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

   1 /*
   2  * Assorted DPCM codecs
   3  * Copyright (c) 2003 The ffmpeg Project
   4  *
   5  * This file is part of FFmpeg.
   6  *
   7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   9  * License as published by the Free Software Foundation; either
  10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  11  *
  12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  15  * Lesser General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21
  22 /**
  23  * @file
  24  * Assorted DPCM (differential pulse code modulation) audio codecs
  25  * by Mike Melanson (melanson@pcisys.net)
  26  * Xan DPCM decoder by Mario Brito (mbrito@student.dei.uc.pt)
  27  * for more information on the specific data formats, visit:
  28  *   http://www.pcisys.net/~melanson/codecs/simpleaudio.html
  29  * SOL DPCMs implemented by Konstantin Shishkov
  30  *
  31  * Note about using the Xan DPCM decoder: Xan DPCM is used in AVI files
  32  * found in the Wing Commander IV computer game. These AVI files contain
  33  * WAVEFORMAT headers which report the audio format as 0x01: raw PCM.
  34  * Clearly incorrect. To detect Xan DPCM, you will probably have to
  35  * special-case your AVI demuxer to use Xan DPCM if the file uses 'Xxan'
  36  * (Xan video) for its video codec. Alternately, such AVI files also contain
  37  * the fourcc 'Axan' in the 'auds' chunk of the AVI header.
  38  */
  39
  40 #include "libavutil/intreadwrite.h"
  41 #include "avcodec.h"
  42 #include "bytestream.h"
  43
  44 typedef struct DPCMContext {
  45     int channels;
  46     int16_t roq_square_array[256];
  47     int sample[2];                  ///< previous sample (for SOL_DPCM)
  48     const int8_t *sol_table;        ///< delta table for SOL_DPCM
  49 } DPCMContext;
  50
  51 static const int16_t interplay_delta_table[] = {
  52          0,      1,      2,      3,      4,      5,      6,      7,
  53          8,      9,     10,     11,     12,     13,     14,     15,
  54         16,     17,     18,     19,     20,     21,     22,     23,
  55         24,     25,     26,     27,     28,     29,     30,     31,
  56         32,     33,     34,     35,     36,     37,     38,     39,
  57         40,     41,     42,     43,     47,     51,     56,     61,
  58         66,     72,     79,     86,     94,    102,    112,    122,
  59        133,    145,    158,    173,    189,    206,    225,    245,
  60        267,    292,    318,    348,    379,    414,    452,    493,
  61        538,    587,    640,    699,    763,    832,    908,    991,
  62       1081,   1180,   1288,   1405,   1534,   1673,   1826,   1993,
  63       2175,   2373,   2590,   2826,   3084,   3365,   3672,   4008,
  64       4373,   4772,   5208,   5683,   6202,   6767,   7385,   8059,
  65       8794,   9597,  10472,  11428,  12471,  13609,  14851,  16206,
  66      17685,  19298,  21060,  22981,  25078,  27367,  29864,  32589,
  67     -29973, -26728, -23186, -19322, -15105, -10503,  -5481,     -1,
  68          1,      1,   5481,  10503,  15105,  19322,  23186,  26728,
  69      29973, -32589, -29864, -27367, -25078, -22981, -21060, -19298,
  70     -17685, -16206, -14851, -13609, -12471, -11428, -10472,  -9597,
  71      -8794,  -8059,  -7385,  -6767,  -6202,  -5683,  -5208,  -4772,
  72      -4373,  -4008,  -3672,  -3365,  -3084,  -2826,  -2590,  -2373,
  73      -2175,  -1993,  -1826,  -1673,  -1534,  -1405,  -1288,  -1180,
  74      -1081,   -991,   -908,   -832,   -763,   -699,   -640,   -587,
  75       -538,   -493,   -452,   -414,   -379,   -348,   -318,   -292,
  76       -267,   -245,   -225,   -206,   -189,   -173,   -158,   -145,
  77       -133,   -122,   -112,   -102,    -94,    -86,    -79,    -72,
  78        -66,    -61,    -56,    -51,    -47,    -43,    -42,    -41,
  79        -40,    -39,    -38,    -37,    -36,    -35,    -34,    -33,
  80        -32,    -31,    -30,    -29,    -28,    -27,    -26,    -25,
  81        -24,    -23,    -22,    -21,    -20,    -19,    -18,    -17,
  82        -16,    -15,    -14,    -13,    -12,    -11,    -10,     -9,
  83         -8,     -7,     -6,     -5,     -4,     -3,     -2,     -1
  84
  85 };
  86
  87 static const int8_t sol_table_old[16] = {
  88       0x0,  0x1,  0x2,  0x3,  0x6,  0xA,  0xF, 0x15,
  89     -0x15, -0xF, -0xA, -0x6, -0x3, -0x2, -0x1,  0x0
  90 };
  91
  92 static const int8_t sol_table_new[16] = {
