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

   1 /*
   2  * Musepack decoder
   3  * Copyright (c) 2006 Konstantin Shishkov
   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 mpc.c Musepack decoder
  24  * MPEG Audio Layer 1/2 -like codec with frames of 1152 samples
  25  * divided into 32 subbands.
  26  */
  27
  28 #include "avcodec.h"
  29 #include "bitstream.h"
  30 #include "dsputil.h"
  31 #include "random.h"
  32
  33 #ifdef CONFIG_MPEGAUDIO_HP
  34 #define USE_HIGHPRECISION
  35 #endif
  36 #include "mpegaudio.h"
  37
  38 #include "mpcdata.h"
  39
  40 #define BANDS            32
  41 #define SAMPLES_PER_BAND 36
  42 #define MPC_FRAME_SIZE   (BANDS * SAMPLES_PER_BAND)
  43
  44 static VLC scfi_vlc, dscf_vlc, hdr_vlc, quant_vlc[MPC7_QUANT_VLC_TABLES][2];
  45
  46 static DECLARE_ALIGNED_16(MPA_INT, mpa_window[512]);
  47
  48 typedef struct {
  49     DSPContext dsp;
  50     int IS, MSS, gapless;
  51     int lastframelen, bands;
  52     int oldDSCF[2][BANDS];
  53     AVRandomState rnd;
  54     int frames_to_skip;
  55     /* for synthesis */
  56     DECLARE_ALIGNED_16(MPA_INT, synth_buf[MPA_MAX_CHANNELS][512*2]);
  57     int synth_buf_offset[MPA_MAX_CHANNELS];
  58     DECLARE_ALIGNED_16(int32_t, sb_samples[MPA_MAX_CHANNELS][36][SBLIMIT]);
  59 } MPCContext;
  60
  61 /** Subband structure - hold all variables for each subband */
  62 typedef struct {
  63     int msf; ///< mid-stereo flag
  64     int res[2];
  65     int scfi[2];
  66     int scf_idx[2][3];
  67     int Q[2];
  68 }Band;
  69
  70 static int mpc7_decode_init(AVCodecContext * avctx)
  71 {
  72     int i, j;
  73     MPCContext *c = avctx->priv_data;
  74     GetBitContext gb;
  75     uint8_t buf[16];
  76     static int vlc_inited = 0;
  77
  78     if(avctx->extradata_size < 16){
  79         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Too small extradata size (%i)!\n", avctx->extradata_size);
  80         return -1;
  81     }
  82     memset(c->oldDSCF, 0, sizeof(c->oldDSCF));
  83     av_init_random(0xDEADBEEF, &c->rnd);
  84     dsputil_init(&c->dsp, avctx);
  85     c->dsp.bswap_buf(buf, avctx->extradata, 4);
  86     ff_mpa_synth_init(mpa_window);
  87     init_get_bits(&gb, buf, 128);
  88
  89     c->IS = get_bits1(&gb);
  90     c->MSS = get_bits1(&gb);
  91     c->bands = get_bits(&gb, 6);
  92     if(c->bands >= BANDS){
  93         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Too many bands: %i\n", c->bands);
  94         return -1;
  95     }
  96     skip_bits(&gb, 88);
  97     c->gapless = get_bits1(&gb);
  98     c->lastframelen = get_bits(&gb, 11);
  99     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "IS: %d, MSS: %d, TG: %d, LFL: %d, bands: %d\n",
 100             c->IS, c->MSS, c->gapless, c->lastframelen, c->bands);
 101     c->frames_to_skip = 0;
 102
 103     if(vlc_inited) return 0;
 104     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "Initing VLC\n");
 105     if(init_vlc(&scfi_vlc, MPC7_SCFI_BITS, MPC7_SCFI_SIZE,
 106                 &mpc7_scfi[1], 2, 1,
 107                 &mpc7_scfi[0], 2, 1, INIT_VLC_USE_STATIC)){
 108         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot init SCFI VLC\n");
 109         return -1;
