git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/pcm-mpeg.c

   1 /*
   2  * LPCM codecs for PCM formats found in MPEG streams
   3  * Copyright (c) 2009 Christian Schmidt
   4  *
   5  * This file is part of Libav.
   6  *
   7  * Libav 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  * Libav 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 Libav; 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  * PCM codecs for encodings found in MPEG streams (DVD/Blu-ray)
  25  */
  26
  27 #include "libavutil/audioconvert.h"
  28 #include "avcodec.h"
  29 #include "bytestream.h"
  30
  31 /*
  32  * Channel Mapping according to
  33  * Blu-ray Disc Read-Only Format Version 1
  34  * Part 3: Audio Visual Basic Specifications
  35  * mono     M1    X
  36  * stereo   L     R
  37  * 3/0      L     R    C    X
  38  * 2/1      L     R    S    X
  39  * 3/1      L     R    C    S
  40  * 2/2      L     R    LS   RS
  41  * 3/2      L     R    C    LS    RS    X
  42  * 3/2+lfe  L     R    C    LS    RS    lfe
  43  * 3/4      L     R    C    LS    Rls   Rrs  RS   X
  44  * 3/4+lfe  L     R    C    LS    Rls   Rrs  RS   lfe
  45  */
  46
  47 /**
  48  * Parse the header of a LPCM frame read from a MPEG-TS stream
  49  * @param avctx the codec context
  50  * @param header pointer to the first four bytes of the data packet
  51  */
  52 static int pcm_bluray_parse_header(AVCodecContext *avctx,
  53                                    const uint8_t *header)
  54 {
  55     static const uint8_t bits_per_samples[4] = { 0, 16, 20, 24 };
  56     static const uint32_t channel_layouts[16] = {
  57         0, AV_CH_LAYOUT_MONO, 0, AV_CH_LAYOUT_STEREO, AV_CH_LAYOUT_SURROUND,
  58         AV_CH_LAYOUT_2_1, AV_CH_LAYOUT_4POINT0, AV_CH_LAYOUT_2_2, AV_CH_LAYOUT_5POINT0,
  59         AV_CH_LAYOUT_5POINT1, AV_CH_LAYOUT_7POINT0, AV_CH_LAYOUT_7POINT1, 0, 0, 0, 0
  60     };
  61     static const uint8_t channels[16] = {
  62         0, 1, 0, 2, 3, 3, 4, 4, 5, 6, 7, 8, 0, 0, 0, 0
  63     };
  64     uint8_t channel_layout = header[2] >> 4;
  65
  66     if (avctx->debug & FF_DEBUG_PICT_INFO)
  67         av_dlog(avctx, "pcm_bluray_parse_header: header = %02x%02x%02x%02x\n",
  68                 header[0], header[1], header[2], header[3]);
  69
  70     /* get the sample depth and derive the sample format from it */
  71     avctx->bits_per_coded_sample = bits_per_samples[header[3] >> 6];
  72     if (!avctx->bits_per_coded_sample) {
  73         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "unsupported sample depth (0)\n");
  74         return -1;
  75     }
  76     avctx->sample_fmt = avctx->bits_per_coded_sample == 16 ? AV_SAMPLE_FMT_S16 :
  77                                                              AV_SAMPLE_FMT_S32;
  78
  79     /* get the sample rate. Not all values are known or exist. */
  80     switch (header[2] & 0x0f) {
  81     case 1:
  82         avctx->sample_rate = 48000;
  83         break;
  84     case 4:
  85         avctx->sample_rate = 96000;
  86         break;
  87     case 5:
  88         avctx->sample_rate = 192000;
  89         break;
  90     default:
  91         avctx->sample_rate = 0;
  92         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "unsupported sample rate (%d)\n",
  93                header[2] & 0x0f);
  94         return -1;
  95     }
  96
  97     /*
  98      * get the channel number (and mapping). Not all values are known or exist.
  99      * It must be noted that the number of channels in the MPEG stream can
 100      * differ from the actual meaningful number, e.g. mono audio still has two
 101      * channels, one being empty.
