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

   1 /*
   2  * Bink Audio decoder
   3  * Copyright (c) 2007-2011 Peter Ross (pross@xvid.org)
   4  * Copyright (c) 2009 Daniel Verkamp (daniel@drv.nu)
   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  * 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 BITSTREAM_READER_LE
  33 #include "get_bits.h"
  34 #include "dsputil.h"
  35 #include "dct.h"
  36 #include "rdft.h"
  37 #include "fmtconvert.h"
  38 #include "libavutil/intfloat.h"
  39
  40 extern const uint16_t ff_wma_critical_freqs[25];
  41
  42 static float quant_table[96];
  43
  44 #define MAX_CHANNELS 2
  45 #define BINK_BLOCK_MAX_SIZE (MAX_CHANNELS << 11)
  46
  47 typedef struct {
  48     AVFrame frame;
  49     GetBitContext gb;
  50     DSPContext dsp;
  51     FmtConvertContext fmt_conv;
  52     int version_b;          ///< Bink version 'b'
  53     int first;
  54     int channels;
  55     int frame_len;          ///< transform size (samples)
  56     int overlap_len;        ///< overlap size (samples)
  57     int block_size;
  58     int num_bands;
  59     unsigned int *bands;
  60     float root;
  61     DECLARE_ALIGNED(32, FFTSample, coeffs)[BINK_BLOCK_MAX_SIZE];
  62     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, previous)[BINK_BLOCK_MAX_SIZE / 16];  ///< coeffs from previous audio block
  63     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, current)[BINK_BLOCK_MAX_SIZE / 16];
  64     float *coeffs_ptr[MAX_CHANNELS]; ///< pointers to the coeffs arrays for float_to_int16_interleave
  65     float *prev_ptr[MAX_CHANNELS];   ///< pointers to the overlap points in the coeffs array
  66     uint8_t *packet_buffer;
  67     union {
  68         RDFTContext rdft;
  69         DCTContext dct;
  70     } trans;
  71 } BinkAudioContext;
  72
  73
  74 static av_cold int decode_init(AVCodecContext *avctx)
  75 {
  76     BinkAudioContext *s = avctx->priv_data;
  77     int sample_rate = avctx->sample_rate;
  78     int sample_rate_half;
  79     int i;
  80     int frame_len_bits;
  81
  82     dsputil_init(&s->dsp, avctx);
  83     ff_fmt_convert_init(&s->fmt_conv, avctx);
  84
  85     /* determine frame length */
  86     if (avctx->sample_rate < 22050) {
  87         frame_len_bits = 9;
  88     } else if (avctx->sample_rate < 44100) {
  89         frame_len_bits = 10;
  90     } else {
  91         frame_len_bits = 11;
  92     }
  93
  94     if (avctx->channels > MAX_CHANNELS) {
  95         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "too many channels: %d\n", avctx->channels);
  96         return -1;
  97     }
  98
  99     s->version_b = avctx->extradata && avctx->extradata[3] == 'b';
 100
 101     if (avctx->codec->id == CODEC_ID_BINKAUDIO_RDFT) {
 102         // audio is already interleaved for the RDFT format variant
 103         sample_rate  *= avctx->channels;
 104         s->channels = 1;
 105         if (!s->version_b)
 106             frame_len_bits += av_log2(avctx->channels);
 107     } else {
 108         s->channels = avctx->channels;
 109     }
 110
 111     s->frame_len     = 1 << frame_len_bits;
 112     s->overlap_len   = s->frame_len / 16;
 113     s->block_size    = (s->frame_len - s->overlap_len) * s->channels;
 114     sample_rate_half = (sample_rate + 1) / 2;
 115     s->root          = 2.0 / sqrt(s->frame_len);
 116     for (i = 0; i < 96; i++) {
 117         /* constant is result of 0.066399999/log10(M_E) */
 118         quant_table[i] = expf(i * 0.15289164787221953823f) * s->root;
 119     }
 120
 121     /* calculate number of bands */
 122     for (s->num_bands = 1; s->num_bands < 25; s->num_bands++)
 123         if (sample_rate_half <= ff_wma_critical_freqs[s->num_bands - 1])
 124             break;
 125
 126     s->bands = av_malloc((s->num_bands + 1) * sizeof(*s->bands));
 127     if (!s->bands)
 128         return AVERROR(ENOMEM);
 129
 130     /* populate bands data */
 131     s->bands[0] = 2;
 132     for (i = 1; i < s->num_bands; i++)
 133         s->bands[i] = (ff_wma_critical_freqs[i - 1] * s->frame_len / sample_rate_half) & ~1;
 134     s->bands[s->num_bands] = s->frame_len;
 135
 136     s->first = 1;
 137     avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_S16;
 138
 139     for (i = 0; i < s->channels; i++) {
 140         s->coeffs_ptr[i] = s->coeffs + i * s->frame_len;
 141         s->prev_ptr[i]   = s->coeffs_ptr[i] + s->frame_len - s->overlap_len;
