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 pcm.c
  24  * PCM codecs
  25  */
  26
  27 #include "avcodec.h"
  28 #include "bitstream.h" // for ff_reverse
  29
  30 /* from g711.c by SUN microsystems (unrestricted use) */
  31
  32 #define         SIGN_BIT        (0x80)      /* Sign bit for a A-law byte. */
  33 #define         QUANT_MASK      (0xf)       /* Quantization field mask. */
  34 #define         NSEGS           (8)         /* Number of A-law segments. */
  35 #define         SEG_SHIFT       (4)         /* Left shift for segment number. */
  36 #define         SEG_MASK        (0x70)      /* Segment field mask. */
  37
  38 #define         BIAS            (0x84)      /* Bias for linear code. */
  39
  40 /*
  41  * alaw2linear() - Convert an A-law value to 16-bit linear PCM
  42  *
  43  */
  44 static int alaw2linear(unsigned char a_val)
  45 {
  46         int t;
  47         int seg;
  48
  49         a_val ^= 0x55;
  50
  51         t = a_val & QUANT_MASK;
  52         seg = ((unsigned)a_val & SEG_MASK) >> SEG_SHIFT;
  53         if(seg) t= (t + t + 1 + 32) << (seg + 2);
  54         else    t= (t + t + 1     ) << 3;
  55
  56         return ((a_val & SIGN_BIT) ? t : -t);
  57 }
  58
  59 static int ulaw2linear(unsigned char u_val)
  60 {
  61         int t;
  62
  63         /* Complement to obtain normal u-law value. */
  64         u_val = ~u_val;
  65
  66         /*
  67          * Extract and bias the quantization bits. Then
  68          * shift up by the segment number and subtract out the bias.
  69          */
  70         t = ((u_val & QUANT_MASK) << 3) + BIAS;
  71         t <<= ((unsigned)u_val & SEG_MASK) >> SEG_SHIFT;
  72
  73         return ((u_val & SIGN_BIT) ? (BIAS - t) : (t - BIAS));
  74 }
  75
  76 /* 16384 entries per table */
  77 static uint8_t linear_to_alaw[16384];
  78 static uint8_t linear_to_ulaw[16384];
  79
  80 static void build_xlaw_table(uint8_t *linear_to_xlaw,
  81                              int (*xlaw2linear)(unsigned char),
  82                              int mask)
  83 {
  84     int i, j, v, v1, v2;
  85
  86     j = 0;
  87     for(i=0;i<128;i++) {
  88         if (i != 127) {
  89             v1 = xlaw2linear(i ^ mask);
  90             v2 = xlaw2linear((i + 1) ^ mask);
  91             v = (v1 + v2 + 4) >> 3;
  92         } else {
  93             v = 8192;
  94         }
  95         for(;j<v;j++) {
  96             linear_to_xlaw[8192 + j] = (i ^ mask);
  97             if (j > 0)
  98                 linear_to_xlaw[8192 - j] = (i ^ (mask ^ 0x80));
  99         }
 100     }
 101     linear_to_xlaw[0] = linear_to_xlaw[1];
 102 }
 103
 104 static int pcm_encode_init(AVCodecContext *avctx)
 105 {
 106     avctx->frame_size = 1;
 107     switch(avctx->codec->id) {
 108     case CODEC_ID_PCM_ALAW:
 109         build_xlaw_table(linear_to_alaw, alaw2linear, 0xd5);
 110         break;
 111     case CODEC_ID_PCM_MULAW:
 112         build_xlaw_table(linear_to_ulaw, ulaw2linear, 0xff);
 113         break;
 114     default:
 115         break;
 116     }
 117
 118     switch(avctx->codec->id) {
 119     case CODEC_ID_PCM_S32LE:
 120     case CODEC_ID_PCM_S32BE:
 121     case CODEC_ID_PCM_U32LE:
 122     case CODEC_ID_PCM_U32BE:
 123         avctx->block_align = 4 * avctx->channels;
