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

   1 /*
   2  * Shorten decoder
   3  * Copyright (c) 2005 Jeff Muizelaar
   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  * Shorten decoder
  25  * @author Jeff Muizelaar
  26  *
  27  */
  28
  29 #include <limits.h>
  30 #include "avcodec.h"
  31 #include "bytestream.h"
  32 #include "get_bits.h"
  33 #include "golomb.h"
  34
  35 #define MAX_CHANNELS 8
  36 #define MAX_BLOCKSIZE 65535
  37
  38 #define OUT_BUFFER_SIZE 16384
  39
  40 #define ULONGSIZE 2
  41
  42 #define WAVE_FORMAT_PCM 0x0001
  43
  44 #define DEFAULT_BLOCK_SIZE 256
  45
  46 #define TYPESIZE 4
  47 #define CHANSIZE 0
  48 #define LPCQSIZE 2
  49 #define ENERGYSIZE 3
  50 #define BITSHIFTSIZE 2
  51
  52 #define TYPE_S16HL 3
  53 #define TYPE_S16LH 5
  54
  55 #define NWRAP 3
  56 #define NSKIPSIZE 1
  57
  58 #define LPCQUANT 5
  59 #define V2LPCQOFFSET (1 << LPCQUANT)
  60
  61 #define FNSIZE 2
  62 #define FN_DIFF0        0
  63 #define FN_DIFF1        1
  64 #define FN_DIFF2        2
  65 #define FN_DIFF3        3
  66 #define FN_QUIT         4
  67 #define FN_BLOCKSIZE    5
  68 #define FN_BITSHIFT     6
  69 #define FN_QLPC         7
  70 #define FN_ZERO         8
  71 #define FN_VERBATIM     9
  72
  73 /** indicates if the FN_* command is audio or non-audio */
  74 static const uint8_t is_audio_command[10] = { 1, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 0 };
  75
  76 #define VERBATIM_CKSIZE_SIZE 5
  77 #define VERBATIM_BYTE_SIZE 8
  78 #define CANONICAL_HEADER_SIZE 44
  79
  80 typedef struct ShortenContext {
  81     AVCodecContext *avctx;
  82     AVFrame frame;
  83     GetBitContext gb;
  84
  85     int min_framesize, max_framesize;
  86     int channels;
  87
  88     int32_t *decoded[MAX_CHANNELS];
  89     int32_t *offset[MAX_CHANNELS];
  90     int *coeffs;
  91     uint8_t *bitstream;
  92     int bitstream_size;
  93     int bitstream_index;
  94     unsigned int allocated_bitstream_size;
  95     int header_size;
  96     uint8_t header[OUT_BUFFER_SIZE];
  97     int version;
  98     int cur_chan;
  99     int bitshift;
 100     int nmean;
 101     int internal_ftype;
 102     int nwrap;
 103     int blocksize;
 104     int bitindex;
 105     int32_t lpcqoffset;
 106     int got_header;
 107     int got_quit_command;
 108 } ShortenContext;
 109
 110 static av_cold int shorten_decode_init(AVCodecContext * avctx)
 111 {
 112     ShortenContext *s = avctx->priv_data;
 113     s->avctx = avctx;
 114     avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_S16;
 115
 116     avcodec_get_frame_defaults(&s->frame);
 117     avctx->coded_frame = &s->frame;
 118
 119     return 0;
 120 }
 121
 122 static int allocate_buffers(ShortenContext *s)
 123 {
 124     int i, chan;
 125     int *coeffs;
 126     void *tmp_ptr;
 127
 128     for (chan=0; chan<s->channels; chan++) {
 129         if(FFMAX(1, s->nmean) >= UINT_MAX/sizeof(int32_t)){
 130             av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "nmean too large\n");
 131             return -1;
 132         }
 133         if(s->blocksize + s->nwrap >= UINT_MAX/sizeof(int32_t) || s->blocksize + s->nwrap <= (unsigned)s->nwrap){
 134             av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "s->blocksize + s->nwrap too large\n");
 135             return -1;
 136         }
 137
 138         tmp_ptr = av_realloc(s->offset[chan], sizeof(int32_t)*FFMAX(1, s->nmean));
 139         if (!tmp_ptr)
 140             return AVERROR(ENOMEM);
 141         s->offset[chan] = tmp_ptr;
 142
 143         tmp_ptr = av_realloc(s->decoded[chan], sizeof(int32_t)*(s->blocksize + s->nwrap));
 144         if (!tmp_ptr)
