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     AVFrame             frame;
  90     GetBitContext       gb;
  91     //@{
  92     /** stream data */
  93     int                 channels;
  94     int                 codingMode;
  95     int                 bit_rate;
  96     int                 sample_rate;
  97     int                 samples_per_channel;
  98     int                 samples_per_frame;
  99
 100     int                 bits_per_frame;
 101     int                 bytes_per_frame;
 102     int                 pBs;
 103     channel_unit*       pUnits;
 104     //@}
 105     //@{
 106     /** joint-stereo related variables */
 107     int                 matrix_coeff_index_prev[4];
 108     int                 matrix_coeff_index_now[4];
 109     int                 matrix_coeff_index_next[4];
 110     int                 weighting_delay[6];
 111     //@}
 112     //@{
 113     /** data buffers */
 114     float              *outSamples[2];
 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 } ATRAC3Context;
 129
 130 static DECLARE_ALIGNED(32, float, mdct_window)[MDCT_SIZE];
 131 static VLC              spectral_coeff_tab[7];
 132 static float            gain_tab1[16];
 133 static float            gain_tab2[31];
 134 static DSPContext       dsp;
 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     dsp.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, int is_float) {
 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, is_float ? 1.0 / 32768 : 1.0);
 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     av_freep(&q->outSamples[0]);
 230
 231     ff_mdct_end(&q->mdct_ctx);
 232
 233     return 0;
 234 }
 235
 236 /**
 237 / * Mantissa decoding
 238  *
 239  * @param gb            the GetBit context
 240  * @param selector      what table is the output values coded with
 241  * @param codingFlag    constant length coding or variable length coding
 242  * @param mantissas     mantissa output table
 243  * @param numCodes      amount of values to get
 244  */
 245
 246 static void readQuantSpectralCoeffs (GetBitContext *gb, int selector, int codingFlag, int* mantissas, int numCodes)
 247 {
 248     int   numBits, cnt, code, huffSymb;
 249
 250     if (selector == 1)
 251         numCodes /= 2;
 252
 253     if (codingFlag != 0) {
 254         /* constant length coding (CLC) */
 255         numBits = CLCLengthTab[selector];
 256
 257         if (selector > 1) {
 258             for (cnt = 0; cnt < numCodes; cnt++) {
 259                 if (numBits)
 260                     code = get_sbits(gb, numBits);
 261                 else
 262                     code = 0;
 263                 mantissas[cnt] = code;
 264             }
 265         } else {
 266             for (cnt = 0; cnt < numCodes; cnt++) {
 267                 if (numBits)
 268                     code = get_bits(gb, numBits); //numBits is always 4 in this case
 269                 else
 270                     code = 0;
 271                 mantissas[cnt*2] = seTab_0[code >> 2];
 272                 mantissas[cnt*2+1] = seTab_0[code & 3];
 273             }
 274         }
 275     } else {
 276         /* variable length coding (VLC) */
 277         if (selector != 1) {
 278             for (cnt = 0; cnt < numCodes; cnt++) {
 279                 huffSymb = get_vlc2(gb, spectral_coeff_tab[selector-1].table, spectral_coeff_tab[selector-1].bits, 3);
 280                 huffSymb += 1;
 281                 code = huffSymb >> 1;
 282                 if (huffSymb & 1)
 283                     code = -code;
 284                 mantissas[cnt] = code;
 285             }
 286         } else {
 287             for (cnt = 0; cnt < numCodes; cnt++) {
 288                 huffSymb = get_vlc2(gb, spectral_coeff_tab[selector-1].table, spectral_coeff_tab[selector-1].bits, 3);
 289                 mantissas[cnt*2] = decTable1[huffSymb*2];
 290                 mantissas[cnt*2+1] = decTable1[huffSymb*2+1];
 291             }
 292         }
 293     }
 294 }
 295
 296 /**
 297  * Restore the quantized band spectrum coefficients
 298  *
 299  * @param gb            the GetBit context
 300  * @param pOut          decoded band spectrum
 301  * @return outSubbands   subband counter, fix for broken specification/files
