git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/mpc8.c

   1 /*
   2  * Musepack SV8 decoder
   3  * Copyright (c) 2007 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
  24  * MPEG Audio Layer 1/2 -like codec with frames of 1152 samples
  25  * divided into 32 subbands.
  26  */
  27
  28 #include "libavutil/channel_layout.h"
  29 #include "libavutil/lfg.h"
  30 #include "avcodec.h"
  31 #include "get_bits.h"
  32 #include "dsputil.h"
  33 #include "internal.h"
  34 #include "mpegaudiodsp.h"
  35
  36 #include "mpc.h"
  37 #include "mpc8data.h"
  38 #include "mpc8huff.h"
  39
  40 static VLC band_vlc, scfi_vlc[2], dscf_vlc[2], res_vlc[2];
  41 static VLC q1_vlc, q2_vlc[2], q3_vlc[2], quant_vlc[4][2], q9up_vlc;
  42
  43 static const int q3_offsets[2] = { MPC8_Q3_OFFSET, MPC8_Q4_OFFSET };
  44 static const int quant_offsets[6] = { MPC8_Q5_OFFSET, MPC8_Q6_OFFSET, MPC8_Q7_OFFSET, MPC8_Q8_OFFSET };
  45
  46 static inline int mpc8_dec_base(GetBitContext *gb, int k, int n)
  47 {
  48     int len = mpc8_cnk_len[k-1][n-1] - 1;
  49     int code = len ? get_bits_long(gb, len) : 0;
  50
  51     if (code >= mpc8_cnk_lost[k-1][n-1])
  52         code = ((code << 1) | get_bits1(gb)) - mpc8_cnk_lost[k-1][n-1];
  53
  54     return code;
  55 }
  56
  57 static inline int mpc8_dec_enum(GetBitContext *gb, int k, int n)
  58 {
  59     int bits = 0;
  60     const uint32_t * C = mpc8_cnk[k-1];
  61     int code = mpc8_dec_base(gb, k, n);
  62
  63     do {
  64         n--;
  65         if (code >= C[n]) {
  66             bits |= 1 << n;
  67             code -= C[n];
  68             C -= 32;
  69             k--;
  70         }
  71     } while(k > 0);
  72
  73     return bits;
  74 }
  75
  76 static inline int mpc8_get_mod_golomb(GetBitContext *gb, int m)
  77 {
  78     if(mpc8_cnk_len[0][m] < 1) return 0;
  79     return mpc8_dec_base(gb, 1, m+1);
  80 }
  81
  82 static int mpc8_get_mask(GetBitContext *gb, int size, int t)
  83 {
  84     int mask = 0;
  85
  86     if(t && t != size)
  87          mask = mpc8_dec_enum(gb, FFMIN(t, size - t), size);
  88     if((t << 1) > size) mask = ~mask;
  89
  90     return mask;
  91 }
  92
  93 static const uint16_t vlc_offsets[13] = {
  94     0, 640, 1184, 1748, 2298, 2426, 2554, 3066, 3578, 4106, 4618, 5196, 5708
  95 };
  96
  97 static av_cold int mpc8_decode_init(AVCodecContext * avctx)
  98 {
  99     int i;
 100     MPCContext *c = avctx->priv_data;
 101     GetBitContext gb;
 102     static int vlc_initialized = 0;
 103     int channels;
 104
 105     static VLC_TYPE band_table[542][2];
 106     static VLC_TYPE q1_table[520][2];
 107     static VLC_TYPE q9up_table[524][2];
 108     static VLC_TYPE scfi0_table[1 << MPC8_SCFI0_BITS][2];
 109     static VLC_TYPE scfi1_table[1 << MPC8_SCFI1_BITS][2];
 110     static VLC_TYPE dscf0_table[560][2];
 111     static VLC_TYPE dscf1_table[598][2];
 112     static VLC_TYPE q3_0_table[512][2];
 113     static VLC_TYPE q3_1_table[516][2];
 114     static VLC_TYPE codes_table[5708][2];
 115
 116     if(avctx->extradata_size < 2){
 117         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Too small extradata size (%i)!\n", avctx->extradata_size);
 118         return -1;
 119     }
 120     memset(c->oldDSCF, 0, sizeof(c->oldDSCF));
 121     av_lfg_init(&c->rnd, 0xDEADBEEF);
 122     ff_dsputil_init(&c->dsp, avctx);
 123     ff_mpadsp_init(&c->mpadsp);
 124
 125     ff_mpc_init();
 126
 127     init_get_bits(&gb, avctx->extradata, 16);
