]> 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 "avcodec.h"
28 #include "libavutil/common.h" /* for av_reverse */
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     }
102     dst = avpkt->data;
103
104     switch(avctx->codec->id) {
105     case CODEC_ID_PCM_U32LE:
106         ENCODE(uint32_t, le32, samples, dst, n, 0, 0x80000000)
107         break;
108     case CODEC_ID_PCM_U32BE:
109         ENCODE(uint32_t, be32, samples, dst, n, 0, 0x80000000)
110         break;
111     case CODEC_ID_PCM_S24LE:
112         ENCODE(int32_t, le24, samples, dst, n, 8, 0)
113         break;
114     case CODEC_ID_PCM_S24BE:
115         ENCODE(int32_t, be24, samples, dst, n, 8, 0)
116         break;
117     case CODEC_ID_PCM_U24LE:
118         ENCODE(uint32_t, le24, samples, dst, n, 8, 0x800000)
119         break;
120     case CODEC_ID_PCM_U24BE:
121         ENCODE(uint32_t, be24, samples, dst, n, 8, 0x800000)
122         break;
123     case CODEC_ID_PCM_S24DAUD:
124         for(;n>0;n--) {
125             uint32_t tmp = av_reverse[(*samples >> 8) & 0xff] +
126                            (av_reverse[*samples & 0xff] << 8);
127             tmp <<= 4; // sync flags would go here
128             bytestream_put_be24(&dst, tmp);
129             samples++;
130         }
131         break;
132     case CODEC_ID_PCM_U16LE:
133         ENCODE(uint16_t, le16, samples, dst, n, 0, 0x8000)
134         break;
135     case CODEC_ID_PCM_U16BE:
136         ENCODE(uint16_t, be16, samples, dst, n, 0, 0x8000)
137         break;
138     case CODEC_ID_PCM_S8:
139         srcu8 = frame->data[0];
140         for(;n>0;n--) {
141             v = *srcu8++;
142             *dst++ = v - 128;
143         }
144         break;
145 #if HAVE_BIGENDIAN
146     case CODEC_ID_PCM_F64LE:
147         ENCODE(int64_t, le64, samples, dst, n, 0, 0)
148         break;
149     case CODEC_ID_PCM_S32LE:
150     case CODEC_ID_PCM_F32LE:
151         ENCODE(int32_t, le32, samples, dst, n, 0, 0)
152         break;
153     case CODEC_ID_PCM_S16LE:
154         ENCODE(int16_t, le16, samples, dst, n, 0, 0)
155         break;
156     case CODEC_ID_PCM_F64BE:
157     case CODEC_ID_PCM_F32BE:
158     case CODEC_ID_PCM_S32BE:
159     case CODEC_ID_PCM_S16BE:
160 #else
161     case CODEC_ID_PCM_F64BE:
162         ENCODE(int64_t, be64, samples, dst, n, 0, 0)
163         break;
164     case CODEC_ID_PCM_F32BE:
165     case CODEC_ID_PCM_S32BE:
166         ENCODE(int32_t, be32, samples, dst, n, 0, 0)
167         break;
168     case CODEC_ID_PCM_S16BE:
169         ENCODE(int16_t, be16, samples, dst, n, 0, 0)
170         break;
171     case CODEC_ID_PCM_F64LE:
172     case CODEC_ID_PCM_F32LE:
173     case CODEC_ID_PCM_S32LE:
174     case CODEC_ID_PCM_S16LE:
175 #endif /* HAVE_BIGENDIAN */
176     case CODEC_ID_PCM_U8:
177         memcpy(dst, samples, n*sample_size);
178         dst += n*sample_size;
179         break;
180     case CODEC_ID_PCM_ALAW:
181         for(;n>0;n--) {
182             v = *samples++;
183             *dst++ = linear_to_alaw[(v + 32768) >> 2];
184         }
185         break;
186     case CODEC_ID_PCM_MULAW:
187         for(;n>0;n--) {
188             v = *samples++;
189             *dst++ = linear_to_ulaw[(v + 32768) >> 2];
190         }
191         break;
192     default:
193         return -1;
194     }
195
196     *got_packet_ptr = 1;
197     return 0;
198 }
199
200 typedef struct PCMDecode {
201     AVFrame frame;
202     short table[256];
203 } PCMDecode;
204
205 static av_cold int pcm_decode_init(AVCodecContext * avctx)
