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

   1 /*
   2  * This file is part of FFmpeg.
   3  *
   4  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   5  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   6  * License as published by the Free Software Foundation; either
   7  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
   8  *
   9  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  10  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  12  * Lesser General Public License for more details.
  13  *
  14  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  15  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  16  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  17  */
  18
  19 #include "libavutil/crc.h"
  20 #include "libavutil/float_dsp.h"
  21 #include "libavutil/intreadwrite.h"
  22 #include "libavutil/tx.h"
  23
  24 #include "avcodec.h"
  25 #include "get_bits.h"
  26 #include "internal.h"
  27 #include "hca_data.h"
  28
  29 typedef struct ChannelContext {
  30     float    base[128];
  31     DECLARE_ALIGNED(32, float, imdct_in)[128];
  32     DECLARE_ALIGNED(32, float, imdct_out)[128];
  33     DECLARE_ALIGNED(32, float, imdct_prev)[128];
  34     int8_t   scale_factors[128];
  35     uint8_t  scale[128];
  36     int8_t   intensity[8];
  37     int8_t  *hfr_scale;
  38     unsigned count;
  39     int      chan_type;
  40 } ChannelContext;
  41
  42 typedef struct HCAContext {
  43     GetBitContext gb;
  44
  45     const AVCRC *crc_table;
  46
  47     ChannelContext ch[16];
  48
  49     uint8_t ath[128];
  50
  51     int     ath_type;
  52     unsigned hfr_group_count;
  53     uint8_t track_count;
  54     uint8_t channel_config;
  55     uint8_t total_band_count;
  56     uint8_t base_band_count;
  57     uint8_t stereo_band_count;
  58     uint8_t bands_per_hfr_group;
  59
  60     av_tx_fn           tx_fn;
  61     AVTXContext       *tx_ctx;
  62     AVFloatDSPContext *fdsp;
  63 } HCAContext;
  64
  65 static void ath_init1(uint8_t *ath, int sample_rate)
  66 {
  67     unsigned int index;
  68     unsigned int acc = 0;
  69
  70     for (int i = 0; i < 128; i++) {
  71         acc += sample_rate;
  72         index = acc >> 13;
  73
  74         if (index >= 654) {
  75             memset(ath+i, 0xFF, (128 - i));
  76             break;
  77         }
  78
  79         ath[i] = ath_base_curve[index];
  80     }
  81 }
  82
  83 static int ath_init(uint8_t *ath, int type, int sample_rate)
  84 {
  85     switch (type) {
  86     case 0:
  87         /* nothing to do */
  88         break;
  89     case 1:
  90         ath_init1(ath, sample_rate);
  91         break;
  92     default:
  93         return AVERROR_INVALIDDATA;
  94     }
  95
  96     return 0;
  97 }
  98
  99 static inline unsigned ceil2(unsigned a, unsigned b)
 100 {
 101     return (b > 0) ? (a / b + ((a % b) ? 1 : 0)) : 0;
 102 }
 103
 104 static av_cold int decode_init(AVCodecContext *avctx)
 105 {
 106     HCAContext *c = avctx->priv_data;
 107     GetBitContext *gb = &c->gb;
 108     int8_t r[16] = { 0 };
 109     float scale = 1.f / 8.f;
 110     unsigned b, chunk;
 111     int version, ret;
 112
 113     avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_FLTP;
 114     c->crc_table = av_crc_get_table(AV_CRC_16_ANSI);
 115
 116     if (avctx->channels <= 0 || avctx->channels > 16)
 117         return AVERROR(EINVAL);
 118
 119     ret = init_get_bits8(gb, avctx->extradata, avctx->extradata_size);
 120     if (ret < 0)
 121         return ret;
 122     skip_bits_long(gb, 32);
 123     version = get_bits(gb, 16);
 124     skip_bits_long(gb, 16);
 125
 126     c->ath_type = version >= 0x200 ? 0 : 1;
 127
 128     if (get_bits_long(gb, 32) != MKBETAG('f', 'm', 't', 0))
 129         return AVERROR_INVALIDDATA;
 130     skip_bits_long(gb, 32);
 131     skip_bits_long(gb, 32);
 132     skip_bits_long(gb, 32);
 133
 134     chunk = get_bits_long(gb, 32);
 135     if (chunk == MKBETAG('c', 'o', 'm', 'p')) {
 136         skip_bits_long(gb, 16);
 137         skip_bits_long(gb, 8);
