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

   1 /*
   2  * PCM codecs
   3  * Copyright (c) 2001 Fabrice Bellard
   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
  25  */
  26
  27 #include "avcodec.h"
  28 #include "libavutil/common.h" /* for av_reverse */
  29 #include "bytestream.h"
  30 #include "pcm_tablegen.h"
  31
  32 #define MAX_CHANNELS 64
  33
  34 static av_cold int pcm_encode_init(AVCodecContext *avctx)
  35 {
  36     avctx->frame_size = 1;
  37     switch(avctx->codec->id) {
  38     case CODEC_ID_PCM_ALAW:
  39         pcm_alaw_tableinit();
  40         break;
  41     case CODEC_ID_PCM_MULAW:
  42         pcm_ulaw_tableinit();
  43         break;
  44     default:
  45         break;
  46     }
  47
  48     avctx->bits_per_coded_sample = av_get_bits_per_sample(avctx->codec->id);
  49     avctx->block_align = avctx->channels * avctx->bits_per_coded_sample/8;
  50     avctx->coded_frame= avcodec_alloc_frame();
  51     avctx->coded_frame->key_frame= 1;
  52
  53     return 0;
  54 }
  55
  56 static av_cold int pcm_encode_close(AVCodecContext *avctx)
  57 {
  58     av_freep(&avctx->coded_frame);
  59
  60     return 0;
  61 }
  62
  63 /**
  64  * Write PCM samples macro
  65  * @param type Datatype of native machine format
  66  * @param endian bytestream_put_xxx() suffix
  67  * @param src Source pointer (variable name)
  68  * @param dst Destination pointer (variable name)
  69  * @param n Total number of samples (variable name)
  70  * @param shift Bitshift (bits)
  71  * @param offset Sample value offset
  72  */
  73 #define ENCODE(type, endian, src, dst, n, shift, offset) \
  74     samples_##type = (type*)src; \
  75     for(;n>0;n--) { \
  76         register type v = (*samples_##type++ >> shift) + offset; \
  77         bytestream_put_##endian(&dst, v); \
  78     }
  79
  80 static int pcm_encode_frame(AVCodecContext *avctx,
  81                             unsigned char *frame, int buf_size, void *data)
  82 {
  83     int n, sample_size, v;
  84     short *samples;
  85     unsigned char *dst;
  86     uint8_t *srcu8;
  87     int16_t *samples_int16_t;
  88     int32_t *samples_int32_t;
  89     int64_t *samples_int64_t;
  90     uint16_t *samples_uint16_t;
  91     uint32_t *samples_uint32_t;
  92
  93     sample_size = av_get_bits_per_sample(avctx->codec->id)/8;
  94     n = buf_size / sample_size;
  95     samples = data;
  96     dst = frame;
  97
  98     if (avctx->sample_fmt!=avctx->codec->sample_fmts[0]) {
  99         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid sample_fmt\n");
 100         return -1;
 101     }
 102
 103     switch(avctx->codec->id) {
 104     case CODEC_ID_PCM_U32LE:
 105         ENCODE(uint32_t, le32, samples, dst, n, 0, 0x80000000)
 106         break;
 107     case CODEC_ID_PCM_U32BE:
 108         ENCODE(uint32_t, be32, samples, dst, n, 0, 0x80000000)
 109         break;
 110     case CODEC_ID_PCM_S24LE:
 111         ENCODE(int32_t, le24, samples, dst, n, 8, 0)
 112         break;
 113     case CODEC_ID_PCM_S24BE:
 114         ENCODE(int32_t, be24, samples, dst, n, 8, 0)
 115         break;
 116     case CODEC_ID_PCM_U24LE:
 117         ENCODE(uint32_t, le24, samples, dst, n, 8, 0x800000)
 118         break;
 119     case CODEC_ID_PCM_U24BE:
 120         ENCODE(uint32_t, be24, samples, dst, n, 8, 0x800000)
 121         break;
 122     case CODEC_ID_PCM_S24DAUD:
 123         for(;n>0;n--) {
 124             uint32_t tmp = av_reverse[(*samples >> 8) & 0xff] +
 125                            (av_reverse[*samples & 0xff] << 8);
 126             tmp <<= 4; // sync flags would go here
 127             bytestream_put_be24(&dst, tmp);
 128             samples++;
 129         }
 130         break;
 131     case CODEC_ID_PCM_U16LE:
 132         ENCODE(uint16_t, le16, samples, dst, n, 0, 0x8000)
 133         break;
 134     case CODEC_ID_PCM_U16BE:
