]> git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/pcm.c
e7cf874f44073cf83b8a9c0fcd5717e0ff036ec8
[ffmpeg] / libavcodec / pcm.c
1 /*
2  * PCM codecs
3  * Copyright (c) 2001 Fabrice Bellard
4  *
5  * This file is part of Libav.
6  *
7  * Libav 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  * Libav 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 Libav; 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 = (const 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     const short *samples;
85     unsigned char *dst;
86     const uint8_t *srcu8;
87     const int16_t *samples_int16_t;
88     const int32_t *samples_int32_t;
89     const int64_t *samples_int64_t;
90     const uint16_t *samples_uint16_t;
91     const 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     switch(avctx->codec->id) {
99     case CODEC_ID_PCM_U32LE:
100         ENCODE(uint32_t, le32, samples, dst, n, 0, 0x80000000)
101         break;
102     case CODEC_ID_PCM_U32BE:
103         ENCODE(uint32_t, be32, samples, dst, n, 0, 0x80000000)
104         break;
105     case CODEC_ID_PCM_S24LE:
106         ENCODE(int32_t, le24, samples, dst, n, 8, 0)
107         break;
108     case CODEC_ID_PCM_S24BE:
109         ENCODE(int32_t, be24, samples, dst, n, 8, 0)
110         break;
111     case CODEC_ID_PCM_U24LE:
112         ENCODE(uint32_t, le24, samples, dst, n, 8, 0x800000)
113         break;
114     case CODEC_ID_PCM_U24BE:
115         ENCODE(uint32_t, be24, samples, dst, n, 8, 0x800000)
116         break;
117     case CODEC_ID_PCM_S24DAUD:
118         for(;n>0;n--) {
119             uint32_t tmp = av_reverse[(*samples >> 8) & 0xff] +
120                            (av_reverse[*samples & 0xff] << 8);
121             tmp <<= 4; // sync flags would go here
122             bytestream_put_be24(&dst, tmp);
123             samples++;
124         }
125         break;
126     case CODEC_ID_PCM_U16LE:
127         ENCODE(uint16_t, le16, samples, dst, n, 0, 0x8000)
128         break;
129     case CODEC_ID_PCM_U16BE:
130         ENCODE(uint16_t, be16, samples, dst, n, 0, 0x8000)
131         break;
132     case CODEC_ID_PCM_S8:
133         srcu8= data;
134         for(;n>0;n--) {
135             v = *srcu8++;
136             *dst++ = v - 128;
137         }
138         break;
139 #if HAVE_BIGENDIAN
140     case CODEC_ID_PCM_F64LE:
141         ENCODE(int64_t, le64, samples, dst, n, 0, 0)
142         break;
143     case CODEC_ID_PCM_S32LE:
144     case CODEC_ID_PCM_F32LE:
145         ENCODE(int32_t, le32, samples, dst, n, 0, 0)
146         break;
147     case CODEC_ID_PCM_S16LE:
148         ENCODE(int16_t, le16, samples, dst, n, 0, 0)
149         break;
150     case CODEC_ID_PCM_F64BE:
151     case CODEC_ID_PCM_F32BE:
152     case CODEC_ID_PCM_S32BE:
153     case CODEC_ID_PCM_S16BE:
154 #else
155     case CODEC_ID_PCM_F64BE:
156         ENCODE(int64_t, be64, samples, dst, n, 0, 0)
157         break;
158     case CODEC_ID_PCM_F32BE:
159     case CODEC_ID_PCM_S32BE:
160         ENCODE(int32_t, be32, samples, dst, n, 0, 0)
161         break;
162     case CODEC_ID_PCM_S16BE:
163         ENCODE(int16_t, be16, samples, dst, n, 0, 0)
164         break;
165     case CODEC_ID_PCM_F64LE:
166     case CODEC_ID_PCM_F32LE:
167     case CODEC_ID_PCM_S32LE:
168     case CODEC_ID_PCM_S16LE:
169 #endif /* HAVE_BIGENDIAN */
170     case CODEC_ID_PCM_U8:
171         memcpy(dst, samples, n*sample_size);
172         dst += n*sample_size;
173         break;
174     case CODEC_ID_PCM_ZORK:
175         for(;n>0;n--) {
176             v= *samples++ >> 8;
177             if(v<0)   v = -v;
178             else      v+= 128;
179             *dst++ = v;
180         }
181         break;
182     case CODEC_ID_PCM_ALAW:
183         for(;n>0;n--) {
184             v = *samples++;
185             *dst++ = linear_to_alaw[(v + 32768) >> 2];
186         }
187         break;
188     case CODEC_ID_PCM_MULAW:
189         for(;n>0;n--) {
190             v = *samples++;
191             *dst++ = linear_to_ulaw[(v + 32768) >> 2];
192         }
193         break;
194     default:
195         return -1;
196     }
197     //avctx->frame_size = (dst - frame) / (sample_size * avctx->channels);
198
199     return dst - frame;
200 }
201
202 typedef struct PCMDecode {
203     short table[256];
204 } PCMDecode;
205
