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

   1 /*
   2  * PCM codecs
   3  * Copyright (c) 2001 Fabrice Bellard.
   4  *
   5  * This library is free software; you can redistribute it and/or
   6  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   7  * License as published by the Free Software Foundation; either
   8  * version 2 of the License, or (at your option) any later version.
   9  *
  10  * This library is distributed in the hope that it will be useful,
  11  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  13  * Lesser General Public License for more details.
  14  *
  15  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  16  * License along with this library; if not, write to the Free Software
  17  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
  18  */
  19
  20 /**
  21  * @file pcm.c
  22  * PCM codecs
  23  */
  24
  25 #include "avcodec.h"
  26 #include "bitstream.h" // for ff_reverse
  27
  28 /* from g711.c by SUN microsystems (unrestricted use) */
  29
  30 #define SIGN_BIT        (0x80)          /* Sign bit for a A-law byte. */
  31 #define QUANT_MASK      (0xf)           /* Quantization field mask. */
  32 #define NSEGS           (8)             /* Number of A-law segments. */
  33 #define SEG_SHIFT       (4)             /* Left shift for segment number. */
  34 #define SEG_MASK        (0x70)          /* Segment field mask. */
  35
  36 #define BIAS            (0x84)          /* Bias for linear code. */
  37
  38 /*
  39  * alaw2linear() - Convert an A-law value to 16-bit linear PCM
  40  *
  41  */
  42 static int alaw2linear(unsigned char    a_val)
  43 {
  44         int             t;
  45         int             seg;
  46
  47         a_val ^= 0x55;
  48
  49         t = a_val & QUANT_MASK;
  50         seg = ((unsigned)a_val & SEG_MASK) >> SEG_SHIFT;
  51         if(seg) t= (t + t + 1 + 32) << (seg + 2);
  52         else    t= (t + t + 1     ) << 3;
  53
  54         return ((a_val & SIGN_BIT) ? t : -t);
  55 }
  56
  57 static int ulaw2linear(unsigned char    u_val)
  58 {
  59         int             t;
  60
  61         /* Complement to obtain normal u-law value. */
  62         u_val = ~u_val;
  63
  64         /*
  65          * Extract and bias the quantization bits. Then
  66          * shift up by the segment number and subtract out the bias.
  67          */
  68         t = ((u_val & QUANT_MASK) << 3) + BIAS;
  69         t <<= ((unsigned)u_val & SEG_MASK) >> SEG_SHIFT;
  70
  71         return ((u_val & SIGN_BIT) ? (BIAS - t) : (t - BIAS));
  72 }
  73
  74 /* 16384 entries per table */
  75 static uint8_t *linear_to_alaw = NULL;
  76 static int linear_to_alaw_ref = 0;
  77
  78 static uint8_t *linear_to_ulaw = NULL;
  79 static int linear_to_ulaw_ref = 0;
  80
  81 static void build_xlaw_table(uint8_t *linear_to_xlaw,
  82                              int (*xlaw2linear)(unsigned char),
  83                              int mask)
  84 {
  85     int i, j, v, v1, v2;
  86
  87     j = 0;
  88     for(i=0;i<128;i++) {
  89         if (i != 127) {
  90             v1 = xlaw2linear(i ^ mask);
  91             v2 = xlaw2linear((i + 1) ^ mask);
  92             v = (v1 + v2 + 4) >> 3;