 110     }
 111     if(init_vlc(&dscf_vlc, MPC7_DSCF_BITS, MPC7_DSCF_SIZE,
 112                 &mpc7_dscf[1], 2, 1,
 113                 &mpc7_dscf[0], 2, 1, INIT_VLC_USE_STATIC)){
 114         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot init DSCF VLC\n");
 115         return -1;
 116     }
 117     if(init_vlc(&hdr_vlc, MPC7_HDR_BITS, MPC7_HDR_SIZE,
 118                 &mpc7_hdr[1], 2, 1,
 119                 &mpc7_hdr[0], 2, 1, INIT_VLC_USE_STATIC)){
 120         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot init HDR VLC\n");
 121         return -1;
 122     }
 123     for(i = 0; i < MPC7_QUANT_VLC_TABLES; i++){
 124         for(j = 0; j < 2; j++){
 125             if(init_vlc(&quant_vlc[i][j], 9, mpc7_quant_vlc_sizes[i],
 126                         &mpc7_quant_vlc[i][j][1], 4, 2,
 127                         &mpc7_quant_vlc[i][j][0], 4, 2, INIT_VLC_USE_STATIC)){
 128                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot init QUANT VLC %i,%i\n",i,j);
 129                 return -1;
 130             }
 131         }
 132     }
 133     vlc_inited = 1;
 134     return 0;
 135 }
 136
 137 /**
 138  * Process decoded Musepack data and produce PCM
 139  * @todo make it available for MPC8 and MPC6
 140  */
 141 static void mpc_synth(MPCContext *c, int16_t *out)
 142 {
 143     int dither_state = 0;
 144     int i, ch;
 145     OUT_INT samples[MPA_MAX_CHANNELS * MPA_FRAME_SIZE], *samples_ptr;
 146
 147     for(ch = 0;  ch < 2; ch++){
 148         samples_ptr = samples + ch;
 149         for(i = 0; i < SAMPLES_PER_BAND; i++) {
 150             ff_mpa_synth_filter(c->synth_buf[ch], &(c->synth_buf_offset[ch]),
 151                                 mpa_window, &dither_state,
 152                                 samples_ptr, 2,
 153                                 c->sb_samples[ch][i]);
 154             samples_ptr += 64;
 155         }
 156     }
 157     for(i = 0; i < MPC_FRAME_SIZE*2; i++)
 158         *out++=samples[i];
 159 }
 160
 161 /**
 162  * Fill samples for given subband
 163  */
 164 static inline void idx_to_quant(MPCContext *c, GetBitContext *gb, int idx, int *dst)
 165 {
 166     int i, i1, t;
 167     switch(idx){
 168     case -1:
 169         for(i = 0; i < SAMPLES_PER_BAND; i++){
 170             *dst++ = (av_random(&c->rnd) & 0x3FC) - 510;
 171         }
 172         break;
 173     case 1:
 174         i1 = get_bits1(gb);
 175         for(i = 0; i < SAMPLES_PER_BAND/3; i++){
 176             t = get_vlc2(gb, quant_vlc[0][i1].table, 9, 2);
 177             *dst++ = mpc_idx30[t];
 178             *dst++ = mpc_idx31[t];
 179             *dst++ = mpc_idx32[t];
 180         }
 181         break;
 182     case 2:
 183         i1 = get_bits1(gb);
 184         for(i = 0; i < SAMPLES_PER_BAND/2; i++){
 185             t = get_vlc2(gb, quant_vlc[1][i1].table, 9, 2);
 186             *dst++ = mpc_idx50[t];
 187             *dst++ = mpc_idx51[t];
 188         }
 189         break;
 190     case  3: case  4: case  5: case  6: case  7:
 191         i1 = get_bits1(gb);
 192         for(i = 0; i < SAMPLES_PER_BAND; i++)
 193             *dst++ = get_vlc2(gb, quant_vlc[idx-1][i1].table, 9, 2) - mpc7_quant_vlc_off[idx-1];
 194         break;
