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 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 "dct.h"
  36 #include "rdft.h"
  37 #include "fmtconvert.h"
  38 #include "libavutil/intfloat_readwrite.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     GetBitContext gb;
  49     DSPContext dsp;
  50     FmtConvertContext fmt_conv;
  51     int version_b;          ///< Bink version 'b'
  52     int first;
  53     int channels;
  54     int frame_len;          ///< transform size (samples)
  55     int overlap_len;        ///< overlap size (samples)
  56     int block_size;
  57     int num_bands;
  58     unsigned int *bands;
  59     float root;
  60     DECLARE_ALIGNED(32, FFTSample, coeffs)[BINK_BLOCK_MAX_SIZE];
  61     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, previous)[BINK_BLOCK_MAX_SIZE / 16];  ///< coeffs from previous audio block
  62     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, current)[BINK_BLOCK_MAX_SIZE / 16];
  63     float *coeffs_ptr[MAX_CHANNELS]; ///< pointers to the coeffs arrays for float_to_int16_interleave
  64     float *prev_ptr[MAX_CHANNELS];   ///< pointers to the overlap points in the coeffs array
  65     uint8_t *packet_buffer;
  66     union {
  67         RDFTContext rdft;
  68         DCTContext dct;
  69     } trans;
  70 } BinkAudioContext;
  71
  72
  73 static av_cold int decode_init(AVCodecContext *avctx)
  74 {
  75     BinkAudioContext *s = avctx->priv_data;
  76     int sample_rate = avctx->sample_rate;
  77     int sample_rate_half;
  78     int i;
  79     int frame_len_bits;
  80
  81     dsputil_init(&s->dsp, avctx);
  82     ff_fmt_convert_init(&s->fmt_conv, avctx);
  83
  84     /* determine frame length */
  85     if (avctx->sample_rate < 22050) {
  86         frame_len_bits = 9;
  87     } else if (avctx->sample_rate < 44100) {
  88         frame_len_bits = 10;
  89     } else {
  90         frame_len_bits = 11;
  91     }
  92
  93     if (avctx->channels > MAX_CHANNELS) {
  94         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "too many channels: %d\n", avctx->channels);
  95         return -1;
  96     }
  97
  98     s->version_b = avctx->extradata && avctx->extradata[3] == 'b';
  99
 100     if (avctx->codec->id == CODEC_ID_BINKAUDIO_RDFT) {
 101         // audio is already interleaved for the RDFT format variant
 102         sample_rate  *= avctx->channels;
 103         s->channels = 1;
 104         if (!s->version_b)
 105             frame_len_bits += av_log2(avctx->channels);
 106     } else {
 107         s->channels = avctx->channels;
 108     }
 109
 110     s->frame_len     = 1 << frame_len_bits;
 111     s->overlap_len   = s->frame_len / 16;
 112     s->block_size    = (s->frame_len - s->overlap_len) * s->channels;
 113     sample_rate_half = (sample_rate + 1) / 2;
 114     s->root          = 2.0 / sqrt(s->frame_len);
 115     for (i = 0; i < 96; i++) {
 116         /* constant is result of 0.066399999/log10(M_E) */
 117         quant_table[i] = expf(i * 0.15289164787221953823f) * s->root;
 118     }
 119
 120     /* calculate number of bands */
 121     for (s->num_bands = 1; s->num_bands < 25; s->num_bands++)
 122         if (sample_rate_half <= ff_wma_critical_freqs[s->num_bands - 1])
 123             break;
 124
 125     s->bands = av_malloc((s->num_bands + 1) * sizeof(*s->bands));
 126     if (!s->bands)
 127         return AVERROR(ENOMEM);
 128
 129     /* populate bands data */
 130     s->bands[0] = 2;
 131     for (i = 1; i < s->num_bands; i++)
 132         s->bands[i] = (ff_wma_critical_freqs[i - 1] * s->frame_len / sample_rate_half) & ~1;
 133     s->bands[s->num_bands] = s->frame_len;
 134
 135     s->first = 1;
 136     avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_S16;
 137
 138     for (i = 0; i < s->channels; i++) {
 139         s->coeffs_ptr[i] = s->coeffs + i * s->frame_len;
 140         s->prev_ptr[i]   = s->coeffs_ptr[i] + s->frame_len - s->overlap_len;
 141     }
 142
 143     if (CONFIG_BINKAUDIO_RDFT_DECODER && avctx->codec->id == CODEC_ID_BINKAUDIO_RDFT)
 144         ff_rdft_init(&s->trans.rdft, frame_len_bits, DFT_C2R);
 145     else if (CONFIG_BINKAUDIO_DCT_DECODER)
