int   cnt, numdata, nsample, startLoc, endLoc;
 482
 483
 484     if (pGain2->num_gain_data == 0)
 485         gain1 = 1.0;
 486     else
 487         gain1 = gain_tab1[pGain2->levcode[0]];
 488
 489     if (pGain1->num_gain_data == 0) {
 490         for (cnt = 0; cnt < 256; cnt++)
 491             pOut[cnt] = pIn[cnt] * gain1 + pPrev[cnt];
 492     } else {
 493         numdata = pGain1->num_gain_data;
 494         pGain1->loccode[numdata] = 32;
 495         pGain1->levcode[numdata] = 4;
 496
 497         nsample = 0; // current sample = 0
 498
 499         for (cnt = 0; cnt < numdata; cnt++) {
 500             startLoc = pGain1->loccode[cnt] * 8;
 501             endLoc = startLoc + 8;
 502
 503             gain2 = gain_tab1[pGain1->levcode[cnt]];
 504             gain_inc = gain_tab2[(pGain1->levcode[cnt+1] - pGain1->levcode[cnt])+15];
 505
 506             /* interpolate */
 507             for (; nsample < startLoc; nsample++)
 508                 pOut[nsample] = (pIn[nsample] * gain1 + pPrev[nsample]) * gain2;
 509
 510             /* interpolation is done over eight samples */
 511             for (; nsample < endLoc; nsample++) {
 512                 pOut[nsample] = (pIn[nsample] * gain1 + pPrev[nsample]) * gain2;
 513                 gain2 *= gain_inc;
 514             }
 515         }
 516
 517         for (; nsample < 256; nsample++)
 518             pOut[nsample] = (pIn[nsample] * gain1) + pPrev[nsample];
 519     }
 520
 521     /* Delay for the overlapping part. */
 522     memcpy(pPrev, &pIn[256], 256*sizeof(float));
 523 }
 524
 525 /**
 526  * Combine the tonal band spectrum and regular band spectrum
 527  * Return position of the last tonal coefficient
 528  *
 529  * @param pSpectrum     output spectrum buffer
 530  * @param numComponents amount of tonal components
 531  * @param pComponent    tonal components for this band
 532  */
 533
 534 static int addTonalComponents (float *pSpectrum, int numComponents, tonal_component *pComponent)
 535 {
 536     int   cnt, i, lastPos = -1;
 537     float   *pIn, *pOut;
 538
 539     for (cnt = 0; cnt < numComponents; cnt++){
 540         lastPos = FFMAX(pComponent[cnt].pos + pComponent[cnt].numCoefs, lastPos);
 541         pIn = pComponent[cnt].coef;
 542         pOut = &(pSpectrum[pComponent[cnt].pos]);
 543
 544         for (i=0 ; i<pComponent[cnt].numCoefs ; i++)
 545             pOut[i] += pIn[i];
 546     }
 547
 548     return lastPos;
 549 }
 550
 551
 552 #define INTERPOLATE(old,new,nsample) ((old) + (nsample)*0.125*((new)-(old)))
 553
 554 static void reverseMatrixing(float *su1, float *su2, int *pPrevCode, int *pCurrCode)
 555 {
 556     int    i, band, nsample, s1, s2;
 557     float    c1, c2;
 558     float    mc1_l, mc1_r, mc2_l, mc2_r;
 559
 560     for (i=0,band = 0; band < 4*256; band+=256,i++) {
 561         s1 = pPrevCode[i];
 562         s2 = pCurrCode[i];
 563         nsample = 0;
 564
 565         if (s1 != s2) {
 566             /* Selector value changed, interpolation needed. */
 567             mc1_l = matrixCoeffs[s1*2];
 568             mc1_r = matrixCoeffs[s1*2+1];
 569             mc2_l = matrixCoeffs[s2*2];
 570             mc2_r = matrixCoeffs[s2*2+1];
 571
 572             /* Interpolation is done over the first eight samples. */
 573             for(; nsample < 8; nsample++) {
 574                 c1 = su1[band+nsample];
 575                 c2 = su2[band+nsample];
 576                 c2 = c1 * INTERPOLATE(mc1_l,mc2_l,nsample) + c2 * INTERPOLATE(mc1_r,mc2_r,nsample);
 577                 su1[band+nsample] = c2;
 578                 su2[band+nsample] = c1 * 2.0 - c2;