 195     case  8: case  9: case 10: case 11: case 12:
 196     case 13: case 14: case 15: case 16: case 17:
 197         t = (1 << (idx - 2)) - 1;
 198         for(i = 0; i < SAMPLES_PER_BAND; i++)
 199             *dst++ = get_bits(gb, idx - 1) - t;
 200         break;
 201     default: // case 0 and -2..-17
 202         return;
 203     }
 204 }
 205
 206 static int mpc7_decode_frame(AVCodecContext * avctx,
 207                             void *data, int *data_size,
 208                             uint8_t * buf, int buf_size)
 209 {
 210     MPCContext *c = avctx->priv_data;
 211     GetBitContext gb;
 212     uint8_t *bits;
 213     int i, j, ch, t;
 214     int mb = -1;
 215     Band bands[BANDS];
 216     int Q[2][MPC_FRAME_SIZE];
 217     int off;
 218     float mul;
 219     int bits_used, bits_avail;
 220
 221     memset(bands, 0, sizeof(bands));
 222     if(buf_size <= 4){
 223         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Too small buffer passed (%i bytes)\n", buf_size);
 224     }
 225
 226     bits = av_malloc(((buf_size - 1) & ~3) + FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
 227     c->dsp.bswap_buf(bits, buf + 4, (buf_size - 4) >> 2);
 228     init_get_bits(&gb, bits, (buf_size - 4)* 8);
 229     skip_bits(&gb, buf[0]);
 230
 231     /* read subband indexes */
 232     for(i = 0; i <= c->bands; i++){
 233         for(ch = 0; ch < 2; ch++){
 234             if(i) t = get_vlc2(&gb, hdr_vlc.table, MPC7_HDR_BITS, 1) - 5;
 235             if(!i || (t == 4)) bands[i].res[ch] = get_bits(&gb, 4);
 236             else bands[i].res[ch] = bands[i-1].res[ch] + t;
 237         }
 238
 239         if(bands[i].res[0] || bands[i].res[1]){
 240             mb = i;
 241             if(c->MSS) bands[i].msf = get_bits1(&gb);
 242         }
 243     }
 244     /* get scale indexes coding method */
 245     for(i = 0; i <= mb; i++)
 246         for(ch = 0; ch < 2; ch++)
 247             if(bands[i].res[ch]) bands[i].scfi[ch] = get_vlc2(&gb, scfi_vlc.table, MPC7_SCFI_BITS, 1);
 248     /* get scale indexes */
 249     for(i = 0; i <= mb; i++){
 250         for(ch = 0; ch < 2; ch++){
 251             if(bands[i].res[ch]){
 252                 bands[i].scf_idx[ch][2] = c->oldDSCF[ch][i];
 253                 t = get_vlc2(&gb, dscf_vlc.table, MPC7_DSCF_BITS, 1) - 7;
 254                 bands[i].scf_idx[ch][0] = (t == 8) ? get_bits(&gb, 6) : (bands[i].scf_idx[ch][2] + t);
 255                 switch(bands[i].scfi[ch]){
 256                 case 0:
 257                     t = get_vlc2(&gb, dscf_vlc.table, MPC7_DSCF_BITS, 1) - 7;
 258                     bands[i].scf_idx[ch][1] = (t == 8) ? get_bits(&gb, 6) : (bands[i].scf_idx[ch][0] + t);
 259                     t = get_vlc2(&gb, dscf_vlc.table, MPC7_DSCF_BITS, 1) - 7;
 260                     bands[i].scf_idx[ch][2] = (t == 8) ? get_bits(&gb, 6) : (bands[i].scf_idx[ch][1] + t);
 261                     break;
 262                 case 1:
 263                     t = get_vlc2(&gb, dscf_vlc.table, MPC7_DSCF_BITS, 1) - 7;
 264                     bands[i].scf_idx[ch][1] = (t == 8) ? get_bits(&gb, 6) : (bands[i].scf_idx[ch][0] + t);
 265                     bands[i].scf_idx[ch][2] = bands[i].scf_idx[ch][1];
 266                     break;