 145             return AVERROR(ENOMEM);
 146         s->decoded[chan] = tmp_ptr;
 147         for (i=0; i<s->nwrap; i++)
 148             s->decoded[chan][i] = 0;
 149         s->decoded[chan] += s->nwrap;
 150     }
 151
 152     coeffs = av_realloc(s->coeffs, s->nwrap * sizeof(*s->coeffs));
 153     if (!coeffs)
 154         return AVERROR(ENOMEM);
 155     s->coeffs = coeffs;
 156
 157     return 0;
 158 }
 159
 160
 161 static inline unsigned int get_uint(ShortenContext *s, int k)
 162 {
 163     if (s->version != 0)
 164         k = get_ur_golomb_shorten(&s->gb, ULONGSIZE);
 165     return get_ur_golomb_shorten(&s->gb, k);
 166 }
 167
 168
 169 static void fix_bitshift(ShortenContext *s, int32_t *buffer)
 170 {
 171     int i;
 172
 173     if (s->bitshift != 0)
 174         for (i = 0; i < s->blocksize; i++)
 175             buffer[i] <<= s->bitshift;
 176 }
 177
 178
 179 static void init_offset(ShortenContext *s)
 180 {
 181     int32_t mean = 0;
 182     int  chan, i;
 183     int nblock = FFMAX(1, s->nmean);
 184     /* initialise offset */
 185     switch (s->internal_ftype)
 186     {
 187         case TYPE_S16HL:
 188         case TYPE_S16LH:
 189             mean = 0;
 190             break;
 191         default:
 192             av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "unknown audio type");
 193             abort();
 194     }
 195
 196     for (chan = 0; chan < s->channels; chan++)
 197         for (i = 0; i < nblock; i++)
 198             s->offset[chan][i] = mean;
 199 }
 200
 201 static int decode_wave_header(AVCodecContext *avctx, const uint8_t *header,
 202                               int header_size)
 203 {
 204     int len;
 205     short wave_format;
 206
 207
 208     if (bytestream_get_le32(&header) != MKTAG('R','I','F','F')) {
 209         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "missing RIFF tag\n");
 210         return -1;
 211     }
 212
 213     header += 4; /* chunk size */;
 214
 215     if (bytestream_get_le32(&header) != MKTAG('W','A','V','E')) {
 216         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "missing WAVE tag\n");
 217         return -1;
 218     }
 219
 220     while (bytestream_get_le32(&header) != MKTAG('f','m','t',' ')) {
 221         len = bytestream_get_le32(&header);
 222         header += len;
 223     }
 224     len = bytestream_get_le32(&header);
 225
 226     if (len < 16) {
 227         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "fmt chunk was too short\n");
 228         return -1;
 229     }
 230
 231     wave_format = bytestream_get_le16(&header);
 232
 233     switch (wave_format) {
 234         case WAVE_FORMAT_PCM:
 235             break;
 236         default:
 237             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "unsupported wave format\n");
 238             return -1;
 239     }
 240
 241     header += 2;        // skip channels    (already got from shorten header)
 242     avctx->sample_rate = bytestream_get_le32(&header);
 243     header += 4;        // skip bit rate    (represents original uncompressed bit rate)
 244     header += 2;        // skip block align (not needed)
 245     avctx->bits_per_coded_sample = bytestream_get_le16(&header);
 246
 247     if (avctx->bits_per_coded_sample != 16) {
 248         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "unsupported number of bits per sample\n");
 249         return -1;
 250     }
 251
 252     len -= 16;
 253     if (len > 0)
 254         av_log(avctx, AV_LOG_INFO, "%d header bytes unparsed\n", len);
 255
 256     return 0;
 257 }
 258
 259 static void interleave_buffer(int16_t *samples, int nchan, int blocksize,