 579             }
 580         }
 581
 582         /* Apply the matrix without interpolation. */
 583         switch (s2) {
 584             case 0:     /* M/S decoding */
 585                 for (; nsample < 256; nsample++) {
 586                     c1 = su1[band+nsample];
 587                     c2 = su2[band+nsample];
 588                     su1[band+nsample] = c2 * 2.0;
 589                     su2[band+nsample] = (c1 - c2) * 2.0;
 590                 }
 591                 break;
 592
 593             case 1:
 594                 for (; nsample < 256; nsample++) {
 595                     c1 = su1[band+nsample];
 596                     c2 = su2[band+nsample];
 597                     su1[band+nsample] = (c1 + c2) * 2.0;
 598                     su2[band+nsample] = c2 * -2.0;
 599                 }
 600                 break;
 601             case 2:
 602             case 3:
 603                 for (; nsample < 256; nsample++) {
 604                     c1 = su1[band+nsample];
 605                     c2 = su2[band+nsample];
 606                     su1[band+nsample] = c1 + c2;
 607                     su2[band+nsample] = c1 - c2;
 608                 }
 609                 break;
 610             default:
 611                 av_assert1(0);
 612         }
 613     }
 614 }
 615
 616 static void getChannelWeights (int indx, int flag, float ch[2]){
 617
 618     if (indx == 7) {
 619         ch[0] = 1.0;
 620         ch[1] = 1.0;
 621     } else {
 622         ch[0] = (float)(indx & 7) / 7.0;
 623         ch[1] = sqrt(2 - ch[0]*ch[0]);
 624         if(flag)
 625             FFSWAP(float, ch[0], ch[1]);
 626     }
 627 }
 628
 629 static void channelWeighting (float *su1, float *su2, int *p3)
 630 {
 631     int   band, nsample;
 632     /* w[x][y] y=0 is left y=1 is right */
 633     float w[2][2];
 634
 635     if (p3[1] != 7 || p3[3] != 7){
 636         getChannelWeights(p3[1], p3[0], w[0]);
 637         getChannelWeights(p3[3], p3[2], w[1]);
 638
 639         for(band = 1; band < 4; band++) {
 640             /* scale the channels by the weights */
 641             for(nsample = 0; nsample < 8; nsample++) {
 642                 su1[band*256+nsample] *= INTERPOLATE(w[0][0], w[0][1], nsample);
 643                 su2[band*256+nsample] *= INTERPOLATE(w[1][0], w[1][1], nsample);
 644             }
 645
 646             for(; nsample < 256; nsample++) {
 647                 su1[band*256+nsample] *= w[1][0];
 648                 su2[band*256+nsample] *= w[1][1];
 649             }
 650         }
 651     }
 652 }
 653
 654
 655 /**
 656  * Decode a Sound Unit
 657  *
 658  * @param gb            the GetBit context
 659  * @param pSnd          the channel unit to be used
 660  * @param pOut          the decoded samples before IQMF in float representation
 661  * @param channelNum    channel number
 662  * @param codingMode    the coding mode (JOINT_STEREO or regular stereo/mono)
 663  */
 664
 665
 666 static int decodeChannelSoundUnit (ATRAC3Context *q, GetBitContext *gb, channel_unit *pSnd, float *pOut, int channelNum, int codingMode)
 667 {
 668     int   band, result=0, numSubbands, lastTonal, numBands;
 669
 670     if (codingMode == JOINT_STEREO && channelNum == 1) {
 671         if (get_bits(gb,2) != 3) {
 672             av_log(NULL,AV_LOG_ERROR,"JS mono Sound Unit id != 3.\n");
 673             return AVERROR_INVALIDDATA;
 674         }
 675     } else {
 676         if (get_bits(gb,6) != 0x28) {
 677             av_log(NULL,AV_LOG_ERROR,"Sound Unit id != 0x28.\n");
 678             return AVERROR_INVALIDDATA;
 679         }
 680     }
 681
