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 #include "bytestream.h"
  30
  31 /* from g711.c by SUN microsystems (unrestricted use) */
  32
  33 #define         SIGN_BIT        (0x80)      /* Sign bit for a A-law byte. */
  34 #define         QUANT_MASK      (0xf)       /* Quantization field mask. */
  35 #define         NSEGS           (8)         /* Number of A-law segments. */
  36 #define         SEG_SHIFT       (4)         /* Left shift for segment number. */
  37 #define         SEG_MASK        (0x70)      /* Segment field mask. */
  38
  39 #define         BIAS            (0x84)      /* Bias for linear code. */
  40
  41 /*
  42  * alaw2linear() - Convert an A-law value to 16-bit linear PCM
  43  *
  44  */
  45 static int alaw2linear(unsigned char a_val)
  46 {
  47         int t;
  48         int seg;
  49
  50         a_val ^= 0x55;
  51
  52         t = a_val & QUANT_MASK;
  53         seg = ((unsigned)a_val & SEG_MASK) >> SEG_SHIFT;
  54         if(seg) t= (t + t + 1 + 32) << (seg + 2);
  55         else    t= (t + t + 1     ) << 3;
  56
  57         return ((a_val & SIGN_BIT) ? t : -t);
  58 }
  59
  60 static int ulaw2linear(unsigned char u_val)
  61 {
  62         int t;
  63
  64         /* Complement to obtain normal u-law value. */
  65         u_val = ~u_val;
  66
  67         /*
  68          * Extract and bias the quantization bits. Then
  69          * shift up by the segment number and subtract out the bias.
  70          */
  71         t = ((u_val & QUANT_MASK) << 3) + BIAS;
  72         t <<= ((unsigned)u_val & SEG_MASK) >> SEG_SHIFT;
  73
  74         return ((u_val & SIGN_BIT) ? (BIAS - t) : (t - BIAS));
  75 }
  76
  77 /* 16384 entries per table */
  78 static uint8_t linear_to_alaw[16384];
  79 static uint8_t linear_to_ulaw[16384];
  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         build_xlaw_table(linear_to_alaw, alaw2linear, 0xd5);
 111         break;
 112     case CODEC_ID_PCM_MULAW:
 113         build_xlaw_table(linear_to_ulaw, ulaw2linear, 0xff);
 114         break;
 115     default:
 116         break;
 117     }
 118
 119     switch(avctx->codec->id) {
 120     case CODEC_ID_PCM_S32LE:
 121     case CODEC_ID_PCM_S32BE:
 122     case CODEC_ID_PCM_U32LE:
 123     case CODEC_ID_PCM_U32BE:
 124         avctx->block_align = 4 * avctx->channels;
 125         break;
 126     case CODEC_ID_PCM_S24LE:
 127     case CODEC_ID_PCM_S24BE:
 128     case CODEC_ID_PCM_U24LE:
 129     case CODEC_ID_PCM_U24BE:
 130     case CODEC_ID_PCM_S24DAUD:
 131         avctx->block_align = 3 * avctx->channels;
 132         break;
 133     case CODEC_ID_PCM_S16LE:
 134     case CODEC_ID_PCM_S16BE:
 135     case CODEC_ID_PCM_U16LE:
 136     case CODEC_ID_PCM_U16BE:
 137         avctx->block_align = 2 * avctx->channels;
 138         break;
 139     case CODEC_ID_PCM_S8:
 140     case CODEC_ID_PCM_U8:
 141     case CODEC_ID_PCM_MULAW:
 142     case CODEC_ID_PCM_ALAW:
 143         avctx->block_align = avctx->channels;
 144         break;
 145     default:
 146         break;
 147     }
 148
 149     avctx->coded_frame= avcodec_alloc_frame();
 150     avctx->coded_frame->key_frame= 1;
 151
 152     return 0;
 153 }
 154
 155 static int pcm_encode_close(AVCodecContext *avctx)
 156 {
 157     av_freep(&avctx->coded_frame);
 158
 159     return 0;
 160 }
 161
 162 /**
 163  * \brief convert samples from 16 bit
 164  * \param bps byte per sample for the destination format, must be >= 2
 165  * \param le 0 for big-, 1 for little-endian
 166  * \param us 0 for signed, 1 for unsigned output
 167  * \param samples input samples
 168  * \param dst output samples
 169  * \param n number of samples in samples buffer.
