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 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  * PCM codecs for encodings found in MPEG streams (DVD/Blu-ray)
  25  */
  26
  27 #include "libavutil/channel_layout.h"
  28 #include "avcodec.h"
  29 #include "bytestream.h"
  30 #include "internal.h"
  31
  32 /*
  33  * Channel Mapping according to
  34  * Blu-ray Disc Read-Only Format Version 1
  35  * Part 3: Audio Visual Basic Specifications
  36  * mono     M1    X
  37  * stereo   L     R
  38  * 3/0      L     R    C    X
  39  * 2/1      L     R    S    X
  40  * 3/1      L     R    C    S
  41  * 2/2      L     R    LS   RS
  42  * 3/2      L     R    C    LS    RS    X
  43  * 3/2+lfe  L     R    C    LS    RS    lfe
  44  * 3/4      L     R    C    LS    Rls   Rrs  RS   X
  45  * 3/4+lfe  L     R    C    LS    Rls   Rrs  RS   lfe
  46  */
  47
  48 /**
  49  * Parse the header of a LPCM frame read from a MPEG-TS stream
  50  * @param avctx the codec context
  51  * @param header pointer to the first four bytes of the data packet
  52  */
  53 static int pcm_bluray_parse_header(AVCodecContext *avctx,
  54                                    const uint8_t *header)
  55 {
  56     static const uint8_t bits_per_samples[4] = { 0, 16, 20, 24 };
  57     static const uint32_t channel_layouts[16] = {
  58         0, AV_CH_LAYOUT_MONO, 0, AV_CH_LAYOUT_STEREO, AV_CH_LAYOUT_SURROUND,
  59         AV_CH_LAYOUT_2_1, AV_CH_LAYOUT_4POINT0, AV_CH_LAYOUT_2_2, AV_CH_LAYOUT_5POINT0,
  60         AV_CH_LAYOUT_5POINT1, AV_CH_LAYOUT_7POINT0, AV_CH_LAYOUT_7POINT1, 0, 0, 0, 0
  61     };
  62     static const uint8_t channels[16] = {
  63         0, 1, 0, 2, 3, 3, 4, 4, 5, 6, 7, 8, 0, 0, 0, 0
  64     };
  65     uint8_t channel_layout = header[2] >> 4;
  66
  67     if (avctx->debug & FF_DEBUG_PICT_INFO)
  68         av_dlog(avctx, "pcm_bluray_parse_header: header = %02x%02x%02x%02x\n",
  69                 header[0], header[1], header[2], header[3]);
  70
  71     /* get the sample depth and derive the sample format from it */
  72     avctx->bits_per_coded_sample = bits_per_samples[header[3] >> 6];
  73     if (!(avctx->bits_per_coded_sample == 16 || avctx->bits_per_coded_sample == 24)) {
  74         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "unsupported sample depth (%d)\n", avctx->bits_per_coded_sample);
  75         return -1;
  76     }
  77     avctx->sample_fmt = avctx->bits_per_coded_sample == 16 ? AV_SAMPLE_FMT_S16 :
  78                                                              AV_SAMPLE_FMT_S32;
  79     if (avctx->sample_fmt == AV_SAMPLE_FMT_S32)
  80         avctx->bits_per_raw_sample = avctx->bits_per_coded_sample;
  81
  82     /* get the sample rate. Not all values are used. */
  83     switch (header[2] & 0x0f) {
  84     case 1:
  85         avctx->sample_rate = 48000;
  86         break;
  87     case 4:
  88         avctx->sample_rate = 96000;
  89         break;
  90     case 5:
  91         avctx->sample_rate = 192000;
  92         break;
  93     default:
  94         avctx->sample_rate = 0;
  95         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "reserved sample rate (%d)\n",
  96                header[2] & 0x0f);
  97         return -1;
  98     }
  99
 100     /*
 101      * get the channel number (and mapping). Not all values are used.
 102      * It must be noted that the number of channels in the MPEG stream can
 103      * differ from the actual meaningful number, e.g. mono audio still has two
 104      * channels, one being empty.