  93     0x0,  0x1,  0x2,  0x3,  0x6,  0xA,  0xF,  0x15,
  94     0x0, -0x1, -0x2, -0x3, -0x6, -0xA, -0xF, -0x15
  95 };
  96
  97 static const int16_t sol_table_16[128] = {
  98     0x000, 0x008, 0x010, 0x020, 0x030, 0x040, 0x050, 0x060, 0x070, 0x080,
  99     0x090, 0x0A0, 0x0B0, 0x0C0, 0x0D0, 0x0E0, 0x0F0, 0x100, 0x110, 0x120,
 100     0x130, 0x140, 0x150, 0x160, 0x170, 0x180, 0x190, 0x1A0, 0x1B0, 0x1C0,
 101     0x1D0, 0x1E0, 0x1F0, 0x200, 0x208, 0x210, 0x218, 0x220, 0x228, 0x230,
 102     0x238, 0x240, 0x248, 0x250, 0x258, 0x260, 0x268, 0x270, 0x278, 0x280,
 103     0x288, 0x290, 0x298, 0x2A0, 0x2A8, 0x2B0, 0x2B8, 0x2C0, 0x2C8, 0x2D0,
 104     0x2D8, 0x2E0, 0x2E8, 0x2F0, 0x2F8, 0x300, 0x308, 0x310, 0x318, 0x320,
 105     0x328, 0x330, 0x338, 0x340, 0x348, 0x350, 0x358, 0x360, 0x368, 0x370,
 106     0x378, 0x380, 0x388, 0x390, 0x398, 0x3A0, 0x3A8, 0x3B0, 0x3B8, 0x3C0,
 107     0x3C8, 0x3D0, 0x3D8, 0x3E0, 0x3E8, 0x3F0, 0x3F8, 0x400, 0x440, 0x480,
 108     0x4C0, 0x500, 0x540, 0x580, 0x5C0, 0x600, 0x640, 0x680, 0x6C0, 0x700,
 109     0x740, 0x780, 0x7C0, 0x800, 0x900, 0xA00, 0xB00, 0xC00, 0xD00, 0xE00,
 110     0xF00, 0x1000, 0x1400, 0x1800, 0x1C00, 0x2000, 0x3000, 0x4000
 111 };
 112
 113
 114 static av_cold int dpcm_decode_init(AVCodecContext *avctx)
 115 {
 116     DPCMContext *s = avctx->priv_data;
 117     int i;
 118
 119     if (avctx->channels < 1 || avctx->channels > 2) {
 120         av_log(avctx, AV_LOG_INFO, "invalid number of channels\n");
 121         return AVERROR(EINVAL);
 122     }
 123
 124     s->channels = avctx->channels;
 125     s->sample[0] = s->sample[1] = 0;
 126
 127     switch(avctx->codec->id) {
 128
 129     case CODEC_ID_ROQ_DPCM:
 130         /* initialize square table */
 131         for (i = 0; i < 128; i++) {
 132             int16_t square = i * i;
 133             s->roq_square_array[i      ] =  square;
 134             s->roq_square_array[i + 128] = -square;
 135         }
 136         break;
 137
 138     case CODEC_ID_SOL_DPCM:
 139         switch(avctx->codec_tag){
 140         case 1:
 141             s->sol_table = sol_table_old;
 142             s->sample[0] = s->sample[1] = 0x80;
 143             break;
 144         case 2:
 145             s->sol_table = sol_table_new;
 146             s->sample[0] = s->sample[1] = 0x80;
 147             break;
 148         case 3:
 149             break;
 150         default:
 151             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown SOL subcodec\n");
 152             return -1;
 153         }
 154         break;
 155
 156     default:
 157         break;
 158     }
 159
 160     if (avctx->codec->id == CODEC_ID_SOL_DPCM && avctx->codec_tag != 3)
 161         avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_U8;
 162     else
 163         avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_S16;
 164
 165     return 0;
 166 }
 167
 168
 169 static int dpcm_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data, int *data_size,
 170                              AVPacket *avpkt)
 171 {
 172     const uint8_t *buf = avpkt->data;
 173     int buf_size = avpkt->size;
 174     const uint8_t *buf_end = buf + buf_size;
 175     DPCMContext *s = avctx->priv_data;
 176     int out = 0;
 177     int predictor[2];
 178     int ch = 0;
 179     int stereo = s->channels - 1;
 180     int16_t *output_samples = data;
 181
 182     if (!buf_size)
 183         return 0;
 184
 185     /* calculate output size */
 186     switch(avctx->codec->id) {
 187     case CODEC_ID_ROQ_DPCM:
 188         out = buf_size - 8;
 189         break;
 190     case CODEC_ID_INTERPLAY_DPCM:
 191         out = buf_size - 6 - s->channels;
 192         break;
 193     case CODEC_ID_XAN_DPCM:
 194         out = buf_size - 2 * s->channels;
 195         break;
 196     case CODEC_ID_SOL_DPCM:
 197         if (avctx->codec_tag != 3)
 198             out = buf_size * 2;
 199         else
 200             out = buf_size;
 201         break;
 202     }
 203     out *= av_get_bytes_per_sample(avctx->sample_fmt);
 204     if (out < 0) {
 205         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "packet is too small\n");
 206         return AVERROR(EINVAL);
 207     }
 208     if (*data_size < out) {
 209         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "output buffer is too small\n");
 210         return AVERROR(EINVAL);
 211     }
 212
 213     switch(avctx->codec->id) {
 214
 215     case CODEC_ID_ROQ_DPCM:
 216         buf += 6;