 128
 129     skip_bits(&gb, 3);//sample rate
 130     c->maxbands = get_bits(&gb, 5) + 1;
 131     if (c->maxbands >= BANDS) {
 132         av_log(avctx,AV_LOG_ERROR, "maxbands %d too high\n", c->maxbands);
 133         return AVERROR_INVALIDDATA;
 134     }
 135     channels = get_bits(&gb, 4) + 1;
 136     if (channels > 2) {
 137         avpriv_request_sample(avctx, "Multichannel MPC SV8");
 138         return AVERROR_PATCHWELCOME;
 139     }
 140     c->MSS = get_bits1(&gb);
 141     c->frames = 1 << (get_bits(&gb, 3) * 2);
 142
 143     avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_S16P;
 144     avctx->channel_layout = (channels==2) ? AV_CH_LAYOUT_STEREO : AV_CH_LAYOUT_MONO;
 145     avctx->channels = channels;
 146
 147     if(vlc_initialized) return 0;
 148     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "Initing VLC\n");
 149
 150     band_vlc.table = band_table;
 151     band_vlc.table_allocated = 542;
 152     init_vlc(&band_vlc, MPC8_BANDS_BITS, MPC8_BANDS_SIZE,
 153              mpc8_bands_bits,  1, 1,
 154              mpc8_bands_codes, 1, 1, INIT_VLC_USE_NEW_STATIC);
 155
 156     q1_vlc.table = q1_table;
 157     q1_vlc.table_allocated = 520;
 158     init_vlc(&q1_vlc, MPC8_Q1_BITS, MPC8_Q1_SIZE,
 159              mpc8_q1_bits,  1, 1,
 160              mpc8_q1_codes, 1, 1, INIT_VLC_USE_NEW_STATIC);
 161     q9up_vlc.table = q9up_table;
 162     q9up_vlc.table_allocated = 524;
 163     init_vlc(&q9up_vlc, MPC8_Q9UP_BITS, MPC8_Q9UP_SIZE,
 164              mpc8_q9up_bits,  1, 1,
 165              mpc8_q9up_codes, 1, 1, INIT_VLC_USE_NEW_STATIC);
 166
 167     scfi_vlc[0].table = scfi0_table;
 168     scfi_vlc[0].table_allocated = 1 << MPC8_SCFI0_BITS;
 169     init_vlc(&scfi_vlc[0], MPC8_SCFI0_BITS, MPC8_SCFI0_SIZE,
 170              mpc8_scfi0_bits,  1, 1,
 171              mpc8_scfi0_codes, 1, 1, INIT_VLC_USE_NEW_STATIC);
 172     scfi_vlc[1].table = scfi1_table;
 173     scfi_vlc[1].table_allocated = 1 << MPC8_SCFI1_BITS;
 174     init_vlc(&scfi_vlc[1], MPC8_SCFI1_BITS, MPC8_SCFI1_SIZE,
 175              mpc8_scfi1_bits,  1, 1,
 176              mpc8_scfi1_codes, 1, 1, INIT_VLC_USE_NEW_STATIC);
 177
 178     dscf_vlc[0].table = dscf0_table;
 179     dscf_vlc[0].table_allocated = 560;
 180     init_vlc(&dscf_vlc[0], MPC8_DSCF0_BITS, MPC8_DSCF0_SIZE,
 181              mpc8_dscf0_bits,  1, 1,
 182              mpc8_dscf0_codes, 1, 1, INIT_VLC_USE_NEW_STATIC);
 183     dscf_vlc[1].table = dscf1_table;
 184     dscf_vlc[1].table_allocated = 598;
 185     init_vlc(&dscf_vlc[1], MPC8_DSCF1_BITS, MPC8_DSCF1_SIZE,
 186              mpc8_dscf1_bits,  1, 1,
 187              mpc8_dscf1_codes, 1, 1, INIT_VLC_USE_NEW_STATIC);
 188
 189     q3_vlc[0].table = q3_0_table;
 190     q3_vlc[0].table_allocated = 512;
 191     ff_init_vlc_sparse(&q3_vlc[0], MPC8_Q3_BITS, MPC8_Q3_SIZE,
 192              mpc8_q3_bits,  1, 1,
 193              mpc8_q3_codes, 1, 1,
 194              mpc8_q3_syms,  1, 1, INIT_VLC_USE_NEW_STATIC);
 195     q3_vlc[1].table = q3_1_table;
 196     q3_vlc[1].table_allocated = 516;
 197     ff_init_vlc_sparse(&q3_vlc[1], MPC8_Q4_BITS, MPC8_Q4_SIZE,
 198              mpc8_q4_bits,  1, 1,
 199              mpc8_q4_codes, 1, 1,
 200              mpc8_q4_syms,  1, 1, INIT_VLC_USE_NEW_STATIC);
 201
 202     for(i = 0; i < 2; i++){
 203         res_vlc[i].table = &codes_table[vlc_offsets[0+i]];
 204         res_vlc[i].table_allocated = vlc_offsets[1+i] - vlc_offsets[0+i];
