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

   1 /*
   2  * Bink Audio decoder
   3  * Copyright (c) 2007-2010 Peter Ross (pross@xvid.org)
   4  * Copyright (c) 2009 Daniel Verkamp (daniel@drv.nu)
   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  * Bink Audio decoder
  26  *
  27  * Technical details here:
  28  *  http://wiki.multimedia.cx/index.php?title=Bink_Audio
  29  */
  30
  31 #include "avcodec.h"
  32 #define ALT_BITSTREAM_READER_LE
  33 #include "get_bits.h"
  34 #include "dsputil.h"
  35 #include "fft.h"
  36 #include "fmtconvert.h"
  37
  38 extern const uint16_t ff_wma_critical_freqs[25];
  39
  40 #define MAX_CHANNELS 2
  41 #define BINK_BLOCK_MAX_SIZE (MAX_CHANNELS << 11)
  42
  43 typedef struct {
  44     AVCodecContext *avctx;
  45     GetBitContext gb;
  46     DSPContext dsp;
  47     FmtConvertContext fmt_conv;
  48     int first;
  49     int channels;
  50     int frame_len;          ///< transform size (samples)
  51     int overlap_len;        ///< overlap size (samples)
  52     int block_size;
  53     int num_bands;
  54     unsigned int *bands;
  55     float root;
  56     DECLARE_ALIGNED(16, FFTSample, coeffs)[BINK_BLOCK_MAX_SIZE];
  57     DECLARE_ALIGNED(16, short, previous)[BINK_BLOCK_MAX_SIZE / 16];  ///< coeffs from previous audio block
  58     float *coeffs_ptr[MAX_CHANNELS]; ///< pointers to the coeffs arrays for float_to_int16_interleave
  59     union {
  60         RDFTContext rdft;
  61         DCTContext dct;
  62     } trans;
  63 } BinkAudioContext;
  64
  65
  66 static av_cold int decode_init(AVCodecContext *avctx)
  67 {
  68     BinkAudioContext *s = avctx->priv_data;
  69     int sample_rate = avctx->sample_rate;
  70     int sample_rate_half;
  71     int i;
  72     int frame_len_bits;
  73
  74     s->avctx = avctx;
  75     dsputil_init(&s->dsp, avctx);
  76     ff_fmt_convert_init(&s->fmt_conv, avctx);
  77
  78     /* determine frame length */
  79     if (avctx->sample_rate < 22050) {
  80         frame_len_bits = 9;
  81     } else if (avctx->sample_rate < 44100) {
  82         frame_len_bits = 10;
  83     } else {
  84         frame_len_bits = 11;
  85     }
  86     s->frame_len = 1 << frame_len_bits;
  87
  88     if (s->channels > MAX_CHANNELS) {
  89         av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "too many channels: %d\n", s->channels);
  90         return -1;
  91     }
  92
  93     if (avctx->codec->id == CODEC_ID_BINKAUDIO_RDFT) {
  94         // audio is already interleaved for the RDFT format variant
  95         sample_rate  *= avctx->channels;
  96         s->frame_len *= avctx->channels;
  97         s->channels = 1;
  98         if (avctx->channels == 2)
  99             frame_len_bits++;
 100     } else {
 101         s->channels = avctx->channels;
 102     }
 103
 104     s->overlap_len   = s->frame_len / 16;
 105     s->block_size    = (s->frame_len - s->overlap_len) * s->channels;
 106     sample_rate_half = (sample_rate + 1) / 2;
 107     s->root          = 2.0 / sqrt(s->frame_len);
 108
 109     /* calculate number of bands */
 110     for (s->num_bands = 1; s->num_bands < 25; s->num_bands++)
 111         if (sample_rate_half <= ff_wma_critical_freqs[s->num_bands - 1])
 112             break;
 113
 114     s->bands = av_malloc((s->num_bands + 1) * sizeof(*s->bands));
 115     if (!s->bands)
 116         return AVERROR(ENOMEM);
 117
 118     /* populate bands data */
 119     s->bands[0] = 1;
 120     for (i = 1; i < s->num_bands; i++)
 121         s->bands[i] = ff_wma_critical_freqs[i - 1] * (s->frame_len / 2) / sample_rate_half;
 122     s->bands[s->num_bands] = s->frame_len / 2;
 123
 124     s->first = 1;
 125     avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_S16;
 126
 127     for (i = 0; i < s->channels; i++)
 128         s->coeffs_ptr[i] = s->coeffs + i * s->frame_len;
 129
 130     if (CONFIG_BINKAUDIO_RDFT_DECODER && avctx->codec->id == CODEC_ID_BINKAUDIO_RDFT)
 131         ff_rdft_init(&s->trans.rdft, frame_len_bits, DFT_C2R);
 132     else if (CONFIG_BINKAUDIO_DCT_DECODER)
 133         ff_dct_init(&s->trans.dct, frame_len_bits, DCT_III);
 134     else
 135         return -1;
 136
 137     return 0;
 138 }
 139
 140 static float get_float(GetBitContext *gb)
 141 {
 142     int power = get_bits(gb, 5);
 143     float f = ldexpf(get_bits_long(gb, 23), power - 23);
 144     if (get_bits1(gb))
 145         f = -f;
 146     return f;
 147 }
 148
 149 static const uint8_t rle_length_tab[16] = {
 150     2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 32, 64
 151 };
 152
 153 /**
 154  * Decode Bink Audio block
 155  * @param[out] out Output buffer (must contain s->block_size elements)
 156  */
 157 static void decode_block(BinkAudioContext *s, short *out, int use_dct)
 158 {
 159     int ch, i, j, k;
 160     float q, quant[25];
 161     int width, coeff;
 162     GetBitContext *gb = &s->gb;
 163
 164     if (use_dct)
 165         skip_bits(gb, 2);
 166
 167     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