 142     }
 143
 144     if (CONFIG_BINKAUDIO_RDFT_DECODER && avctx->codec->id == CODEC_ID_BINKAUDIO_RDFT)
 145         ff_rdft_init(&s->trans.rdft, frame_len_bits, DFT_C2R);
 146     else if (CONFIG_BINKAUDIO_DCT_DECODER)
 147         ff_dct_init(&s->trans.dct, frame_len_bits, DCT_III);
 148     else
 149         return -1;
 150
 151     avcodec_get_frame_defaults(&s->frame);
 152     avctx->coded_frame = &s->frame;
 153
 154     return 0;
 155 }
 156
 157 static float get_float(GetBitContext *gb)
 158 {
 159     int power = get_bits(gb, 5);
 160     float f = ldexpf(get_bits_long(gb, 23), power - 23);
 161     if (get_bits1(gb))
 162         f = -f;
 163     return f;
 164 }
 165
 166 static const uint8_t rle_length_tab[16] = {
 167     2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 32, 64
 168 };
 169
 170 #define GET_BITS_SAFE(out, nbits) do {  \
 171     if (get_bits_left(gb) < nbits)      \
 172         return AVERROR_INVALIDDATA;     \
 173     out = get_bits(gb, nbits);          \
 174 } while (0)
 175
 176 /**
 177  * Decode Bink Audio block
 178  * @param[out] out Output buffer (must contain s->block_size elements)
 179  * @return 0 on success, negative error code on failure
 180  */
 181 static int decode_block(BinkAudioContext *s, int16_t *out, int use_dct)
 182 {
 183     int ch, i, j, k;
 184     float q, quant[25];
 185     int width, coeff;
 186     GetBitContext *gb = &s->gb;
 187
 188     if (use_dct)
 189         skip_bits(gb, 2);
 190
 191     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
 192         FFTSample *coeffs = s->coeffs_ptr[ch];
 193         if (s->version_b) {
 194             if (get_bits_left(gb) < 64)
 195                 return AVERROR_INVALIDDATA;
 196             coeffs[0] = av_int2float(get_bits_long(gb, 32)) * s->root;
 197             coeffs[1] = av_int2float(get_bits_long(gb, 32)) * s->root;
 198         } else {
 199             if (get_bits_left(gb) < 58)
 200                 return AVERROR_INVALIDDATA;
 201             coeffs[0] = get_float(gb) * s->root;
 202             coeffs[1] = get_float(gb) * s->root;
 203         }
 204
 205         if (get_bits_left(gb) < s->num_bands * 8)
 206             return AVERROR_INVALIDDATA;
 207         for (i = 0; i < s->num_bands; i++) {
 208             int value = get_bits(gb, 8);
 209             quant[i]  = quant_table[FFMIN(value, 95)];
 210         }
 211
 212         k = 0;
 213         q = quant[0];
 214
 215         // parse coefficients
 216         i = 2;
 217         while (i < s->frame_len) {
 218             if (s->version_b) {
 219                 j = i + 16;
 220             } else {
 221                 int v;
 222                 GET_BITS_SAFE(v, 1);
 223                 if (v) {
 224                     GET_BITS_SAFE(v, 4);
 225                     j = i + rle_length_tab[v] * 8;
 226                 } else {
 227                     j = i + 8;
 228                 }
 229             }
 230
 231             j = FFMIN(j, s->frame_len);
 232
 233             GET_BITS_SAFE(width, 4);
 234             if (width == 0) {
 235                 memset(coeffs + i, 0, (j - i) * sizeof(*coeffs));
 236                 i = j;
 237                 while (s->bands[k] < i)
 238                     q = quant[k++];
 239             } else {
 240                 while (i < j) {
 241                     if (s->bands[k] == i)
 242                         q = quant[k++];
 243                     GET_BITS_SAFE(coeff, width);
 244                     if (coeff) {
 245                         int v;
 246                         GET_BITS_SAFE(v, 1);
 247                         if (v)
 248                             coeffs[i] = -q * coeff;
 249                         else
 250                             coeffs[i] =  q * coeff;
 251                     } else {
 252                         coeffs[i] = 0.0f;
 253                     }
 254                     i++;
 255                 }
 256             }
 257         }
 258
 259         if (CONFIG_BINKAUDIO_DCT_DECODER && use_dct) {
 260             coeffs[0] /= 0.5;
 261             s->trans.dct.dct_calc(&s->trans.dct,  coeffs);
 262             s->dsp.vector_fmul_scalar(coeffs, coeffs, s->frame_len / 2, s->frame_len);
 263         }
 264         else if (CONFIG_BINKAUDIO_RDFT_DECODER)
 265             s->trans.rdft.rdft_calc(&s->trans.rdft, coeffs);
 266     }
 267