 146         ff_dct_init(&s->trans.dct, frame_len_bits, DCT_III);
 147     else
 148         return -1;
 149
 150     return 0;
 151 }
 152
 153 static float get_float(GetBitContext *gb)
 154 {
 155     int power = get_bits(gb, 5);
 156     float f = ldexpf(get_bits_long(gb, 23), power - 23);
 157     if (get_bits1(gb))
 158         f = -f;
 159     return f;
 160 }
 161
 162 static const uint8_t rle_length_tab[16] = {
 163     2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 32, 64
 164 };
 165
 166 #define GET_BITS_SAFE(out, nbits) do {  \
 167     if (get_bits_left(gb) < nbits)      \
 168         return AVERROR_INVALIDDATA;     \
 169     out = get_bits(gb, nbits);          \
 170 } while (0)
 171
 172 /**
 173  * Decode Bink Audio block
 174  * @param[out] out Output buffer (must contain s->block_size elements)
 175  * @return 0 on success, negative error code on failure
 176  */
 177 static int decode_block(BinkAudioContext *s, int16_t *out, int use_dct)
 178 {
 179     int ch, i, j, k;
 180     float q, quant[25];
 181     int width, coeff;
 182     GetBitContext *gb = &s->gb;
 183
 184     if (use_dct)
 185         skip_bits(gb, 2);
 186
 187     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
 188         FFTSample *coeffs = s->coeffs_ptr[ch];
 189         if (s->version_b) {
 190             if (get_bits_left(gb) < 64)
 191                 return AVERROR_INVALIDDATA;
 192             coeffs[0] = av_int2flt(get_bits(gb, 32)) * s->root;
 193             coeffs[1] = av_int2flt(get_bits(gb, 32)) * s->root;
 194         } else {
 195             if (get_bits_left(gb) < 58)
 196                 return AVERROR_INVALIDDATA;
 197             coeffs[0] = get_float(gb) * s->root;
 198             coeffs[1] = get_float(gb) * s->root;
 199         }
 200
 201         if (get_bits_left(gb) < s->num_bands * 8)
 202             return AVERROR_INVALIDDATA;
 203         for (i = 0; i < s->num_bands; i++) {
 204             int value = get_bits(gb, 8);
 205             quant[i]  = quant_table[FFMIN(value, 95)];
 206         }
 207
 208         k = 0;
 209         q = quant[0];
 210
 211         // parse coefficients
 212         i = 2;
 213         while (i < s->frame_len) {
 214             if (s->version_b) {
 215                 j = i + 16;
 216             } else {
 217                 int v;
 218                 GET_BITS_SAFE(v, 1);
 219                 if (v) {
 220                     GET_BITS_SAFE(v, 4);
 221                     j = i + rle_length_tab[v] * 8;
 222                 } else {
 223                     j = i + 8;
 224                 }
 225             }
 226
 227             j = FFMIN(j, s->frame_len);
 228
 229             GET_BITS_SAFE(width, 4);
 230             if (width == 0) {
 231                 memset(coeffs + i, 0, (j - i) * sizeof(*coeffs));
 232                 i = j;
 233                 while (s->bands[k] < i)
 234                     q = quant[k++];
 235             } else {
 236                 while (i < j) {
 237                     if (s->bands[k] == i)
 238                         q = quant[k++];
 239                     GET_BITS_SAFE(coeff, width);
 240                     if (coeff) {
 241                         int v;
 242                         GET_BITS_SAFE(v, 1);
 243                         if (v)
 244                             coeffs[i] = -q * coeff;
 245                         else
 246                             coeffs[i] =  q * coeff;
 247                     } else {
 248                         coeffs[i] = 0.0f;
 249                     }
 250                     i++;
 251                 }
 252             }
 253         }
 254
 255         if (CONFIG_BINKAUDIO_DCT_DECODER && use_dct) {
 256             coeffs[0] /= 0.5;
 257             s->trans.dct.dct_calc(&s->trans.dct,  coeffs);
 258             s->dsp.vector_fmul_scalar(coeffs, coeffs, s->frame_len / 2, s->frame_len);
 259         }
 260         else if (CONFIG_BINKAUDIO_RDFT_DECODER)
 261             s->trans.rdft.rdft_calc(&s->trans.rdft, coeffs);
 262     }
 263
 264     s->fmt_conv.float_to_int16_interleave(s->current,
 265                                           (const float **)s->prev_ptr,