 168         FFTSample *coeffs = s->coeffs_ptr[ch];
 169         q = 0.0f;
 170         coeffs[0] = get_float(gb) * s->root;
 171         coeffs[1] = get_float(gb) * s->root;
 172
 173         for (i = 0; i < s->num_bands; i++) {
 174             /* constant is result of 0.066399999/log10(M_E) */
 175             int value = get_bits(gb, 8);
 176             quant[i] = expf(FFMIN(value, 95) * 0.15289164787221953823f) * s->root;
 177         }
 178
 179         // find band (k)
 180         for (k = 0; s->bands[k] < 1; k++) {
 181             q = quant[k];
 182         }
 183
 184         // parse coefficients
 185         i = 2;
 186         while (i < s->frame_len) {
 187             if (get_bits1(gb)) {
 188                 j = i + rle_length_tab[get_bits(gb, 4)] * 8;
 189             } else {
 190                 j = i + 8;
 191             }
 192
 193             j = FFMIN(j, s->frame_len);
 194
 195             width = get_bits(gb, 4);
 196             if (width == 0) {
 197                 memset(coeffs + i, 0, (j - i) * sizeof(*coeffs));
 198                 i = j;
 199                 while (s->bands[k] * 2 < i)
 200                     q = quant[k++];
 201             } else {
 202                 while (i < j) {
 203                     if (s->bands[k] * 2 == i)
 204                         q = quant[k++];
 205                     coeff = get_bits(gb, width);
 206                     if (coeff) {
 207                         if (get_bits1(gb))
 208                             coeffs[i] = -q * coeff;
 209                         else
 210                             coeffs[i] =  q * coeff;
 211                     } else {
 212                         coeffs[i] = 0.0f;
 213                     }
 214                     i++;
 215                 }
 216             }
 217         }
 218
 219         if (CONFIG_BINKAUDIO_DCT_DECODER && use_dct) {
 220             coeffs[0] /= 0.5;
 221             ff_dct_calc (&s->trans.dct,  coeffs);
 222             s->dsp.vector_fmul_scalar(coeffs, coeffs, s->frame_len / 2, s->frame_len);
 223         }
 224         else if (CONFIG_BINKAUDIO_RDFT_DECODER)
 225             ff_rdft_calc(&s->trans.rdft, coeffs);
 226     }
 227
 228     s->fmt_conv.float_to_int16_interleave(out, (const float **)s->coeffs_ptr,
 229                                           s->frame_len, s->channels);
 230
 231     if (!s->first) {
 232         int count = s->overlap_len * s->channels;
 233         int shift = av_log2(count);
 234         for (i = 0; i < count; i++) {
 235             out[i] = (s->previous[i] * (count - i) + out[i] * i) >> shift;
 236         }
 237     }
 238
 239     memcpy(s->previous, out + s->block_size,
 240            s->overlap_len * s->channels * sizeof(*out));
 241
 242     s->first = 0;
 243 }
 244
 245 static av_cold int decode_end(AVCodecContext *avctx)
 246 {
 247     BinkAudioContext * s = avctx->priv_data;
 248     av_freep(&s->bands);
 249     if (CONFIG_BINKAUDIO_RDFT_DECODER && avctx->codec->id == CODEC_ID_BINKAUDIO_RDFT)
 250         ff_rdft_end(&s->trans.rdft);
 251     else if (CONFIG_BINKAUDIO_DCT_DECODER)
 252         ff_dct_end(&s->trans.dct);
 253     return 0;
 254 }
 255
 256 static void get_bits_align32(GetBitContext *s)
 257 {
 258     int n = (-get_bits_count(s)) & 31;
 259     if (n) skip_bits(s, n);
 260 }
 261
 262 static int decode_frame(AVCodecContext *avctx,
 263                         void *data, int *data_size,
 264                         AVPacket *avpkt)
 265 {
 266     BinkAudioContext *s = avctx->priv_data;
 267     const uint8_t *buf  = avpkt->data;
 268     int buf_size        = avpkt->size;
 269     short *samples      = data;
 270     short *samples_end  = (short*)((uint8_t*)data + *data_size);
 271     int reported_size;
 272     GetBitContext *gb = &s->gb;
 273
 274     init_get_bits(gb, buf, buf_size * 8);
 275
 276     reported_size = get_bits_long(gb, 32);
 277     while (get_bits_count(gb) / 8 < buf_size &&
 278            samples + s->block_size <= samples_end) {
 279         decode_block(s, samples, avctx->codec->id == CODEC_ID_BINKAUDIO_DCT);
 280         samples += s->block_size;
 281         get_bits_align32(gb);
 282     }
 283
 284     *data_size = FFMIN(reported_size, (uint8_t*)samples - (uint8_t*)data);
 285     return buf_size;
 286 }
 287
 288 AVCodec ff_binkaudio_rdft_decoder = {
 289     "binkaudio_rdft",
 290     AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 291     CODEC_ID_BINKAUDIO_RDFT,
 292     sizeof(BinkAudioContext),
 293     decode_init,
 294     NULL,
 295     decode_end,
 296     decode_frame,
 297     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Bink Audio (RDFT)")
 298 };
 299
 300 AVCodec ff_binkaudio_dct_decoder = {
 301     "binkaudio_dct",
 302     AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 303     CODEC_ID_BINKAUDIO_DCT,
 304     sizeof(BinkAudioContext),
 305     decode_init,
 306     NULL,
 307     decode_end,
 308     decode_frame,
 309     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Bink Audio (DCT)")
 310 };