206 static av_cold int pcm_decode_init(AVCodecContext * avctx)
207 {
208     PCMDecode *s = avctx->priv_data;
209     int i;
210
211     if (avctx->channels <= 0 || avctx->channels > MAX_CHANNELS) {
212         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "PCM channels out of bounds\n");
213         return AVERROR(EINVAL);
214     }
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 == AV_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 size Data size 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(size, endian, src, dst, n, shift, offset) \
248     for(;n>0;n--) { \
249         uint##size##_t v = bytestream_get_##endian(&src); \
250         AV_WN##size##A(dst, (v - offset) << shift); \
251         dst += size / 8; \
252     }
253
254 static int pcm_decode_frame(AVCodecContext *avctx,
255                             void *data, int *data_size,
256                             AVPacket *avpkt)
257 {
258     const uint8_t *buf = avpkt->data;
259     int buf_size = avpkt->size;
260     PCMDecode *s = avctx->priv_data;
261     int sample_size, c, n, i;
262     uint8_t *samples;
263     const uint8_t *src, *src8, *src2[MAX_CHANNELS];
264     int32_t *dst_int32_t;
265
266     samples = data;
267     src = buf;
268
269     sample_size = av_get_bits_per_sample(avctx->codec_id)/8;
270
271     /* av_get_bits_per_sample returns 0 for CODEC_ID_PCM_DVD */
272     if (CODEC_ID_PCM_DVD == avctx->codec_id) {
273         if (avctx->bits_per_coded_sample != 20 &&
274             avctx->bits_per_coded_sample != 24) {
275             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "PCM DVD unsupported sample depth\n");
276             return AVERROR(EINVAL);
277         }
278         /* 2 samples are interleaved per block in PCM_DVD */
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         sample_size = 5;
283
284     if (sample_size == 0) {
285         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid sample_size\n");
286         return AVERROR(EINVAL);
287     }
288
289     n = avctx->channels * sample_size;
290
291     if(n && buf_size % n){
292         if (buf_size < n) {
293             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid PCM packet\n");
294             return -1;
295         }else
296             buf_size -= buf_size % n;
297     }
298
299     buf_size= FFMIN(buf_size, *data_size/2);
300
301     n = buf_size/sample_size;
302
303     switch(avctx->codec->id) {
304     case CODEC_ID_PCM_U32LE:
305         DECODE(32, le32, src, samples, n, 0, 0x80000000)
306         break;
307     case CODEC_ID_PCM_U32BE:
308         DECODE(32, be32, src, samples, n, 0, 0x80000000)
309         break;
310     case CODEC_ID_PCM_S24LE:
311         DECODE(32, le24, src, samples, n, 8, 0)
312         break;
313     case CODEC_ID_PCM_S24BE:
314         DECODE(32, be24, src, samples, n, 8, 0)
315         break;
316     case CODEC_ID_PCM_U24LE:
317         DECODE(32, le24, src, samples, n, 8, 0x800000)
318         break;
319     case CODEC_ID_PCM_U24BE:
320         DECODE(32, be24, src, samples, n, 8, 0x800000)
321         break;
322     case CODEC_ID_PCM_S24DAUD:
323         for(;n>0;n--) {
324           uint32_t v = bytestream_get_be24(&src);
325           v >>= 4; // sync flags are here
326           AV_WN16A(samples, av_reverse[(v >> 8) & 0xff] +
327                            (av_reverse[v & 0xff] << 8));
328           samples += 2;
329         }
330         break;
331     case CODEC_ID_PCM_S16LE_PLANAR:
332         n /= avctx->channels;
333         for(c=0;c<avctx->channels;c++)
334             src2[c] = &src[c*n*2];
335         for(;n>0;n--)
336             for(c=0;c<avctx->channels;c++) {
337                 AV_WN16A(samples, bytestream_get_le16(&src2[c]));
338                 samples += 2;
339             }
340         src = src2[avctx->channels-1];
341         break;
342     case CODEC_ID_PCM_U16LE:
343         DECODE(16, le16, src, samples, n, 0, 0x8000)
344         break;
345     case CODEC_ID_PCM_U16BE:
346         DECODE(16, be16, src, samples, n, 0, 0x8000)
347         break;
348     case CODEC_ID_PCM_S8:
349         for(;n>0;n--) {
350             *samples++ = *src++ + 128;
351         }
352         break;
353 #if HAVE_BIGENDIAN
354     case CODEC_ID_PCM_F64LE:
355         DECODE(64, le64, src, samples, n, 0, 0)
356         break;