 302  */
 303
 304 static int decodeSpectrum (GetBitContext *gb, float *pOut)
 305 {
 306     int   numSubbands, codingMode, cnt, first, last, subbWidth, *pIn;
 307     int   subband_vlc_index[32], SF_idxs[32];
 308     int   mantissas[128];
 309     float SF;
 310
 311     numSubbands = get_bits(gb, 5); // number of coded subbands
 312     codingMode = get_bits1(gb); // coding Mode: 0 - VLC/ 1-CLC
 313
 314     /* Get the VLC selector table for the subbands, 0 means not coded. */
 315     for (cnt = 0; cnt <= numSubbands; cnt++)
 316         subband_vlc_index[cnt] = get_bits(gb, 3);
 317
 318     /* Read the scale factor indexes from the stream. */
 319     for (cnt = 0; cnt <= numSubbands; cnt++) {
 320         if (subband_vlc_index[cnt] != 0)
 321             SF_idxs[cnt] = get_bits(gb, 6);
 322     }
 323
 324     for (cnt = 0; cnt <= numSubbands; cnt++) {
 325         first = subbandTab[cnt];
 326         last = subbandTab[cnt+1];
 327
 328         subbWidth = last - first;
 329
 330         if (subband_vlc_index[cnt] != 0) {
 331             /* Decode spectral coefficients for this subband. */
 332             /* TODO: This can be done faster is several blocks share the
 333              * same VLC selector (subband_vlc_index) */
 334             readQuantSpectralCoeffs (gb, subband_vlc_index[cnt], codingMode, mantissas, subbWidth);
 335
 336             /* Decode the scale factor for this subband. */
 337             SF = ff_atrac_sf_table[SF_idxs[cnt]] * iMaxQuant[subband_vlc_index[cnt]];
 338
 339             /* Inverse quantize the coefficients. */
 340             for (pIn=mantissas ; first<last; first++, pIn++)
 341                 pOut[first] = *pIn * SF;
 342         } else {
 343             /* This subband was not coded, so zero the entire subband. */
 344             memset(pOut+first, 0, subbWidth*sizeof(float));
 345         }
 346     }
 347
 348     /* Clear the subbands that were not coded. */
 349     first = subbandTab[cnt];
 350     memset(pOut+first, 0, (SAMPLES_PER_FRAME - first) * sizeof(float));
 351     return numSubbands;
 352 }
 353
 354 /**
 355  * Restore the quantized tonal components
 356  *
 357  * @param gb            the GetBit context
 358  * @param pComponent    tone component
 359  * @param numBands      amount of coded bands
 360  */
 361
 362 static int decodeTonalComponents (GetBitContext *gb, tonal_component *pComponent, int numBands)
 363 {
 364     int i,j,k,cnt;
 365     int   components, coding_mode_selector, coding_mode, coded_values_per_component;
 366     int   sfIndx, coded_values, max_coded_values, quant_step_index, coded_components;
 367     int   band_flags[4], mantissa[8];
 368     float  *pCoef;
 369     float  scalefactor;
 370     int   component_count = 0;
 371
 372     components = get_bits(gb,5);
 373
 374     /* no tonal components */
 375     if (components == 0)
 376         return 0;
 377
 378     coding_mode_selector = get_bits(gb,2);
 379     if (coding_mode_selector == 2)
 380         return AVERROR_INVALIDDATA;
 381
 382     coding_mode = coding_mode_selector & 1;
 383
 384     for (i = 0; i < components; i++) {
 385         for (cnt = 0; cnt <= numBands; cnt++)
 386             band_flags[cnt] = get_bits1(gb);
 387
 388         coded_values_per_component = get_bits(gb,3);
 389
 390         quant_step_index = get_bits(gb,3);
 391         if (quant_step_index <= 1)
 392             return AVERROR_INVALIDDATA;
 393
 394         if (coding_mode_selector == 3)
 395             coding_mode = get_bits1(gb);
 396
 397         for (j = 0; j < (numBands + 1) * 4; j++) {
 398             if (band_flags[j >> 2] == 0)
 399                 continue;
 400
 401             coded_components = get_bits(gb,3);
 402
 403             for (k=0; k<coded_components; k++) {
 404                 sfIndx = get_bits(gb,6);
 405                 if (component_count >= 64)
 406                     return AVERROR_INVALIDDATA;
 407                 pComponent[component_count].pos = j * 64 + (get_bits(gb,6));
 408                 max_coded_values = SAMPLES_PER_FRAME - pComponent[component_count].pos;
 409                 coded_values = coded_values_per_component + 1;