 124         break;
 125     case CODEC_ID_PCM_S24LE:
 126     case CODEC_ID_PCM_S24BE:
 127     case CODEC_ID_PCM_U24LE:
 128     case CODEC_ID_PCM_U24BE:
 129     case CODEC_ID_PCM_S24DAUD:
 130         avctx->block_align = 3 * avctx->channels;
 131         break;
 132     case CODEC_ID_PCM_S16LE:
 133     case CODEC_ID_PCM_S16BE:
 134     case CODEC_ID_PCM_U16LE:
 135     case CODEC_ID_PCM_U16BE:
 136         avctx->block_align = 2 * avctx->channels;
 137         break;
 138     case CODEC_ID_PCM_S8:
 139     case CODEC_ID_PCM_U8:
 140     case CODEC_ID_PCM_MULAW:
 141     case CODEC_ID_PCM_ALAW:
 142         avctx->block_align = avctx->channels;
 143         break;
 144     default:
 145         break;
 146     }
 147
 148     avctx->coded_frame= avcodec_alloc_frame();
 149     avctx->coded_frame->key_frame= 1;
 150
 151     return 0;
 152 }
 153
 154 static int pcm_encode_close(AVCodecContext *avctx)
 155 {
 156     av_freep(&avctx->coded_frame);
 157
 158     return 0;
 159 }
 160
 161 /**
 162  * \brief convert samples from 16 bit
 163  * \param bps byte per sample for the destination format, must be >= 2
 164  * \param le 0 for big-, 1 for little-endian
 165  * \param us 0 for signed, 1 for unsigned output
 166  * \param samples input samples
 167  * \param dst output samples
 168  * \param n number of samples in samples buffer.
 169  */
 170 static inline void encode_from16(int bps, int le, int us,
 171                                short **samples, uint8_t **dst, int n) {
 172     if (bps > 2)
 173         memset(*dst, 0, n * bps);
 174     if (le) *dst += bps - 2;
 175     for(;n>0;n--) {
 176         register int v = *(*samples)++;
 177         if (us) v += 0x8000;
 178         (*dst)[le] = v >> 8;
 179         (*dst)[1 - le] = v;
 180         *dst += bps;
 181     }
 182     if (le) *dst -= bps - 2;
 183 }
 184
 185 static int pcm_encode_frame(AVCodecContext *avctx,
 186                             unsigned char *frame, int buf_size, void *data)
 187 {
 188     int n, sample_size, v;
 189     short *samples;
 190     unsigned char *dst;
 191
 192     switch(avctx->codec->id) {
 193     case CODEC_ID_PCM_S32LE:
 194     case CODEC_ID_PCM_S32BE:
 195     case CODEC_ID_PCM_U32LE:
 196     case CODEC_ID_PCM_U32BE:
 197         sample_size = 4;
 198         break;
 199     case CODEC_ID_PCM_S24LE:
 200     case CODEC_ID_PCM_S24BE:
 201     case CODEC_ID_PCM_U24LE:
 202     case CODEC_ID_PCM_U24BE:
 203     case CODEC_ID_PCM_S24DAUD:
 204         sample_size = 3;
 205         break;
 206     case CODEC_ID_PCM_S16LE:
 207     case CODEC_ID_PCM_S16BE:
 208     case CODEC_ID_PCM_U16LE:
 209     case CODEC_ID_PCM_U16BE:
 210         sample_size = 2;
 211         break;
 212     default:
 213         sample_size = 1;
 214         break;
 215     }
 216     n = buf_size / sample_size;
 217     samples = data;
 218     dst = frame;
 219
 220     switch(avctx->codec->id) {
 221     case CODEC_ID_PCM_S32LE:
 222         encode_from16(4, 1, 0, &samples, &dst, n);
 223         break;
 224     case CODEC_ID_PCM_S32BE:
 225         encode_from16(4, 0, 0, &samples, &dst, n);
 226         break;
 227     case CODEC_ID_PCM_U32LE:
 228         encode_from16(4, 1, 1, &samples, &dst, n);
 229         break;