 135         ENCODE(uint16_t, be16, samples, dst, n, 0, 0x8000)
 136         break;
 137     case CODEC_ID_PCM_S8:
 138         srcu8= data;
 139         for(;n>0;n--) {
 140             v = *srcu8++;
 141             *dst++ = v - 128;
 142         }
 143         break;
 144 #if HAVE_BIGENDIAN
 145     case CODEC_ID_PCM_F64LE:
 146         ENCODE(int64_t, le64, samples, dst, n, 0, 0)
 147         break;
 148     case CODEC_ID_PCM_S32LE:
 149     case CODEC_ID_PCM_F32LE:
 150         ENCODE(int32_t, le32, samples, dst, n, 0, 0)
 151         break;
 152     case CODEC_ID_PCM_S16LE:
 153         ENCODE(int16_t, le16, samples, dst, n, 0, 0)
 154         break;
 155     case CODEC_ID_PCM_F64BE:
 156     case CODEC_ID_PCM_F32BE:
 157     case CODEC_ID_PCM_S32BE:
 158     case CODEC_ID_PCM_S16BE:
 159 #else
 160     case CODEC_ID_PCM_F64BE:
 161         ENCODE(int64_t, be64, samples, dst, n, 0, 0)
 162         break;
 163     case CODEC_ID_PCM_F32BE:
 164     case CODEC_ID_PCM_S32BE:
 165         ENCODE(int32_t, be32, samples, dst, n, 0, 0)
 166         break;
 167     case CODEC_ID_PCM_S16BE:
 168         ENCODE(int16_t, be16, samples, dst, n, 0, 0)
 169         break;
 170     case CODEC_ID_PCM_F64LE:
 171     case CODEC_ID_PCM_F32LE:
 172     case CODEC_ID_PCM_S32LE:
 173     case CODEC_ID_PCM_S16LE:
 174 #endif /* HAVE_BIGENDIAN */
 175     case CODEC_ID_PCM_U8:
 176         memcpy(dst, samples, n*sample_size);
 177         dst += n*sample_size;
 178         break;
 179     case CODEC_ID_PCM_ZORK:
 180         for(;n>0;n--) {
 181             v= *samples++ >> 8;
 182             if(v<0)   v = -v;
 183             else      v+= 128;
 184             *dst++ = v;
 185         }
 186         break;
 187     case CODEC_ID_PCM_ALAW:
 188         for(;n>0;n--) {
 189             v = *samples++;
 190             *dst++ = linear_to_alaw[(v + 32768) >> 2];
 191         }
 192         break;
 193     case CODEC_ID_PCM_MULAW:
 194         for(;n>0;n--) {
 195             v = *samples++;
 196             *dst++ = linear_to_ulaw[(v + 32768) >> 2];
 197         }
 198         break;
 199     default:
 200         return -1;
 201     }
 202     //avctx->frame_size = (dst - frame) / (sample_size * avctx->channels);
 203
 204     return dst - frame;
 205 }
 206
 207 typedef struct PCMDecode {
 208     short table[256];
 209 } PCMDecode;
 210
 211 static av_cold int pcm_decode_init(AVCodecContext * avctx)
 212 {
 213     PCMDecode *s = avctx->priv_data;
 214     int i;
 215
 216     switch(avctx->codec->id) {
 217     case CODEC_ID_PCM_ALAW:
 218         for(i=0;i<256;i++)
 219             s->table[i] = alaw2linear(i);
 220         break;
 221     case CODEC_ID_PCM_MULAW:
 222         for(i=0;i<256;i++)
 223             s->table[i] = ulaw2linear(i);
 224         break;
 225     default:
 226         break;
 227     }
 228
 229     avctx->sample_fmt = avctx->codec->sample_fmts[0];
 230
 231     if (avctx->sample_fmt == SAMPLE_FMT_S32)
 232         avctx->bits_per_raw_sample = av_get_bits_per_sample(avctx->codec->id);
 233
 234     return 0;
 235 }
 236
 237 /**
 238  * Read PCM samples macro
 239  * @param type Datatype of native machine format
 240  * @param endian bytestream_get_xxx() endian suffix
 241  * @param src Source pointer (variable name)
 242  * @param dst Destination pointer (variable name)
 243  * @param n Total number of samples (variable name)
 244  * @param shift Bitshift (bits)
 245  * @param offset Sample value offset
 246  */
 247 #define DECODE(type, endian, src, dst, n, shift, offset) \
 248     dst_##type = (type*)dst; \
 249     for(;n>0;n--) { \
 250         register type v = bytestream_get_##endian(&src); \
 251         *dst_##type++ = (v - offset) << shift; \
 252     } \
 253     dst = (short*)dst_##type;
 254
 255 static int pcm_decode_frame(AVCodecContext *avctx,
 256                             void *data, int *data_size,