 410                 coded_values = FFMIN(max_coded_values,coded_values);
 411
 412                 scalefactor = ff_atrac_sf_table[sfIndx] * iMaxQuant[quant_step_index];
 413
 414                 readQuantSpectralCoeffs(gb, quant_step_index, coding_mode, mantissa, coded_values);
 415
 416                 pComponent[component_count].numCoefs = coded_values;
 417
 418                 /* inverse quant */
 419                 pCoef = pComponent[component_count].coef;
 420                 for (cnt = 0; cnt < coded_values; cnt++)
 421                     pCoef[cnt] = mantissa[cnt] * scalefactor;
 422
 423                 component_count++;
 424             }
 425         }
 426     }
 427
 428     return component_count;
 429 }
 430
 431 /**
 432  * Decode gain parameters for the coded bands
 433  *
 434  * @param gb            the GetBit context
 435  * @param pGb           the gainblock for the current band
 436  * @param numBands      amount of coded bands
 437  */
 438
 439 static int decodeGainControl (GetBitContext *gb, gain_block *pGb, int numBands)
 440 {
 441     int   i, cf, numData;
 442     int   *pLevel, *pLoc;
 443
 444     gain_info   *pGain = pGb->gBlock;
 445
 446     for (i=0 ; i<=numBands; i++)
 447     {
 448         numData = get_bits(gb,3);
 449         pGain[i].num_gain_data = numData;
 450         pLevel = pGain[i].levcode;
 451         pLoc = pGain[i].loccode;
 452
 453         for (cf = 0; cf < numData; cf++){
 454             pLevel[cf]= get_bits(gb,4);
 455             pLoc  [cf]= get_bits(gb,5);
 456             if(cf && pLoc[cf] <= pLoc[cf-1])
 457                 return AVERROR_INVALIDDATA;
 458         }
 459     }
 460
 461     /* Clear the unused blocks. */
 462     for (; i<4 ; i++)
 463         pGain[i].num_gain_data = 0;
 464
 465     return 0;
 466 }
 467
 468 /**
 469  * Apply gain parameters and perform the MDCT overlapping part
 470  *
 471  * @param pIn           input float buffer
 472  * @param pPrev         previous float buffer to perform overlap against
 473  * @param pOut          output float buffer
 474  * @param pGain1        current band gain info
 475  * @param pGain2        next band gain info
 476  */
 477
 478 static void gainCompensateAndOverlap (float *pIn, float *pPrev, float *pOut, gain_info *pGain1, gain_info *pGain2)
 479 {
 480     /* gain compensation function */
 481     float  gain1, gain2, gain_inc;
 482     int   cnt, numdata, nsample, startLoc, endLoc;
 483
 484
 485     if (pGain2->num_gain_data == 0)
 486         gain1 = 1.0;
 487     else
 488         gain1 = gain_tab1[pGain2->levcode[0]];
 489
 490     if (pGain1->num_gain_data == 0) {
 491         for (cnt = 0; cnt < 256; cnt++)
 492             pOut[cnt] = pIn[cnt] * gain1 + pPrev[cnt];
 493     } else {
 494         numdata = pGain1->num_gain_data;
 495         pGain1->loccode[numdata] = 32;
 496         pGain1->levcode[numdata] = 4;
 497
 498         nsample = 0; // current sample = 0
 499
 500         for (cnt = 0; cnt < numdata; cnt++) {
 501             startLoc = pGain1->loccode[cnt] * 8;
 502             endLoc = startLoc + 8;
 503
 504             gain2 = gain_tab1[pGain1->levcode[cnt]];
 505             gain_inc = gain_tab2[(pGain1->levcode[cnt+1] - pGain1->levcode[cnt])+15];
 506
 507             /* interpolate */
 508             for (; nsample < startLoc; nsample++)
 509                 pOut[nsample] = (pIn[nsample] * gain1 + pPrev[nsample]) * gain2;
 510
 511             /* interpolation is done over eight samples */
 512             for (; nsample < endLoc; nsample++) {
 513                 pOut[nsample] = (pIn[nsample] * gain1 + pPrev[nsample]) * gain2;
 514                 gain2 *= gain_inc;
 515             }
 516         }
 517
 518         for (; nsample < 256; nsample++)
 519             pOut[nsample] = (pIn[nsample] * gain1) + pPrev[nsample];
 520     }
 521
 522     /* Delay for the overlapping part. */
 523     memcpy(pPrev, &pIn[256], 256*sizeof(float));
 524 }
 525
 526 /**
 527  * Combine the tonal band spectrum and regular band spectrum
 528  * Return position of the last tonal coefficient
 529  *
 530  * @param pSpectrum     output spectrum buffer
 531  * @param numComponents amount of tonal components
 532  * @param pComponent    tonal components for this band