 230     case CODEC_ID_PCM_U32BE:
 231         encode_from16(4, 0, 1, &samples, &dst, n);
 232         break;
 233     case CODEC_ID_PCM_S24LE:
 234         encode_from16(3, 1, 0, &samples, &dst, n);
 235         break;
 236     case CODEC_ID_PCM_S24BE:
 237         encode_from16(3, 0, 0, &samples, &dst, n);
 238         break;
 239     case CODEC_ID_PCM_U24LE:
 240         encode_from16(3, 1, 1, &samples, &dst, n);
 241         break;
 242     case CODEC_ID_PCM_U24BE:
 243         encode_from16(3, 0, 1, &samples, &dst, n);
 244         break;
 245     case CODEC_ID_PCM_S24DAUD:
 246         for(;n>0;n--) {
 247             uint32_t tmp = ff_reverse[*samples >> 8] +
 248                            (ff_reverse[*samples & 0xff] << 8);
 249             tmp <<= 4; // sync flags would go here
 250             dst[2] = tmp & 0xff;
 251             tmp >>= 8;
 252             dst[1] = tmp & 0xff;
 253             dst[0] = tmp >> 8;
 254             samples++;
 255             dst += 3;
 256         }
 257         break;
 258     case CODEC_ID_PCM_S16LE:
 259         for(;n>0;n--) {
 260             v = *samples++;
 261             dst[0] = v & 0xff;
 262             dst[1] = v >> 8;
 263             dst += 2;
 264         }
 265         break;
 266     case CODEC_ID_PCM_S16BE:
 267         for(;n>0;n--) {
 268             v = *samples++;
 269             dst[0] = v >> 8;
 270             dst[1] = v;
 271             dst += 2;
 272         }
 273         break;
 274     case CODEC_ID_PCM_U16LE:
 275         for(;n>0;n--) {
 276             v = *samples++;
 277             v += 0x8000;
 278             dst[0] = v & 0xff;
 279             dst[1] = v >> 8;
 280             dst += 2;
 281         }
 282         break;
 283     case CODEC_ID_PCM_U16BE:
 284         for(;n>0;n--) {
 285             v = *samples++;
 286             v += 0x8000;
 287             dst[0] = v >> 8;
 288             dst[1] = v;
 289             dst += 2;
 290         }
 291         break;
 292     case CODEC_ID_PCM_S8:
 293         for(;n>0;n--) {
 294             v = *samples++;
 295             dst[0] = v >> 8;
 296             dst++;
 297         }
 298         break;
 299     case CODEC_ID_PCM_U8:
 300         for(;n>0;n--) {
 301             v = *samples++;
 302             dst[0] = (v >> 8) + 128;
 303             dst++;
 304         }
 305         break;
 306     case CODEC_ID_PCM_ALAW:
 307         for(;n>0;n--) {
 308             v = *samples++;
 309             dst[0] = linear_to_alaw[(v + 32768) >> 2];
 310             dst++;
 311         }
 312         break;
 313     case CODEC_ID_PCM_MULAW:
 314         for(;n>0;n--) {
 315             v = *samples++;
 316             dst[0] = linear_to_ulaw[(v + 32768) >> 2];
 317             dst++;
 318         }
 319         break;
 320     default:
 321         return -1;
 322     }
 323     //avctx->frame_size = (dst - frame) / (sample_size * avctx->channels);
 324
 325     return dst - frame;
 326 }
 327
 328 typedef struct PCMDecode {
 329     short table[256];
 330 } PCMDecode;
 331
 332 static int pcm_decode_init(AVCodecContext * avctx)
 333 {
 334     PCMDecode *s = avctx->priv_data;
 335     int i;
 336
 337     switch(avctx->codec->id) {
 338     case CODEC_ID_PCM_ALAW:
 339         for(i=0;i<256;i++)