 260                               int32_t **buffer)
 261 {
 262     int i, chan;
 263     for (i=0; i<blocksize; i++)
 264         for (chan=0; chan < nchan; chan++)
 265             *samples++ = av_clip_int16(buffer[chan][i]);
 266 }
 267
 268 static const int fixed_coeffs[3][3] = {
 269     { 1,  0,  0 },
 270     { 2, -1,  0 },
 271     { 3, -3,  1 }
 272 };
 273
 274 static int decode_subframe_lpc(ShortenContext *s, int command, int channel,
 275                                int residual_size, int32_t coffset)
 276 {
 277     int pred_order, sum, qshift, init_sum, i, j;
 278     const int *coeffs;
 279
 280     if (command == FN_QLPC) {
 281         /* read/validate prediction order */
 282         pred_order = get_ur_golomb_shorten(&s->gb, LPCQSIZE);
 283         if (pred_order > s->nwrap) {
 284             av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid pred_order %d\n", pred_order);
 285             return AVERROR(EINVAL);
 286         }
 287         /* read LPC coefficients */
 288         for (i=0; i<pred_order; i++)
 289             s->coeffs[i] = get_sr_golomb_shorten(&s->gb, LPCQUANT);
 290         coeffs = s->coeffs;
 291
 292         qshift = LPCQUANT;
 293     } else {
 294         /* fixed LPC coeffs */
 295         pred_order = command;
 296         coeffs     = fixed_coeffs[pred_order-1];
 297         qshift     = 0;
 298     }
 299
 300     /* subtract offset from previous samples to use in prediction */
 301     if (command == FN_QLPC && coffset)
 302         for (i = -pred_order; i < 0; i++)
 303             s->decoded[channel][i] -= coffset;
 304
 305     /* decode residual and do LPC prediction */
 306     init_sum = pred_order ? (command == FN_QLPC ? s->lpcqoffset : 0) : coffset;
 307     for (i=0; i < s->blocksize; i++) {
 308         sum = init_sum;
 309         for (j=0; j<pred_order; j++)
 310             sum += coeffs[j] * s->decoded[channel][i-j-1];
 311         s->decoded[channel][i] = get_sr_golomb_shorten(&s->gb, residual_size) + (sum >> qshift);
 312     }
 313
 314     /* add offset to current samples */
 315     if (command == FN_QLPC && coffset)
 316         for (i = 0; i < s->blocksize; i++)
 317             s->decoded[channel][i] += coffset;
 318
 319     return 0;
 320 }
 321
 322 static int read_header(ShortenContext *s)
 323 {
 324     int i, ret;
 325     int maxnlpc = 0;
 326     /* shorten signature */
 327     if (get_bits_long(&s->gb, 32) != AV_RB32("ajkg")) {
 328         av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "missing shorten magic 'ajkg'\n");
 329         return -1;
 330     }
 331
 332     s->lpcqoffset = 0;
 333     s->blocksize = DEFAULT_BLOCK_SIZE;
 334     s->channels = 1;
 335     s->nmean = -1;
 336     s->version = get_bits(&s->gb, 8);
 337     s->internal_ftype = get_uint(s, TYPESIZE);
 338
 339     s->channels = get_uint(s, CHANSIZE);
 340     if (s->channels > MAX_CHANNELS) {
 341         av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "too many channels: %d\n", s->channels);
 342         return -1;
 343     }
 344     s->avctx->channels = s->channels;
 345
 346     /* get blocksize if version > 0 */
 347     if (s->version > 0) {
 348         int skip_bytes, blocksize;
 349
 350         blocksize = get_uint(s, av_log2(DEFAULT_BLOCK_SIZE));
 351         if (!blocksize || blocksize > MAX_BLOCKSIZE) {
 352             av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid or unsupported block size: %d\n",
 353                    blocksize);
 354             return AVERROR(EINVAL);
 355         }
 356         s->blocksize = blocksize;
 357
 358         maxnlpc = get_uint(s, LPCQSIZE);
 359         s->nmean = get_uint(s, 0);
 360