 268     s->fmt_conv.float_to_int16_interleave(s->current,
 269                                           (const float **)s->prev_ptr,
 270                                           s->overlap_len, s->channels);
 271     s->fmt_conv.float_to_int16_interleave(out, (const float **)s->coeffs_ptr,
 272                                           s->frame_len - s->overlap_len,
 273                                           s->channels);
 274
 275     if (!s->first) {
 276         int count = s->overlap_len * s->channels;
 277         int shift = av_log2(count);
 278         for (i = 0; i < count; i++) {
 279             out[i] = (s->previous[i] * (count - i) + out[i] * i) >> shift;
 280         }
 281     }
 282
 283     memcpy(s->previous, s->current,
 284            s->overlap_len * s->channels * sizeof(*s->previous));
 285
 286     s->first = 0;
 287
 288     return 0;
 289 }
 290
 291 static av_cold int decode_end(AVCodecContext *avctx)
 292 {
 293     BinkAudioContext * s = avctx->priv_data;
 294     av_freep(&s->bands);
 295     av_freep(&s->packet_buffer);
 296     if (CONFIG_BINKAUDIO_RDFT_DECODER && avctx->codec->id == CODEC_ID_BINKAUDIO_RDFT)
 297         ff_rdft_end(&s->trans.rdft);
 298     else if (CONFIG_BINKAUDIO_DCT_DECODER)
 299         ff_dct_end(&s->trans.dct);
 300
 301     return 0;
 302 }
 303
 304 static void get_bits_align32(GetBitContext *s)
 305 {
 306     int n = (-get_bits_count(s)) & 31;
 307     if (n) skip_bits(s, n);
 308 }
 309
 310 static int decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
 311                         int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
 312 {
 313     BinkAudioContext *s = avctx->priv_data;
 314     int16_t *samples;
 315     GetBitContext *gb = &s->gb;
 316     int ret, consumed = 0;
 317
 318     if (!get_bits_left(gb)) {
 319         uint8_t *buf;
 320         /* handle end-of-stream */
 321         if (!avpkt->size) {
 322             *got_frame_ptr = 0;
 323             return 0;
 324         }
 325         if (avpkt->size < 4) {
 326             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Packet is too small\n");
 327             return AVERROR_INVALIDDATA;
 328         }
 329         buf = av_realloc(s->packet_buffer, avpkt->size + FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
 330         if (!buf)
 331             return AVERROR(ENOMEM);
 332         s->packet_buffer = buf;
 333         memcpy(s->packet_buffer, avpkt->data, avpkt->size);
 334         init_get_bits(gb, s->packet_buffer, avpkt->size * 8);
 335         consumed = avpkt->size;
 336
 337         /* skip reported size */
 338         skip_bits_long(gb, 32);
 339     }
 340
 341     /* get output buffer */
 342     s->frame.nb_samples = s->block_size / avctx->channels;
 343     if ((ret = avctx->get_buffer(avctx, &s->frame)) < 0) {
 344         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
 345         return ret;
 346     }
 347     samples = (int16_t *)s->frame.data[0];
 348
 349     if (decode_block(s, samples, avctx->codec->id == CODEC_ID_BINKAUDIO_DCT)) {
 350         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Incomplete packet\n");
 351         return AVERROR_INVALIDDATA;
 352     }
 353     get_bits_align32(gb);
 354
 355     *got_frame_ptr   = 1;
 356     *(AVFrame *)data = s->frame;
 357
 358     return consumed;
 359 }
 360
 361 AVCodec ff_binkaudio_rdft_decoder = {
 362     .name           = "binkaudio_rdft",
 363     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 364     .id             = CODEC_ID_BINKAUDIO_RDFT,
 365     .priv_data_size = sizeof(BinkAudioContext),
 366     .init           = decode_init,
 367     .close          = decode_end,
 368     .decode         = decode_frame,
 369     .capabilities   = CODEC_CAP_DELAY | CODEC_CAP_DR1,
 370     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Bink Audio (RDFT)")
 371 };
 372
 373 AVCodec ff_binkaudio_dct_decoder = {
 374     .name           = "binkaudio_dct",
 375     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 376     .id             = CODEC_ID_BINKAUDIO_DCT,
 377     .priv_data_size = sizeof(BinkAudioContext),
 378     .init           = decode_init,
 379     .close          = decode_end,
 380     .decode         = decode_frame,
 381     .capabilities   = CODEC_CAP_DELAY | CODEC_CAP_DR1,
 382     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Bink Audio (DCT)")
 383 };