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 "libavutil/thread.h"
  31 #include "avcodec.h"
  32 #include "get_bits.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 inline int mpc8_dec_base(GetBitContext *gb, int k, int n)
  44 {
  45     int len = mpc8_cnk_len[k-1][n-1] - 1;
  46     int code = len ? get_bits_long(gb, len) : 0;
  47
  48     if (code >= mpc8_cnk_lost[k-1][n-1])
  49         code = ((code << 1) | get_bits1(gb)) - mpc8_cnk_lost[k-1][n-1];
  50
  51     return code;
  52 }
  53
  54 static inline int mpc8_dec_enum(GetBitContext *gb, int k, int n)
  55 {
  56     int bits = 0;
  57     const uint32_t * C = mpc8_cnk[k-1];
  58     int code = mpc8_dec_base(gb, k, n);
  59
  60     do {
  61         n--;
  62         if (code >= C[n]) {
  63             bits |= 1U << n;
  64             code -= C[n];
  65             C -= 32;
  66             k--;
  67         }
  68     } while(k > 0);
  69
  70     return bits;
  71 }
  72
  73 static inline int mpc8_get_mod_golomb(GetBitContext *gb, int m)
  74 {
  75     if(mpc8_cnk_len[0][m] < 1) return 0;
  76     return mpc8_dec_base(gb, 1, m+1);
  77 }
  78
  79 static int mpc8_get_mask(GetBitContext *gb, int size, int t)
  80 {
  81     int mask = 0;
  82
  83     if(t && t != size)
  84          mask = mpc8_dec_enum(gb, FFMIN(t, size - t), size);
  85     if((t << 1) > size) mask = ~mask;
  86
  87     return mask;
  88 }
  89
  90 static av_cold void build_vlc(VLC *vlc, unsigned *buf_offset,
  91                               const uint8_t codes_counts[16],
  92                               const uint8_t **syms, int offset)
  93 {
  94     static VLC_TYPE vlc_buf[9296][2];
  95     uint8_t len[MPC8_MAX_VLC_SIZE];
  96     unsigned num = 0;
  97
  98     vlc->table           = &vlc_buf[*buf_offset];
  99     vlc->table_allocated = FF_ARRAY_ELEMS(vlc_buf) - *buf_offset;
 100
 101     for (int i = 16; i > 0; i--)
 102         for (unsigned tmp = num + codes_counts[i - 1]; num < tmp; num++)
 103             len[num] = i;
 104
 105     ff_init_vlc_from_lengths(vlc, FFMIN(len[0], 9), num, len, 1,
 106                              *syms, 1, 1, offset, INIT_VLC_STATIC_OVERLONG, NULL);
 107     *buf_offset += vlc->table_size;
 108     *syms       += num;
 109 }
 110
 111 static av_cold void mpc8_init_static(void)
 112 {
 113     const uint8_t *q_syms   = mpc8_q_syms,  *bands_syms = mpc8_bands_syms;
 114     const uint8_t *res_syms = mpc8_res_syms, *scfi_syms = mpc8_scfi_syms;
 115     const uint8_t *dscf_syms = mpc8_dscf_syms;
 116     unsigned offset = 0;
 117
 118     build_vlc(&band_vlc, &offset, mpc8_bands_len_counts, &bands_syms, 0);
 119
 120     build_vlc(&q1_vlc,   &offset, mpc8_q1_len_counts,   &q_syms, 0);
 121     build_vlc(&q9up_vlc, &offset, mpc8_q9up_len_counts, &q_syms, 0);
 122
 123     for (int i = 0; i < 2; i++){
 124         build_vlc(&scfi_vlc[i], &offset, mpc8_scfi_len_counts[i], &scfi_syms, 0);
 125
 126         build_vlc(&dscf_vlc[i], &offset, mpc8_dscf_len_counts[i], &dscf_syms, 0);
 127
 128         build_vlc(&res_vlc[i],  &offset, mpc8_res_len_counts[i],  &res_syms,  0);
 129
 130         build_vlc(&q2_vlc[i], &offset, mpc8_q2_len_counts[i], &q_syms, 0);
 131         build_vlc(&q3_vlc[i], &offset, mpc8_q34_len_counts[i],
 132                   &q_syms, -48 - 16 * i);
 133         for (int j = 0; j < 4; j++)
 134             build_vlc(&quant_vlc[j][i], &offset, mpc8_q5_8_len_counts[i][j],
 135                       &q_syms, -((8 << j) - 1));