 170  */
 171 static inline void encode_from16(int bps, int le, int us,
 172                                short **samples, uint8_t **dst, int n) {
 173     int usum = us ? 0x8000 : 0;
 174     if (bps > 2)
 175         memset(*dst, 0, n * bps);
 176     if (le) *dst += bps - 2;
 177     for(;n>0;n--) {
 178         register int v = *(*samples)++;
 179         v += usum;
 180         if (le) AV_WL16(*dst, v);
 181         else    AV_WB16(*dst, v);
 182         *dst += bps;
 183     }
 184     if (le) *dst -= bps - 2;
 185 }
 186
 187 static int pcm_encode_frame(AVCodecContext *avctx,
 188                             unsigned char *frame, int buf_size, void *data)
 189 {
 190     int n, sample_size, v;
 191     short *samples;
 192     unsigned char *dst;
 193
 194     switch(avctx->codec->id) {
 195     case CODEC_ID_PCM_S32LE:
 196     case CODEC_ID_PCM_S32BE:
 197     case CODEC_ID_PCM_U32LE:
 198     case CODEC_ID_PCM_U32BE:
 199         sample_size = 4;
 200         break;
 201     case CODEC_ID_PCM_S24LE:
 202     case CODEC_ID_PCM_S24BE:
 203     case CODEC_ID_PCM_U24LE:
 204     case CODEC_ID_PCM_U24BE:
 205     case CODEC_ID_PCM_S24DAUD:
 206         sample_size = 3;
 207         break;
 208     case CODEC_ID_PCM_S16LE:
 209     case CODEC_ID_PCM_S16BE:
 210     case CODEC_ID_PCM_U16LE:
 211     case CODEC_ID_PCM_U16BE:
 212         sample_size = 2;
 213         break;
 214     default:
 215         sample_size = 1;
 216         break;
 217     }
 218     n = buf_size / sample_size;
 219     samples = data;
 220     dst = frame;
 221
 222     switch(avctx->codec->id) {
 223     case CODEC_ID_PCM_S32LE:
 224         encode_from16(4, 1, 0, &samples, &dst, n);
 225         break;
 226     case CODEC_ID_PCM_S32BE:
 227         encode_from16(4, 0, 0, &samples, &dst, n);
 228         break;
 229     case CODEC_ID_PCM_U32LE:
 230         encode_from16(4, 1, 1, &samples, &dst, n);
 231         break;
 232     case CODEC_ID_PCM_U32BE:
 233         encode_from16(4, 0, 1, &samples, &dst, n);
 234         break;
 235     case CODEC_ID_PCM_S24LE:
 236         encode_from16(3, 1, 0, &samples, &dst, n);
 237         break;
 238     case CODEC_ID_PCM_S24BE:
 239         encode_from16(3, 0, 0, &samples, &dst, n);
 240         break;
 241     case CODEC_ID_PCM_U24LE:
 242         encode_from16(3, 1, 1, &samples, &dst, n);
 243         break;
 244     case CODEC_ID_PCM_U24BE:
 245         encode_from16(3, 0, 1, &samples, &dst, n);
 246         break;
 247     case CODEC_ID_PCM_S24DAUD:
 248         for(;n>0;n--) {
 249             uint32_t tmp = ff_reverse[*samples >> 8] +
 250                            (ff_reverse[*samples & 0xff] << 8);
 251             tmp <<= 4; // sync flags would go here
 252             bytestream_put_be24(&dst, tmp);
 253             samples++;
 254         }
 255         break;
 256     case CODEC_ID_PCM_S16LE:
 257         for(;n>0;n--) {
 258             v = *samples++;
 259             bytestream_put_le16(&dst, v);
 260         }
 261         break;
 262     case CODEC_ID_PCM_S16BE:
 263         for(;n>0;n--) {
 264             v = *samples++;
 265             bytestream_put_be16(&dst, v);
 266         }
 267         break;
 268     case CODEC_ID_PCM_U16LE:
 269         for(;n>0;n--) {