  93         } else {
  94             v = 8192;
  95         }
  96         for(;j<v;j++) {
  97             linear_to_xlaw[8192 + j] = (i ^ mask);
  98             if (j > 0)
  99                 linear_to_xlaw[8192 - j] = (i ^ (mask ^ 0x80));
 100         }
 101     }
 102     linear_to_xlaw[0] = linear_to_xlaw[1];
 103 }
 104
 105 static int pcm_encode_init(AVCodecContext *avctx)
 106 {
 107     avctx->frame_size = 1;
 108     switch(avctx->codec->id) {
 109     case CODEC_ID_PCM_ALAW:
 110         if (linear_to_alaw_ref == 0) {
 111             linear_to_alaw = av_malloc(16384);
 112             if (!linear_to_alaw)
 113                 return -1;
 114             build_xlaw_table(linear_to_alaw, alaw2linear, 0xd5);
 115         }
 116         linear_to_alaw_ref++;
 117         break;
 118     case CODEC_ID_PCM_MULAW:
 119         if (linear_to_ulaw_ref == 0) {
 120             linear_to_ulaw = av_malloc(16384);
 121             if (!linear_to_ulaw)
 122                 return -1;
 123             build_xlaw_table(linear_to_ulaw, ulaw2linear, 0xff);
 124         }
 125         linear_to_ulaw_ref++;
 126         break;
 127     default:
 128         break;
 129     }
 130
 131     switch(avctx->codec->id) {
 132     case CODEC_ID_PCM_S32LE:
 133     case CODEC_ID_PCM_S32BE:
 134     case CODEC_ID_PCM_U32LE:
 135     case CODEC_ID_PCM_U32BE:
 136         avctx->block_align = 4 * avctx->channels;
 137         break;
 138     case CODEC_ID_PCM_S24LE:
 139     case CODEC_ID_PCM_S24BE:
 140     case CODEC_ID_PCM_U24LE:
 141     case CODEC_ID_PCM_U24BE:
 142     case CODEC_ID_PCM_S24DAUD:
 143         avctx->block_align = 3 * avctx->channels;
 144         break;
 145     case CODEC_ID_PCM_S16LE:
 146     case CODEC_ID_PCM_S16BE:
 147     case CODEC_ID_PCM_U16LE:
 148     case CODEC_ID_PCM_U16BE:
 149         avctx->block_align = 2 * avctx->channels;
 150         break;
 151     case CODEC_ID_PCM_S8:
 152     case CODEC_ID_PCM_U8:
 153     case CODEC_ID_PCM_MULAW:
 154     case CODEC_ID_PCM_ALAW:
 155         avctx->block_align = avctx->channels;
 156         break;
 157     default:
 158         break;
 159     }
 160
 161     avctx->coded_frame= avcodec_alloc_frame();
 162     avctx->coded_frame->key_frame= 1;
 163
 164     return 0;
 165 }
 166
 167 static int pcm_encode_close(AVCodecContext *avctx)
 168 {
 169     av_freep(&avctx->coded_frame);
 170
 171     switch(avctx->codec->id) {
 172     case CODEC_ID_PCM_ALAW:
 173         if (--linear_to_alaw_ref == 0)
 174             av_free(linear_to_alaw);
 175         break;
 176     case CODEC_ID_PCM_MULAW:
 177         if (--linear_to_ulaw_ref == 0)
 178             av_free(linear_to_ulaw);
 179         break;
 180     default:
 181         /* nothing to free */
 182         break;
 183     }
 184     return 0;
 185 }
 186
 187 /**
 188  * \brief convert samples from 16 bit
 189  * \param bps byte per sample for the destination format, must be >= 2
 190  * \param le 0 for big-, 1 for little-endian
 191  * \param us 0 for signed, 1 for unsigned output
 192  * \param samples input samples
 193  * \param dst output samples
 194  * \param n number of samples in samples buffer.