 136     }
 137     ff_mpa_synth_init_fixed();
 138 }
 139
 140 static av_cold int mpc8_decode_init(AVCodecContext * avctx)
 141 {
 142     static AVOnce init_static_once = AV_ONCE_INIT;
 143     MPCContext *c = avctx->priv_data;
 144     GetBitContext gb;
 145     int channels;
 146
 147     if(avctx->extradata_size < 2){
 148         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Too small extradata size (%i)!\n", avctx->extradata_size);
 149         return -1;
 150     }
 151     memset(c->oldDSCF, 0, sizeof(c->oldDSCF));
 152     av_lfg_init(&c->rnd, 0xDEADBEEF);
 153     ff_mpadsp_init(&c->mpadsp);
 154
 155     init_get_bits(&gb, avctx->extradata, 16);
 156
 157     skip_bits(&gb, 3);//sample rate
 158     c->maxbands = get_bits(&gb, 5) + 1;
 159     if (c->maxbands >= BANDS) {
 160         av_log(avctx,AV_LOG_ERROR, "maxbands %d too high\n", c->maxbands);
 161         return AVERROR_INVALIDDATA;
 162     }
 163     channels = get_bits(&gb, 4) + 1;
 164     if (channels > 2) {
 165         avpriv_request_sample(avctx, "Multichannel MPC SV8");
 166         return AVERROR_PATCHWELCOME;
 167     }
 168     c->MSS = get_bits1(&gb);
 169     c->frames = 1 << (get_bits(&gb, 3) * 2);
 170
 171     avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_S16P;
 172     avctx->channel_layout = (channels==2) ? AV_CH_LAYOUT_STEREO : AV_CH_LAYOUT_MONO;
 173     avctx->channels = channels;
 174
 175     ff_thread_once(&init_static_once, mpc8_init_static);
 176
 177     return 0;
 178 }
 179
 180 static int mpc8_decode_frame(AVCodecContext * avctx, void *data,
 181                              int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
 182 {
 183     AVFrame *frame     = data;
 184     const uint8_t *buf = avpkt->data;
 185     int buf_size = avpkt->size;
 186     MPCContext *c = avctx->priv_data;
 187     GetBitContext gb2, *gb = &gb2;
 188     int i, j, k, ch, cnt, res, t;
 189     Band *bands = c->bands;
 190     int off;
 191     int maxband, keyframe;
 192     int last[2];
 193
 194     keyframe = c->cur_frame == 0;
 195
 196     if(keyframe){
 197         memset(c->Q, 0, sizeof(c->Q));
 198         c->last_bits_used = 0;
 199     }
 200     if ((res = init_get_bits8(gb, buf, buf_size)) < 0)
 201         return res;
 202
 203     skip_bits(gb, c->last_bits_used & 7);
 204
 205     if(keyframe)
 206         maxband = mpc8_get_mod_golomb(gb, c->maxbands + 1);
 207     else{
 208         maxband = c->last_max_band + get_vlc2(gb, band_vlc.table, MPC8_BANDS_BITS, 2);
 209         if(maxband > 32) maxband -= 33;
 210     }
 211
 212     if (get_bits_left(gb) < 0) {
 213         *got_frame_ptr = 0;
 214         return buf_size;
 215     }
 216
 217     if(maxband > c->maxbands + 1) {
 218         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "maxband %d too large\n",maxband);
 219         return AVERROR_INVALIDDATA;
 220     }
 221     c->last_max_band = maxband;
 222
 223     /* read subband indexes */
 224     if(maxband){
 225         last[0] = last[1] = 0;
 226         for(i = maxband - 1; i >= 0; i--){
 227             for(ch = 0; ch < 2; ch++){
 228                 last[ch] = get_vlc2(gb, res_vlc[last[ch] > 2].table, MPC8_RES_BITS, 2) + last[ch];
 229                 if(last[ch] > 15) last[ch] -= 17;
 230                 bands[i].res[ch] = last[ch];
 231             }
 232         }
 233         if(c->MSS){
 234             int mask;
 235
 236             cnt = 0;
 237             for(i = 0; i < maxband; i++)
