]> git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/pcm.c
Merge remote-tracking branch 'qatar/master'
[ffmpeg] / 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 "libavutil/common.h" /* for av_reverse */
28 #include "avcodec.h"
29 #include "bytestream.h"
30 #include "internal.h"
31 #include "pcm_tablegen.h"
32
33 #define MAX_CHANNELS 64
34
35 static av_cold int pcm_encode_init(AVCodecContext *avctx)
36 {
37     avctx->frame_size = 0;
38     switch (avctx->codec->id) {
39     case CODEC_ID_PCM_ALAW:
40         pcm_alaw_tableinit();
41         break;
42     case CODEC_ID_PCM_MULAW:
43         pcm_ulaw_tableinit();
44         break;
45     default:
46         break;
47     }
48
49     avctx->bits_per_coded_sample = av_get_bits_per_sample(avctx->codec->id);
50     avctx->block_align           = avctx->channels * avctx->bits_per_coded_sample / 8;
51     avctx->coded_frame           = avcodec_alloc_frame();
52     if (!avctx->coded_frame)
53         return AVERROR(ENOMEM);
54
55     return 0;
56 }
57
58 static av_cold int pcm_encode_close(AVCodecContext *avctx)
59 {
60     av_freep(&avctx->coded_frame);
61
62     return 0;
63 }
64
65 /**
66  * Write PCM samples macro
67  * @param type   Datatype of native machine format
68  * @param endian bytestream_put_xxx() suffix
69  * @param src    Source pointer (variable name)
70  * @param dst    Destination pointer (variable name)
71  * @param n      Total number of samples (variable name)
72  * @param shift  Bitshift (bits)
73  * @param offset Sample value offset
74  */
75 #define ENCODE(type, endian, src, dst, n, shift, offset)                \
76     samples_ ## type = (const type *) src;                              \
77     for (; n > 0; n--) {                                                \
78         register type v = (*samples_ ## type++ >> shift) + offset;      \
79         bytestream_put_ ## endian(&dst, v);                             \
80     }
81
82 static int pcm_encode_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *avpkt,
83                             const AVFrame *frame, int *got_packet_ptr)
84 {
85     int n, sample_size, v, ret;
86     const short *samples;
87     unsigned char *dst;
88     const uint8_t *srcu8;
89     const int16_t *samples_int16_t;
90     const int32_t *samples_int32_t;
91     const int64_t *samples_int64_t;
92     const uint16_t *samples_uint16_t;
93     const uint32_t *samples_uint32_t;
94
95     sample_size = av_get_bits_per_sample(avctx->codec->id) / 8;
96     n           = frame->nb_samples * avctx->channels;
97     samples     = (const short *)frame->data[0];
98
99     if ((ret = ff_alloc_packet2(avctx, avpkt, n * sample_size)))
100         return ret;
101     dst = avpkt->data;
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 = frame->data[0];
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_ALAW:
180         for (; n > 0; n--) {
181             v      = *samples++;
182             *dst++ = linear_to_alaw[(v + 32768) >> 2];
183         }
184         break;
185     case CODEC_ID_PCM_MULAW:
186         for (; n > 0; n--) {
187             v      = *samples++;
188             *dst++ = linear_to_ulaw[(v + 32768) >> 2];
189         }
190         break;
191     default:
192         return -1;
193     }
194
195     *got_packet_ptr = 1;
196     return 0;
197 }
198
199 typedef struct PCMDecode {
200     AVFrame frame;
201     short   table[256];
202 } PCMDecode;
203
204 static av_cold int pcm_decode_init(AVCodecContext *avctx)
205 {
206     PCMDecode *s = avctx->priv_data;
207     int i;
208
209     if (avctx->channels <= 0 || avctx->channels > MAX_CHANNELS) {
210         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "PCM channels out of bounds\n");
211         return AVERROR(EINVAL);
212     }
213
214     switch (avctx->codec->id) {
215     case CODEC_ID_PCM_ALAW:
216         for (i = 0; i < 256; i++)
217             s->table[i] = alaw2linear(i);
218         break;
219     case CODEC_ID_PCM_MULAW:
220         for (i = 0; i < 256; i++)
221             s->table[i] = ulaw2linear(i);
222         break;
223     default:
224         break;
225     }
226
227     avctx->sample_fmt = avctx->codec->sample_fmts[0];
228
229     if (avctx->sample_fmt == AV_SAMPLE_FMT_S32)
230         avctx->bits_per_raw_sample = av_get_bits_per_sample(avctx->codec->id);
231
232     avcodec_get_frame_defaults(&s->frame);
233     avctx->coded_frame = &s->frame;
234
235     return 0;
236 }
237
238 /**
239  * Read PCM samples macro
240  * @param size   Data size of native machine format
241  * @param endian bytestream_get_xxx() endian suffix
242  * @param src    Source pointer (variable name)
243  * @param dst    Destination pointer (variable name)
244  * @param n      Total number of samples (variable name)
245  * @param shift  Bitshift (bits)
246  * @param offset Sample value offset
247  */
248 #define DECODE(size, endian, src, dst, n, shift, offset)                \
249     for (; n > 0; n--) {                                                \
250         uint ## size ## _t v = bytestream_get_ ## endian(&src);         \
251         AV_WN ## size ## A(dst, (v - offset) << shift);                 \
252         dst += size / 8;                                                \
253     }
254
255 static int pcm_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
256                             int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
257 {
258     const uint8_t *src = avpkt->data;
259     int buf_size       = avpkt->size;
260     PCMDecode *s       = avctx->priv_data;
261     int sample_size, c, n, ret, samples_per_block;
262     uint8_t *samples;
263     int32_t *dst_int32_t;
264
265     sample_size = av_get_bits_per_sample(avctx->codec_id) / 8;
266
267     /* av_get_bits_per_sample returns 0 for CODEC_ID_PCM_DVD */
268     samples_per_block = 1;
269     if (CODEC_ID_PCM_DVD == avctx->codec_id) {
270         if (avctx->bits_per_coded_sample != 20 &&
271             avctx->bits_per_coded_sample != 24) {
272             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
273                    "PCM DVD unsupported sample depth %i\n",
274                    avctx->bits_per_coded_sample);
275             return AVERROR(EINVAL);
276         }
277         /* 2 samples are interleaved per block in PCM_DVD */
278         samples_per_block = 2;
279         sample_size       = avctx->bits_per_coded_sample * 2 / 8;
280     } else if (avctx->codec_id == CODEC_ID_PCM_LXF) {
281         /* we process 40-bit blocks per channel for LXF */
282         samples_per_block = 2;
283         sample_size       = 5;
284     }
285
286     if (sample_size == 0) {
287         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid sample_size\n");
288         return AVERROR(EINVAL);
289     }
290
291     n = avctx->channels * sample_size;
292
293     if (n && buf_size % n) {
294         if (buf_size < n) {
295             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid PCM packet\n");
296             return -1;
297         } else
298             buf_size -= buf_size % n;
299     }
300
301     n = buf_size / sample_size;
302
303     /* get output buffer */
304     s->frame.nb_samples = n * samples_per_block / avctx->channels;
305     if ((ret = avctx->get_buffer(avctx, &s->frame)) < 0) {
306         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
307         return ret;
308     }
309     samples = s->frame.data[0];
310
311     switch (avctx->codec->id) {
312     case CODEC_ID_PCM_U32LE:
313         DECODE(32, le32, src, samples, n, 0, 0x80000000)
314         break;
315     case CODEC_ID_PCM_U32BE:
316         DECODE(32, be32, src, samples, n, 0, 0x80000000)