 533  */
 534
 535 static int addTonalComponents (float *pSpectrum, int numComponents, tonal_component *pComponent)
 536 {
 537     int   cnt, i, lastPos = -1;
 538     float   *pIn, *pOut;
 539
 540     for (cnt = 0; cnt < numComponents; cnt++){
 541         lastPos = FFMAX(pComponent[cnt].pos + pComponent[cnt].numCoefs, lastPos);
 542         pIn = pComponent[cnt].coef;
 543         pOut = &(pSpectrum[pComponent[cnt].pos]);
 544
 545         for (i=0 ; i<pComponent[cnt].numCoefs ; i++)
 546             pOut[i] += pIn[i];
 547     }
 548
 549     return lastPos;
 550 }
 551
 552
 553 #define INTERPOLATE(old,new,nsample) ((old) + (nsample)*0.125*((new)-(old)))
 554
 555 static void reverseMatrixing(float *su1, float *su2, int *pPrevCode, int *pCurrCode)
 556 {
 557     int    i, band, nsample, s1, s2;
 558     float    c1, c2;
 559     float    mc1_l, mc1_r, mc2_l, mc2_r;
 560
 561     for (i=0,band = 0; band < 4*256; band+=256,i++) {
 562         s1 = pPrevCode[i];
 563         s2 = pCurrCode[i];
 564         nsample = 0;
 565
 566         if (s1 != s2) {
 567             /* Selector value changed, interpolation needed. */
 568             mc1_l = matrixCoeffs[s1*2];
 569             mc1_r = matrixCoeffs[s1*2+1];
 570             mc2_l = matrixCoeffs[s2*2];
 571             mc2_r = matrixCoeffs[s2*2+1];
 572
 573             /* Interpolation is done over the first eight samples. */
 574             for(; nsample < 8; nsample++) {
 575                 c1 = su1[band+nsample];
 576                 c2 = su2[band+nsample];
 577                 c2 = c1 * INTERPOLATE(mc1_l,mc2_l,nsample) + c2 * INTERPOLATE(mc1_r,mc2_r,nsample);
 578                 su1[band+nsample] = c2;
 579                 su2[band+nsample] = c1 * 2.0 - c2;
 580             }
 581         }
 582
 583         /* Apply the matrix without interpolation. */
 584         switch (s2) {
 585             case 0:     /* M/S decoding */
 586                 for (; nsample < 256; nsample++) {
 587                     c1 = su1[band+nsample];
 588                     c2 = su2[band+nsample];
 589                     su1[band+nsample] = c2 * 2.0;
 590                     su2[band+nsample] = (c1 - c2) * 2.0;
 591                 }
 592                 break;
 593
 594             case 1:
 595                 for (; nsample < 256; nsample++) {
 596                     c1 = su1[band+nsample];
 597                     c2 = su2[band+nsample];
 598                     su1[band+nsample] = (c1 + c2) * 2.0;
 599                     su2[band+nsample] = c2 * -2.0;
 600                 }
 601                 break;
 602             case 2:
 603             case 3:
 604                 for (; nsample < 256; nsample++) {
 605                     c1 = su1[band+nsample];
 606                     c2 = su2[band+nsample];
 607                     su1[band+nsample] = c1 + c2;
 608                     su2[band+nsample] = c1 - c2;
 609                 }
 610                 break;
 611             default:
 612                 assert(0);
 613         }
 614     }
 615 }
 616
 617 static void getChannelWeights (int indx, int flag, float ch[2]){
 618
 619     if (indx == 7) {
 620         ch[0] = 1.0;
 621         ch[1] = 1.0;
 622     } else {
 623         ch[0] = (float)(indx & 7) / 7.0;
 624         ch[1] = sqrt(2 - ch[0]*ch[0]);
 625         if(flag)
 626             FFSWAP(float, ch[0], ch[1]);
 627     }
 628 }
 629
 630 static void channelWeighting (float *su1, float *su2, int *p3)
 631 {
 632     int   band, nsample;
 633     /* w[x][y] y=0 is left y=1 is right */
 634     float w[2][2];
 635
 636     if (p3[1] != 7 || p3[3] != 7){
 637         getChannelWeights(p3[1], p3[0], w[0]);
 638         getChannelWeights(p3[3], p3[2], w[1]);
 639
 640         for(band = 1; band < 4; band++) {
 641             /* scale the channels by the weights */
 642             for(nsample = 0; nsample < 8; nsample++) {
 643                 su1[band*256+nsample] *= INTERPOLATE(w[0][0], w[0][1], nsample);
 644                 su2[band*256+nsample] *= INTERPOLATE(w[1][0], w[1][1], nsample);
 645             }
 646
 647             for(; nsample < 256; nsample++) {
 648                 su1[band*256+nsample] *= w[1][0];
