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 "internal.h"
  33 #include "mpegaudiodsp.h"
  34
  35 #include "mpc.h"
  36 #include "mpc8data.h"
  37 #include "mpc8huff.h"
  38
  39 static VLC band_vlc, scfi_vlc[2], dscf_vlc[2], res_vlc[2];
  40 static VLC q1_vlc, q2_vlc[2], q3_vlc[2], quant_vlc[4][2], q9up_vlc;
  41
  42 static inline int mpc8_dec_base(GetBitContext *gb, int k, int n)
  43 {
  44     int len = mpc8_cnk_len[k-1][n-1] - 1;
  45     int code = len ? get_bits_long(gb, len) : 0;
  46
  47     if (code >= mpc8_cnk_lost[k-1][n-1])
  48         code = ((code << 1) | get_bits1(gb)) - mpc8_cnk_lost[k-1][n-1];
  49
  50     return code;
  51 }
  52
  53 static inline int mpc8_dec_enum(GetBitContext *gb, int k, int n)
  54 {
  55     int bits = 0;
  56     const uint32_t * C = mpc8_cnk[k-1];
  57     int code = mpc8_dec_base(gb, k, n);
  58
  59     do {
  60         n--;
  61         if (code >= C[n]) {
  62             bits |= 1U << n;
  63             code -= C[n];
  64             C -= 32;
  65             k--;
  66         }
  67     } while(k > 0);
  68
  69     return bits;
  70 }
  71
  72 static inline int mpc8_get_mod_golomb(GetBitContext *gb, int m)
  73 {
  74     if(mpc8_cnk_len[0][m] < 1) return 0;
  75     return mpc8_dec_base(gb, 1, m+1);
  76 }
  77
  78 static int mpc8_get_mask(GetBitContext *gb, int size, int t)
  79 {
  80     int mask = 0;
  81
  82     if(t && t != size)
  83          mask = mpc8_dec_enum(gb, FFMIN(t, size - t), size);
  84     if((t << 1) > size) mask = ~mask;
  85
  86     return mask;
  87 }
  88
  89 static av_cold void build_vlc(VLC *vlc, unsigned *buf_offset,
  90                               const uint8_t codes_counts[16],
  91                               const uint8_t **syms, int offset)
  92 {
  93     static VLC_TYPE vlc_buf[9296][2];
  94     uint8_t len[MPC8_MAX_VLC_SIZE];
  95     unsigned num = 0;
  96
  97     vlc->table           = &vlc_buf[*buf_offset];
  98     vlc->table_allocated = FF_ARRAY_ELEMS(vlc_buf) - *buf_offset;
  99
 100     for (int i = 16; i > 0; i--)
 101         for (unsigned tmp = num + codes_counts[i - 1]; num < tmp; num++)
 102             len[num] = i;
 103
 104     ff_init_vlc_from_lengths(vlc, FFMIN(len[0], 9), num, len, 1,
 105                              *syms, 1, 1, offset, INIT_VLC_STATIC_OVERLONG, NULL);
 106     *buf_offset += vlc->table_size;
 107     *syms       += num;
 108 }
 109
 110 static av_cold int mpc8_decode_init(AVCodecContext * avctx)
 111 {
 112     int i, offset = 0;
 113     MPCContext *c = avctx->priv_data;
 114     GetBitContext gb;
 115     static int vlc_initialized = 0;
 116     const uint8_t *q_syms   = mpc8_q_syms,  *bands_syms = mpc8_bands_syms;
 117     const uint8_t *res_syms = mpc8_res_syms, *scfi_syms = mpc8_scfi_syms;
 118     const uint8_t *dscf_syms = mpc8_dscf_syms;
 119     int channels;
 120
 121     if(avctx->extradata_size < 2){
 122         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Too small extradata size (%i)!\n", avctx->extradata_size);
 123         return -1;
 124     }
 125     memset(c->oldDSCF, 0, sizeof(c->oldDSCF));
 126     av_lfg_init(&c->rnd, 0xDEADBEEF);
 127     ff_mpadsp_init(&c->mpadsp);
 128
 129     init_get_bits(&gb, avctx->extradata, 16);
 130
 131     skip_bits(&gb, 3);//sample rate
 132     c->maxbands = get_bits(&gb, 5) + 1;
 133     if (c->maxbands >= BANDS) {
 134         av_log(avctx,AV_LOG_ERROR, "maxbands %d too high\n", c->maxbands);
 135         return AVERROR_INVALIDDATA;