 205         init_vlc(&res_vlc[i], MPC8_RES_BITS, MPC8_RES_SIZE,
 206                  &mpc8_res_bits[i],  1, 1,
 207                  &mpc8_res_codes[i], 1, 1, INIT_VLC_USE_NEW_STATIC);
 208
 209         q2_vlc[i].table = &codes_table[vlc_offsets[2+i]];
 210         q2_vlc[i].table_allocated = vlc_offsets[3+i] - vlc_offsets[2+i];
 211         init_vlc(&q2_vlc[i], MPC8_Q2_BITS, MPC8_Q2_SIZE,
 212                  &mpc8_q2_bits[i],  1, 1,
 213                  &mpc8_q2_codes[i], 1, 1, INIT_VLC_USE_NEW_STATIC);
 214
 215         quant_vlc[0][i].table = &codes_table[vlc_offsets[4+i]];
 216         quant_vlc[0][i].table_allocated = vlc_offsets[5+i] - vlc_offsets[4+i];
 217         init_vlc(&quant_vlc[0][i], MPC8_Q5_BITS, MPC8_Q5_SIZE,
 218                  &mpc8_q5_bits[i],  1, 1,
 219                  &mpc8_q5_codes[i], 1, 1, INIT_VLC_USE_NEW_STATIC);
 220         quant_vlc[1][i].table = &codes_table[vlc_offsets[6+i]];
 221         quant_vlc[1][i].table_allocated = vlc_offsets[7+i] - vlc_offsets[6+i];
 222         init_vlc(&quant_vlc[1][i], MPC8_Q6_BITS, MPC8_Q6_SIZE,
 223                  &mpc8_q6_bits[i],  1, 1,
 224                  &mpc8_q6_codes[i], 1, 1, INIT_VLC_USE_NEW_STATIC);
 225         quant_vlc[2][i].table = &codes_table[vlc_offsets[8+i]];
 226         quant_vlc[2][i].table_allocated = vlc_offsets[9+i] - vlc_offsets[8+i];
 227         init_vlc(&quant_vlc[2][i], MPC8_Q7_BITS, MPC8_Q7_SIZE,
 228                  &mpc8_q7_bits[i],  1, 1,
 229                  &mpc8_q7_codes[i], 1, 1, INIT_VLC_USE_NEW_STATIC);
 230         quant_vlc[3][i].table = &codes_table[vlc_offsets[10+i]];
 231         quant_vlc[3][i].table_allocated = vlc_offsets[11+i] - vlc_offsets[10+i];
 232         init_vlc(&quant_vlc[3][i], MPC8_Q8_BITS, MPC8_Q8_SIZE,
 233                  &mpc8_q8_bits[i],  1, 1,
 234                  &mpc8_q8_codes[i], 1, 1, INIT_VLC_USE_NEW_STATIC);
 235     }
 236     vlc_initialized = 1;
 237
 238     return 0;
 239 }
 240
 241 static int mpc8_decode_frame(AVCodecContext * avctx, void *data,
 242                              int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
 243 {
 244     AVFrame *frame     = data;
 245     const uint8_t *buf = avpkt->data;
 246     int buf_size = avpkt->size;
 247     MPCContext *c = avctx->priv_data;
 248     GetBitContext gb2, *gb = &gb2;
 249     int i, j, k, ch, cnt, res, t;
 250     Band *bands = c->bands;
 251     int off;
 252     int maxband, keyframe;
 253     int last[2];
 254
 255     /* get output buffer */
 256     frame->nb_samples = MPC_FRAME_SIZE;
 257     if ((res = ff_get_buffer(avctx, frame, 0)) < 0)
 258         return res;
 259
 260     keyframe = c->cur_frame == 0;
 261
 262     if(keyframe){
 263         memset(c->Q, 0, sizeof(c->Q));
 264         c->last_bits_used = 0;
 265     }
 266     init_get_bits(gb, buf, buf_size * 8);
 267     skip_bits(gb, c->last_bits_used & 7);
 268
 269     if(keyframe)
 270         maxband = mpc8_get_mod_golomb(gb, c->maxbands + 1);
 271     else{
 272         maxband = c->last_max_band + get_vlc2(gb, band_vlc.table, MPC8_BANDS_BITS, 2);
 273         if(maxband > 32) maxband -= 33;
 274     }
 275
 276     if(maxband > c->maxbands + 1) {
 277         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "maxband %d too large\n",maxband);
 278         return AVERROR_INVALIDDATA;
 279     }
 280     c->last_max_band = maxband;
 281
 282     /* read subband indexes */
 283     if(maxband){
 284         last[0] = last[1] = 0;
 285         for(i = maxband - 1; i >= 0; i--){