 238                 if(bands[i].res[0] || bands[i].res[1])
 239                     cnt++;
 240             t = mpc8_get_mod_golomb(gb, cnt);
 241             mask = mpc8_get_mask(gb, cnt, t);
 242             for(i = maxband - 1; i >= 0; i--)
 243                 if(bands[i].res[0] || bands[i].res[1]){
 244                     bands[i].msf = mask & 1;
 245                     mask >>= 1;
 246                 }
 247         }
 248     }
 249     for(i = maxband; i < c->maxbands; i++)
 250         bands[i].res[0] = bands[i].res[1] = 0;
 251
 252     if(keyframe){
 253         for(i = 0; i < 32; i++)
 254             c->oldDSCF[0][i] = c->oldDSCF[1][i] = 1;
 255     }
 256
 257     for(i = 0; i < maxband; i++){
 258         if(bands[i].res[0] || bands[i].res[1]){
 259             cnt = !!bands[i].res[0] + !!bands[i].res[1] - 1;
 260             if(cnt >= 0){
 261                 t = get_vlc2(gb, scfi_vlc[cnt].table, scfi_vlc[cnt].bits, 1);
 262                 if(bands[i].res[0]) bands[i].scfi[0] = t >> (2 * cnt);
 263                 if(bands[i].res[1]) bands[i].scfi[1] = t & 3;
 264             }
 265         }
 266     }
 267
 268     for(i = 0; i < maxband; i++){
 269         for(ch = 0; ch < 2; ch++){
 270             if(!bands[i].res[ch]) continue;
 271
 272             if(c->oldDSCF[ch][i]){
 273                 bands[i].scf_idx[ch][0] = get_bits(gb, 7) - 6;
 274                 c->oldDSCF[ch][i] = 0;
 275             }else{
 276                 t = get_vlc2(gb, dscf_vlc[1].table, MPC8_DSCF1_BITS, 2);
 277                 if(t == 64)
 278                     t += get_bits(gb, 6);
 279                 bands[i].scf_idx[ch][0] = ((bands[i].scf_idx[ch][2] + t - 25) & 0x7F) - 6;
 280             }
 281             for(j = 0; j < 2; j++){
 282                 if((bands[i].scfi[ch] << j) & 2)
 283                     bands[i].scf_idx[ch][j + 1] = bands[i].scf_idx[ch][j];
 284                 else{
 285                     t = get_vlc2(gb, dscf_vlc[0].table, MPC8_DSCF0_BITS, 2);
 286                     if(t == 31)
 287                         t = 64 + get_bits(gb, 6);
 288                     bands[i].scf_idx[ch][j + 1] = ((bands[i].scf_idx[ch][j] + t - 25) & 0x7F) - 6;
 289                 }
 290             }
 291         }
 292     }
 293
 294     for(i = 0, off = 0; i < maxband; i++, off += SAMPLES_PER_BAND){
 295         for(ch = 0; ch < 2; ch++){
 296             res = bands[i].res[ch];
 297             switch(res){
 298             case -1:
 299                 for(j = 0; j < SAMPLES_PER_BAND; j++)
 300                     c->Q[ch][off + j] = (av_lfg_get(&c->rnd) & 0x3FC) - 510;
 301                 break;
 302             case 0:
 303                 break;
 304             case 1:
 305                 for(j = 0; j < SAMPLES_PER_BAND; j += SAMPLES_PER_BAND / 2){
 306                     cnt = get_vlc2(gb, q1_vlc.table, MPC8_Q1_BITS, 2);
 307                     t = mpc8_get_mask(gb, 18, cnt);
 308                     for(k = 0; k < SAMPLES_PER_BAND / 2; k++)
 309                         c->Q[ch][off + j + k] = t & (1 << (SAMPLES_PER_BAND / 2 - k - 1))
 310                                                 ? (get_bits1(gb) << 1) - 1 : 0;
 311                 }
 312                 break;
 313             case 2:
 314                 cnt = 6;//2*mpc8_thres[res]
 315                 for(j = 0; j < SAMPLES_PER_BAND; j += 3){
 316                     t = get_vlc2(gb, q2_vlc[cnt > 3].table, MPC8_Q2_BITS, 2);