 195  */
 196 static inline void encode_from16(int bps, int le, int us,
 197                                short **samples, uint8_t **dst, int n) {
 198     if (bps > 2)
 199         memset(*dst, 0, n * bps);
 200     if (le) *dst += bps - 2;
 201     for(;n>0;n--) {
 202         register int v = *(*samples)++;
 203         if (us) v += 0x8000;
 204         (*dst)[le] = v >> 8;
 205         (*dst)[1 - le] = v;
 206         *dst += bps;
 207     }
 208     if (le) *dst -= bps - 2;
 209 }
 210
 211 static int pcm_encode_frame(AVCodecContext *avctx,
 212                             unsigned char *frame, int buf_size, void *data)
 213 {
 214     int n, sample_size, v;
 215     short *samples;
 216     unsigned char *dst;
 217
 218     switch(avctx->codec->id) {
 219     case CODEC_ID_PCM_S32LE:
 220     case CODEC_ID_PCM_S32BE:
 221     case CODEC_ID_PCM_U32LE:
 222     case CODEC_ID_PCM_U32BE:
 223         sample_size = 4;
 224         break;
 225     case CODEC_ID_PCM_S24LE:
 226     case CODEC_ID_PCM_S24BE:
 227     case CODEC_ID_PCM_U24LE:
 228     case CODEC_ID_PCM_U24BE:
 229     case CODEC_ID_PCM_S24DAUD:
 230         sample_size = 3;
 231         break;
 232     case CODEC_ID_PCM_S16LE:
 233     case CODEC_ID_PCM_S16BE:
 234     case CODEC_ID_PCM_U16LE:
 235     case CODEC_ID_PCM_U16BE:
 236         sample_size = 2;
 237         break;
 238     default:
 239         sample_size = 1;
 240         break;
 241     }
 242     n = buf_size / sample_size;
 243     samples = data;
 244     dst = frame;
 245
 246     switch(avctx->codec->id) {
 247     case CODEC_ID_PCM_S32LE:
 248         encode_from16(4, 1, 0, &samples, &dst, n);
 249         break;
 250     case CODEC_ID_PCM_S32BE:
 251         encode_from16(4, 0, 0, &samples, &dst, n);
 252         break;
 253     case CODEC_ID_PCM_U32LE:
 254         encode_from16(4, 1, 1, &samples, &dst, n);
 255         break;
 256     case CODEC_ID_PCM_U32BE:
 257         encode_from16(4, 0, 1, &samples, &dst, n);
 258         break;
 259     case CODEC_ID_PCM_S24LE:
 260         encode_from16(3, 1, 0, &samples, &dst, n);
 261         break;
 262     case CODEC_ID_PCM_S24BE:
 263         encode_from16(3, 0, 0, &samples, &dst, n);
 264         break;
 265     case CODEC_ID_PCM_U24LE:
 266         encode_from16(3, 1, 1, &samples, &dst, n);
 267         break;
 268     case CODEC_ID_PCM_U24BE:
 269         encode_from16(3, 0, 1, &samples, &dst, n);
 270         break;
 271     case CODEC_ID_PCM_S24DAUD:
 272         for(;n>0;n--) {
 273             uint32_t tmp = ff_reverse[*samples >> 8] +
 274                            (ff_reverse[*samples & 0xff] << 8);
 275             tmp <<= 4; // sync flags would go here
 276             dst[2] = tmp & 0xff;
 277             tmp >>= 8;
 278             dst[1] = tmp & 0xff;
 279             dst[0] = tmp >> 8;
 280             samples++;
 281             dst += 3;
 282         }
 283         break;
 284     case CODEC_ID_PCM_S16LE:
 285         for(;n>0;n--) {
 286             v = *samples++;
 287             dst[0] = v & 0xff;
 288             dst[1] = v >> 8;
 289             dst += 2;
 290         }
 291         break;
 292     case CODEC_ID_PCM_S16BE:
 293         for(;n>0;n--) {
 294             v = *samples++;
 295             dst[0] = v >> 8;
 296             dst[1] = v;
 297             dst += 2;
 298         }
 299         break;
 300     case CODEC_ID_PCM_U16LE:
 301         for(;n>0;n--) {
 302             v = *samples++;
 303             v += 0x8000;
 304             dst[0] = v & 0xff;
 305             dst[1] = v >> 8;
 306             dst += 2;
 307         }
 308         break;
 309     case CODEC_ID_PCM_U16BE:
 310         for(;n>0;n--) {
 311             v = *samples++;
 312             v += 0x8000;
 313             dst[0] = v >> 8;
 314             dst[1] = v;
 315             dst += 2;
 316         }