 138         skip_bits_long(gb, 8);
 139         c->track_count = get_bits(gb, 8);
 140         c->channel_config = get_bits(gb, 8);
 141         c->total_band_count = get_bits(gb, 8);
 142         c->base_band_count = get_bits(gb, 8);
 143         c->stereo_band_count = get_bits(gb, 8);
 144         c->bands_per_hfr_group = get_bits(gb, 8);
 145     } else if (chunk == MKBETAG('d', 'e', 'c', 0)) {
 146         skip_bits_long(gb, 16);
 147         skip_bits_long(gb, 8);
 148         skip_bits_long(gb, 8);
 149         c->total_band_count = get_bits(gb, 8) + 1;
 150         c->base_band_count = get_bits(gb, 8) + 1;
 151         c->track_count = get_bits(gb, 4);
 152         c->channel_config = get_bits(gb, 4);
 153         if (!get_bits(gb, 8))
 154             c->base_band_count = c->total_band_count;
 155         c->stereo_band_count = c->total_band_count - c->base_band_count;
 156         c->bands_per_hfr_group = 0;
 157     } else
 158         return AVERROR_INVALIDDATA;
 159
 160     while (get_bits_left(gb) >= 32) {
 161         chunk = get_bits_long(gb, 32);
 162         if (chunk == MKBETAG('v', 'b', 'r', 0)) {
 163             skip_bits_long(gb, 16);
 164             skip_bits_long(gb, 16);
 165         } else if (chunk == MKBETAG('a', 't', 'h', 0)) {
 166             c->ath_type = get_bits(gb, 16);
 167         } else if (chunk == MKBETAG('r', 'v', 'a', 0)) {
 168             skip_bits_long(gb, 32);
 169         } else if (chunk == MKBETAG('c', 'o', 'm', 'm')) {
 170             skip_bits_long(gb, get_bits(gb, 8) * 8);
 171         } else if (chunk == MKBETAG('c', 'i', 'p', 'h')) {
 172             skip_bits_long(gb, 16);
 173         } else if (chunk == MKBETAG('l', 'o', 'o', 'p')) {
 174             skip_bits_long(gb, 32);
 175             skip_bits_long(gb, 32);
 176             skip_bits_long(gb, 16);
 177             skip_bits_long(gb, 16);
 178         } else if (chunk == MKBETAG('p', 'a', 'd', 0)) {
 179             break;
 180         } else {
 181             break;
 182         }
 183     }
 184
 185     ret = ath_init(c->ath, c->ath_type, avctx->sample_rate);
 186     if (ret < 0)
 187         return ret;
 188
 189     if (!c->track_count)
 190         c->track_count = 1;
 191
 192     b = avctx->channels / c->track_count;
 193     if (c->stereo_band_count && b > 1) {
 194         int8_t *x = r;
 195
 196         for (int i = 0; i < c->track_count; i++, x+=b) {
 197             switch (b) {
 198             case 2:
 199             case 3:
 200                 x[0] = 1;
 201                 x[1] = 2;
 202                 break;
 203             case 4:
 204                 x[0]=1; x[1] = 2;
 205                 if (c->channel_config == 0) {
 206                     x[2]=1;
 207                     x[3]=2;
 208                 }
 209                 break;
 210             case 5:
 211                 x[0]=1; x[1] = 2;
 212                 if (c->channel_config <= 2) {
 213                     x[3]=1;
 214                     x[4]=2;
 215                 }
 216                 break;
 217             case 6:
 218             case 7:
 219                 x[0] = 1; x[1] = 2; x[4] = 1; x[5] = 2;
 220                 break;
 221             case 8:
 222                 x[0] = 1; x[1] = 2; x[4] = 1; x[5] = 2; x[6] = 1; x[7] = 2;
 223                 break;
 224             }
 225         }
 226     }
 227
 228     if (c->total_band_count < c->base_band_count)
 229         return AVERROR_INVALIDDATA;
 230
 231     c->hfr_group_count = ceil2(c->total_band_count - (c->base_band_count + c->stereo_band_count),
 232                                c->bands_per_hfr_group);
 233
 234     if (c->base_band_count + c->stereo_band_count + (unsigned long)c->hfr_group_count > 128ULL)
 235         return AVERROR_INVALIDDATA;
 236
 237     for (int i = 0; i < avctx->channels; i++) {
 238         c->ch[i].chan_type = r[i];
 239         c->ch[i].count     = c->base_band_count + ((r[i] != 2) ? c->stereo_band_count : 0);
 240         c->ch[i].hfr_scale = &c->ch[i].scale_factors[c->base_band_count + c->stereo_band_count];