 257                             AVPacket *avpkt)
 258 {
 259     const uint8_t *buf = avpkt->data;
 260     int buf_size = avpkt->size;
 261     PCMDecode *s = avctx->priv_data;
 262     int sample_size, c, n;
 263     short *samples;
 264     const uint8_t *src, *src8, *src2[MAX_CHANNELS];
 265     uint8_t *dstu8;
 266     int16_t *dst_int16_t;
 267     int32_t *dst_int32_t;
 268     int64_t *dst_int64_t;
 269     uint16_t *dst_uint16_t;
 270     uint32_t *dst_uint32_t;
 271
 272     samples = data;
 273     src = buf;
 274
 275     if (avctx->sample_fmt!=avctx->codec->sample_fmts[0]) {
 276         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid sample_fmt\n");
 277         return -1;
 278     }
 279
 280     if(avctx->channels <= 0 || avctx->channels > MAX_CHANNELS){
 281         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "PCM channels out of bounds\n");
 282         return -1;
 283     }
 284
 285     sample_size = av_get_bits_per_sample(avctx->codec_id)/8;
 286
 287     /* av_get_bits_per_sample returns 0 for CODEC_ID_PCM_DVD */
 288     if (CODEC_ID_PCM_DVD == avctx->codec_id)
 289         /* 2 samples are interleaved per block in PCM_DVD */
 290         sample_size = avctx->bits_per_coded_sample * 2 / 8;
 291
 292     n = avctx->channels * sample_size;
 293
 294     if(n && buf_size % n){
 295         if (buf_size < n) {
 296             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid PCM packet\n");
 297             return -1;
 298         }else
 299             buf_size -= buf_size % n;
 300     }
 301
 302     buf_size= FFMIN(buf_size, *data_size/2);
 303     *data_size=0;
 304
 305     n = buf_size/sample_size;
 306
 307     switch(avctx->codec->id) {
 308     case CODEC_ID_PCM_U32LE:
 309         DECODE(uint32_t, le32, src, samples, n, 0, 0x80000000)
 310         break;
 311     case CODEC_ID_PCM_U32BE:
 312         DECODE(uint32_t, be32, src, samples, n, 0, 0x80000000)
 313         break;
 314     case CODEC_ID_PCM_S24LE:
 315         DECODE(int32_t, le24, src, samples, n, 8, 0)
 316         break;
 317     case CODEC_ID_PCM_S24BE:
 318         DECODE(int32_t, be24, src, samples, n, 8, 0)
 319         break;
 320     case CODEC_ID_PCM_U24LE:
 321         DECODE(uint32_t, le24, src, samples, n, 8, 0x800000)
 322         break;
 323     case CODEC_ID_PCM_U24BE:
 324         DECODE(uint32_t, be24, src, samples, n, 8, 0x800000)
 325         break;
 326     case CODEC_ID_PCM_S24DAUD:
 327         for(;n>0;n--) {
 328           uint32_t v = bytestream_get_be24(&src);
 329           v >>= 4; // sync flags are here
 330           *samples++ = av_reverse[(v >> 8) & 0xff] +
 331                        (av_reverse[v & 0xff] << 8);
 332         }
 333         break;
 334     case CODEC_ID_PCM_S16LE_PLANAR:
 335         n /= avctx->channels;
 336         for(c=0;c<avctx->channels;c++)
 337             src2[c] = &src[c*n*2];
 338         for(;n>0;n--)
 339             for(c=0;c<avctx->channels;c++)
 340                 *samples++ = bytestream_get_le16(&src2[c]);
 341         src = src2[avctx->channels-1];
 342         break;
 343     case CODEC_ID_PCM_U16LE:
 344         DECODE(uint16_t, le16, src, samples, n, 0, 0x8000)
 345         break;
 346     case CODEC_ID_PCM_U16BE:
 347         DECODE(uint16_t, be16, src, samples, n, 0, 0x8000)
 348         break;
 349     case CODEC_ID_PCM_S8:
 350         dstu8= (uint8_t*)samples;
 351         for(;n>0;n--) {
 352             *dstu8++ = *src++ + 128;
 353         }
 354         samples= (short*)dstu8;
 355         break;
 356 #if HAVE_BIGENDIAN
 357     case CODEC_ID_PCM_F64LE:
 358         DECODE(int64_t, le64, src, samples, n, 0, 0)
 359         break;
 360     case CODEC_ID_PCM_S32LE:
 361     case CODEC_ID_PCM_F32LE:
 362         DECODE(int32_t, le32, src, samples, n, 0, 0)
 363         break;
 364     case CODEC_ID_PCM_S16LE:
 365         DECODE(int16_t, le16, src, samples, n, 0, 0)
 366         break;
 367     case CODEC_ID_PCM_F64BE:
 368     case CODEC_ID_PCM_F32BE:
 369     case CODEC_ID_PCM_S32BE:
 370     case CODEC_ID_PCM_S16BE:
 371 #else
 372     case CODEC_ID_PCM_F64BE:
 373         DECODE(int64_t, be64, src, samples, n, 0, 0)
 374         break;
 375     case CODEC_ID_PCM_F32BE:
 376     case CODEC_ID_PCM_S32BE:
 377         DECODE(int32_t, be32, src, samples, n, 0, 0)
 378         break;
 379     case CODEC_ID_PCM_S16BE:
 380         DECODE(int16_t, be16, src, samples, n, 0, 0)
 381         break;
 382     case CODEC_ID_PCM_F64LE:
 383     case CODEC_ID_PCM_F32LE:
 384     case CODEC_ID_PCM_S32LE:
 385     case CODEC_ID_PCM_S16LE:
 386 #endif /* HAVE_BIGENDIAN */
 387     case CODEC_ID_PCM_U8:
 388         memcpy(samples, src, n*sample_size);
 389         src += n*sample_size;
 390         samples = (short*)((uint8_t*)data + n*sample_size);
 391         break;
 392     case CODEC_ID_PCM_ZORK:
 393         for(;n>0;n--) {
 394             int x= *src++;
 395             if(x&128) x-= 128;
 396             else      x = -x;
 397             *samples++ = x << 8;
 398         }
 399         break;
 400     case CODEC_ID_PCM_ALAW:
 401     case CODEC_ID_PCM_MULAW:
 402         for(;n>0;n--) {
 403             *samples++ = s->table[*src++];
 404         }
 405         break;
 406     case CODEC_ID_PCM_DVD:
 407         dst_int32_t = data;
 408         n /= avctx->channels;
 409         switch (avctx->bits_per_coded_sample) {
 410         case 20:
 411             while (n--) {
 412                 c = avctx->channels;
 413                 src8 = src + 4*c;
 414                 while (c--) {
 415                     *dst_int32_t++ = (bytestream_get_be16(&src) << 16) + ((*src8   &0xf0) << 8);
 416                     *dst_int32_t++ = (bytestream_get_be16(&src) << 16) + ((*src8++ &0x0f) << 12);
 417                 }
 418                 src = src8;
 419             }
 420             break;
 421         case 24:
 422             while (n--) {
 423                 c = avctx->channels;
 424                 src8 = src + 4*c;
 425                 while (c--) {
 426                     *dst_int32_t++ = (bytestream_get_be16(&src) << 16) + ((*src8++) << 8);
 427                     *dst_int32_t++ = (bytestream_get_be16(&src) << 16) + ((*src8++) << 8);
 428                 }
 429                 src = src8;
 430             }
 431             break;
 432         default:
 433             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "PCM DVD unsupported sample depth\n");
 434             return -1;
 435             break;
 436         }
 437         samples = (short *) dst_int32_t;
 438         break;
 439     default:
 440         return -1;
 441     }
 442     *data_size = (uint8_t *)samples - (uint8_t *)data;
 443     return src - buf;
 444 }
 445
 446 #if CONFIG_ENCODERS
 447 #define PCM_ENCODER(id,sample_fmt_,name,long_name_) \
 448 AVCodec name ## _encoder = {                    \
 449     #name,                                      \
 450     AVMEDIA_TYPE_AUDIO,                         \
 451     id,                                         \
 452     0,                                          \
 453     pcm_encode_init,                            \
 454     pcm_encode_frame,                           \
 455     pcm_encode_close,                           \
 456     NULL,                                       \
 457     .sample_fmts = (const enum SampleFormat[]){sample_fmt_,SAMPLE_FMT_NONE}, \
 458     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL(long_name_), \
 459 };
 460 #else
 461 #define PCM_ENCODER(id,sample_fmt_,name,long_name_)
 462 #endif
 463
 464 #if CONFIG_DECODERS
 465 #define PCM_DECODER(id,sample_fmt_,name,long_name_)         \
 466 AVCodec name ## _decoder = {                    \
 467     #name,                                      \