 340             s->table[i] = alaw2linear(i);
 341         break;
 342     case CODEC_ID_PCM_MULAW:
 343         for(i=0;i<256;i++)
 344             s->table[i] = ulaw2linear(i);
 345         break;
 346     default:
 347         break;
 348     }
 349     return 0;
 350 }
 351
 352 /**
 353  * \brief convert samples to 16 bit
 354  * \param bps byte per sample for the source format, must be >= 2
 355  * \param le 0 for big-, 1 for little-endian
 356  * \param us 0 for signed, 1 for unsigned input
 357  * \param src input samples
 358  * \param samples output samples
 359  * \param src_len number of bytes in src
 360  */
 361 static inline void decode_to16(int bps, int le, int us,
 362                                uint8_t **src, short **samples, int src_len)
 363 {
 364     register int n = src_len / bps;
 365     if (le) *src += bps - 2;
 366     for(;n>0;n--) {
 367         *(*samples)++ = ((*src)[le] << 8 | (*src)[1 - le]) - (us?0x8000:0);
 368         *src += bps;
 369     }
 370     if (le) *src -= bps - 2;
 371 }
 372
 373 static int pcm_decode_frame(AVCodecContext *avctx,
 374                             void *data, int *data_size,
 375                             uint8_t *buf, int buf_size)
 376 {
 377     PCMDecode *s = avctx->priv_data;
 378     int n;
 379     short *samples;
 380     uint8_t *src;
 381
 382     samples = data;
 383     src = buf;
 384
 385     n= av_get_bits_per_sample(avctx->codec_id)/8;
 386     if(n && buf_size % n){
 387         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid PCM packet\n");
 388         return -1;
 389     }
 390
 391     buf_size= FFMIN(buf_size, *data_size/2);
 392     *data_size=0;
 393
 394     switch(avctx->codec->id) {
 395     case CODEC_ID_PCM_S32LE:
 396         decode_to16(4, 1, 0, &src, &samples, buf_size);
 397         break;
 398     case CODEC_ID_PCM_S32BE:
 399         decode_to16(4, 0, 0, &src, &samples, buf_size);
 400         break;
 401     case CODEC_ID_PCM_U32LE:
 402         decode_to16(4, 1, 1, &src, &samples, buf_size);
 403         break;
 404     case CODEC_ID_PCM_U32BE:
 405         decode_to16(4, 0, 1, &src, &samples, buf_size);
 406         break;
 407     case CODEC_ID_PCM_S24LE:
 408         decode_to16(3, 1, 0, &src, &samples, buf_size);
 409         break;
 410     case CODEC_ID_PCM_S24BE:
 411         decode_to16(3, 0, 0, &src, &samples, buf_size);
 412         break;
 413     case CODEC_ID_PCM_U24LE:
 414         decode_to16(3, 1, 1, &src, &samples, buf_size);
 415         break;
 416     case CODEC_ID_PCM_U24BE:
 417         decode_to16(3, 0, 1, &src, &samples, buf_size);
 418         break;
 419     case CODEC_ID_PCM_S24DAUD:
 420         n = buf_size / 3;
 421         for(;n>0;n--) {
 422           uint32_t v = src[0] << 16 | src[1] << 8 | src[2];
 423           v >>= 4; // sync flags are here
 424           *samples++ = ff_reverse[(v >> 8) & 0xff] +
 425                        (ff_reverse[v & 0xff] << 8);
 426           src += 3;
 427         }
 428         break;
 429     case CODEC_ID_PCM_S16LE:
 430         n = buf_size >> 1;
 431         for(;n>0;n--) {
 432             *samples++ = src[0] | (src[1] << 8);
 433             src += 2;
 434         }
 435         break;
 436     case CODEC_ID_PCM_S16BE:
 437         n = buf_size >> 1;
