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