 649                 su2[band*256+nsample] *= w[1][1];
 650             }
 651         }
 652     }
 653 }
 654
 655
 656 /**
 657  * Decode a Sound Unit
 658  *
 659  * @param gb            the GetBit context
 660  * @param pSnd          the channel unit to be used
 661  * @param pOut          the decoded samples before IQMF in float representation
 662  * @param channelNum    channel number
 663  * @param codingMode    the coding mode (JOINT_STEREO or regular stereo/mono)
 664  */
 665
 666
 667 static int decodeChannelSoundUnit (ATRAC3Context *q, GetBitContext *gb, channel_unit *pSnd, float *pOut, int channelNum, int codingMode)
 668 {
 669     int   band, result=0, numSubbands, lastTonal, numBands;
 670
 671     if (codingMode == JOINT_STEREO && channelNum == 1) {
 672         if (get_bits(gb,2) != 3) {
 673             av_log(NULL,AV_LOG_ERROR,"JS mono Sound Unit id != 3.\n");
 674             return AVERROR_INVALIDDATA;
 675         }
 676     } else {
 677         if (get_bits(gb,6) != 0x28) {
 678             av_log(NULL,AV_LOG_ERROR,"Sound Unit id != 0x28.\n");
 679             return AVERROR_INVALIDDATA;
 680         }
 681     }
 682
 683     /* number of coded QMF bands */
 684     pSnd->bandsCoded = get_bits(gb,2);
 685
 686     result = decodeGainControl (gb, &(pSnd->gainBlock[pSnd->gcBlkSwitch]), pSnd->bandsCoded);
 687     if (result) return result;
 688
 689     pSnd->numComponents = decodeTonalComponents (gb, pSnd->components, pSnd->bandsCoded);
 690     if (pSnd->numComponents == -1) return -1;
 691
 692     numSubbands = decodeSpectrum (gb, pSnd->spectrum);
 693
 694     /* Merge the decoded spectrum and tonal components. */
 695     lastTonal = addTonalComponents (pSnd->spectrum, pSnd->numComponents, pSnd->components);
 696
 697
 698     /* calculate number of used MLT/QMF bands according to the amount of coded spectral lines */
 699     numBands = (subbandTab[numSubbands] - 1) >> 8;
 700     if (lastTonal >= 0)
 701         numBands = FFMAX((lastTonal + 256) >> 8, numBands);
 702
 703
 704     /* Reconstruct time domain samples. */
 705     for (band=0; band<4; band++) {
 706         /* Perform the IMDCT step without overlapping. */
 707         if (band <= numBands) {
 708             IMLT(q, &(pSnd->spectrum[band*256]), pSnd->IMDCT_buf, band&1);
 709         } else
 710             memset(pSnd->IMDCT_buf, 0, 512 * sizeof(float));
 711
 712         /* gain compensation and overlapping */
 713         gainCompensateAndOverlap(pSnd->IMDCT_buf, &pSnd->prevFrame[band * 256],
 714                                  &pOut[band * 256],
 715                                  &pSnd->gainBlock[1 - pSnd->gcBlkSwitch].gBlock[band],
 716                                  &pSnd->gainBlock[    pSnd->gcBlkSwitch].gBlock[band]);
 717     }
 718
 719     /* Swap the gain control buffers for the next frame. */
 720     pSnd->gcBlkSwitch ^= 1;
 721
 722     return 0;
 723 }
 724
 725 /**
 726  * Frame handling
 727  *
 728  * @param q             Atrac3 private context
 729  * @param databuf       the input data
 730  */
 731
 732 static int decodeFrame(ATRAC3Context *q, const uint8_t* databuf,
 733                        float **out_samples)
 734 {
 735     int   result, i;
 736     float   *p1, *p2, *p3, *p4;
 737     uint8_t *ptr1;
 738
 739     if (q->codingMode == JOINT_STEREO) {
 740
 741         /* channel coupling mode */
 742         /* decode Sound Unit 1 */
 743         init_get_bits(&q->gb,databuf,q->bits_per_frame);
 744
 745         result = decodeChannelSoundUnit(q,&q->gb, q->pUnits, out_samples[0], 0, JOINT_STEREO);
 746         if (result != 0)
 747             return result;
 748
 749         /* Framedata of the su2 in the joint-stereo mode is encoded in
 750          * reverse byte order so we need to swap it first. */
 751         if (databuf == q->decoded_bytes_buffer) {
 752             uint8_t *ptr2 = q->decoded_bytes_buffer+q->bytes_per_frame-1;
 753             ptr1 = q->decoded_bytes_buffer;
 754             for (i = 0; i < (q->bytes_per_frame/2); i++, ptr1++, ptr2--) {
 755                 FFSWAP(uint8_t,*ptr1,*ptr2);
 756             }
 757         } else {
 758             const uint8_t *ptr2 = databuf+q->bytes_per_frame-1;