 266                                           s->overlap_len, s->channels);
 267     s->fmt_conv.float_to_int16_interleave(out, (const float **)s->coeffs_ptr,
 268                                           s->frame_len - s->overlap_len,
 269                                           s->channels);
 270
 271     if (!s->first) {
 272         int count = s->overlap_len * s->channels;
 273         int shift = av_log2(count);
 274         for (i = 0; i < count; i++) {
 275             out[i] = (s->previous[i] * (count - i) + out[i] * i) >> shift;
 276         }
 277     }
 278
 279     memcpy(s->previous, s->current,
 280            s->overlap_len * s->channels * sizeof(*s->previous));
 281
 282     s->first = 0;
 283
 284     return 0;
 285 }
 286
 287 static av_cold int decode_end(AVCodecContext *avctx)
 288 {
 289     BinkAudioContext * s = avctx->priv_data;
 290     av_freep(&s->bands);
 291     av_freep(&s->packet_buffer);
 292     if (CONFIG_BINKAUDIO_RDFT_DECODER && avctx->codec->id == CODEC_ID_BINKAUDIO_RDFT)
 293         ff_rdft_end(&s->trans.rdft);
 294     else if (CONFIG_BINKAUDIO_DCT_DECODER)
 295         ff_dct_end(&s->trans.dct);
 296     return 0;
 297 }
 298
 299 static void get_bits_align32(GetBitContext *s)
 300 {
 301     int n = (-get_bits_count(s)) & 31;
 302     if (n) skip_bits(s, n);
 303 }
 304
 305 static int decode_frame(AVCodecContext *avctx,
 306                         void *data, int *data_size,
 307                         AVPacket *avpkt)
 308 {
 309     BinkAudioContext *s = avctx->priv_data;
 310     int16_t *samples      = data;
 311     GetBitContext *gb = &s->gb;
 312     int out_size, consumed = 0;
 313
 314     if (!get_bits_left(gb)) {
 315         uint8_t *buf;
 316         /* handle end-of-stream */
 317         if (!avpkt->size) {
 318             *data_size = 0;
 319             return 0;
 320         }
 321         if (avpkt->size < 4) {
 322             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Packet is too small\n");
 323             return AVERROR_INVALIDDATA;
 324         }
 325         buf = av_realloc(s->packet_buffer, avpkt->size + FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
 326         if (!buf)
 327             return AVERROR(ENOMEM);
 328         s->packet_buffer = buf;
 329         memcpy(s->packet_buffer, avpkt->data, avpkt->size);
 330         init_get_bits(gb, s->packet_buffer, avpkt->size * 8);
 331         consumed = avpkt->size;
 332
 333         /* skip reported size */
 334         skip_bits_long(gb, 32);
 335     }
 336
 337     out_size = s->block_size * av_get_bytes_per_sample(avctx->sample_fmt);
 338     if (*data_size < out_size) {
 339         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Output buffer is too small\n");
 340         return AVERROR(EINVAL);
 341     }
 342
 343     if (decode_block(s, samples, avctx->codec->id == CODEC_ID_BINKAUDIO_DCT)) {
 344         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Incomplete packet\n");
 345         return AVERROR_INVALIDDATA;
 346     }
 347     get_bits_align32(gb);
 348
 349     *data_size = out_size;
 350     return consumed;
 351 }
 352
 353 AVCodec ff_binkaudio_rdft_decoder = {
 354     .name           = "binkaudio_rdft",
 355     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 356     .id             = CODEC_ID_BINKAUDIO_RDFT,
 357     .priv_data_size = sizeof(BinkAudioContext),
 358     .init           = decode_init,
 359     .close          = decode_end,
 360     .decode         = decode_frame,
 361     .capabilities   = CODEC_CAP_DELAY,
 362     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Bink Audio (RDFT)")
 363 };
 364
 365 AVCodec ff_binkaudio_dct_decoder = {
 366     .name           = "binkaudio_dct",
 367     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 368     .id             = CODEC_ID_BINKAUDIO_DCT,
 369     .priv_data_size = sizeof(BinkAudioContext),
 370     .init           = decode_init,
 371     .close          = decode_end,
 372     .decode         = decode_frame,
 373     .capabilities   = CODEC_CAP_DELAY,
 374     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Bink Audio (DCT)")
 375 };