206 {
207     PCMDecode *s = avctx->priv_data;
208     int i;
209
210     if (avctx->channels <= 0 || avctx->channels > MAX_CHANNELS) {
211         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "PCM channels out of bounds\n");
212         return AVERROR(EINVAL);
213     }
214
215     switch(avctx->codec->id) {
216     case CODEC_ID_PCM_ALAW:
217         for(i=0;i<256;i++)
218             s->table[i] = alaw2linear(i);
219         break;
220     case CODEC_ID_PCM_MULAW:
221         for(i=0;i<256;i++)
222             s->table[i] = ulaw2linear(i);
223         break;
224     default:
225         break;
226     }
227
228     avctx->sample_fmt = avctx->codec->sample_fmts[0];
229
230     if (avctx->sample_fmt == AV_SAMPLE_FMT_S32)
231         avctx->bits_per_raw_sample = av_get_bits_per_sample(avctx->codec->id);
232
233     avcodec_get_frame_defaults(&s->frame);
234     avctx->coded_frame = &s->frame;
235
236     return 0;
237 }
238
239 /**
240  * Read PCM samples macro
241  * @param size Data size of native machine format
242  * @param endian bytestream_get_xxx() endian suffix
243  * @param src Source pointer (variable name)
244  * @param dst Destination pointer (variable name)
245  * @param n Total number of samples (variable name)
246  * @param shift Bitshift (bits)
247  * @param offset Sample value offset
248  */
249 #define DECODE(size, endian, src, dst, n, shift, offset) \
250     for(;n>0;n--) { \
251         uint##size##_t v = bytestream_get_##endian(&src); \
252         AV_WN##size##A(dst, (v - offset) << shift); \
253         dst += size / 8; \
254     }
255
256 static int pcm_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
257                             int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
258 {
259     const uint8_t *src = avpkt->data;
260     int buf_size = avpkt->size;
261     PCMDecode *s = avctx->priv_data;
262     int sample_size, c, n, ret, samples_per_block;
263     uint8_t *samples;
264     int32_t *dst_int32_t;
265
266     sample_size = av_get_bits_per_sample(avctx->codec_id)/8;
267
268     /* av_get_bits_per_sample returns 0 for CODEC_ID_PCM_DVD */
269     samples_per_block = 1;
270     if (CODEC_ID_PCM_DVD == avctx->codec_id) {
271         if (avctx->bits_per_coded_sample != 20 &&
272             avctx->bits_per_coded_sample != 24) {
273             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
274                    "PCM DVD unsupported sample depth %i\n",
275                    avctx->bits_per_coded_sample);
276             return AVERROR(EINVAL);
277         }
278         /* 2 samples are interleaved per block in PCM_DVD */
279         samples_per_block = 2;
280         sample_size = avctx->bits_per_coded_sample * 2 / 8;
281     } else if (avctx->codec_id == CODEC_ID_PCM_LXF) {
282         /* we process 40-bit blocks per channel for LXF */
283         samples_per_block = 2;
284         sample_size = 5;
285     }
286
287     if (sample_size == 0) {
288         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid sample_size\n");
289         return AVERROR(EINVAL);
290     }
291
292     n = avctx->channels * sample_size;
293
294     if(n && buf_size % n){
295         if (buf_size < n) {
296             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid PCM packet\n");
297             return -1;
298         }else
299             buf_size -= buf_size % n;
300     }
301
302     n = buf_size/sample_size;
303
304     /* get output buffer */
305     s->frame.nb_samples = n * samples_per_block / avctx->channels;