 361         skip_bytes = get_uint(s, NSKIPSIZE);
 362         for (i=0; i<skip_bytes; i++) {
 363             skip_bits(&s->gb, 8);
 364         }
 365     }
 366     s->nwrap = FFMAX(NWRAP, maxnlpc);
 367
 368     if ((ret = allocate_buffers(s)) < 0)
 369         return ret;
 370
 371     init_offset(s);
 372
 373     if (s->version > 1)
 374         s->lpcqoffset = V2LPCQOFFSET;
 375
 376     if (get_ur_golomb_shorten(&s->gb, FNSIZE) != FN_VERBATIM) {
 377         av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "missing verbatim section at beginning of stream\n");
 378         return -1;
 379     }
 380
 381     s->header_size = get_ur_golomb_shorten(&s->gb, VERBATIM_CKSIZE_SIZE);
 382     if (s->header_size >= OUT_BUFFER_SIZE || s->header_size < CANONICAL_HEADER_SIZE) {
 383         av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "header is wrong size: %d\n", s->header_size);
 384         return -1;
 385     }
 386
 387     for (i=0; i<s->header_size; i++)
 388         s->header[i] = (char)get_ur_golomb_shorten(&s->gb, VERBATIM_BYTE_SIZE);
 389
 390     if (decode_wave_header(s->avctx, s->header, s->header_size) < 0)
 391         return -1;
 392
 393     s->cur_chan = 0;
 394     s->bitshift = 0;
 395
 396     s->got_header = 1;
 397
 398     return 0;
 399 }
 400
 401 static int shorten_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
 402                                 int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
 403 {
 404     const uint8_t *buf = avpkt->data;
 405     int buf_size = avpkt->size;
 406     ShortenContext *s = avctx->priv_data;
 407     int i, input_buf_size = 0;
 408     int ret;
 409
 410     /* allocate internal bitstream buffer */
 411     if(s->max_framesize == 0){
 412         void *tmp_ptr;
 413         s->max_framesize= 1024; // should hopefully be enough for the first header
 414         tmp_ptr = av_fast_realloc(s->bitstream, &s->allocated_bitstream_size,
 415                                   s->max_framesize);
 416         if (!tmp_ptr) {
 417             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "error allocating bitstream buffer\n");
 418             return AVERROR(ENOMEM);
 419         }
 420         s->bitstream = tmp_ptr;
 421     }
 422
 423     /* append current packet data to bitstream buffer */
 424     if(1 && s->max_framesize){//FIXME truncated
 425         buf_size= FFMIN(buf_size, s->max_framesize - s->bitstream_size);
 426         input_buf_size= buf_size;
 427
 428         if(s->bitstream_index + s->bitstream_size + buf_size > s->allocated_bitstream_size){
 429             memmove(s->bitstream, &s->bitstream[s->bitstream_index], s->bitstream_size);
 430             s->bitstream_index=0;
 431         }
 432         if (buf)
 433             memcpy(&s->bitstream[s->bitstream_index + s->bitstream_size], buf, buf_size);
 434         buf= &s->bitstream[s->bitstream_index];
 435         buf_size += s->bitstream_size;
 436         s->bitstream_size= buf_size;
 437
 438         /* do not decode until buffer has at least max_framesize bytes or
 439            the end of the file has been reached */
 440         if (buf_size < s->max_framesize && avpkt->data) {
 441             *got_frame_ptr = 0;
 442             return input_buf_size;
 443         }
 444     }
 445     /* init and position bitstream reader */
 446     init_get_bits(&s->gb, buf, buf_size*8);
 447     skip_bits(&s->gb, s->bitindex);
 448
 449     /* process header or next subblock */
 450     if (!s->got_header) {
 451         if ((ret = read_header(s)) < 0)
 452             return ret;
 453         *got_frame_ptr = 0;
 454         goto finish_frame;
 455     }
 456