 136     }
 137     channels = get_bits(&gb, 4) + 1;
 138     if (channels > 2) {
 139         avpriv_request_sample(avctx, "Multichannel MPC SV8");
 140         return AVERROR_PATCHWELCOME;
 141     }
 142     c->MSS = get_bits1(&gb);
 143     c->frames = 1 << (get_bits(&gb, 3) * 2);
 144
 145     avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_S16P;
 146     avctx->channel_layout = (channels==2) ? AV_CH_LAYOUT_STEREO : AV_CH_LAYOUT_MONO;
 147     avctx->channels = channels;
 148
 149     if(vlc_initialized) return 0;
 150     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "Initing VLC\n");
 151
 152     build_vlc(&band_vlc, &offset, mpc8_bands_len_counts, &bands_syms, 0);
 153
 154     build_vlc(&q1_vlc,   &offset, mpc8_q1_len_counts,   &q_syms, 0);
 155     build_vlc(&q9up_vlc, &offset, mpc8_q9up_len_counts, &q_syms, 0);
 156
 157     for(i = 0; i < 2; i++){
 158         build_vlc(&scfi_vlc[i], &offset, mpc8_scfi_len_counts[i], &scfi_syms, 0);
 159
 160         build_vlc(&dscf_vlc[i], &offset, mpc8_dscf_len_counts[i], &dscf_syms, 0);
 161
 162         build_vlc(&res_vlc[i],  &offset, mpc8_res_len_counts[i],  &res_syms,  0);
 163
 164         build_vlc(&q2_vlc[i], &offset, mpc8_q2_len_counts[i], &q_syms, 0);
 165         build_vlc(&q3_vlc[i], &offset, mpc8_q34_len_counts[i],
 166                   &q_syms, -48 - 16 * i);
 167         for (int j = 0; j < 4; j++)
 168             build_vlc(&quant_vlc[j][i], &offset, mpc8_q5_8_len_counts[i][j],
 169                       &q_syms, -((8 << j) - 1));
 170     }
 171     vlc_initialized = 1;
 172     ff_mpa_synth_init_fixed();
 173
 174     return 0;
 175 }
 176
 177 static int mpc8_decode_frame(AVCodecContext * avctx, void *data,
 178                              int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
 179 {
 180     AVFrame *frame     = data;
 181     const uint8_t *buf = avpkt->data;
 182     int buf_size = avpkt->size;
 183     MPCContext *c = avctx->priv_data;
 184     GetBitContext gb2, *gb = &gb2;
 185     int i, j, k, ch, cnt, res, t;
 186     Band *bands = c->bands;
 187     int off;
 188     int maxband, keyframe;
 189     int last[2];
 190
 191     keyframe = c->cur_frame == 0;
 192
 193     if(keyframe){
 194         memset(c->Q, 0, sizeof(c->Q));
 195         c->last_bits_used = 0;
 196     }
 197     if ((res = init_get_bits8(gb, buf, buf_size)) < 0)
 198         return res;
 199
 200     skip_bits(gb, c->last_bits_used & 7);
 201
 202     if(keyframe)
 203         maxband = mpc8_get_mod_golomb(gb, c->maxbands + 1);
 204     else{
 205         maxband = c->last_max_band + get_vlc2(gb, band_vlc.table, MPC8_BANDS_BITS, 2);
 206         if(maxband > 32) maxband -= 33;
 207     }
 208
 209     if (get_bits_left(gb) < 0) {
 210         *got_frame_ptr = 0;
 211         return buf_size;
 212     }
 213
 214     if(maxband > c->maxbands + 1) {
 215         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "maxband %d too large\n",maxband);
 216         return AVERROR_INVALIDDATA;
 217     }
 218     c->last_max_band = maxband;
 219
 220     /* read subband indexes */
 221     if(maxband){
 222         last[0] = last[1] = 0;
 223         for(i = maxband - 1; i >= 0; i--){
 224             for(ch = 0; ch < 2; ch++){
 225                 last[ch] = get_vlc2(gb, res_vlc[last[ch] > 2].table, MPC8_RES_BITS, 2) + last[ch];
 226                 if(last[ch] > 15) last[ch] -= 17;
 227                 bands[i].res[ch] = last[ch];
 228             }
 229         }