317         break;
318     case CODEC_ID_PCM_S24LE:
319         DECODE(32, le24, src, samples, n, 8, 0)
320         break;
321     case CODEC_ID_PCM_S24BE:
322         DECODE(32, be24, src, samples, n, 8, 0)
323         break;
324     case CODEC_ID_PCM_U24LE:
325         DECODE(32, le24, src, samples, n, 8, 0x800000)
326         break;
327     case CODEC_ID_PCM_U24BE:
328         DECODE(32, be24, src, samples, n, 8, 0x800000)
329         break;
330     case CODEC_ID_PCM_S24DAUD:
331         for (; n > 0; n--) {
332             uint32_t v = bytestream_get_be24(&src);
333             v >>= 4; // sync flags are here
334             AV_WN16A(samples, av_reverse[(v >> 8) & 0xff] +
335                              (av_reverse[v        & 0xff] << 8));
336             samples += 2;
337         }
338         break;
339     case CODEC_ID_PCM_S16LE_PLANAR:
340     {
341         int i;
342         n /= avctx->channels;
343         for (c = 0; c < avctx->channels; c++) {
344             samples = s->frame.data[c];
345             for (i = n; i > 0; i--) {
346                 AV_WN16A(samples, bytestream_get_le16(&src));
347                 samples += 2;
348             }
349         }
350         break;
351     }
352     case CODEC_ID_PCM_U16LE:
353         DECODE(16, le16, src, samples, n, 0, 0x8000)
354         break;
355     case CODEC_ID_PCM_U16BE:
356         DECODE(16, be16, src, samples, n, 0, 0x8000)
357         break;
358     case CODEC_ID_PCM_S8:
359         for (; n > 0; n--)
360             *samples++ = *src++ + 128;
361         break;
362 #if HAVE_BIGENDIAN
363     case CODEC_ID_PCM_F64LE:
364         DECODE(64, le64, src, samples, n, 0, 0)
365         break;
366     case CODEC_ID_PCM_S32LE:
367     case CODEC_ID_PCM_F32LE:
368         DECODE(32, le32, src, samples, n, 0, 0)
369         break;
370     case CODEC_ID_PCM_S16LE:
371         DECODE(16, le16, src, samples, n, 0, 0)
372         break;
373     case CODEC_ID_PCM_F64BE:
374     case CODEC_ID_PCM_F32BE:
375     case CODEC_ID_PCM_S32BE:
376     case CODEC_ID_PCM_S16BE:
377 #else
378     case CODEC_ID_PCM_F64BE:
379         DECODE(64, be64, src, samples, n, 0, 0)
380         break;
381     case CODEC_ID_PCM_F32BE:
382     case CODEC_ID_PCM_S32BE:
383         DECODE(32, be32, src, samples, n, 0, 0)
384         break;
385     case CODEC_ID_PCM_S16BE:
386         DECODE(16, be16, src, samples, n, 0, 0)
387         break;
388     case CODEC_ID_PCM_F64LE:
389     case CODEC_ID_PCM_F32LE:
390     case CODEC_ID_PCM_S32LE:
391     case CODEC_ID_PCM_S16LE:
392 #endif /* HAVE_BIGENDIAN */
393     case CODEC_ID_PCM_U8:
394         memcpy(samples, src, n * sample_size);
395         break;
396     case CODEC_ID_PCM_ZORK:
397         for (; n > 0; n--) {
398             int v = *src++;
399             if (v < 128)
400                 v = 128 - v;
401             *samples++ = v;
402         }
403         break;
404     case CODEC_ID_PCM_ALAW:
405     case CODEC_ID_PCM_MULAW:
406         for (; n > 0; n--) {
407             AV_WN16A(samples, s->table[*src++]);
408             samples += 2;
409         }
410         break;
411     case CODEC_ID_PCM_DVD:
412     {
413         const uint8_t *src8;
414         dst_int32_t = (int32_t *)s->frame.data[0];
415         n /= avctx->channels;
416         switch (avctx->bits_per_coded_sample) {
417         case 20:
418             while (n--) {
419                 c    = avctx->channels;
420                 src8 = src + 4 * c;
421                 while (c--) {
422                     *dst_int32_t++ = (bytestream_get_be16(&src) << 16) + ((*src8   & 0xf0) <<  8);
423                     *dst_int32_t++ = (bytestream_get_be16(&src) << 16) + ((*src8++ & 0x0f) << 12);
424                 }
425                 src = src8;
426             }
427             break;
428         case 24:
429             while (n--) {