 267                 case 2:
 268                     bands[i].scf_idx[ch][1] = bands[i].scf_idx[ch][0];
 269                     t = get_vlc2(&gb, dscf_vlc.table, MPC7_DSCF_BITS, 1) - 7;
 270                     bands[i].scf_idx[ch][2] = (t == 8) ? get_bits(&gb, 6) : (bands[i].scf_idx[ch][1] + t);
 271                     break;
 272                 case 3:
 273                     bands[i].scf_idx[ch][2] = bands[i].scf_idx[ch][1] = bands[i].scf_idx[ch][0];
 274                     break;
 275                 }
 276                 c->oldDSCF[ch][i] = bands[i].scf_idx[ch][2];
 277             }
 278         }
 279     }
 280     /* get quantizers */
 281     memset(Q, 0, sizeof(Q));
 282     off = 0;
 283     for(i = 0; i < BANDS; i++, off += SAMPLES_PER_BAND)
 284         for(ch = 0; ch < 2; ch++)
 285             idx_to_quant(c, &gb, bands[i].res[ch], Q[ch] + off);
 286     /* dequantize */
 287     memset(c->sb_samples, 0, sizeof(c->sb_samples));
 288     off = 0;
 289     for(i = 0; i <= mb; i++, off += SAMPLES_PER_BAND){
 290         for(ch = 0; ch < 2; ch++){
 291             if(bands[i].res[ch]){
 292                 j = 0;
 293                 mul = mpc_CC[bands[i].res[ch]] * mpc7_SCF[bands[i].scf_idx[ch][0]];
 294                 for(; j < 12; j++)
 295                     c->sb_samples[ch][j][i] = mul * Q[ch][j + off];
 296                 mul = mpc_CC[bands[i].res[ch]] * mpc7_SCF[bands[i].scf_idx[ch][1]];
 297                 for(; j < 24; j++)
 298                     c->sb_samples[ch][j][i] = mul * Q[ch][j + off];
 299                 mul = mpc_CC[bands[i].res[ch]] * mpc7_SCF[bands[i].scf_idx[ch][2]];
 300                 for(; j < 36; j++)
 301                     c->sb_samples[ch][j][i] = mul * Q[ch][j + off];
 302             }
 303         }
 304         if(bands[i].msf){
 305             int t1, t2;
 306             for(j = 0; j < SAMPLES_PER_BAND; j++){
 307                 t1 = c->sb_samples[0][j][i];
 308                 t2 = c->sb_samples[1][j][i];
 309                 c->sb_samples[0][j][i] = t1 + t2;
 310                 c->sb_samples[1][j][i] = t1 - t2;
 311             }
 312         }
 313     }
 314
 315     mpc_synth(c, data);
 316
 317     av_free(bits);
 318
 319     bits_used = get_bits_count(&gb);
 320     bits_avail = (buf_size - 4) * 8;
 321     if(!buf[1] && ((bits_avail < bits_used) || (bits_used + 32 <= bits_avail))){
 322         av_log(NULL,0, "Error decoding frame: used %i of %i bits\n", bits_used, bits_avail);
 323         return -1;
 324     }
 325     if(c->frames_to_skip){
 326         c->frames_to_skip--;
 327         *data_size = 0;
 328         return buf_size;
 329     }
 330     *data_size = (buf[1] ? c->lastframelen : MPC_FRAME_SIZE) * 4;
 331
 332     return buf_size;
 333 }
 334
 335 static void mpc7_decode_flush(AVCodecContext *avctx)
 336 {
 337     MPCContext *c = avctx->priv_data;
 338
 339     memset(c->oldDSCF, 0, sizeof(c->oldDSCF));
 340     c->frames_to_skip = 32;
 341 }
 342
 343 AVCodec mpc7_decoder = {
 344     "mpc sv7",
 345     CODEC_TYPE_AUDIO,
 346     CODEC_ID_MUSEPACK7,
 347     sizeof(MPCContext),
 348     mpc7_decode_init,
 349     NULL,
 350     NULL,
 351     mpc7_decode_frame,
 352     .flush = mpc7_decode_flush,
 353 };