 230         if(c->MSS){
 231             int mask;
 232
 233             cnt = 0;
 234             for(i = 0; i < maxband; i++)
 235                 if(bands[i].res[0] || bands[i].res[1])
 236                     cnt++;
 237             t = mpc8_get_mod_golomb(gb, cnt);
 238             mask = mpc8_get_mask(gb, cnt, t);
 239             for(i = maxband - 1; i >= 0; i--)
 240                 if(bands[i].res[0] || bands[i].res[1]){
 241                     bands[i].msf = mask & 1;
 242                     mask >>= 1;
 243                 }
 244         }
 245     }
 246     for(i = maxband; i < c->maxbands; i++)
 247         bands[i].res[0] = bands[i].res[1] = 0;
 248
 249     if(keyframe){
 250         for(i = 0; i < 32; i++)
 251             c->oldDSCF[0][i] = c->oldDSCF[1][i] = 1;
 252     }
 253
 254     for(i = 0; i < maxband; i++){
 255         if(bands[i].res[0] || bands[i].res[1]){
 256             cnt = !!bands[i].res[0] + !!bands[i].res[1] - 1;
 257             if(cnt >= 0){
 258                 t = get_vlc2(gb, scfi_vlc[cnt].table, scfi_vlc[cnt].bits, 1);
 259                 if(bands[i].res[0]) bands[i].scfi[0] = t >> (2 * cnt);
 260                 if(bands[i].res[1]) bands[i].scfi[1] = t & 3;
 261             }
 262         }
 263     }
 264
 265     for(i = 0; i < maxband; i++){
 266         for(ch = 0; ch < 2; ch++){
 267             if(!bands[i].res[ch]) continue;
 268
 269             if(c->oldDSCF[ch][i]){
 270                 bands[i].scf_idx[ch][0] = get_bits(gb, 7) - 6;
 271                 c->oldDSCF[ch][i] = 0;
 272             }else{
 273                 t = get_vlc2(gb, dscf_vlc[1].table, MPC8_DSCF1_BITS, 2);
 274                 if(t == 64)
 275                     t += get_bits(gb, 6);
 276                 bands[i].scf_idx[ch][0] = ((bands[i].scf_idx[ch][2] + t - 25) & 0x7F) - 6;
 277             }
 278             for(j = 0; j < 2; j++){
 279                 if((bands[i].scfi[ch] << j) & 2)
 280                     bands[i].scf_idx[ch][j + 1] = bands[i].scf_idx[ch][j];
 281                 else{
 282                     t = get_vlc2(gb, dscf_vlc[0].table, MPC8_DSCF0_BITS, 2);
 283                     if(t == 31)
 284                         t = 64 + get_bits(gb, 6);
 285                     bands[i].scf_idx[ch][j + 1] = ((bands[i].scf_idx[ch][j] + t - 25) & 0x7F) - 6;
 286                 }
 287             }
 288         }
 289     }
 290
 291     for(i = 0, off = 0; i < maxband; i++, off += SAMPLES_PER_BAND){
 292         for(ch = 0; ch < 2; ch++){
 293             res = bands[i].res[ch];
 294             switch(res){
 295             case -1:
 296                 for(j = 0; j < SAMPLES_PER_BAND; j++)
 297                     c->Q[ch][off + j] = (av_lfg_get(&c->rnd) & 0x3FC) - 510;
 298                 break;
 299             case 0:
 300                 break;
 301             case 1:
 302                 for(j = 0; j < SAMPLES_PER_BAND; j += SAMPLES_PER_BAND / 2){
 303                     cnt = get_vlc2(gb, q1_vlc.table, MPC8_Q1_BITS, 2);
 304                     t = mpc8_get_mask(gb, 18, cnt);
 305                     for(k = 0; k < SAMPLES_PER_BAND / 2; k++)
 306                         c->Q[ch][off + j + k] = t & (1 << (SAMPLES_PER_BAND / 2 - k - 1))
 307                                                 ? (get_bits1(gb) << 1) - 1 : 0;
 308                 }
 309                 break;
 310             case 2:
 311                 cnt = 6;//2*mpc8_thres[res]
 312                 for(j = 0; j < SAMPLES_PER_BAND; j += 3){