 286             for(ch = 0; ch < 2; ch++){
 287                 last[ch] = get_vlc2(gb, res_vlc[last[ch] > 2].table, MPC8_RES_BITS, 2) + last[ch];
 288                 if(last[ch] > 15) last[ch] -= 17;
 289                 bands[i].res[ch] = last[ch];
 290             }
 291         }
 292         if(c->MSS){
 293             int mask;
 294
 295             cnt = 0;
 296             for(i = 0; i < maxband; i++)
 297                 if(bands[i].res[0] || bands[i].res[1])
 298                     cnt++;
 299             t = mpc8_get_mod_golomb(gb, cnt);
 300             mask = mpc8_get_mask(gb, cnt, t);
 301             for(i = maxband - 1; i >= 0; i--)
 302                 if(bands[i].res[0] || bands[i].res[1]){
 303                     bands[i].msf = mask & 1;
 304                     mask >>= 1;
 305                 }
 306         }
 307     }
 308     for(i = maxband; i < c->maxbands; i++)
 309         bands[i].res[0] = bands[i].res[1] = 0;
 310
 311     if(keyframe){
 312         for(i = 0; i < 32; i++)
 313             c->oldDSCF[0][i] = c->oldDSCF[1][i] = 1;
 314     }
 315
 316     for(i = 0; i < maxband; i++){
 317         if(bands[i].res[0] || bands[i].res[1]){
 318             cnt = !!bands[i].res[0] + !!bands[i].res[1] - 1;
 319             if(cnt >= 0){
 320                 t = get_vlc2(gb, scfi_vlc[cnt].table, scfi_vlc[cnt].bits, 1);
 321                 if(bands[i].res[0]) bands[i].scfi[0] = t >> (2 * cnt);
 322                 if(bands[i].res[1]) bands[i].scfi[1] = t & 3;
 323             }
 324         }
 325     }
 326
 327     for(i = 0; i < maxband; i++){
 328         for(ch = 0; ch < 2; ch++){
 329             if(!bands[i].res[ch]) continue;
 330
 331             if(c->oldDSCF[ch][i]){
 332                 bands[i].scf_idx[ch][0] = get_bits(gb, 7) - 6;
 333                 c->oldDSCF[ch][i] = 0;
 334             }else{
 335                 t = get_vlc2(gb, dscf_vlc[1].table, MPC8_DSCF1_BITS, 2);
 336                 if(t == 64)
 337                     t += get_bits(gb, 6);
 338                 bands[i].scf_idx[ch][0] = ((bands[i].scf_idx[ch][2] + t - 25) & 0x7F) - 6;
 339             }
 340             for(j = 0; j < 2; j++){
 341                 if((bands[i].scfi[ch] << j) & 2)
 342                     bands[i].scf_idx[ch][j + 1] = bands[i].scf_idx[ch][j];
 343                 else{
 344                     t = get_vlc2(gb, dscf_vlc[0].table, MPC8_DSCF0_BITS, 2);
 345                     if(t == 31)
 346                         t = 64 + get_bits(gb, 6);
 347                     bands[i].scf_idx[ch][j + 1] = ((bands[i].scf_idx[ch][j] + t - 25) & 0x7F) - 6;
 348                 }
 349             }
 350         }
 351     }
 352
 353     for(i = 0, off = 0; i < maxband; i++, off += SAMPLES_PER_BAND){
 354         for(ch = 0; ch < 2; ch++){
 355             res = bands[i].res[ch];
 356             switch(res){
 357             case -1:
 358                 for(j = 0; j < SAMPLES_PER_BAND; j++)
 359                     c->Q[ch][off + j] = (av_lfg_get(&c->rnd) & 0x3FC) - 510;
 360                 break;
 361             case 0:
 362                 break;
 363             case 1:
 364                 for(j = 0; j < SAMPLES_PER_BAND; j += SAMPLES_PER_BAND / 2){
 365                     cnt = get_vlc2(gb, q1_vlc.table, MPC8_Q1_BITS, 2);
 366                     t = mpc8_get_mask(gb, 18, cnt);
 367                     for(k = 0; k < SAMPLES_PER_BAND / 2; k++, t <<= 1)