 241         if (c->ch[i].count > 128)
 242             return AVERROR_INVALIDDATA;
 243     }
 244
 245     c->fdsp = avpriv_float_dsp_alloc(avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_BITEXACT);
 246     if (!c->fdsp)
 247         return AVERROR(ENOMEM);
 248
 249     return av_tx_init(&c->tx_ctx, &c->tx_fn, AV_TX_FLOAT_MDCT, 1, 128, &scale, 0);
 250 }
 251
 252 static void run_imdct(HCAContext *c, ChannelContext *ch, int index, float *out)
 253 {
 254     c->tx_fn(c->tx_ctx, ch->imdct_out, ch->imdct_in, sizeof(float));
 255
 256     c->fdsp->vector_fmul_window(out, ch->imdct_prev + (128 >> 1),
 257                                 ch->imdct_out, window, 128 >> 1);
 258
 259     memcpy(ch->imdct_prev, ch->imdct_out, 128 * sizeof(float));
 260 }
 261
 262 static void apply_intensity_stereo(HCAContext *s, ChannelContext *ch1, ChannelContext *ch2,
 263                                    int index, unsigned band_count, unsigned base_band_count,
 264                                    unsigned stereo_band_count)
 265 {
 266     float ratio_l = intensity_ratio_table[ch1->intensity[index]];
 267     float ratio_r = ratio_l - 2.0f;
 268     float *c1 = &ch1->imdct_in[base_band_count];
 269     float *c2 = &ch2->imdct_in[base_band_count];
 270
 271     if (ch1->chan_type != 1 || !stereo_band_count)
 272         return;
 273
 274     for (int i = 0; i < band_count; i++) {
 275         *(c2++)  = *c1 * ratio_r;
 276         *(c1++) *= ratio_l;
 277     }
 278 }
 279
 280 static void reconstruct_hfr(HCAContext *s, ChannelContext *ch,
 281                             unsigned hfr_group_count,
 282                             unsigned bands_per_hfr_group,
 283                             unsigned start_band, unsigned total_band_count)
 284 {
 285     if (ch->chan_type == 2 || !bands_per_hfr_group)
 286         return;
 287
 288     for (int i = 0, k = start_band, l = start_band - 1; i < hfr_group_count; i++){
 289         for (int j = 0; j < bands_per_hfr_group && k < total_band_count && l >= 0; j++, k++, l--){
 290             ch->imdct_in[k] = scale_conversion_table[ (ch->hfr_scale[i] - ch->scale_factors[l]) & 63 ] * ch->imdct_in[l];
 291         }
 292     }
 293
 294     ch->imdct_in[127] = 0;
 295 }
 296
 297 static void dequantize_coefficients(HCAContext *c, ChannelContext *ch)
 298 {
 299     GetBitContext *gb = &c->gb;
 300
 301     for (int i = 0; i < ch->count; i++) {
 302         unsigned scale = ch->scale[i];
 303         int nb_bits = max_bits_table[scale];
 304         int value = get_bitsz(gb, nb_bits);
 305         float factor;
 306
 307         if (scale > 7) {
 308             value = (1 - ((value & 1) << 1)) * (value >> 1);
 309             if (!value)
 310                 skip_bits_long(gb, -1);
 311             factor = value;
 312         } else {
 313             value += scale << 4;
 314             skip_bits_long(gb, quant_spectrum_bits[value] - nb_bits);
 315             factor = quant_spectrum_value[value];
 316         }
 317         ch->imdct_in[i] = factor * ch->base[i];
 318     }
 319
 320     memset(ch->imdct_in + ch->count, 0,  sizeof(ch->imdct_in) - ch->count * sizeof(ch->imdct_in[0]));
 321 }
 322
 323 static void unpack(HCAContext *c, ChannelContext *ch,
 324                    unsigned hfr_group_count,
 325                    int packed_noise_level,
 326                    const uint8_t *ath)
 327 {
 328     GetBitContext *gb = &c->gb;
 329     int delta_bits = get_bits(gb, 3);
 330
 331     if (delta_bits > 5) {
 332         for (int i = 0; i < ch->count; i++)
 333             ch->scale_factors[i] = get_bits(gb, 6);
 334     } else if (delta_bits) {
 335         int factor = get_bits(gb, 6);
 336         int max_value = (1 << delta_bits) - 1;
 337         int half_max = max_value >> 1;
 338
 339         ch->scale_factors[0] = factor;
 340         for (int i = 1; i < ch->count; i++){
 341             int delta = get_bits(gb, delta_bits);
 342
 343             if (delta == max_value) {
 344                 factor = get_bits(gb, 6);
 345             } else {