 457     /* if quit command was read previously, don't decode anything */
 458     if (s->got_quit_command) {
 459         *got_frame_ptr = 0;
 460         return avpkt->size;
 461     }
 462
 463     s->cur_chan = 0;
 464     while (s->cur_chan < s->channels) {
 465         int cmd;
 466         int len;
 467
 468         if (get_bits_left(&s->gb) < 3+FNSIZE) {
 469             *got_frame_ptr = 0;
 470             break;
 471         }
 472
 473         cmd = get_ur_golomb_shorten(&s->gb, FNSIZE);
 474
 475         if (cmd > FN_VERBATIM) {
 476             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "unknown shorten function %d\n", cmd);
 477             *got_frame_ptr = 0;
 478             break;
 479         }
 480
 481         if (!is_audio_command[cmd]) {
 482             /* process non-audio command */
 483             switch (cmd) {
 484                 case FN_VERBATIM:
 485                     len = get_ur_golomb_shorten(&s->gb, VERBATIM_CKSIZE_SIZE);
 486                     while (len--) {
 487                         get_ur_golomb_shorten(&s->gb, VERBATIM_BYTE_SIZE);
 488                     }
 489                     break;
 490                 case FN_BITSHIFT:
 491                     s->bitshift = get_ur_golomb_shorten(&s->gb, BITSHIFTSIZE);
 492                     break;
 493                 case FN_BLOCKSIZE: {
 494                     int blocksize = get_uint(s, av_log2(s->blocksize));
 495                     if (blocksize > s->blocksize) {
 496                         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Increasing block size is not supported\n");
 497                         return AVERROR_PATCHWELCOME;
 498                     }
 499                     if (!blocksize || blocksize > MAX_BLOCKSIZE) {
 500                         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid or unsupported "
 501                                "block size: %d\n", blocksize);
 502                         return AVERROR(EINVAL);
 503                     }
 504                     s->blocksize = blocksize;
 505                     break;
 506                 }
 507                 case FN_QUIT:
 508                     s->got_quit_command = 1;
 509                     break;
 510             }
 511             if (cmd == FN_BLOCKSIZE || cmd == FN_QUIT) {
 512                 *got_frame_ptr = 0;
 513                 break;
 514             }
 515         } else {
 516             /* process audio command */
 517             int residual_size = 0;
 518             int channel = s->cur_chan;
 519             int32_t coffset;
 520
 521             /* get Rice code for residual decoding */
 522             if (cmd != FN_ZERO) {
 523                 residual_size = get_ur_golomb_shorten(&s->gb, ENERGYSIZE);
 524                 /* this is a hack as version 0 differed in defintion of get_sr_golomb_shorten */
 525                 if (s->version == 0)
 526                     residual_size--;
 527             }
 528
 529             /* calculate sample offset using means from previous blocks */
 530             if (s->nmean == 0)
 531                 coffset = s->offset[channel][0];
 532             else {
 533                 int32_t sum = (s->version < 2) ? 0 : s->nmean / 2;
 534                 for (i=0; i<s->nmean; i++)
 535                     sum += s->offset[channel][i];
 536                 coffset = sum / s->nmean;
 537                 if (s->version >= 2)
 538                     coffset >>= FFMIN(1, s->bitshift);
 539             }
 540
 541             /* decode samples for this channel */
 542             if (cmd == FN_ZERO) {
 543                 for (i=0; i<s->blocksize; i++)