 102      */
 103     avctx->channel_layout  = channel_layouts[channel_layout];
 104     avctx->channels        =        channels[channel_layout];
 105     if (!avctx->channels) {
 106         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "unsupported channel configuration (%d)\n",
 107                channel_layout);
 108         return -1;
 109     }
 110
 111     avctx->bit_rate = avctx->channels * avctx->sample_rate *
 112                       avctx->bits_per_coded_sample;
 113
 114     if (avctx->debug & FF_DEBUG_PICT_INFO)
 115         av_dlog(avctx,
 116                 "pcm_bluray_parse_header: %d channels, %d bits per sample, %d kHz, %d kbit\n",
 117                 avctx->channels, avctx->bits_per_coded_sample,
 118                 avctx->sample_rate, avctx->bit_rate);
 119     return 0;
 120 }
 121
 122 typedef struct PCMBRDecode {
 123     AVFrame frame;
 124 } PCMBRDecode;
 125
 126 static av_cold int pcm_bluray_decode_init(AVCodecContext * avctx)
 127 {
 128     PCMBRDecode *s = avctx->priv_data;
 129
 130     avcodec_get_frame_defaults(&s->frame);
 131     avctx->coded_frame = &s->frame;
 132
 133     return 0;
 134 }
 135
 136 static int pcm_bluray_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
 137                                    int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
 138 {
 139     const uint8_t *src = avpkt->data;
 140     int buf_size = avpkt->size;
 141     PCMBRDecode *s = avctx->priv_data;
 142     GetByteContext gb;
 143     int num_source_channels, channel, retval;
 144     int sample_size, samples;
 145     int16_t *dst16;
 146     int32_t *dst32;
 147
 148     if (buf_size < 4) {
 149         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "PCM packet too small\n");
 150         return -1;
 151     }
 152
 153     if (pcm_bluray_parse_header(avctx, src))
 154         return -1;
 155     src += 4;
 156     buf_size -= 4;
 157
 158     bytestream2_init(&gb, src, buf_size);
 159
 160     /* There's always an even number of channels in the source */
 161     num_source_channels = FFALIGN(avctx->channels, 2);
 162     sample_size = (num_source_channels * (avctx->sample_fmt == AV_SAMPLE_FMT_S16 ? 16 : 24)) >> 3;
 163     samples = buf_size / sample_size;
 164
 165     /* get output buffer */
 166     s->frame.nb_samples = samples;
 167     if ((retval = avctx->get_buffer(avctx, &s->frame)) < 0) {
 168         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
 169         return retval;
 170     }
 171     dst16 = (int16_t *)s->frame.data[0];
 172     dst32 = (int32_t *)s->frame.data[0];
 173
 174     if (samples) {
 175         switch (avctx->channel_layout) {
 176             /* cases with same number of source and coded channels */
 177         case AV_CH_LAYOUT_STEREO:
 178         case AV_CH_LAYOUT_4POINT0:
 179         case AV_CH_LAYOUT_2_2:
 180             samples *= num_source_channels;
 181             if (AV_SAMPLE_FMT_S16 == avctx->sample_fmt) {
 182 #if HAVE_BIGENDIAN
 183                 bytestream2_get_buffer(&gb, dst16, buf_size);
 184 #else
 185                 do {
 186                     *dst16++ = bytestream2_get_be16u(&gb);
 187                 } while (--samples);
 188 #endif
 189             } else {
 190                 do {
 191                     *dst32++ = bytestream2_get_be24u(&gb) << 8;
 192                 } while (--samples);
 193             }
 194             break;
 195         /* cases where number of source channels = coded channels + 1 */
 196         case AV_CH_LAYOUT_MONO:
 197         case AV_CH_LAYOUT_SURROUND:
 198         case AV_CH_LAYOUT_2_1:
 199         case AV_CH_LAYOUT_5POINT0:
 200             if (AV_SAMPLE_FMT_S16 == avctx->sample_fmt) {
 201                 do {
 202 #if HAVE_BIGENDIAN
 203                     bytestream2_get_buffer(&gb, dst16, avctx->channels * 2);
 204                     dst16 += avctx->channels;
 205 #else
 206                     channel = avctx->channels;
 207                     do {
 208                         *dst16++ = bytestream2_get_be16u(&gb);
 209                     } while (--channel);
 210 #endif
 211                     bytestream2_skip(&gb, 2);
 212                 } while (--samples);
 213             } else {
 214                 do {
 215                     channel = avctx->channels;
 216                     do {
 217                         *dst32++ = bytestream2_get_be24u(&gb) << 8;
 218                     } while (--channel);
 219                     bytestream2_skip(&gb, 3);
 220                 } while (--samples);
 221             }
 222             break;
 223             /* remapping: L, R, C, LBack, RBack, LF */
 224         case AV_CH_LAYOUT_5POINT1:
 225             if (AV_SAMPLE_FMT_S16 == avctx->sample_fmt) {
 226                 do {
 227                     dst16[0] = bytestream2_get_be16u(&gb);
 228                     dst16[1] = bytestream2_get_be16u(&gb);