 468     AVMEDIA_TYPE_AUDIO,                         \
 469     id,                                         \
 470     sizeof(PCMDecode),                          \
 471     pcm_decode_init,                            \
 472     NULL,                                       \
 473     NULL,                                       \
 474     pcm_decode_frame,                           \
 475     .sample_fmts = (const enum SampleFormat[]){sample_fmt_,SAMPLE_FMT_NONE}, \
 476     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL(long_name_), \
 477 };
 478 #else
 479 #define PCM_DECODER(id,sample_fmt_,name,long_name_)
 480 #endif
 481
 482 #define PCM_CODEC(id, sample_fmt_, name, long_name_)         \
 483     PCM_ENCODER(id,sample_fmt_,name,long_name_) PCM_DECODER(id,sample_fmt_,name,long_name_)
 484
 485 /* Note: Do not forget to add new entries to the Makefile as well. */
 486 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_ALAW,  SAMPLE_FMT_S16, pcm_alaw, "PCM A-law");
 487 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_DVD,   SAMPLE_FMT_S32, pcm_dvd, "PCM signed 20|24-bit big-endian");
 488 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_F32BE, SAMPLE_FMT_FLT, pcm_f32be, "PCM 32-bit floating point big-endian");
 489 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_F32LE, SAMPLE_FMT_FLT, pcm_f32le, "PCM 32-bit floating point little-endian");
 490 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_F64BE, SAMPLE_FMT_DBL, pcm_f64be, "PCM 64-bit floating point big-endian");
 491 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_F64LE, SAMPLE_FMT_DBL, pcm_f64le, "PCM 64-bit floating point little-endian");
 492 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_MULAW, SAMPLE_FMT_S16, pcm_mulaw, "PCM mu-law");
 493 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_S8,    SAMPLE_FMT_U8,  pcm_s8, "PCM signed 8-bit");
 494 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_S16BE, SAMPLE_FMT_S16, pcm_s16be, "PCM signed 16-bit big-endian");
 495 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_S16LE, SAMPLE_FMT_S16, pcm_s16le, "PCM signed 16-bit little-endian");
 496 PCM_DECODER(CODEC_ID_PCM_S16LE_PLANAR, SAMPLE_FMT_S16, pcm_s16le_planar, "PCM 16-bit little-endian planar");
 497 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_S24BE, SAMPLE_FMT_S32, pcm_s24be, "PCM signed 24-bit big-endian");
 498 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_S24DAUD, SAMPLE_FMT_S16,  pcm_s24daud, "PCM D-Cinema audio signed 24-bit");
 499 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_S24LE, SAMPLE_FMT_S32, pcm_s24le, "PCM signed 24-bit little-endian");
 500 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_S32BE, SAMPLE_FMT_S32, pcm_s32be, "PCM signed 32-bit big-endian");
 501 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_S32LE, SAMPLE_FMT_S32, pcm_s32le, "PCM signed 32-bit little-endian");
 502 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_U8,    SAMPLE_FMT_U8,  pcm_u8, "PCM unsigned 8-bit");
 503 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_U16BE, SAMPLE_FMT_S16, pcm_u16be, "PCM unsigned 16-bit big-endian");
 504 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_U16LE, SAMPLE_FMT_S16, pcm_u16le, "PCM unsigned 16-bit little-endian");
 505 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_U24BE, SAMPLE_FMT_S32, pcm_u24be, "PCM unsigned 24-bit big-endian");
 506 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_U24LE, SAMPLE_FMT_S32, pcm_u24le, "PCM unsigned 24-bit little-endian");
 507 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_U32BE, SAMPLE_FMT_S32, pcm_u32be, "PCM unsigned 32-bit big-endian");
 508 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_U32LE, SAMPLE_FMT_S32, pcm_u32le, "PCM unsigned 32-bit little-endian");
 509 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_ZORK,  SAMPLE_FMT_S16, pcm_zork, "PCM Zork");