 682     /* number of coded QMF bands */
 683     pSnd->bandsCoded = get_bits(gb,2);
 684
 685     result = decodeGainControl (gb, &(pSnd->gainBlock[pSnd->gcBlkSwitch]), pSnd->bandsCoded);
 686     if (result) return result;
 687
 688     pSnd->numComponents = decodeTonalComponents (gb, pSnd->components, pSnd->bandsCoded);
 689     if (pSnd->numComponents == -1) return -1;
 690
 691     numSubbands = decodeSpectrum (gb, pSnd->spectrum);
 692
 693     /* Merge the decoded spectrum and tonal components. */
 694     lastTonal = addTonalComponents (pSnd->spectrum, pSnd->numComponents, pSnd->components);
 695
 696
 697     /* calculate number of used MLT/QMF bands according to the amount of coded spectral lines */
 698     numBands = (subbandTab[numSubbands] - 1) >> 8;
 699     if (lastTonal >= 0)
 700         numBands = FFMAX((lastTonal + 256) >> 8, numBands);
 701
 702
 703     /* Reconstruct time domain samples. */
 704     for (band=0; band<4; band++) {
 705         /* Perform the IMDCT step without overlapping. */
 706         if (band <= numBands) {
 707             IMLT(q, &(pSnd->spectrum[band*256]), pSnd->IMDCT_buf, band&1);
 708         } else
 709             memset(pSnd->IMDCT_buf, 0, 512 * sizeof(float));
 710
 711         /* gain compensation and overlapping */
 712         gainCompensateAndOverlap(pSnd->IMDCT_buf, &pSnd->prevFrame[band * 256],
 713                                  &pOut[band * 256],
 714                                  &pSnd->gainBlock[1 - pSnd->gcBlkSwitch].gBlock[band],
 715                                  &pSnd->gainBlock[    pSnd->gcBlkSwitch].gBlock[band]);
 716     }
 717
 718     /* Swap the gain control buffers for the next frame. */
 719     pSnd->gcBlkSwitch ^= 1;
 720
 721     return 0;
 722 }
 723
 724 /**
 725  * Frame handling
 726  *
 727  * @param q             Atrac3 private context
 728  * @param databuf       the input data
 729  */
 730
 731 static int decodeFrame(ATRAC3Context *q, const uint8_t* databuf,
 732                        float **out_samples)
 733 {
 734     int   result, i;
 735     float   *p1, *p2, *p3, *p4;
 736     uint8_t *ptr1;
 737
 738     if (q->codingMode == JOINT_STEREO) {
 739
 740         /* channel coupling mode */
 741         /* decode Sound Unit 1 */
 742         init_get_bits(&q->gb,databuf,q->bits_per_frame);
 743
 744         result = decodeChannelSoundUnit(q,&q->gb, q->pUnits, out_samples[0], 0, JOINT_STEREO);
 745         if (result != 0)
 746             return result;
 747
 748         /* Framedata of the su2 in the joint-stereo mode is encoded in
 749          * reverse byte order so we need to swap it first. */
 750         if (databuf == q->decoded_bytes_buffer) {
 751             uint8_t *ptr2 = q->decoded_bytes_buffer+q->bytes_per_frame-1;
 752             ptr1 = q->decoded_bytes_buffer;
 753             for (i = 0; i < (q->bytes_per_frame/2); i++, ptr1++, ptr2--) {
 754                 FFSWAP(uint8_t,*ptr1,*ptr2);
 755             }
 756         } else {
 757             const uint8_t *ptr2 = databuf+q->bytes_per_frame-1;
 758             for (i = 0; i < q->bytes_per_frame; i++)
 759                 q->decoded_bytes_buffer[i] = *ptr2--;
 760         }
 761
 762         /* Skip the sync codes (0xF8). */
 763         ptr1 = q->decoded_bytes_buffer;
 764         for (i = 4; *ptr1 == 0xF8; i++, ptr1++) {
 765             if (i >= q->bytes_per_frame)
 766                 return AVERROR_INVALIDDATA;
 767         }
 768
 769
 770         /* set the bitstream reader at the start of the second Sound Unit*/
 771         init_get_bits(&q->gb,ptr1,q->bits_per_frame);
 772