 317         break;
 318     case CODEC_ID_PCM_S8:
 319         for(;n>0;n--) {
 320             v = *samples++;
 321             dst[0] = v >> 8;
 322             dst++;
 323         }
 324         break;
 325     case CODEC_ID_PCM_U8:
 326         for(;n>0;n--) {
 327             v = *samples++;
 328             dst[0] = (v >> 8) + 128;
 329             dst++;
 330         }
 331         break;
 332     case CODEC_ID_PCM_ALAW:
 333         for(;n>0;n--) {
 334             v = *samples++;
 335             dst[0] = linear_to_alaw[(v + 32768) >> 2];
 336             dst++;
 337         }
 338         break;
 339     case CODEC_ID_PCM_MULAW:
 340         for(;n>0;n--) {
 341             v = *samples++;
 342             dst[0] = linear_to_ulaw[(v + 32768) >> 2];
 343             dst++;
 344         }
 345         break;
 346     default:
 347         return -1;
 348     }
 349     //avctx->frame_size = (dst - frame) / (sample_size * avctx->channels);
 350
 351     return dst - frame;
 352 }
 353
 354 typedef struct PCMDecode {
 355     short table[256];
 356 } PCMDecode;
 357
 358 static int pcm_decode_init(AVCodecContext * avctx)
 359 {
 360     PCMDecode *s = avctx->priv_data;
 361     int i;
 362
 363     switch(avctx->codec->id) {
 364     case CODEC_ID_PCM_ALAW:
 365         for(i=0;i<256;i++)
 366             s->table[i] = alaw2linear(i);
 367         break;
 368     case CODEC_ID_PCM_MULAW:
 369         for(i=0;i<256;i++)
 370             s->table[i] = ulaw2linear(i);
 371         break;
 372     default:
 373         break;
 374     }
 375     return 0;
 376 }
 377
 378 /**
 379  * \brief convert samples to 16 bit
 380  * \param bps byte per sample for the source format, must be >= 2
 381  * \param le 0 for big-, 1 for little-endian
 382  * \param us 0 for signed, 1 for unsigned input
 383  * \param src input samples
 384  * \param samples output samples
 385  * \param src_len number of bytes in src
 386  */
 387 static inline void decode_to16(int bps, int le, int us,
 388                                uint8_t **src, short **samples, int src_len)
 389 {
 390     register int n = src_len / bps;
 391     if (le) *src += bps - 2;
 392     for(;n>0;n--) {
 393         *(*samples)++ = ((*src)[le] << 8 | (*src)[1 - le]) - (us?0x8000:0);
 394         *src += bps;
 395     }
 396     if (le) *src -= bps - 2;
 397 }
 398
 399 static int pcm_decode_frame(AVCodecContext *avctx,
 400                             void *data, int *data_size,
 401                             uint8_t *buf, int buf_size)
 402 {
 403     PCMDecode *s = avctx->priv_data;
 404     int n;
 405     short *samples;
 406     uint8_t *src;
 407
 408     samples = data;
 409     src = buf;
 410
 411     if(buf_size > AVCODEC_MAX_AUDIO_FRAME_SIZE/2)
 412         buf_size = AVCODEC_MAX_AUDIO_FRAME_SIZE/2;
 413
 414     switch(avctx->codec->id) {
 415     case CODEC_ID_PCM_S32LE:
 416         decode_to16(4, 1, 0, &src, &samples, buf_size);
 417         break;
 418     case CODEC_ID_PCM_S32BE:
 419         decode_to16(4, 0, 0, &src, &samples, buf_size);
 420         break;
 421     case CODEC_ID_PCM_U32LE:
 422         decode_to16(4, 1, 1, &src, &samples, buf_size);
 423         break;
 424     case CODEC_ID_PCM_U32BE:
 425         decode_to16(4, 0, 1, &src, &samples, buf_size);
 426         break;
 427     case CODEC_ID_PCM_S24LE:
 428         decode_to16(3, 1, 0, &src, &samples, buf_size);
 429         break;
 430     case CODEC_ID_PCM_S24BE:
 431         decode_to16(3, 0, 0, &src, &samples, buf_size);
 432         break;
 433     case CODEC_ID_PCM_U24LE:
 434         decode_to16(3, 1, 1, &src, &samples, buf_size);
 435         break;
 436     case CODEC_ID_PCM_U24BE:
 437         decode_to16(3, 0, 1, &src, &samples, buf_size);
 438         break;
 439     case CODEC_ID_PCM_S24DAUD:
 440         n = buf_size / 3;
 441         for(;n>0;n--) {