 105      */
 106     avctx->channel_layout  = channel_layouts[channel_layout];
 107     avctx->channels        =        channels[channel_layout];
 108     if (!avctx->channels) {
 109         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "reserved channel configuration (%d)\n",
 110                channel_layout);
 111         return -1;
 112     }
 113
 114     avctx->bit_rate = FFALIGN(avctx->channels, 2) * avctx->sample_rate *
 115                       avctx->bits_per_coded_sample;
 116
 117     if (avctx->debug & FF_DEBUG_PICT_INFO)
 118         av_dlog(avctx,
 119                 "pcm_bluray_parse_header: %d channels, %d bits per sample, %d Hz, %d bit/s\n",
 120                 avctx->channels, avctx->bits_per_coded_sample,
 121                 avctx->sample_rate, avctx->bit_rate);
 122     return 0;
 123 }
 124
 125 typedef struct PCMBRDecode {
 126     AVFrame frame;
 127 } PCMBRDecode;
 128
 129 static av_cold int pcm_bluray_decode_init(AVCodecContext * avctx)
 130 {
 131     PCMBRDecode *s = avctx->priv_data;
 132
 133     avcodec_get_frame_defaults(&s->frame);
 134     avctx->coded_frame = &s->frame;
 135
 136     return 0;
 137 }
 138
 139 static int pcm_bluray_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
 140                                    int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
 141 {
 142     const uint8_t *src = avpkt->data;
 143     int buf_size = avpkt->size;
 144     PCMBRDecode *s = avctx->priv_data;
 145     GetByteContext gb;
 146     int num_source_channels, channel, retval;
 147     int sample_size, samples;
 148     int16_t *dst16;
 149     int32_t *dst32;
 150
 151     if (buf_size < 4) {
 152         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "PCM packet too small\n");
 153         return -1;
 154     }
 155
 156     if (pcm_bluray_parse_header(avctx, src))
 157         return -1;
 158     src += 4;
 159     buf_size -= 4;
 160
 161     bytestream2_init(&gb, src, buf_size);
 162
 163     /* There's always an even number of channels in the source */
 164     num_source_channels = FFALIGN(avctx->channels, 2);
 165     sample_size = (num_source_channels * (avctx->sample_fmt == AV_SAMPLE_FMT_S16 ? 16 : 24)) >> 3;
 166     samples = buf_size / sample_size;
 167
 168     /* get output buffer */
 169     s->frame.nb_samples = samples;
 170     if ((retval = ff_get_buffer(avctx, &s->frame)) < 0) {
 171         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
 172         return retval;
 173     }
 174     dst16 = (int16_t *)s->frame.data[0];
 175     dst32 = (int32_t *)s->frame.data[0];
 176
 177     if (samples) {
 178         switch (avctx->channel_layout) {
 179             /* cases with same number of source and coded channels */
 180         case AV_CH_LAYOUT_STEREO:
 181         case AV_CH_LAYOUT_4POINT0:
 182         case AV_CH_LAYOUT_2_2:
 183             samples *= num_source_channels;
 184             if (AV_SAMPLE_FMT_S16 == avctx->sample_fmt) {
 185 #if HAVE_BIGENDIAN
 186                 bytestream2_get_buffer(&gb, dst16, buf_size);
 187 #else
 188                 do {
 189                     *dst16++ = bytestream2_get_be16u(&gb);
 190                 } while (--samples);
 191 #endif
 192             } else {
 193                 do {
 194                     *dst32++ = bytestream2_get_be24u(&gb) << 8;
 195                 } while (--samples);
 196             }
 197             break;
 198         /* cases where number of source channels = coded channels + 1 */
 199         case AV_CH_LAYOUT_MONO:
 200         case AV_CH_LAYOUT_SURROUND:
 201         case AV_CH_LAYOUT_2_1:
 202         case AV_CH_LAYOUT_5POINT0:
 203             if (AV_SAMPLE_FMT_S16 == avctx->sample_fmt) {
 204                 do {
 205 #if HAVE_BIGENDIAN
 206                     bytestream2_get_buffer(&gb, dst16, avctx->channels * 2);
 207                     dst16 += avctx->channels;
 208 #else
 209                     channel = avctx->channels;
 210                     do {
 211                         *dst16++ = bytestream2_get_be16u(&gb);
 212                     } while (--channel);
 213 #endif
 214                     bytestream2_skip(&gb, 2);
 215                 } while (--samples);
 216             } else {
 217                 do {
 218                     channel = avctx->channels;
 219                     do {
 220                         *dst32++ = bytestream2_get_be24u(&gb) << 8;
 221                     } while (--channel);
 222                     bytestream2_skip(&gb, 3);
 223                 } while (--samples);
 224             }
 225             break;
 226             /* remapping: L, R, C, LBack, RBack, LF */
 227         case AV_CH_LAYOUT_5POINT1:
 228             if (AV_SAMPLE_FMT_S16 == avctx->sample_fmt) {
 229                 do {
 230                     dst16[0] = bytestream2_get_be16u(&gb);
 231                     dst16[1] = bytestream2_get_be16u(&gb);