 773         /* Fill the Weighting coeffs delay buffer */
 774         memmove(q->weighting_delay,&(q->weighting_delay[2]),4*sizeof(int));
 775         q->weighting_delay[4] = get_bits1(&q->gb);
 776         q->weighting_delay[5] = get_bits(&q->gb,3);
 777
 778         for (i = 0; i < 4; i++) {
 779             q->matrix_coeff_index_prev[i] = q->matrix_coeff_index_now[i];
 780             q->matrix_coeff_index_now[i] = q->matrix_coeff_index_next[i];
 781             q->matrix_coeff_index_next[i] = get_bits(&q->gb,2);
 782         }
 783
 784         /* Decode Sound Unit 2. */
 785         result = decodeChannelSoundUnit(q,&q->gb, &q->pUnits[1], out_samples[1], 1, JOINT_STEREO);
 786         if (result != 0)
 787             return result;
 788
 789         /* Reconstruct the channel coefficients. */
 790         reverseMatrixing(out_samples[0], out_samples[1], q->matrix_coeff_index_prev, q->matrix_coeff_index_now);
 791
 792         channelWeighting(out_samples[0], out_samples[1], q->weighting_delay);
 793
 794     } else {
 795         /* normal stereo mode or mono */
 796         /* Decode the channel sound units. */
 797         for (i=0 ; i<q->channels ; i++) {
 798
 799             /* Set the bitstream reader at the start of a channel sound unit. */
 800             init_get_bits(&q->gb,
 801                           databuf + i * q->bytes_per_frame / q->channels,
 802                           q->bits_per_frame / q->channels);
 803
 804             result = decodeChannelSoundUnit(q,&q->gb, &q->pUnits[i], out_samples[i], i, q->codingMode);
 805             if (result != 0)
 806                 return result;
 807         }
 808     }
 809
 810     /* Apply the iQMF synthesis filter. */
 811     for (i=0 ; i<q->channels ; i++) {
 812         p1 = out_samples[i];
 813         p2= p1+256;
 814         p3= p2+256;
 815         p4= p3+256;
 816         ff_atrac_iqmf (p1, p2, 256, p1, q->pUnits[i].delayBuf1, q->tempBuf);
 817         ff_atrac_iqmf (p4, p3, 256, p3, q->pUnits[i].delayBuf2, q->tempBuf);
 818         ff_atrac_iqmf (p1, p3, 512, p1, q->pUnits[i].delayBuf3, q->tempBuf);
 819     }
 820
 821     return 0;
 822 }
 823
 824
 825 /**
 826  * Atrac frame decoding
 827  *
 828  * @param avctx     pointer to the AVCodecContext
 829  */
 830
 831 static int atrac3_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
 832                                int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
 833 {
 834     const uint8_t *buf = avpkt->data;
 835     int buf_size = avpkt->size;
 836     ATRAC3Context *q = avctx->priv_data;
 837     int result;
 838     const uint8_t* databuf;
 839
 840     if (buf_size < avctx->block_align) {
 841         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 842                "Frame too small (%d bytes). Truncated file?\n", buf_size);
 843         return AVERROR_INVALIDDATA;
 844     }
 845
 846     /* get output buffer */
 847     q->frame.nb_samples = SAMPLES_PER_FRAME;
 848     if ((result = avctx->get_buffer(avctx, &q->frame)) < 0) {
 849         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
 850         return result;
 851     }
 852
 853     /* Check if we need to descramble and what buffer to pass on. */
 854     if (q->scrambled_stream) {
 855         decode_bytes(buf, q->decoded_bytes_buffer, avctx->block_align);
 856         databuf = q->decoded_bytes_buffer;
 857     } else {
 858         databuf = buf;
 859     }
 860
 861     result = decodeFrame(q, databuf, (float **)q->frame.extended_data);
 862
 863     if (result != 0) {
 864         av_log(NULL,AV_LOG_ERROR,"Frame decoding error!\n");