430                 c    = avctx->channels;
431                 src8 = src + 4 * c;
432                 while (c--) {
433                     *dst_int32_t++ = (bytestream_get_be16(&src) << 16) + ((*src8++) << 8);
434                     *dst_int32_t++ = (bytestream_get_be16(&src) << 16) + ((*src8++) << 8);
435                 }
436                 src = src8;
437             }
438             break;
439         }
440         break;
441     }
442     case CODEC_ID_PCM_LXF:
443     {
444         int i;
445         n /= avctx->channels;
446         //unpack
447         for (c = 0; c < avctx->channels; c++) {
448             dst_int32_t = (int32_t *)s->frame.data[c];
449             for (i = 0; i < n; i++) {
450                 //extract low 20 bits and expand to 32 bits
451                 *dst_int32_t++ = (src[2] << 28) |
452                                  (src[1] << 20) |
453                                  (src[0] << 12) |
454                                  ((src[2] & 0xF) << 8) |
455                                  src[1];
456                 //extract high 20 bits and expand to 32 bits
457                 *dst_int32_t++ = (src[4] << 24) |
458                                  (src[3] << 16) |
459                                  ((src[2] & 0xF0) << 8) |
460                                  (src[4] << 4) |
461                                  (src[3] >> 4);
462                 src += 5;
463             }
464         }
465         break;
466     }
467     default:
468         return -1;
469     }
470
471     *got_frame_ptr   = 1;
472     *(AVFrame *)data = s->frame;
473
474     return buf_size;
475 }
476
477 #if CONFIG_ENCODERS
478 #define PCM_ENCODER(id_, sample_fmt_, name_, long_name_)                    \
479 AVCodec ff_ ## name_ ## _encoder = {                                        \
480     .name         = #name_,                                                 \
481     .type         = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,                                     \
482     .id           = id_,                                                    \
483     .init         = pcm_encode_init,                                        \
484     .encode2      = pcm_encode_frame,                                       \
485     .close        = pcm_encode_close,                                       \
486     .capabilities = CODEC_CAP_VARIABLE_FRAME_SIZE,                          \
487     .sample_fmts  = (const enum AVSampleFormat[]){ sample_fmt_,             \
488                                                    AV_SAMPLE_FMT_NONE },    \
489     .long_name    = NULL_IF_CONFIG_SMALL(long_name_),                       \
490 }
491 #else
492 #define PCM_ENCODER(id, sample_fmt_, name, long_name_)
493 #endif
494
495 #if CONFIG_DECODERS
496 #define PCM_DECODER(id_, sample_fmt_, name_, long_name_)                    \
497 AVCodec ff_ ## name_ ## _decoder = {                                        \
498     .name           = #name_,                                               \
499     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,                                   \
500     .id             = id_,                                                  \
501     .priv_data_size = sizeof(PCMDecode),                                    \
502     .init           = pcm_decode_init,                                      \
503     .decode         = pcm_decode_frame,                                     \
504     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1,                                        \
505     .sample_fmts    = (const enum AVSampleFormat[]){ sample_fmt_,           \
506                                                      AV_SAMPLE_FMT_NONE },  \
507     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL(long_name_),                     \
508 }