 442           uint32_t v = src[0] << 16 | src[1] << 8 | src[2];
 443           v >>= 4; // sync flags are here
 444           *samples++ = ff_reverse[(v >> 8) & 0xff] +
 445                        (ff_reverse[v & 0xff] << 8);
 446           src += 3;
 447         }
 448         break;
 449     case CODEC_ID_PCM_S16LE:
 450         n = buf_size >> 1;
 451         for(;n>0;n--) {
 452             *samples++ = src[0] | (src[1] << 8);
 453             src += 2;
 454         }
 455         break;
 456     case CODEC_ID_PCM_S16BE:
 457         n = buf_size >> 1;
 458         for(;n>0;n--) {
 459             *samples++ = (src[0] << 8) | src[1];
 460             src += 2;
 461         }
 462         break;
 463     case CODEC_ID_PCM_U16LE:
 464         n = buf_size >> 1;
 465         for(;n>0;n--) {
 466             *samples++ = (src[0] | (src[1] << 8)) - 0x8000;
 467             src += 2;
 468         }
 469         break;
 470     case CODEC_ID_PCM_U16BE:
 471         n = buf_size >> 1;
 472         for(;n>0;n--) {
 473             *samples++ = ((src[0] << 8) | src[1]) - 0x8000;
 474             src += 2;
 475         }
 476         break;
 477     case CODEC_ID_PCM_S8:
 478         n = buf_size;
 479         for(;n>0;n--) {
 480             *samples++ = src[0] << 8;
 481             src++;
 482         }
 483         break;
 484     case CODEC_ID_PCM_U8:
 485         n = buf_size;
 486         for(;n>0;n--) {
 487             *samples++ = ((int)src[0] - 128) << 8;
 488             src++;
 489         }
 490         break;
 491     case CODEC_ID_PCM_ALAW:
 492     case CODEC_ID_PCM_MULAW:
 493         n = buf_size;
 494         for(;n>0;n--) {
 495             *samples++ = s->table[src[0]];
 496             src++;
 497         }
 498         break;
 499     default:
 500         return -1;
 501     }
 502     *data_size = (uint8_t *)samples - (uint8_t *)data;
 503     return src - buf;
 504 }
 505
 506 #define PCM_CODEC(id, name)                     \
 507 AVCodec name ## _encoder = {                    \
 508     #name,                                      \
 509     CODEC_TYPE_AUDIO,                           \
 510     id,                                         \
 511     0,                                          \
 512     pcm_encode_init,                            \
 513     pcm_encode_frame,                           \
 514     pcm_encode_close,                           \
 515     NULL,                                       \
 516 };                                              \
 517 AVCodec name ## _decoder = {                    \
 518     #name,                                      \
 519     CODEC_TYPE_AUDIO,                           \
 520     id,                                         \
 521     sizeof(PCMDecode),                          \
 522     pcm_decode_init,                            \
 523     NULL,                                       \
 524     NULL,                                       \
 525     pcm_decode_frame,                           \
 526 }
 527
 528 PCM_CODEC(CODEC_ID_PCM_S32LE, pcm_s32le);
 529 PCM_CODEC(CODEC_ID_PCM_S32BE, pcm_s32be);
 530 PCM_CODEC(CODEC_ID_PCM_U32LE, pcm_u32le);
 531 PCM_CODEC(CODEC_ID_PCM_U32BE, pcm_u32be);
 532 PCM_CODEC(CODEC_ID_PCM_S24LE, pcm_s24le);
 533 PCM_CODEC(CODEC_ID_PCM_S24BE, pcm_s24be);
 534 PCM_CODEC(CODEC_ID_PCM_U24LE, pcm_u24le);
 535 PCM_CODEC(CODEC_ID_PCM_U24BE, pcm_u24be);
 536 PCM_CODEC(CODEC_ID_PCM_S24DAUD, pcm_s24daud);
 537 PCM_CODEC(CODEC_ID_PCM_S16LE, pcm_s16le);
 538 PCM_CODEC(CODEC_ID_PCM_S16BE, pcm_s16be);
 539 PCM_CODEC(CODEC_ID_PCM_U16LE, pcm_u16le);
 540 PCM_CODEC(CODEC_ID_PCM_U16BE, pcm_u16be);
 541 PCM_CODEC(CODEC_ID_PCM_S8, pcm_s8);
 542 PCM_CODEC(CODEC_ID_PCM_U8, pcm_u8);
 543 PCM_CODEC(CODEC_ID_PCM_ALAW, pcm_alaw);
 544 PCM_CODEC(CODEC_ID_PCM_MULAW, pcm_mulaw);
 545
 546 #undef PCM_CODEC