306     if ((ret = avctx->get_buffer(avctx, &s->frame)) < 0) {
307         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
308         return ret;
309     }
310     samples = s->frame.data[0];
311
312     switch(avctx->codec->id) {
313     case CODEC_ID_PCM_U32LE:
314         DECODE(32, le32, src, samples, n, 0, 0x80000000)
315         break;
316     case CODEC_ID_PCM_U32BE:
317         DECODE(32, be32, src, samples, n, 0, 0x80000000)
318         break;
319     case CODEC_ID_PCM_S24LE:
320         DECODE(32, le24, src, samples, n, 8, 0)
321         break;
322     case CODEC_ID_PCM_S24BE:
323         DECODE(32, be24, src, samples, n, 8, 0)
324         break;
325     case CODEC_ID_PCM_U24LE:
326         DECODE(32, le24, src, samples, n, 8, 0x800000)
327         break;
328     case CODEC_ID_PCM_U24BE:
329         DECODE(32, be24, src, samples, n, 8, 0x800000)
330         break;
331     case CODEC_ID_PCM_S24DAUD:
332         for(;n>0;n--) {
333           uint32_t v = bytestream_get_be24(&src);
334           v >>= 4; // sync flags are here
335           AV_WN16A(samples, av_reverse[(v >> 8) & 0xff] +
336                            (av_reverse[v & 0xff] << 8));
337           samples += 2;
338         }
339         break;
340     case CODEC_ID_PCM_S16LE_PLANAR:
341     {
342         int i;
343         n /= avctx->channels;
344         for(c=0;c<avctx->channels;c++) {
345             samples = s->frame.data[c];
346             for(i=n;i>0;i--) {
347                 AV_WN16A(samples, bytestream_get_le16(&src));
348                 samples += 2;
349             }
350         }
351         break;
352     }
353     case CODEC_ID_PCM_U16LE:
354         DECODE(16, le16, src, samples, n, 0, 0x8000)
355         break;
356     case CODEC_ID_PCM_U16BE:
357         DECODE(16, be16, src, samples, n, 0, 0x8000)
358         break;
359     case CODEC_ID_PCM_S8:
360         for(;n>0;n--) {
361             *samples++ = *src++ + 128;
362         }
363         break;
364 #if HAVE_BIGENDIAN
365     case CODEC_ID_PCM_F64LE:
366         DECODE(64, le64, src, samples, n, 0, 0)
367         break;
368     case CODEC_ID_PCM_S32LE:
369     case CODEC_ID_PCM_F32LE:
370         DECODE(32, le32, src, samples, n, 0, 0)
371         break;
372     case CODEC_ID_PCM_S16LE:
373         DECODE(16, le16, src, samples, n, 0, 0)
374         break;
375     case CODEC_ID_PCM_F64BE:
376     case CODEC_ID_PCM_F32BE:
377     case CODEC_ID_PCM_S32BE:
378     case CODEC_ID_PCM_S16BE:
379 #else
380     case CODEC_ID_PCM_F64BE:
381         DECODE(64, be64, src, samples, n, 0, 0)
382         break;
383     case CODEC_ID_PCM_F32BE:
384     case CODEC_ID_PCM_S32BE:
385         DECODE(32, be32, src, samples, n, 0, 0)
386         break;
387     case CODEC_ID_PCM_S16BE:
388         DECODE(16, be16, src, samples, n, 0, 0)
389         break;
390     case CODEC_ID_PCM_F64LE:
391     case CODEC_ID_PCM_F32LE:
392     case CODEC_ID_PCM_S32LE:
393     case CODEC_ID_PCM_S16LE:
394 #endif /* HAVE_BIGENDIAN */
395     case CODEC_ID_PCM_U8:
396         memcpy(samples, src, n*sample_size);
397         break;
398     case CODEC_ID_PCM_ZORK:
399         for (; n > 0; n--) {
400             int v = *src++;
401             if (v < 128)
402                 v = 128 - v;
403             *samples++ = v;
404         }
405         break;
406     case CODEC_ID_PCM_ALAW:
407     case CODEC_ID_PCM_MULAW:
408         for(;n>0;n--) {
409             AV_WN16A(samples, s->table[*src++]);
410             samples += 2;
411         }
412         break;
413     case CODEC_ID_PCM_DVD:
414     {
415         const uint8_t *src8;
416         dst_int32_t = (int32_t *)s->frame.data[0];
417         n /= avctx->channels;
418         switch (avctx->bits_per_coded_sample) {
419         case 20:
420             while (n--) {
421                 c = avctx->channels;
422                 src8 = src + 4*c;
423                 while (c--) {
424                     *dst_int32_t++ = (bytestream_get_be16(&src) << 16) + ((*src8   &0xf0) << 8);
425                     *dst_int32_t++ = (bytestream_get_be16(&src) << 16) + ((*src8++ &0x0f) << 12);
426                 }
427                 src = src8;
428             }
429             break;
430         case 24:
431             while (n--) {
432                 c = avctx->channels;
433                 src8 = src + 4*c;
434                 while (c--) {
435                     *dst_int32_t++ = (bytestream_get_be16(&src) << 16) + ((*src8++) << 8);
436                     *dst_int32_t++ = (bytestream_get_be16(&src) << 16) + ((*src8++) << 8);
437                 }
438                 src = src8;
439             }
440             break;
441         }
442         break;
443     }
444     case CODEC_ID_PCM_LXF:
445     {
446         int i;
447         n /= avctx->channels;
448         //unpack
449         for (c = 0; c < avctx->channels; c++) {
450             dst_int32_t = (int32_t *)s->frame.data[c];
451             for (i = 0; i < n; i++) {
452                 //extract low 20 bits and expand to 32 bits
453                 *dst_int32_t++ = (src[2] << 28) | (src[1] << 20) | (src[0] << 12) |
454                                  ((src[2] & 0xF) << 8) | src[1];
455                 //extract high 20 bits and expand to 32 bits
456                 *dst_int32_t++ = (src[4] << 24) | (src[3] << 16) |
457                                  ((src[2] & 0xF0) << 8) | (src[4] << 4) | (src[3] >> 4);
458                 src += 5;
459             }
460         }
461         break;
462     }
463     default:
464         return -1;
465     }
466
467     *got_frame_ptr   = 1;
468     *(AVFrame *)data = s->frame;
469
470     return buf_size;
471 }
472
473 #if CONFIG_ENCODERS
474 #define PCM_ENCODER(id_,sample_fmt_,name_,long_name_) \
475 AVCodec ff_ ## name_ ## _encoder = {            \
476     .name        = #name_,                      \
477     .type        = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,          \
478     .id          = id_,                         \
479     .init        = pcm_encode_init,             \
480     .encode2     = pcm_encode_frame,            \
481     .close       = pcm_encode_close,            \
482     .capabilities = CODEC_CAP_VARIABLE_FRAME_SIZE, \
483     .sample_fmts = (const enum AVSampleFormat[]){sample_fmt_,AV_SAMPLE_FMT_NONE}, \
484     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL(long_name_), \
485 }
486 #else
487 #define PCM_ENCODER(id,sample_fmt_,name,long_name_)
488 #endif
489
490 #if CONFIG_DECODERS
491 #define PCM_DECODER(id_,sample_fmt_,name_,long_name_)         \
492 AVCodec ff_ ## name_ ## _decoder = {            \
493     .name           = #name_,                   \
494     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,       \
495     .id             = id_,                      \
496     .priv_data_size = sizeof(PCMDecode),        \
497     .init           = pcm_decode_init,          \
498     .decode         = pcm_decode_frame,         \
499     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1,            \
500     .sample_fmts = (const enum AVSampleFormat[]){sample_fmt_,AV_SAMPLE_FMT_NONE}, \