 313                     t = get_vlc2(gb, q2_vlc[cnt > 3].table, MPC8_Q2_BITS, 2);
 314                     c->Q[ch][off + j + 0] = mpc8_idx50[t];
 315                     c->Q[ch][off + j + 1] = mpc8_idx51[t];
 316                     c->Q[ch][off + j + 2] = mpc8_idx52[t];
 317                     cnt = (cnt >> 1) + mpc8_huffq2[t];
 318                 }
 319                 break;
 320             case 3:
 321             case 4:
 322                 for(j = 0; j < SAMPLES_PER_BAND; j += 2){
 323                     t = get_vlc2(gb, q3_vlc[res - 3].table, MPC8_Q3_BITS, 2);
 324                     c->Q[ch][off + j + 1] = t >> 4;
 325                     c->Q[ch][off + j + 0] = sign_extend(t, 4);
 326                 }
 327                 break;
 328             case 5:
 329             case 6:
 330             case 7:
 331             case 8:
 332                 cnt = 2 * mpc8_thres[res];
 333                 for(j = 0; j < SAMPLES_PER_BAND; j++){
 334                     const VLC *vlc = &quant_vlc[res - 5][cnt > mpc8_thres[res]];
 335                     c->Q[ch][off + j] = get_vlc2(gb, vlc->table, vlc->bits, 2);
 336                     cnt = (cnt >> 1) + FFABS(c->Q[ch][off + j]);
 337                 }
 338                 break;
 339             default:
 340                 for(j = 0; j < SAMPLES_PER_BAND; j++){
 341                     c->Q[ch][off + j] = get_vlc2(gb, q9up_vlc.table, MPC8_Q9UP_BITS, 2);
 342                     if(res != 9){
 343                         c->Q[ch][off + j] <<= res - 9;
 344                         c->Q[ch][off + j] |= get_bits(gb, res - 9);
 345                     }
 346                     c->Q[ch][off + j] -= (1 << (res - 2)) - 1;
 347                 }
 348             }
 349         }
 350     }
 351
 352     frame->nb_samples = MPC_FRAME_SIZE;
 353     if ((res = ff_get_buffer(avctx, frame, 0)) < 0)
 354         return res;
 355
 356     ff_mpc_dequantize_and_synth(c, maxband - 1,
 357                                 (int16_t **)frame->extended_data,
 358                                 avctx->channels);
 359
 360     c->cur_frame++;
 361
 362     c->last_bits_used = get_bits_count(gb);
 363     if(c->cur_frame >= c->frames)
 364         c->cur_frame = 0;
 365     if (get_bits_left(gb) < 0) {
 366         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Overread %d\n", -get_bits_left(gb));
 367         c->last_bits_used = buf_size << 3;
 368     } else if (c->cur_frame == 0 && get_bits_left(gb) < 8) {// we have only padding left
 369         c->last_bits_used = buf_size << 3;
 370     }
 371
 372     *got_frame_ptr = 1;
 373
 374     return c->cur_frame ? c->last_bits_used >> 3 : buf_size;
 375 }
 376
 377 static av_cold void mpc8_decode_flush(AVCodecContext *avctx)
 378 {
 379     MPCContext *c = avctx->priv_data;
 380     c->cur_frame = 0;
 381 }
 382
 383 AVCodec ff_mpc8_decoder = {
 384     .name           = "mpc8",
 385     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Musepack SV8"),
 386     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 387     .id             = AV_CODEC_ID_MUSEPACK8,
 388     .priv_data_size = sizeof(MPCContext),
 389     .init           = mpc8_decode_init,
 390     .decode         = mpc8_decode_frame,
 391     .flush          = mpc8_decode_flush,
 392     .capabilities   = AV_CODEC_CAP_DR1,
 393     .sample_fmts    = (const enum AVSampleFormat[]) { AV_SAMPLE_FMT_S16P,
 394                                                       AV_SAMPLE_FMT_NONE },
 395 };