 317                     c->Q[ch][off + j + 0] = mpc8_idx50[t];
 318                     c->Q[ch][off + j + 1] = mpc8_idx51[t];
 319                     c->Q[ch][off + j + 2] = mpc8_idx52[t];
 320                     cnt = (cnt >> 1) + mpc8_huffq2[t];
 321                 }
 322                 break;
 323             case 3:
 324             case 4:
 325                 for(j = 0; j < SAMPLES_PER_BAND; j += 2){
 326                     t = get_vlc2(gb, q3_vlc[res - 3].table, MPC8_Q3_BITS, 2);
 327                     c->Q[ch][off + j + 1] = t >> 4;
 328                     c->Q[ch][off + j + 0] = sign_extend(t, 4);
 329                 }
 330                 break;
 331             case 5:
 332             case 6:
 333             case 7:
 334             case 8:
 335                 cnt = 2 * mpc8_thres[res];
 336                 for(j = 0; j < SAMPLES_PER_BAND; j++){
 337                     const VLC *vlc = &quant_vlc[res - 5][cnt > mpc8_thres[res]];
 338                     c->Q[ch][off + j] = get_vlc2(gb, vlc->table, vlc->bits, 2);
 339                     cnt = (cnt >> 1) + FFABS(c->Q[ch][off + j]);
 340                 }
 341                 break;
 342             default:
 343                 for(j = 0; j < SAMPLES_PER_BAND; j++){
 344                     c->Q[ch][off + j] = get_vlc2(gb, q9up_vlc.table, MPC8_Q9UP_BITS, 2);
 345                     if(res != 9){
 346                         c->Q[ch][off + j] <<= res - 9;
 347                         c->Q[ch][off + j] |= get_bits(gb, res - 9);
 348                     }
 349                     c->Q[ch][off + j] -= (1 << (res - 2)) - 1;
 350                 }
 351             }
 352         }
 353     }
 354
 355     frame->nb_samples = MPC_FRAME_SIZE;
 356     if ((res = ff_get_buffer(avctx, frame, 0)) < 0)
 357         return res;
 358
 359     ff_mpc_dequantize_and_synth(c, maxband - 1,
 360                                 (int16_t **)frame->extended_data,
 361                                 avctx->channels);
 362
 363     c->cur_frame++;
 364
 365     c->last_bits_used = get_bits_count(gb);
 366     if(c->cur_frame >= c->frames)
 367         c->cur_frame = 0;
 368     if (get_bits_left(gb) < 0) {
 369         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Overread %d\n", -get_bits_left(gb));
 370         c->last_bits_used = buf_size << 3;
 371     } else if (c->cur_frame == 0 && get_bits_left(gb) < 8) {// we have only padding left
 372         c->last_bits_used = buf_size << 3;
 373     }
 374
 375     *got_frame_ptr = 1;
 376
 377     return c->cur_frame ? c->last_bits_used >> 3 : buf_size;
 378 }
 379
 380 static av_cold void mpc8_decode_flush(AVCodecContext *avctx)
 381 {
 382     MPCContext *c = avctx->priv_data;
 383     c->cur_frame = 0;
 384 }
 385
 386 AVCodec ff_mpc8_decoder = {
 387     .name           = "mpc8",
 388     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Musepack SV8"),
 389     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 390     .id             = AV_CODEC_ID_MUSEPACK8,
 391     .priv_data_size = sizeof(MPCContext),
 392     .init           = mpc8_decode_init,
 393     .decode         = mpc8_decode_frame,
 394     .flush          = mpc8_decode_flush,
 395     .capabilities   = AV_CODEC_CAP_DR1 | AV_CODEC_CAP_CHANNEL_CONF,
 396     .sample_fmts    = (const enum AVSampleFormat[]) { AV_SAMPLE_FMT_S16P,
 397                                                       AV_SAMPLE_FMT_NONE },
 398     .caps_internal  = FF_CODEC_CAP_INIT_THREADSAFE,
 399 };