 544                     s->decoded[channel][i] = 0;
 545             } else {
 546                 if ((ret = decode_subframe_lpc(s, cmd, channel, residual_size, coffset)) < 0)
 547                     return ret;
 548             }
 549
 550             /* update means with info from the current block */
 551             if (s->nmean > 0) {
 552                 int32_t sum = (s->version < 2) ? 0 : s->blocksize / 2;
 553                 for (i=0; i<s->blocksize; i++)
 554                     sum += s->decoded[channel][i];
 555
 556                 for (i=1; i<s->nmean; i++)
 557                     s->offset[channel][i-1] = s->offset[channel][i];
 558
 559                 if (s->version < 2)
 560                     s->offset[channel][s->nmean - 1] = sum / s->blocksize;
 561                 else
 562                     s->offset[channel][s->nmean - 1] = (sum / s->blocksize) << s->bitshift;
 563             }
 564
 565             /* copy wrap samples for use with next block */
 566             for (i=-s->nwrap; i<0; i++)
 567                 s->decoded[channel][i] = s->decoded[channel][i + s->blocksize];
 568
 569             /* shift samples to add in unused zero bits which were removed
 570                during encoding */
 571             fix_bitshift(s, s->decoded[channel]);
 572
 573             /* if this is the last channel in the block, output the samples */
 574             s->cur_chan++;
 575             if (s->cur_chan == s->channels) {
 576                 /* get output buffer */
 577                 s->frame.nb_samples = s->blocksize;
 578                 if ((ret = avctx->get_buffer(avctx, &s->frame)) < 0) {
 579                     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
 580                     return ret;
 581                 }
 582                 /* interleave output */
 583                 interleave_buffer((int16_t *)s->frame.data[0], s->channels,
 584                                   s->blocksize, s->decoded);
 585
 586                 *got_frame_ptr   = 1;
 587                 *(AVFrame *)data = s->frame;
 588             }
 589         }
 590     }
 591     if (s->cur_chan < s->channels)
 592         *got_frame_ptr = 0;
 593
 594 finish_frame:
 595     s->bitindex = get_bits_count(&s->gb) - 8*((get_bits_count(&s->gb))/8);
 596     i= (get_bits_count(&s->gb))/8;
 597     if (i > buf_size) {
 598         av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "overread: %d\n", i - buf_size);
 599         s->bitstream_size=0;
 600         s->bitstream_index=0;
 601         return -1;
 602     }
 603     if (s->bitstream_size) {
 604         s->bitstream_index += i;
 605         s->bitstream_size  -= i;
 606         return input_buf_size;
 607     } else
 608         return i;
 609 }
 610
 611 static av_cold int shorten_decode_close(AVCodecContext *avctx)
 612 {
 613     ShortenContext *s = avctx->priv_data;
 614     int i;
 615
 616     for (i = 0; i < s->channels; i++) {
 617         s->decoded[i] -= s->nwrap;
 618         av_freep(&s->decoded[i]);
 619         av_freep(&s->offset[i]);
 620     }
 621     av_freep(&s->bitstream);
 622     av_freep(&s->coeffs);
 623
 624     return 0;
 625 }
 626
 627 AVCodec ff_shorten_decoder = {
 628     .name           = "shorten",
 629     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 630     .id             = CODEC_ID_SHORTEN,
 631     .priv_data_size = sizeof(ShortenContext),
 632     .init           = shorten_decode_init,
 633     .close          = shorten_decode_close,
 634     .decode         = shorten_decode_frame,
 635     .capabilities   = CODEC_CAP_DELAY | CODEC_CAP_DR1,
 636     .long_name= NULL_IF_CONFIG_SMALL("Shorten"),
 637 };