 232                     dst16[2] = bytestream2_get_be16u(&gb);
 233                     dst16[4] = bytestream2_get_be16u(&gb);
 234                     dst16[5] = bytestream2_get_be16u(&gb);
 235                     dst16[3] = bytestream2_get_be16u(&gb);
 236                     dst16 += 6;
 237                 } while (--samples);
 238             } else {
 239                 do {
 240                     dst32[0] = bytestream2_get_be24u(&gb) << 8;
 241                     dst32[1] = bytestream2_get_be24u(&gb) << 8;
 242                     dst32[2] = bytestream2_get_be24u(&gb) << 8;
 243                     dst32[4] = bytestream2_get_be24u(&gb) << 8;
 244                     dst32[5] = bytestream2_get_be24u(&gb) << 8;
 245                     dst32[3] = bytestream2_get_be24u(&gb) << 8;
 246                     dst32 += 6;
 247                 } while (--samples);
 248             }
 249             break;
 250             /* remapping: L, R, C, LSide, LBack, RBack, RSide, <unused> */
 251         case AV_CH_LAYOUT_7POINT0:
 252             if (AV_SAMPLE_FMT_S16 == avctx->sample_fmt) {
 253                 do {
 254                     dst16[0] = bytestream2_get_be16u(&gb);
 255                     dst16[1] = bytestream2_get_be16u(&gb);
 256                     dst16[2] = bytestream2_get_be16u(&gb);
 257                     dst16[5] = bytestream2_get_be16u(&gb);
 258                     dst16[3] = bytestream2_get_be16u(&gb);
 259                     dst16[4] = bytestream2_get_be16u(&gb);
 260                     dst16[6] = bytestream2_get_be16u(&gb);
 261                     dst16 += 7;
 262                     bytestream2_skip(&gb, 2);
 263                 } while (--samples);
 264             } else {
 265                 do {
 266                     dst32[0] = bytestream2_get_be24u(&gb) << 8;
 267                     dst32[1] = bytestream2_get_be24u(&gb) << 8;
 268                     dst32[2] = bytestream2_get_be24u(&gb) << 8;
 269                     dst32[5] = bytestream2_get_be24u(&gb) << 8;
 270                     dst32[3] = bytestream2_get_be24u(&gb) << 8;
 271                     dst32[4] = bytestream2_get_be24u(&gb) << 8;
 272                     dst32[6] = bytestream2_get_be24u(&gb) << 8;
 273                     dst32 += 7;
 274                     bytestream2_skip(&gb, 3);
 275                 } while (--samples);
 276             }
 277             break;
 278             /* remapping: L, R, C, LSide, LBack, RBack, RSide, LF */
 279         case AV_CH_LAYOUT_7POINT1:
 280             if (AV_SAMPLE_FMT_S16 == avctx->sample_fmt) {
 281                 do {
 282                     dst16[0] = bytestream2_get_be16u(&gb);
 283                     dst16[1] = bytestream2_get_be16u(&gb);
 284                     dst16[2] = bytestream2_get_be16u(&gb);
 285                     dst16[6] = bytestream2_get_be16u(&gb);
 286                     dst16[4] = bytestream2_get_be16u(&gb);
 287                     dst16[5] = bytestream2_get_be16u(&gb);
 288                     dst16[7] = bytestream2_get_be16u(&gb);
 289                     dst16[3] = bytestream2_get_be16u(&gb);
 290                     dst16 += 8;
 291                 } while (--samples);
 292             } else {
 293                 do {
 294                     dst32[0] = bytestream2_get_be24u(&gb) << 8;
 295                     dst32[1] = bytestream2_get_be24u(&gb) << 8;
 296                     dst32[2] = bytestream2_get_be24u(&gb) << 8;
 297                     dst32[6] = bytestream2_get_be24u(&gb) << 8;
 298                     dst32[4] = bytestream2_get_be24u(&gb) << 8;
 299                     dst32[5] = bytestream2_get_be24u(&gb) << 8;
 300                     dst32[7] = bytestream2_get_be24u(&gb) << 8;
 301                     dst32[3] = bytestream2_get_be24u(&gb) << 8;
 302                     dst32 += 8;
 303                 } while (--samples);
 304             }
 305             break;
 306         }
 307     }
 308
 309     *got_frame_ptr   = 1;
 310     *(AVFrame *)data = s->frame;
 311
 312     retval = bytestream2_tell(&gb);
 313     if (avctx->debug & FF_DEBUG_BITSTREAM)
 314         av_dlog(avctx, "pcm_bluray_decode_frame: decoded %d -> %d bytes\n",
 315                 retval, buf_size);
 316     return retval + 4;
 317 }
 318
 319 AVCodec ff_pcm_bluray_decoder = {
 320     .name           = "pcm_bluray",
 321     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 322     .id             = AV_CODEC_ID_PCM_BLURAY,
 323     .priv_data_size = sizeof(PCMBRDecode),
 324     .init           = pcm_bluray_decode_init,
 325     .decode         = pcm_bluray_decode_frame,
 326     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1,
 327     .sample_fmts    = (const enum AVSampleFormat[]){
 328         AV_SAMPLE_FMT_S16, AV_SAMPLE_FMT_S32, AV_SAMPLE_FMT_NONE
 329     },
 330     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("PCM signed 16|20|24-bit big-endian for Blu-ray media"),
 331 };