 217
 218         if (stereo) {
 219             predictor[1] = (int16_t)(bytestream_get_byte(&buf) << 8);
 220             predictor[0] = (int16_t)(bytestream_get_byte(&buf) << 8);
 221         } else {
 222             predictor[0] = (int16_t)bytestream_get_le16(&buf);
 223         }
 224
 225         /* decode the samples */
 226         while (buf < buf_end) {
 227             predictor[ch] += s->roq_square_array[*buf++];
 228             predictor[ch]  = av_clip_int16(predictor[ch]);
 229             *output_samples++ = predictor[ch];
 230
 231             /* toggle channel */
 232             ch ^= stereo;
 233         }
 234         break;
 235
 236     case CODEC_ID_INTERPLAY_DPCM:
 237         buf += 6;  /* skip over the stream mask and stream length */
 238
 239         for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
 240             predictor[ch] = (int16_t)bytestream_get_le16(&buf);
 241             *output_samples++ = predictor[ch];
 242         }
 243
 244         ch = 0;
 245         while (buf < buf_end) {
 246             predictor[ch] += interplay_delta_table[*buf++];
 247             predictor[ch]  = av_clip_int16(predictor[ch]);
 248             *output_samples++ = predictor[ch];
 249
 250             /* toggle channel */
 251             ch ^= stereo;
 252         }
 253         break;
 254
 255     case CODEC_ID_XAN_DPCM:
 256     {
 257         int shift[2] = { 4, 4 };
 258
 259         for (ch = 0; ch < s->channels; ch++)
 260             predictor[ch] = (int16_t)bytestream_get_le16(&buf);
 261
 262         ch = 0;
 263         while (buf < buf_end) {
 264             uint8_t n = *buf++;
 265             int16_t diff = (n & 0xFC) << 8;
 266             if ((n & 0x03) == 3)
 267                 shift[ch]++;
 268             else
 269                 shift[ch] -= (2 * (n & 3));
 270             /* saturate the shifter to a lower limit of 0 */
 271             if (shift[ch] < 0)
 272                 shift[ch] = 0;
 273
 274             diff >>= shift[ch];
 275             predictor[ch] += diff;
 276
 277             predictor[ch] = av_clip_int16(predictor[ch]);
 278             *output_samples++ = predictor[ch];
 279
 280             /* toggle channel */
 281             ch ^= stereo;
 282         }
 283         break;
 284     }
 285     case CODEC_ID_SOL_DPCM:
 286         if (avctx->codec_tag != 3) {
 287             uint8_t *output_samples_u8 = data;
 288             while (buf < buf_end) {
 289                 uint8_t n = *buf++;
 290
 291                 s->sample[0] += s->sol_table[n >> 4];
 292                 s->sample[0]  = av_clip_uint8(s->sample[0]);
 293                 *output_samples_u8++ = s->sample[0];
 294
 295                 s->sample[stereo] += s->sol_table[n & 0x0F];
 296                 s->sample[stereo]  = av_clip_uint8(s->sample[stereo]);
 297                 *output_samples_u8++ = s->sample[stereo];
 298             }
 299         } else {
 300             while (buf < buf_end) {
 301                 uint8_t n = *buf++;
 302                 if (n & 0x80) s->sample[ch] -= sol_table_16[n & 0x7F];
 303                 else          s->sample[ch] += sol_table_16[n & 0x7F];
 304                 s->sample[ch] = av_clip_int16(s->sample[ch]);
 305                 *output_samples++ = s->sample[ch];
 306                 /* toggle channel */
 307                 ch ^= stereo;
 308             }
 309         }
 310         break;
 311     }
 312
 313     *data_size = out;
 314     return buf_size;
 315 }
 316
 317 #define DPCM_DECODER(id_, name_, long_name_)                \
 318 AVCodec ff_ ## name_ ## _decoder = {                        \
 319     .name           = #name_,                               \
 320     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,                   \
 321     .id             = id_,                                  \
 322     .priv_data_size = sizeof(DPCMContext),                  \
 323     .init           = dpcm_decode_init,                     \
 324     .decode         = dpcm_decode_frame,                    \
 325     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL(long_name_),     \
 326 }
 327
 328 DPCM_DECODER(CODEC_ID_INTERPLAY_DPCM, interplay_dpcm, "DPCM Interplay");
 329 DPCM_DECODER(CODEC_ID_ROQ_DPCM,       roq_dpcm,       "DPCM id RoQ");
 330 DPCM_DECODER(CODEC_ID_SOL_DPCM,       sol_dpcm,       "DPCM Sol");
 331 DPCM_DECODER(CODEC_ID_XAN_DPCM,       xan_dpcm,       "DPCM Xan");