 438         for(;n>0;n--) {
 439             *samples++ = (src[0] << 8) | src[1];
 440             src += 2;
 441         }
 442         break;
 443     case CODEC_ID_PCM_U16LE:
 444         n = buf_size >> 1;
 445         for(;n>0;n--) {
 446             *samples++ = (src[0] | (src[1] << 8)) - 0x8000;
 447             src += 2;
 448         }
 449         break;
 450     case CODEC_ID_PCM_U16BE:
 451         n = buf_size >> 1;
 452         for(;n>0;n--) {
 453             *samples++ = ((src[0] << 8) | src[1]) - 0x8000;
 454             src += 2;
 455         }
 456         break;
 457     case CODEC_ID_PCM_S8:
 458         n = buf_size;
 459         for(;n>0;n--) {
 460             *samples++ = src[0] << 8;
 461             src++;
 462         }
 463         break;
 464     case CODEC_ID_PCM_U8:
 465         n = buf_size;
 466         for(;n>0;n--) {
 467             *samples++ = ((int)src[0] - 128) << 8;
 468             src++;
 469         }
 470         break;
 471     case CODEC_ID_PCM_ALAW:
 472     case CODEC_ID_PCM_MULAW:
 473         n = buf_size;
 474         for(;n>0;n--) {
 475             *samples++ = s->table[src[0]];
 476             src++;
 477         }
 478         break;
 479     default:
 480         return -1;
 481     }
 482     *data_size = (uint8_t *)samples - (uint8_t *)data;
 483     return src - buf;
 484 }
 485
 486 #define PCM_CODEC(id, name)                     \
 487 AVCodec name ## _encoder = {                    \
 488     #name,                                      \
 489     CODEC_TYPE_AUDIO,                           \
 490     id,                                         \
 491     0,                                          \
 492     pcm_encode_init,                            \
 493     pcm_encode_frame,                           \
 494     pcm_encode_close,                           \
 495     NULL,                                       \
 496 };                                              \
 497 AVCodec name ## _decoder = {                    \
 498     #name,                                      \
 499     CODEC_TYPE_AUDIO,                           \
 500     id,                                         \
 501     sizeof(PCMDecode),                          \
 502     pcm_decode_init,                            \
 503     NULL,                                       \
 504     NULL,                                       \
 505     pcm_decode_frame,                           \
 506 }
 507
 508 PCM_CODEC(CODEC_ID_PCM_S32LE, pcm_s32le);
 509 PCM_CODEC(CODEC_ID_PCM_S32BE, pcm_s32be);
 510 PCM_CODEC(CODEC_ID_PCM_U32LE, pcm_u32le);
 511 PCM_CODEC(CODEC_ID_PCM_U32BE, pcm_u32be);
 512 PCM_CODEC(CODEC_ID_PCM_S24LE, pcm_s24le);
 513 PCM_CODEC(CODEC_ID_PCM_S24BE, pcm_s24be);
 514 PCM_CODEC(CODEC_ID_PCM_U24LE, pcm_u24le);
 515 PCM_CODEC(CODEC_ID_PCM_U24BE, pcm_u24be);
 516 PCM_CODEC(CODEC_ID_PCM_S24DAUD, pcm_s24daud);
 517 PCM_CODEC(CODEC_ID_PCM_S16LE, pcm_s16le);
 518 PCM_CODEC(CODEC_ID_PCM_S16BE, pcm_s16be);
 519 PCM_CODEC(CODEC_ID_PCM_U16LE, pcm_u16le);
 520 PCM_CODEC(CODEC_ID_PCM_U16BE, pcm_u16be);
 521 PCM_CODEC(CODEC_ID_PCM_S8, pcm_s8);
 522 PCM_CODEC(CODEC_ID_PCM_U8, pcm_u8);
 523 PCM_CODEC(CODEC_ID_PCM_ALAW, pcm_alaw);
 524 PCM_CODEC(CODEC_ID_PCM_MULAW, pcm_mulaw);
 525
 526 #undef PCM_CODEC