501     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL(long_name_), \
502 }
503 #else
504 #define PCM_DECODER(id,sample_fmt_,name,long_name_)
505 #endif
506
507 #define PCM_CODEC(id, sample_fmt_, name, long_name_)         \
508     PCM_ENCODER(id,sample_fmt_,name,long_name_); PCM_DECODER(id,sample_fmt_,name,long_name_)
509
510 /* Note: Do not forget to add new entries to the Makefile as well. */
511 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_ALAW,  AV_SAMPLE_FMT_S16, pcm_alaw, "PCM A-law / G.711 A-law");
512 PCM_DECODER(CODEC_ID_PCM_DVD,   AV_SAMPLE_FMT_S32, pcm_dvd, "PCM signed 20|24-bit big-endian");
513 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_F32BE, AV_SAMPLE_FMT_FLT, pcm_f32be, "PCM 32-bit floating point big-endian");
514 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_F32LE, AV_SAMPLE_FMT_FLT, pcm_f32le, "PCM 32-bit floating point little-endian");
515 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_F64BE, AV_SAMPLE_FMT_DBL, pcm_f64be, "PCM 64-bit floating point big-endian");
516 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_F64LE, AV_SAMPLE_FMT_DBL, pcm_f64le, "PCM 64-bit floating point little-endian");
517 PCM_DECODER(CODEC_ID_PCM_LXF,   AV_SAMPLE_FMT_S32P, pcm_lxf, "PCM signed 20-bit little-endian planar");
518 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_MULAW, AV_SAMPLE_FMT_S16, pcm_mulaw, "PCM mu-law / G.711 mu-law");
519 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_S8,    AV_SAMPLE_FMT_U8,  pcm_s8, "PCM signed 8-bit");
520 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_S16BE, AV_SAMPLE_FMT_S16, pcm_s16be, "PCM signed 16-bit big-endian");
521 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_S16LE, AV_SAMPLE_FMT_S16, pcm_s16le, "PCM signed 16-bit little-endian");
522 PCM_DECODER(CODEC_ID_PCM_S16LE_PLANAR, AV_SAMPLE_FMT_S16P, pcm_s16le_planar, "PCM 16-bit little-endian planar");
523 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_S24BE, AV_SAMPLE_FMT_S32, pcm_s24be, "PCM signed 24-bit big-endian");
524 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_S24DAUD, AV_SAMPLE_FMT_S16,  pcm_s24daud, "PCM D-Cinema audio signed 24-bit");
525 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_S24LE, AV_SAMPLE_FMT_S32, pcm_s24le, "PCM signed 24-bit little-endian");
526 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_S32BE, AV_SAMPLE_FMT_S32, pcm_s32be, "PCM signed 32-bit big-endian");
527 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_S32LE, AV_SAMPLE_FMT_S32, pcm_s32le, "PCM signed 32-bit little-endian");
528 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_U8,    AV_SAMPLE_FMT_U8,  pcm_u8, "PCM unsigned 8-bit");
529 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_U16BE, AV_SAMPLE_FMT_S16, pcm_u16be, "PCM unsigned 16-bit big-endian");
530 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_U16LE, AV_SAMPLE_FMT_S16, pcm_u16le, "PCM unsigned 16-bit little-endian");
531 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_U24BE, AV_SAMPLE_FMT_S32, pcm_u24be, "PCM unsigned 24-bit big-endian");
532 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_U24LE, AV_SAMPLE_FMT_S32, pcm_u24le, "PCM unsigned 24-bit little-endian");
533 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_U32BE, AV_SAMPLE_FMT_S32, pcm_u32be, "PCM unsigned 32-bit big-endian");
534 PCM_CODEC  (CODEC_ID_PCM_U32LE, AV_SAMPLE_FMT_S32, pcm_u32le, "PCM unsigned 32-bit little-endian");
535 PCM_DECODER(CODEC_ID_PCM_ZORK,  AV_SAMPLE_FMT_U8,  pcm_zork,  "PCM Zork");