357     case CODEC_ID_PCM_S32LE:
358     case CODEC_ID_PCM_F32LE:
359         DECODE(32, le32, src, samples, n, 0, 0)
360         break;
361     case CODEC_ID_PCM_S16LE:
362         DECODE(16, le16, src, samples, n, 0, 0)
363         break;
364     case CODEC_ID_PCM_F64BE:
365     case CODEC_ID_PCM_F32BE:
366     case CODEC_ID_PCM_S32BE:
367     case CODEC_ID_PCM_S16BE:
368 #else
369     case CODEC_ID_PCM_F64BE:
370         DECODE(64, be64, src, samples, n, 0, 0)
371         break;
372     case CODEC_ID_PCM_F32BE:
373     case CODEC_ID_PCM_S32BE:
374         DECODE(32, be32, src, samples, n, 0, 0)
375         break;
376     case CODEC_ID_PCM_S16BE:
377         DECODE(16, be16, src, samples, n, 0, 0)
378         break;
379     case CODEC_ID_PCM_F64LE:
380     case CODEC_ID_PCM_F32LE:
381     case CODEC_ID_PCM_S32LE:
382     case CODEC_ID_PCM_S16LE:
383 #endif /* HAVE_BIGENDIAN */
384     case CODEC_ID_PCM_U8:
385         memcpy(samples, src, n*sample_size);
386         src += n*sample_size;
387         samples += n * sample_size;
388         break;
389     case CODEC_ID_PCM_ZORK:
390         for(;n>0;n--) {
391             int x= *src++;
392             if(x&128) x-= 128;
393             else      x = -x;
394             AV_WN16A(samples, x << 8);
395             samples += 2;
396         }
397         break;
398     case CODEC_ID_PCM_ALAW:
399     case CODEC_ID_PCM_MULAW:
400         for(;n>0;n--) {
401             AV_WN16A(samples, s->table[*src++]);
402             samples += 2;
403         }
404         break;
405     case CODEC_ID_PCM_DVD:
406         dst_int32_t = data;
407         n /= avctx->channels;
408         switch (avctx->bits_per_coded_sample) {
409         case 20:
410             while (n--) {
411                 c = avctx->channels;
412                 src8 = src + 4*c;
413                 while (c--) {
414                     *dst_int32_t++ = (bytestream_get_be16(&src) << 16) + ((*src8   &0xf0) << 8);
415                     *dst_int32_t++ = (bytestream_get_be16(&src) << 16) + ((*src8++ &0x0f) << 12);
416                 }
417                 src = src8;
418             }
419             break;
420         case 24:
421             while (n--) {
422                 c = avctx->channels;
423                 src8 = src + 4*c;
424                 while (c--) {
425                     *dst_int32_t++ = (bytestream_get_be16(&src) << 16) + ((*src8++) << 8);
426                     *dst_int32_t++ = (bytestream_get_be16(&src) << 16) + ((*src8++) << 8);
427                 }
428                 src = src8;
429             }
430             break;
431         }
432         samples = (uint8_t *) dst_int32_t;
433         break;
434     case CODEC_ID_PCM_LXF:
435         dst_int32_t = data;
436         n /= avctx->channels;
437         //unpack and de-planerize
438         for (i = 0; i < n; i++) {
439             for (c = 0, src8 = src + i*5; c < avctx->channels; c++, src8 += n*5) {
440                 //extract low 20 bits and expand to 32 bits
441                 *dst_int32_t++ = (src8[2] << 28) | (src8[1] << 20) | (src8[0] << 12) |
442                                  ((src8[2] & 0xF) << 8) | src8[1];
443             }
444
445             for (c = 0, src8 = src + i*5; c < avctx->channels; c++, src8 += n*5) {
446                 //extract high 20 bits and expand to 32 bits
447                 *dst_int32_t++ = (src8[4] << 24) | (src8[3] << 16) |
448                                  ((src8[2] & 0xF0) << 8) | (src8[4] << 4) | (src8[3] >> 4);
449             }
450         }
451         src += n * avctx->channels * 5;
452         samples = (uint8_t *) dst_int32_t;
453         break;
454     default:
455         return -1;
456     }
457     *data_size = samples - (uint8_t *)data;
458     return src - buf;
459 }
460
461 #if CONFIG_ENCODERS
462 #define PCM_ENCODER(id_,sample_fmt_,name_,long_name_) \
463 AVCodec ff_ ## name_ ## _encoder = {            \
464     .name        = #name_,                      \
465     .type        = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,          \
466     .id          = id_,                         \
467     .init        = pcm_encode_init,             \
468     .encode      = pcm_encode_frame,            \
469     .close       = pcm_encode_close,            \