 865         return result;
 866     }
 867
 868     *got_frame_ptr   = 1;
 869     *(AVFrame *)data = q->frame;
 870
 871     return avctx->block_align;
 872 }
 873
 874
 875 /**
 876  * Atrac3 initialization
 877  *
 878  * @param avctx     pointer to the AVCodecContext
 879  */
 880
 881 static av_cold int atrac3_decode_init(AVCodecContext *avctx)
 882 {
 883     int i, ret;
 884     const uint8_t *edata_ptr = avctx->extradata;
 885     ATRAC3Context *q = avctx->priv_data;
 886     static VLC_TYPE atrac3_vlc_table[4096][2];
 887     static int vlcs_initialized = 0;
 888
 889     /* Take data from the AVCodecContext (RM container). */
 890     q->sample_rate = avctx->sample_rate;
 891     q->channels = avctx->channels;
 892     q->bit_rate = avctx->bit_rate;
 893     q->bits_per_frame = avctx->block_align * 8;
 894     q->bytes_per_frame = avctx->block_align;
 895
 896     /* Take care of the codec-specific extradata. */
 897     if (avctx->extradata_size == 14) {
 898         /* Parse the extradata, WAV format */
 899         av_log(avctx,AV_LOG_DEBUG,"[0-1] %d\n",bytestream_get_le16(&edata_ptr));  //Unknown value always 1
 900         q->samples_per_channel = bytestream_get_le32(&edata_ptr);
 901         q->codingMode = bytestream_get_le16(&edata_ptr);
 902         av_log(avctx,AV_LOG_DEBUG,"[8-9] %d\n",bytestream_get_le16(&edata_ptr));  //Dupe of coding mode
 903         q->frame_factor = bytestream_get_le16(&edata_ptr);  //Unknown always 1
 904         av_log(avctx,AV_LOG_DEBUG,"[12-13] %d\n",bytestream_get_le16(&edata_ptr));  //Unknown always 0
 905
 906         /* setup */
 907         q->samples_per_frame = SAMPLES_PER_FRAME * q->channels;
 908         q->atrac3version = 4;
 909         q->delay = 0x88E;
 910         if (q->codingMode)
 911             q->codingMode = JOINT_STEREO;
 912         else
 913             q->codingMode = STEREO;
 914
 915         q->scrambled_stream = 0;
 916
 917         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)) {
 918         } else {
 919             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);
 920             return AVERROR_INVALIDDATA;
 921         }
 922
 923     } else if (avctx->extradata_size == 10) {
 924         /* Parse the extradata, RM format. */
 925         q->atrac3version = bytestream_get_be32(&edata_ptr);
 926         q->samples_per_frame = bytestream_get_be16(&edata_ptr);
 927         q->delay = bytestream_get_be16(&edata_ptr);
 928         q->codingMode = bytestream_get_be16(&edata_ptr);
 929
 930         q->samples_per_channel = q->samples_per_frame / q->channels;
 931         q->scrambled_stream = 1;
 932
 933     } else {
 934         av_log(NULL,AV_LOG_ERROR,"Unknown extradata size %d.\n",avctx->extradata_size);
 935     }
 936     /* Check the extradata. */
 937
 938     if (q->atrac3version != 4) {
 939         av_log(avctx,AV_LOG_ERROR,"Version %d != 4.\n",q->atrac3version);
 940         return AVERROR_INVALIDDATA;
 941     }
 942
 943     if (q->samples_per_frame != SAMPLES_PER_FRAME && q->samples_per_frame != SAMPLES_PER_FRAME*2) {
 944         av_log(avctx,AV_LOG_ERROR,"Unknown amount of samples per frame %d.\n",q->samples_per_frame);
 945         return AVERROR_INVALIDDATA;
 946     }
 947
 948     if (q->delay != 0x88E) {
 949         av_log(avctx,AV_LOG_ERROR,"Unknown amount of delay %x != 0x88E.\n",q->delay);
 950         return AVERROR_INVALIDDATA;
 951     }
 952
 953     if (q->codingMode == STEREO) {
 954         av_log(avctx,AV_LOG_DEBUG,"Normal stereo detected.\n");
 955     } else if (q->codingMode == JOINT_STEREO) {
 956         av_log(avctx,AV_LOG_DEBUG,"Joint stereo detected.\n");