 759             for (i = 0; i < q->bytes_per_frame; i++)
 760                 q->decoded_bytes_buffer[i] = *ptr2--;
 761         }
 762
 763         /* Skip the sync codes (0xF8). */
 764         ptr1 = q->decoded_bytes_buffer;
 765         for (i = 4; *ptr1 == 0xF8; i++, ptr1++) {
 766             if (i >= q->bytes_per_frame)
 767                 return AVERROR_INVALIDDATA;
 768         }
 769
 770
 771         /* set the bitstream reader at the start of the second Sound Unit*/
 772         init_get_bits(&q->gb,ptr1,q->bits_per_frame);
 773
 774         /* Fill the Weighting coeffs delay buffer */
 775         memmove(q->weighting_delay,&(q->weighting_delay[2]),4*sizeof(int));
 776         q->weighting_delay[4] = get_bits1(&q->gb);
 777         q->weighting_delay[5] = get_bits(&q->gb,3);
 778
 779         for (i = 0; i < 4; i++) {
 780             q->matrix_coeff_index_prev[i] = q->matrix_coeff_index_now[i];
 781             q->matrix_coeff_index_now[i] = q->matrix_coeff_index_next[i];
 782             q->matrix_coeff_index_next[i] = get_bits(&q->gb,2);
 783         }
 784
 785         /* Decode Sound Unit 2. */
 786         result = decodeChannelSoundUnit(q,&q->gb, &q->pUnits[1], out_samples[1], 1, JOINT_STEREO);
 787         if (result != 0)
 788             return result;
 789
 790         /* Reconstruct the channel coefficients. */
 791         reverseMatrixing(out_samples[0], out_samples[1], q->matrix_coeff_index_prev, q->matrix_coeff_index_now);
 792
 793         channelWeighting(out_samples[0], out_samples[1], q->weighting_delay);
 794
 795     } else {
 796         /* normal stereo mode or mono */
 797         /* Decode the channel sound units. */
 798         for (i=0 ; i<q->channels ; i++) {
 799
 800             /* Set the bitstream reader at the start of a channel sound unit. */
 801             init_get_bits(&q->gb,
 802                           databuf + i * q->bytes_per_frame / q->channels,
 803                           q->bits_per_frame / q->channels);
 804
 805             result = decodeChannelSoundUnit(q,&q->gb, &q->pUnits[i], out_samples[i], i, q->codingMode);
 806             if (result != 0)
 807                 return result;
 808         }
 809     }
 810
 811     /* Apply the iQMF synthesis filter. */
 812     for (i=0 ; i<q->channels ; i++) {
 813         p1 = out_samples[i];
 814         p2= p1+256;
 815         p3= p2+256;
 816         p4= p3+256;
 817         ff_atrac_iqmf (p1, p2, 256, p1, q->pUnits[i].delayBuf1, q->tempBuf);
 818         ff_atrac_iqmf (p4, p3, 256, p3, q->pUnits[i].delayBuf2, q->tempBuf);
 819         ff_atrac_iqmf (p1, p3, 512, p1, q->pUnits[i].delayBuf3, q->tempBuf);
 820     }
 821
 822     return 0;
 823 }
 824
 825
 826 /**
 827  * Atrac frame decoding
 828  *
 829  * @param avctx     pointer to the AVCodecContext
 830  */
 831
 832 static int atrac3_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
 833                                int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
 834 {
 835     const uint8_t *buf = avpkt->data;
 836     int buf_size = avpkt->size;
 837     ATRAC3Context *q = avctx->priv_data;
 838     int result;
 839     const uint8_t* databuf;
 840     float   *samples_flt;
 841     int16_t *samples_s16;
 842
 843     if (buf_size < avctx->block_align) {
 844         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 845                "Frame too small (%d bytes). Truncated file?\n", buf_size);
 846         return AVERROR_INVALIDDATA;
 847     }
 848
 849     /* get output buffer */
 850     q->frame.nb_samples = SAMPLES_PER_FRAME;
 851     if ((result = avctx->get_buffer(avctx, &q->frame)) < 0) {
 852         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
 853         return result;
 854     }
 855     samples_flt = (float   *)q->frame.data[0];
 856     samples_s16 = (int16_t *)q->frame.data[0];
 857
 858     /* Check if we need to descramble and what buffer to pass on. */
 859     if (q->scrambled_stream) {
 860         decode_bytes(buf, q->decoded_bytes_buffer, avctx->block_align);
 861         databuf = q->decoded_bytes_buffer;
 862     } else {
 863         databuf = buf;
 864     }
 865
 866     if (q->channels == 1 && avctx->sample_fmt == AV_SAMPLE_FMT_FLT)