509 #else
510 #define PCM_DECODER(id, sample_fmt_, name, long_name_)
511 #endif
512
513 #define PCM_CODEC(id, sample_fmt_, name, long_name_)                    \
514     PCM_ENCODER(id, sample_fmt_, name, long_name_);                     \
515     PCM_DECODER(id, sample_fmt_, name, long_name_)
516
517 /* Note: Do not forget to add new entries to the Makefile as well. */
518 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_ALAW,         AV_SAMPLE_FMT_S16, pcm_alaw,         "PCM A-law / G.711 A-law");
519 PCM_DECODER(CODEC_ID_PCM_DVD,          AV_SAMPLE_FMT_S32, pcm_dvd,          "PCM signed 20|24-bit big-endian");
520 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_F32BE,        AV_SAMPLE_FMT_FLT, pcm_f32be,        "PCM 32-bit floating point big-endian");
521 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_F32LE,        AV_SAMPLE_FMT_FLT, pcm_f32le,        "PCM 32-bit floating point little-endian");
522 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_F64BE,        AV_SAMPLE_FMT_DBL, pcm_f64be,        "PCM 64-bit floating point big-endian");
523 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_F64LE,        AV_SAMPLE_FMT_DBL, pcm_f64le,        "PCM 64-bit floating point little-endian");
524 PCM_DECODER(CODEC_ID_PCM_LXF,          AV_SAMPLE_FMT_S32P,pcm_lxf,          "PCM signed 20-bit little-endian planar");
525 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_MULAW,        AV_SAMPLE_FMT_S16, pcm_mulaw,        "PCM mu-law / G.711 mu-law");
526 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_S8,           AV_SAMPLE_FMT_U8,  pcm_s8,           "PCM signed 8-bit");
527 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_S16BE,        AV_SAMPLE_FMT_S16, pcm_s16be,        "PCM signed 16-bit big-endian");
528 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_S16LE,        AV_SAMPLE_FMT_S16, pcm_s16le,        "PCM signed 16-bit little-endian");
529 PCM_DECODER(CODEC_ID_PCM_S16LE_PLANAR, AV_SAMPLE_FMT_S16P,pcm_s16le_planar, "PCM 16-bit little-endian planar");
530 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_S24BE,        AV_SAMPLE_FMT_S32, pcm_s24be,        "PCM signed 24-bit big-endian");
531 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_S24DAUD,      AV_SAMPLE_FMT_S16, pcm_s24daud,      "PCM D-Cinema audio signed 24-bit");
532 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_S24LE,        AV_SAMPLE_FMT_S32, pcm_s24le,        "PCM signed 24-bit little-endian");
533 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_S32BE,        AV_SAMPLE_FMT_S32, pcm_s32be,        "PCM signed 32-bit big-endian");
534 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_S32LE,        AV_SAMPLE_FMT_S32, pcm_s32le,        "PCM signed 32-bit little-endian");
535 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_U8,           AV_SAMPLE_FMT_U8,  pcm_u8,           "PCM unsigned 8-bit");
536 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_U16BE,        AV_SAMPLE_FMT_S16, pcm_u16be,        "PCM unsigned 16-bit big-endian");
537 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_U16LE,        AV_SAMPLE_FMT_S16, pcm_u16le,        "PCM unsigned 16-bit little-endian");
538 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_U24BE,        AV_SAMPLE_FMT_S32, pcm_u24be,        "PCM unsigned 24-bit big-endian");
539 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_U24LE,        AV_SAMPLE_FMT_S32, pcm_u24le,        "PCM unsigned 24-bit little-endian");
540 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_U32BE,        AV_SAMPLE_FMT_S32, pcm_u32be,        "PCM unsigned 32-bit big-endian");
541 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_U32LE,        AV_SAMPLE_FMT_S32, pcm_u32le,        "PCM unsigned 32-bit little-endian");
542 PCM_DECODER(CODEC_ID_PCM_ZORK,         AV_SAMPLE_FMT_U8,  pcm_zork,         "PCM Zork");
543