 957     } else {
 958         av_log(avctx,AV_LOG_ERROR,"Unknown channel coding mode %x!\n",q->codingMode);
 959         return AVERROR_INVALIDDATA;
 960     }
 961
 962     if (avctx->channels <= 0 || avctx->channels > 2 /*|| ((avctx->channels * 1024) != q->samples_per_frame)*/) {
 963         av_log(avctx,AV_LOG_ERROR,"Channel configuration error!\n");
 964         return AVERROR(EINVAL);
 965     }
 966
 967
 968     if(avctx->block_align >= UINT_MAX/2)
 969         return AVERROR(EINVAL);
 970
 971     /* Pad the data buffer with FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE,
 972      * this is for the bitstream reader. */
 973     if ((q->decoded_bytes_buffer = av_mallocz((avctx->block_align+(4-avctx->block_align%4) + FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE)))  == NULL)
 974         return AVERROR(ENOMEM);
 975
 976
 977     /* Initialize the VLC tables. */
 978     if (!vlcs_initialized) {
 979         for (i=0 ; i<7 ; i++) {
 980             spectral_coeff_tab[i].table = &atrac3_vlc_table[atrac3_vlc_offs[i]];
 981             spectral_coeff_tab[i].table_allocated = atrac3_vlc_offs[i + 1] - atrac3_vlc_offs[i];
 982             init_vlc (&spectral_coeff_tab[i], 9, huff_tab_sizes[i],
 983                 huff_bits[i], 1, 1,
 984                 huff_codes[i], 1, 1, INIT_VLC_USE_NEW_STATIC);
 985         }
 986         vlcs_initialized = 1;
 987     }
 988
 989     avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_FLTP;
 990
 991     if ((ret = init_atrac3_transforms(q))) {
 992         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error initializing MDCT\n");
 993         av_freep(&q->decoded_bytes_buffer);
 994         return ret;
 995     }
 996
 997     ff_atrac_generate_tables();
 998
 999     /* Generate gain tables. */
1000     for (i=0 ; i<16 ; i++)
1001         gain_tab1[i] = exp2f (4 - i);
1002
1003     for (i=-15 ; i<16 ; i++)
1004         gain_tab2[i+15] = exp2f (i * -0.125);
1005
1006     /* init the joint-stereo decoding data */
1007     q->weighting_delay[0] = 0;
1008     q->weighting_delay[1] = 7;
1009     q->weighting_delay[2] = 0;
1010     q->weighting_delay[3] = 7;
1011     q->weighting_delay[4] = 0;
1012     q->weighting_delay[5] = 7;
1013
1014     for (i=0; i<4; i++) {
1015         q->matrix_coeff_index_prev[i] = 3;
1016         q->matrix_coeff_index_now[i] = 3;
1017         q->matrix_coeff_index_next[i] = 3;
1018     }
1019
1020     avpriv_float_dsp_init(&q->fdsp, avctx->flags & CODEC_FLAG_BITEXACT);
1021     ff_fmt_convert_init(&q->fmt_conv, avctx);
1022
1023     q->pUnits = av_mallocz(sizeof(channel_unit)*q->channels);
1024     if (!q->pUnits) {
1025         atrac3_decode_close(avctx);
1026         return AVERROR(ENOMEM);
1027     }
1028
1029     avcodec_get_frame_defaults(&q->frame);
1030     avctx->coded_frame = &q->frame;
1031
1032     return 0;
1033 }
1034
1035
1036 AVCodec ff_atrac3_decoder =
1037 {
1038     .name           = "atrac3",
1039     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
1040     .id             = AV_CODEC_ID_ATRAC3,
1041     .priv_data_size = sizeof(ATRAC3Context),
1042     .init           = atrac3_decode_init,
1043     .close          = atrac3_decode_close,
1044     .decode         = atrac3_decode_frame,
1045     .capabilities   = CODEC_CAP_SUBFRAMES | CODEC_CAP_DR1,
1046     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Atrac 3 (Adaptive TRansform Acoustic Coding 3)"),
1047     .sample_fmts     = (const enum AVSampleFormat[]) { AV_SAMPLE_FMT_FLTP,
1048                                                        AV_SAMPLE_FMT_NONE },
1049 };