 867         result = decodeFrame(q, databuf, &samples_flt);
 868     else
 869         result = decodeFrame(q, databuf, q->outSamples);
 870
 871     if (result != 0) {
 872         av_log(NULL,AV_LOG_ERROR,"Frame decoding error!\n");
 873         return result;
 874     }
 875
 876     /* interleave */
 877     if (q->channels == 2 && avctx->sample_fmt == AV_SAMPLE_FMT_FLT) {
 878         q->fmt_conv.float_interleave(samples_flt,
 879                                      (const float **)q->outSamples,
 880                                      SAMPLES_PER_FRAME, 2);
 881     } else if (avctx->sample_fmt == AV_SAMPLE_FMT_S16) {
 882         q->fmt_conv.float_to_int16_interleave(samples_s16,
 883                                               (const float **)q->outSamples,
 884                                               SAMPLES_PER_FRAME, q->channels);
 885     }
 886
 887     *got_frame_ptr   = 1;
 888     *(AVFrame *)data = q->frame;
 889
 890     return avctx->block_align;
 891 }
 892
 893
 894 /**
 895  * Atrac3 initialization
 896  *
 897  * @param avctx     pointer to the AVCodecContext
 898  */
 899
 900 static av_cold int atrac3_decode_init(AVCodecContext *avctx)
 901 {
 902     int i, ret;
 903     const uint8_t *edata_ptr = avctx->extradata;
 904     ATRAC3Context *q = avctx->priv_data;
 905     static VLC_TYPE atrac3_vlc_table[4096][2];
 906     static int vlcs_initialized = 0;
 907
 908     /* Take data from the AVCodecContext (RM container). */
 909     q->sample_rate = avctx->sample_rate;
 910     q->channels = avctx->channels;
 911     q->bit_rate = avctx->bit_rate;
 912     q->bits_per_frame = avctx->block_align * 8;
 913     q->bytes_per_frame = avctx->block_align;
 914
 915     /* Take care of the codec-specific extradata. */
 916     if (avctx->extradata_size == 14) {
 917         /* Parse the extradata, WAV format */
 918         av_log(avctx,AV_LOG_DEBUG,"[0-1] %d\n",bytestream_get_le16(&edata_ptr));  //Unknown value always 1
 919         q->samples_per_channel = bytestream_get_le32(&edata_ptr);
 920         q->codingMode = bytestream_get_le16(&edata_ptr);
 921         av_log(avctx,AV_LOG_DEBUG,"[8-9] %d\n",bytestream_get_le16(&edata_ptr));  //Dupe of coding mode
 922         q->frame_factor = bytestream_get_le16(&edata_ptr);  //Unknown always 1
 923         av_log(avctx,AV_LOG_DEBUG,"[12-13] %d\n",bytestream_get_le16(&edata_ptr));  //Unknown always 0
 924
 925         /* setup */
 926         q->samples_per_frame = SAMPLES_PER_FRAME * q->channels;
 927         q->atrac3version = 4;
 928         q->delay = 0x88E;
 929         if (q->codingMode)
 930             q->codingMode = JOINT_STEREO;
 931         else
 932             q->codingMode = STEREO;
 933
 934         q->scrambled_stream = 0;
 935
 936         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)) {
 937         } else {
 938             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);
 939             return AVERROR_INVALIDDATA;
 940         }
 941
 942     } else if (avctx->extradata_size == 10) {
 943         /* Parse the extradata, RM format. */
 944         q->atrac3version = bytestream_get_be32(&edata_ptr);
 945         q->samples_per_frame = bytestream_get_be16(&edata_ptr);
 946         q->delay = bytestream_get_be16(&edata_ptr);
 947         q->codingMode = bytestream_get_be16(&edata_ptr);
 948
 949         q->samples_per_channel = q->samples_per_frame / q->channels;
 950         q->scrambled_stream = 1;
 951
 952     } else {
 953         av_log(NULL,AV_LOG_ERROR,"Unknown extradata size %d.\n",avctx->extradata_size);
 954     }
 955     /* Check the extradata. */
 956
 957     if (q->atrac3version != 4) {
 958         av_log(avctx,AV_LOG_ERROR,"Version %d != 4.\n",q->atrac3version);
 959         return AVERROR_INVALIDDATA;
 960     }
 961
 962     if (q->samples_per_frame != SAMPLES_PER_FRAME && q->samples_per_frame != SAMPLES_PER_FRAME*2) {
 963         av_log(avctx,AV_LOG_ERROR,"Unknown amount of samples per frame %d.\n",q->samples_per_frame);
 964         return AVERROR_INVALIDDATA;
 965     }
 966
 967     if (q->delay != 0x88E) {
 968         av_log(avctx,AV_LOG_ERROR,"Unknown amount of delay %x != 0x88E.\n",q->delay);
 969         return AVERROR_INVALIDDATA;
 970     }
 971