 270             v = *samples++;
 271             v += 0x8000;
 272             bytestream_put_le16(&dst, v);
 273         }
 274         break;
 275     case CODEC_ID_PCM_U16BE:
 276         for(;n>0;n--) {
 277             v = *samples++;
 278             v += 0x8000;
 279             bytestream_put_be16(&dst, v);
 280         }
 281         break;
 282     case CODEC_ID_PCM_S8:
 283         for(;n>0;n--) {
 284             v = *samples++;
 285             *dst++ = v >> 8;
 286         }
 287         break;
 288     case CODEC_ID_PCM_U8:
 289         for(;n>0;n--) {
 290             v = *samples++;
 291             *dst++ = (v >> 8) + 128;
 292         }
 293         break;
 294     case CODEC_ID_PCM_ZORK:
 295         for(;n>0;n--) {
 296             v= *samples++ >> 8;
 297             if(v<0)   v = -v;
 298             else      v+= 128;
 299             *dst++ = v;
 300         }
 301         break;
 302     case CODEC_ID_PCM_ALAW:
 303         for(;n>0;n--) {
 304             v = *samples++;
 305             *dst++ = linear_to_alaw[(v + 32768) >> 2];
 306         }
 307         break;
 308     case CODEC_ID_PCM_MULAW:
 309         for(;n>0;n--) {
 310             v = *samples++;
 311             *dst++ = linear_to_ulaw[(v + 32768) >> 2];
 312         }
 313         break;
 314     default:
 315         return -1;
 316     }
 317     //avctx->frame_size = (dst - frame) / (sample_size * avctx->channels);
 318
 319     return dst - frame;
 320 }
 321
 322 typedef struct PCMDecode {
 323     short table[256];
 324 } PCMDecode;
 325
 326 static int pcm_decode_init(AVCodecContext * avctx)
 327 {
 328     PCMDecode *s = avctx->priv_data;
 329     int i;
 330
 331     switch(avctx->codec->id) {
 332     case CODEC_ID_PCM_ALAW:
 333         for(i=0;i<256;i++)
 334             s->table[i] = alaw2linear(i);
 335         break;
 336     case CODEC_ID_PCM_MULAW:
 337         for(i=0;i<256;i++)
 338             s->table[i] = ulaw2linear(i);
 339         break;
 340     default:
 341         break;
 342     }
 343     return 0;
 344 }
 345
 346 /**
 347  * \brief convert samples to 16 bit
 348  * \param bps byte per sample for the source format, must be >= 2
 349  * \param le 0 for big-, 1 for little-endian
 350  * \param us 0 for signed, 1 for unsigned input
 351  * \param src input samples
 352  * \param samples output samples
 353  * \param src_len number of bytes in src
 354  */
 355 static inline void decode_to16(int bps, int le, int us,
 356                                uint8_t **src, short **samples, int src_len)
 357 {
 358     int usum = us ? -0x8000 : 0;
 359     register int n = src_len / bps;
 360     if (le) *src += bps - 2;
 361     for(;n>0;n--) {
 362         register int v;
 363         if (le) v = AV_RL16(*src);
 364         else    v = AV_RB16(*src);
 365         v += usum;
 366         *(*samples)++ = v;
 367         *src += bps;
 368     }
 369     if (le) *src -= bps - 2;
 370 }
 371
 372 static int pcm_decode_frame(AVCodecContext *avctx,
 373                             void *data, int *data_size,
 374                             uint8_t *buf, int buf_size)
 375 {
 376     PCMDecode *s = avctx->priv_data;
 377     int n;
 378     short *samples;
 379     uint8_t *src;
 380
 381     samples = data;