 368                         c->Q[ch][off + j + k] = (t & 0x20000) ? (get_bits1(gb) << 1) - 1 : 0;
 369                 }
 370                 break;
 371             case 2:
 372                 cnt = 6;//2*mpc8_thres[res]
 373                 for(j = 0; j < SAMPLES_PER_BAND; j += 3){
 374                     t = get_vlc2(gb, q2_vlc[cnt > 3].table, MPC8_Q2_BITS, 2);
 375                     c->Q[ch][off + j + 0] = mpc8_idx50[t];
 376                     c->Q[ch][off + j + 1] = mpc8_idx51[t];
 377                     c->Q[ch][off + j + 2] = mpc8_idx52[t];
 378                     cnt = (cnt >> 1) + mpc8_huffq2[t];
 379                 }
 380                 break;
 381             case 3:
 382             case 4:
 383                 for(j = 0; j < SAMPLES_PER_BAND; j += 2){
 384                     t = get_vlc2(gb, q3_vlc[res - 3].table, MPC8_Q3_BITS, 2) + q3_offsets[res - 3];
 385                     c->Q[ch][off + j + 1] = t >> 4;
 386                     c->Q[ch][off + j + 0] = (t & 8) ? (t & 0xF) - 16 : (t & 0xF);
 387                 }
 388                 break;
 389             case 5:
 390             case 6:
 391             case 7:
 392             case 8:
 393                 cnt = 2 * mpc8_thres[res];
 394                 for(j = 0; j < SAMPLES_PER_BAND; j++){
 395                     t = get_vlc2(gb, quant_vlc[res - 5][cnt > mpc8_thres[res]].table, quant_vlc[res - 5][cnt > mpc8_thres[res]].bits, 2) + quant_offsets[res - 5];
 396                     c->Q[ch][off + j] = t;
 397                     cnt = (cnt >> 1) + FFABS(c->Q[ch][off + j]);
 398                 }
 399                 break;
 400             default:
 401                 for(j = 0; j < SAMPLES_PER_BAND; j++){
 402                     c->Q[ch][off + j] = get_vlc2(gb, q9up_vlc.table, MPC8_Q9UP_BITS, 2);
 403                     if(res != 9){
 404                         c->Q[ch][off + j] <<= res - 9;
 405                         c->Q[ch][off + j] |= get_bits(gb, res - 9);
 406                     }
 407                     c->Q[ch][off + j] -= (1 << (res - 2)) - 1;
 408                 }
 409             }
 410         }
 411     }
 412
 413     ff_mpc_dequantize_and_synth(c, maxband - 1,
 414                                 (int16_t **)frame->extended_data,
 415                                 avctx->channels);
 416
 417     c->cur_frame++;
 418
 419     c->last_bits_used = get_bits_count(gb);
 420     if(get_bits_left(gb) < 8) // we have only padding left
 421         c->last_bits_used = buf_size << 3;
 422     if(c->cur_frame >= c->frames)
 423         c->cur_frame = 0;
 424
 425     *got_frame_ptr = 1;
 426
 427     return c->cur_frame ? c->last_bits_used >> 3 : buf_size;
 428 }
 429
 430 static av_cold void mpc8_decode_flush(AVCodecContext *avctx)
 431 {
 432     MPCContext *c = avctx->priv_data;
 433     c->cur_frame = 0;
 434 }
 435
 436 AVCodec ff_mpc8_decoder = {
 437     .name           = "mpc8",
 438     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Musepack SV8"),
 439     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 440     .id             = AV_CODEC_ID_MUSEPACK8,
 441     .priv_data_size = sizeof(MPCContext),
 442     .init           = mpc8_decode_init,
 443     .decode         = mpc8_decode_frame,
 444     .flush          = mpc8_decode_flush,
 445     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1,
 446     .sample_fmts    = (const enum AVSampleFormat[]) { AV_SAMPLE_FMT_S16P,
 447                                                       AV_SAMPLE_FMT_NONE },
 448 };