470     .sample_fmts = (const enum AVSampleFormat[]){sample_fmt_,AV_SAMPLE_FMT_NONE}, \
471     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL(long_name_), \
472 }
473 #else
474 #define PCM_ENCODER(id,sample_fmt_,name,long_name_)
475 #endif
476
477 #if CONFIG_DECODERS
478 #define PCM_DECODER(id_,sample_fmt_,name_,long_name_)         \
479 AVCodec ff_ ## name_ ## _decoder = {            \
480     .name           = #name_,                   \
481     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,       \
482     .id             = id_,                      \
483     .priv_data_size = sizeof(PCMDecode),        \
484     .init           = pcm_decode_init,          \
485     .decode         = pcm_decode_frame,         \
486     .sample_fmts = (const enum AVSampleFormat[]){sample_fmt_,AV_SAMPLE_FMT_NONE}, \
487     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL(long_name_), \
488 }
489 #else
490 #define PCM_DECODER(id,sample_fmt_,name,long_name_)
491 #endif
492
493 #define PCM_CODEC(id, sample_fmt_, name, long_name_)         \
494     PCM_ENCODER(id,sample_fmt_,name,long_name_); PCM_DECODER(id,sample_fmt_,name,long_name_)
495
496 /* Note: Do not forget to add new entries to the Makefile as well. */
497 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_ALAW,  AV_SAMPLE_FMT_S16, pcm_alaw, "PCM A-law");
498 PCM_DECODER(CODEC_ID_PCM_DVD,   AV_SAMPLE_FMT_S32, pcm_dvd, "PCM signed 20|24-bit big-endian");
499 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_F32BE, AV_SAMPLE_FMT_FLT, pcm_f32be, "PCM 32-bit floating point big-endian");
500 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_F32LE, AV_SAMPLE_FMT_FLT, pcm_f32le, "PCM 32-bit floating point little-endian");
501 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_F64BE, AV_SAMPLE_FMT_DBL, pcm_f64be, "PCM 64-bit floating point big-endian");
502 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_F64LE, AV_SAMPLE_FMT_DBL, pcm_f64le, "PCM 64-bit floating point little-endian");
503 PCM_DECODER(CODEC_ID_PCM_LXF,   AV_SAMPLE_FMT_S32, pcm_lxf, "PCM signed 20-bit little-endian planar");
504 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_MULAW, AV_SAMPLE_FMT_S16, pcm_mulaw, "PCM mu-law");
505 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_S8,    AV_SAMPLE_FMT_U8,  pcm_s8, "PCM signed 8-bit");
506 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_S16BE, AV_SAMPLE_FMT_S16, pcm_s16be, "PCM signed 16-bit big-endian");
507 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_S16LE, AV_SAMPLE_FMT_S16, pcm_s16le, "PCM signed 16-bit little-endian");
508 PCM_DECODER(CODEC_ID_PCM_S16LE_PLANAR, AV_SAMPLE_FMT_S16, pcm_s16le_planar, "PCM 16-bit little-endian planar");
509 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_S24BE, AV_SAMPLE_FMT_S32, pcm_s24be, "PCM signed 24-bit big-endian");
510 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_S24DAUD, AV_SAMPLE_FMT_S16,  pcm_s24daud, "PCM D-Cinema audio signed 24-bit");
511 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_S24LE, AV_SAMPLE_FMT_S32, pcm_s24le, "PCM signed 24-bit little-endian");
512 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_S32BE, AV_SAMPLE_FMT_S32, pcm_s32be, "PCM signed 32-bit big-endian");
513 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_S32LE, AV_SAMPLE_FMT_S32, pcm_s32le, "PCM signed 32-bit little-endian");
514 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_U8,    AV_SAMPLE_FMT_U8,  pcm_u8, "PCM unsigned 8-bit");
515 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_U16BE, AV_SAMPLE_FMT_S16, pcm_u16be, "PCM unsigned 16-bit big-endian");
516 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_U16LE, AV_SAMPLE_FMT_S16, pcm_u16le, "PCM unsigned 16-bit little-endian");
517 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_U24BE, AV_SAMPLE_FMT_S32, pcm_u24be, "PCM unsigned 24-bit big-endian");
518 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_U24LE, AV_SAMPLE_FMT_S32, pcm_u24le, "PCM unsigned 24-bit little-endian");
519 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_U32BE, AV_SAMPLE_FMT_S32, pcm_u32be, "PCM unsigned 32-bit big-endian");
520 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_U32LE, AV_SAMPLE_FMT_S32, pcm_u32le, "PCM unsigned 32-bit little-endian");
521 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_ZORK,  AV_SAMPLE_FMT_S16, pcm_zork, "PCM Zork");