 382     src = buf;
 383
 384     n= av_get_bits_per_sample(avctx->codec_id)/8;
 385     if(n && buf_size % n){
 386         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid PCM packet\n");
 387         return -1;
 388     }
 389
 390     buf_size= FFMIN(buf_size, *data_size/2);
 391     *data_size=0;
 392
 393     switch(avctx->codec->id) {
 394     case CODEC_ID_PCM_S32LE:
 395         decode_to16(4, 1, 0, &src, &samples, buf_size);
 396         break;
 397     case CODEC_ID_PCM_S32BE:
 398         decode_to16(4, 0, 0, &src, &samples, buf_size);
 399         break;
 400     case CODEC_ID_PCM_U32LE:
 401         decode_to16(4, 1, 1, &src, &samples, buf_size);
 402         break;
 403     case CODEC_ID_PCM_U32BE:
 404         decode_to16(4, 0, 1, &src, &samples, buf_size);
 405         break;
 406     case CODEC_ID_PCM_S24LE:
 407         decode_to16(3, 1, 0, &src, &samples, buf_size);
 408         break;
 409     case CODEC_ID_PCM_S24BE:
 410         decode_to16(3, 0, 0, &src, &samples, buf_size);
 411         break;
 412     case CODEC_ID_PCM_U24LE:
 413         decode_to16(3, 1, 1, &src, &samples, buf_size);
 414         break;
 415     case CODEC_ID_PCM_U24BE:
 416         decode_to16(3, 0, 1, &src, &samples, buf_size);
 417         break;
 418     case CODEC_ID_PCM_S24DAUD:
 419         n = buf_size / 3;
 420         for(;n>0;n--) {
 421           uint32_t v = bytestream_get_be24(&src);
 422           v >>= 4; // sync flags are here
 423           *samples++ = ff_reverse[(v >> 8) & 0xff] +
 424                        (ff_reverse[v & 0xff] << 8);
 425         }
 426         break;
 427     case CODEC_ID_PCM_S16LE:
 428         n = buf_size >> 1;
 429         for(;n>0;n--) {
 430             *samples++ = bytestream_get_le16(&src);
 431         }
 432         break;
 433     case CODEC_ID_PCM_S16BE:
 434         n = buf_size >> 1;
 435         for(;n>0;n--) {
 436             *samples++ = bytestream_get_be16(&src);
 437         }
 438         break;
 439     case CODEC_ID_PCM_U16LE:
 440         n = buf_size >> 1;
 441         for(;n>0;n--) {
 442             *samples++ = bytestream_get_le16(&src) - 0x8000;
 443         }
 444         break;
 445     case CODEC_ID_PCM_U16BE:
 446         n = buf_size >> 1;
 447         for(;n>0;n--) {
 448             *samples++ = bytestream_get_be16(&src) - 0x8000;
 449         }
 450         break;
 451     case CODEC_ID_PCM_S8:
 452         n = buf_size;
 453         for(;n>0;n--) {
 454             *samples++ = *src++ << 8;
 455         }
 456         break;
 457     case CODEC_ID_PCM_U8:
 458         n = buf_size;
 459         for(;n>0;n--) {
 460             *samples++ = ((int)*src++ - 128) << 8;
 461         }
 462         break;
 463     case CODEC_ID_PCM_ZORK:
 464         n = buf_size;
 465         for(;n>0;n--) {
 466             int x= *src++;
 467             if(x&128) x-= 128;
 468             else      x = -x;
 469             *samples++ = x << 8;
 470         }
 471         break;
 472     case CODEC_ID_PCM_ALAW:
 473     case CODEC_ID_PCM_MULAW:
 474         n = buf_size;
 475         for(;n>0;n--) {
 476             *samples++ = s->table[*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 PCM_CODEC(CODEC_ID_PCM_ZORK, pcm_zork);
 526
 527 #undef PCM_CODEC