 229                     dst16[2] = bytestream2_get_be16u(&gb);
 230                     dst16[4] = bytestream2_get_be16u(&gb);
 231                     dst16[5] = bytestream2_get_be16u(&gb);
 232                     dst16[3] = bytestream2_get_be16u(&gb);
 233                     dst16 += 6;
 234                 } while (--samples);
 235             } else {
 236                 do {
 237                     dst32[0] = bytestream2_get_be24u(&gb) << 8;
 238                     dst32[1] = bytestream2_get_be24u(&gb) << 8;
 239                     dst32[2] = bytestream2_get_be24u(&gb) << 8;
 240                     dst32[4] = bytestream2_get_be24u(&gb) << 8;
 241                     dst32[5] = bytestream2_get_be24u(&gb) << 8;
 242                     dst32[3] = bytestream2_get_be24u(&gb) << 8;
 243                     dst32 += 6;
 244                 } while (--samples);
 245             }
 246             break;
 247             /* remapping: L, R, C, LSide, LBack, RBack, RSide, <unused> */
 248         case AV_CH_LAYOUT_7POINT0:
 249             if (AV_SAMPLE_FMT_S16 == avctx->sample_fmt) {
 250                 do {
 251                     dst16[0] = bytestream2_get_be16u(&gb);
 252                     dst16[1] = bytestream2_get_be16u(&gb);
 253                     dst16[2] = bytestream2_get_be16u(&gb);
 254                     dst16[5] = bytestream2_get_be16u(&gb);
 255                     dst16[3] = bytestream2_get_be16u(&gb);
 256                     dst16[4] = bytestream2_get_be16u(&gb);
 257                     dst16[6] = bytestream2_get_be16u(&gb);
 258                     dst16 += 7;
 259                     bytestream2_skip(&gb, 2);
 260                 } while (--samples);
 261             } else {
 262                 do {
 263                     dst32[0] = bytestream2_get_be24u(&gb) << 8;
 264                     dst32[1] = bytestream2_get_be24u(&gb) << 8;
 265                     dst32[2] = bytestream2_get_be24u(&gb) << 8;
 266                     dst32[5] = bytestream2_get_be24u(&gb) << 8;
 267                     dst32[3] = bytestream2_get_be24u(&gb) << 8;
 268                     dst32[4] = bytestream2_get_be24u(&gb) << 8;
 269                     dst32[6] = bytestream2_get_be24u(&gb) << 8;
 270                     dst32 += 7;
 271                     bytestream2_skip(&gb, 3);
 272                 } while (--samples);
 273             }
 274             break;
 275             /* remapping: L, R, C, LSide, LBack, RBack, RSide, LF */
 276         case AV_CH_LAYOUT_7POINT1:
 277             if (AV_SAMPLE_FMT_S16 == avctx->sample_fmt) {
 278                 do {
 279                     dst16[0] = bytestream2_get_be16u(&gb);
 280                     dst16[1] = bytestream2_get_be16u(&gb);
 281                     dst16[2] = bytestream2_get_be16u(&gb);
 282                     dst16[6] = bytestream2_get_be16u(&gb);
 283                     dst16[4] = bytestream2_get_be16u(&gb);
 284                     dst16[5] = bytestream2_get_be16u(&gb);
 285                     dst16[7] = bytestream2_get_be16u(&gb);
 286                     dst16[3] = bytestream2_get_be16u(&gb);
 287                     dst16 += 8;
 288                 } while (--samples);
 289             } else {
 290                 do {
 291                     dst32[0] = bytestream2_get_be24u(&gb) << 8;
 292                     dst32[1] = bytestream2_get_be24u(&gb) << 8;
 293                     dst32[2] = bytestream2_get_be24u(&gb) << 8;
 294                     dst32[6] = bytestream2_get_be24u(&gb) << 8;
 295                     dst32[4] = bytestream2_get_be24u(&gb) << 8;
 296                     dst32[5] = bytestream2_get_be24u(&gb) << 8;
 297                     dst32[7] = bytestream2_get_be24u(&gb) << 8;
 298                     dst32[3] = bytestream2_get_be24u(&gb) << 8;
 299                     dst32 += 8;
 300                 } while (--samples);
 301             }
 302             break;
 303         }
 304     }
 305
 306     *got_frame_ptr   = 1;
 307     *(AVFrame *)data = s->frame;
 308
 309     retval = bytestream2_tell(&gb);
 310     if (avctx->debug & FF_DEBUG_BITSTREAM)
 311         av_dlog(avctx, "pcm_bluray_decode_frame: decoded %d -> %d bytes\n",
 312                 retval, buf_size);
 313     return retval;
 314 }
 315
 316 AVCodec ff_pcm_bluray_decoder = {
 317     .name           = "pcm_bluray",
 318     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 319     .id             = CODEC_ID_PCM_BLURAY,
 320     .priv_data_size = sizeof(PCMBRDecode),
 321     .init           = pcm_bluray_decode_init,
 322     .decode         = pcm_bluray_decode_frame,
 323     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1,
 324     .sample_fmts = (const enum AVSampleFormat[]){AV_SAMPLE_FMT_S16, AV_SAMPLE_FMT_S32,
 325                                          AV_SAMPLE_FMT_NONE},
 326     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("PCM signed 16|20|24-bit big-endian for Blu-ray media"),
 327 };