 972     if (q->codingMode == STEREO) {
 973         av_log(avctx,AV_LOG_DEBUG,"Normal stereo detected.\n");
 974     } else if (q->codingMode == JOINT_STEREO) {
 975         av_log(avctx,AV_LOG_DEBUG,"Joint stereo detected.\n");
 976     } else {
 977         av_log(avctx,AV_LOG_ERROR,"Unknown channel coding mode %x!\n",q->codingMode);
 978         return AVERROR_INVALIDDATA;
 979     }
 980
 981     if (avctx->channels <= 0 || avctx->channels > 2 /*|| ((avctx->channels * 1024) != q->samples_per_frame)*/) {
 982         av_log(avctx,AV_LOG_ERROR,"Channel configuration error!\n");
 983         return AVERROR(EINVAL);
 984     }
 985
 986
 987     if(avctx->block_align >= UINT_MAX/2)
 988         return AVERROR(EINVAL);
 989
 990     /* Pad the data buffer with FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE,
 991      * this is for the bitstream reader. */
 992     if ((q->decoded_bytes_buffer = av_mallocz((avctx->block_align+(4-avctx->block_align%4) + FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE)))  == NULL)
 993         return AVERROR(ENOMEM);
 994
 995
 996     /* Initialize the VLC tables. */
 997     if (!vlcs_initialized) {
 998         for (i=0 ; i<7 ; i++) {
 999             spectral_coeff_tab[i].table = &atrac3_vlc_table[atrac3_vlc_offs[i]];
1000             spectral_coeff_tab[i].table_allocated = atrac3_vlc_offs[i + 1] - atrac3_vlc_offs[i];
1001             init_vlc (&spectral_coeff_tab[i], 9, huff_tab_sizes[i],
1002                 huff_bits[i], 1, 1,
1003                 huff_codes[i], 1, 1, INIT_VLC_USE_NEW_STATIC);
1004         }
1005         vlcs_initialized = 1;
1006     }
1007
1008     if (avctx->request_sample_fmt == AV_SAMPLE_FMT_FLT)
1009         avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_FLT;
1010     else
1011         avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_S16;
1012
1013     if ((ret = init_atrac3_transforms(q, avctx->sample_fmt == AV_SAMPLE_FMT_FLT))) {
1014         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error initializing MDCT\n");
1015         av_freep(&q->decoded_bytes_buffer);
1016         return ret;
1017     }
1018
1019     ff_atrac_generate_tables();
1020
1021     /* Generate gain tables. */
1022     for (i=0 ; i<16 ; i++)
1023         gain_tab1[i] = powf (2.0, (4 - i));
1024
1025     for (i=-15 ; i<16 ; i++)
1026         gain_tab2[i+15] = powf (2.0, i * -0.125);
1027
1028     /* init the joint-stereo decoding data */
1029     q->weighting_delay[0] = 0;
1030     q->weighting_delay[1] = 7;
1031     q->weighting_delay[2] = 0;
1032     q->weighting_delay[3] = 7;
1033     q->weighting_delay[4] = 0;
1034     q->weighting_delay[5] = 7;
1035
1036     for (i=0; i<4; i++) {
1037         q->matrix_coeff_index_prev[i] = 3;
1038         q->matrix_coeff_index_now[i] = 3;
1039         q->matrix_coeff_index_next[i] = 3;
1040     }
1041
1042     ff_dsputil_init(&dsp, avctx);
1043     ff_fmt_convert_init(&q->fmt_conv, avctx);
1044
1045     q->pUnits = av_mallocz(sizeof(channel_unit)*q->channels);
1046     if (!q->pUnits) {
1047         atrac3_decode_close(avctx);
1048         return AVERROR(ENOMEM);
1049     }
1050
1051     if (avctx->channels > 1 || avctx->sample_fmt == AV_SAMPLE_FMT_S16) {
1052         q->outSamples[0] = av_mallocz(SAMPLES_PER_FRAME * avctx->channels * sizeof(*q->outSamples[0]));
1053         q->outSamples[1] = q->outSamples[0] + SAMPLES_PER_FRAME;
1054         if (!q->outSamples[0]) {
1055             atrac3_decode_close(avctx);
1056             return AVERROR(ENOMEM);
1057         }
1058     }
1059
1060     avcodec_get_frame_defaults(&q->frame);
1061     avctx->coded_frame = &q->frame;
1062
1063     return 0;
1064 }
1065
1066
1067 AVCodec ff_atrac3_decoder =
1068 {
1069     .name           = "atrac3",
1070     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
1071     .id             = CODEC_ID_ATRAC3,
1072     .priv_data_size = sizeof(ATRAC3Context),
1073     .init           = atrac3_decode_init,
1074     .close          = atrac3_decode_close,
1075     .decode         = atrac3_decode_frame,
1076     .capabilities   = CODEC_CAP_SUBFRAMES | CODEC_CAP_DR1,
1077     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Atrac 3 (Adaptive TRansform Acoustic Coding 3)"),
1078 };