 346                 factor += delta - half_max;
 347             }
 348             factor = av_clip_uintp2(factor, 6);
 349
 350             ch->scale_factors[i] = factor;
 351         }
 352     } else {
 353         memset(ch->scale_factors, 0, 128);
 354     }
 355
 356     if (ch->chan_type == 2){
 357         ch->intensity[0] = get_bits(gb, 4);
 358         if (ch->intensity[0] < 15) {
 359             for (int i = 1; i < 8; i++)
 360                 ch->intensity[i] = get_bits(gb, 4);
 361         }
 362     } else {
 363         for (int i = 0; i < hfr_group_count; i++)
 364             ch->hfr_scale[i] = get_bits(gb, 6);
 365     }
 366
 367     for (int i = 0; i < ch->count; i++) {
 368         int scale = ch->scale_factors[i];
 369
 370         if (scale) {
 371             scale = c->ath[i] + ((packed_noise_level + i) >> 8) - ((scale * 5) >> 1) + 2;
 372             scale = scale_table[av_clip(scale, 0, 58)];
 373         }
 374         ch->scale[i] = scale;
 375     }
 376
 377     memset(ch->scale + ch->count, 0, sizeof(ch->scale) - ch->count);
 378
 379     for (int i = 0; i < ch->count; i++)
 380         ch->base[i] = dequantizer_scaling_table[ch->scale_factors[i]] * quant_step_size[ch->scale[i]];
 381 }
 382
 383 static int decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
 384                         int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
 385 {
 386     AVFrame *frame = data;
 387     HCAContext *c = avctx->priv_data;
 388     int ch, ret, packed_noise_level;
 389     GetBitContext *gb = &c->gb;
 390     float **samples;
 391
 392     if (avctx->err_recognition & AV_EF_CRCCHECK) {
 393         if (av_crc(c->crc_table, 0, avpkt->data, avpkt->size))
 394             return AVERROR_INVALIDDATA;
 395     }
 396
 397     if ((ret = init_get_bits8(gb, avpkt->data, avpkt->size)) < 0)
 398         return ret;
 399
 400     if (get_bits(gb, 16) != 0xFFFF)
 401         return AVERROR_INVALIDDATA;
 402
 403     frame->nb_samples = 1024;
 404     if ((ret = ff_get_buffer(avctx, frame, 0)) < 0)
 405         return ret;
 406     samples = (float **)frame->extended_data;
 407
 408     packed_noise_level = (get_bits(gb, 9) << 8) - get_bits(gb, 7);
 409
 410     for (ch = 0; ch < avctx->channels; ch++)
 411         unpack(c, &c->ch[ch], c->hfr_group_count, packed_noise_level, c->ath);
 412
 413     for (int i = 0; i < 8; i++) {
 414         for (ch = 0; ch < avctx->channels; ch++)
 415             dequantize_coefficients(c, &c->ch[ch]);
 416         for (ch = 0; ch < avctx->channels; ch++)
 417             reconstruct_hfr(c, &c->ch[ch], c->hfr_group_count, c->bands_per_hfr_group,
 418                             c->stereo_band_count + c->base_band_count, c->total_band_count);
 419         for (ch = 0; ch < avctx->channels - 1; ch++)
 420             apply_intensity_stereo(c, &c->ch[ch], &c->ch[ch+1], i,
 421                                    c->total_band_count - c->base_band_count,
 422                                    c->base_band_count, c->stereo_band_count);
 423         for (ch = 0; ch < avctx->channels; ch++)
 424             run_imdct(c, &c->ch[ch], i, samples[ch] + i * 128);
 425     }
 426
 427     *got_frame_ptr = 1;
 428
 429     return avpkt->size;
 430 }
 431
 432 static av_cold int decode_close(AVCodecContext *avctx)
 433 {
 434     HCAContext *c = avctx->priv_data;
 435
 436     av_freep(&c->fdsp);
 437     av_tx_uninit(&c->tx_ctx);
 438
 439     return 0;
 440 }
 441
 442 AVCodec ff_hca_decoder = {
 443     .name           = "hca",
 444     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("CRI HCA"),
 445     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 446     .id             = AV_CODEC_ID_HCA,
 447     .priv_data_size = sizeof(HCAContext),
 448     .init           = decode_init,
 449     .decode         = decode_frame,
 450     .close          = decode_close,
 451     .capabilities   = AV_CODEC_CAP_DR1,
 452     .sample_fmts    = (const enum AVSampleFormat[]) { AV_SAMPLE_FMT_FLTP,
 453                                                       AV_SAMPLE_FMT_NONE },
 454 };