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

   1 /*
   2  * Simple free lossless/lossy audio codec
   3  * Copyright (c) 2004 Alex Beregszaszi
   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 #include "avcodec.h"
  22 #include "get_bits.h"
  23 #include "golomb.h"
  24 #include "internal.h"
  25
  26 /**
  27  * @file
  28  * Simple free lossless/lossy audio codec
  29  * Based on Paul Francis Harrison's Bonk (http://www.logarithmic.net/pfh/bonk)
  30  * Written and designed by Alex Beregszaszi
  31  *
  32  * TODO:
  33  *  - CABAC put/get_symbol
  34  *  - independent quantizer for channels
  35  *  - >2 channels support
  36  *  - more decorrelation types
  37  *  - more tap_quant tests
  38  *  - selectable intlist writers/readers (bonk-style, golomb, cabac)
  39  */
  40
  41 #define MAX_CHANNELS 2
  42
  43 #define MID_SIDE 0
  44 #define LEFT_SIDE 1
  45 #define RIGHT_SIDE 2
  46
  47 typedef struct SonicContext {
  48     int lossless, decorrelation;
  49
  50     int num_taps, downsampling;
  51     double quantization;
  52
  53     int channels, samplerate, block_align, frame_size;
  54
  55     int *tap_quant;
  56     int *int_samples;
  57     int *coded_samples[MAX_CHANNELS];
  58
  59     // for encoding
  60     int *tail;
  61     int tail_size;
  62     int *window;
  63     int window_size;
  64
  65     // for decoding
  66     int *predictor_k;
  67     int *predictor_state[MAX_CHANNELS];
  68 } SonicContext;
  69
  70 #define LATTICE_SHIFT   10
  71 #define SAMPLE_SHIFT    4
  72 #define LATTICE_FACTOR  (1 << LATTICE_SHIFT)
  73 #define SAMPLE_FACTOR   (1 << SAMPLE_SHIFT)
  74
  75 #define BASE_QUANT      0.6
  76 #define RATE_VARIATION  3.0
  77
  78 static inline int shift(int a,int b)
  79 {
  80     return (a+(1<<(b-1))) >> b;
  81 }
  82
  83 static inline int shift_down(int a,int b)
  84 {
  85     return (a>>b)+(a<0);
  86 }
  87
  88 #if 1
  89 static inline int intlist_write(PutBitContext *pb, int *buf, int entries, int base_2_part)
  90 {
  91     int i;
  92
  93     for (i = 0; i < entries; i++)
  94         set_se_golomb(pb, buf[i]);
  95
  96     return 1;
  97 }
  98
  99 static inline int intlist_read(GetBitContext *gb, int *buf, int entries, int base_2_part)
 100 {
 101     int i;
 102
 103     for (i = 0; i < entries; i++)
 104         buf[i] = get_se_golomb(gb);
 105
 106     return 1;
 107 }
 108
 109 #else
 110
 111 #define ADAPT_LEVEL 8
 112
 113 static int bits_to_store(uint64_t x)
 114 {
 115     int res = 0;
 116
 117     while(x)
 118     {
 119         res++;
 120         x >>= 1;
 121     }
 122     return res;
 123 }
 124
 125 static void write_uint_max(PutBitContext *pb, unsigned int value, unsigned int max)
 126 {
 127     int i, bits;
 128
 129     if (!max)
 130         return;
 131
 132     bits = bits_to_store(max);
 133
 134     for (i = 0; i < bits-1; i++)
 135         put_bits(pb, 1, value & (1 << i));
 136
 137     if ( (value | (1 << (bits-1))) <= max)
 138         put_bits(pb, 1, value & (1 << (bits-1)));
 139 }
 140
 141 static unsigned int read_uint_max(GetBitContext *gb, int max)
 142 {
 143     int i, bits, value = 0;
 144
 145     if (!max)
 146         return 0;
 147
 148     bits = bits_to_store(max);
 149
 150     for (i = 0; i < bits-1; i++)
 151         if (get_bits1(gb))
 152             value += 1 << i;
 153
 154     if ( (value | (1<<(bits-1))) <= max)
 155         if (get_bits1(gb))
 156             value += 1 << (bits-1);
 157
 158     return value;
 159 }
 160
 161 static int intlist_write(PutBitContext *pb, int *buf, int entries, int base_2_part)
 162 {
 163     int i, j, x = 0, low_bits = 0, max = 0;
 164     int step = 256, pos = 0, dominant = 0, any = 0;
 165     int *copy, *bits;
 166
 167     copy = av_calloc(entries, sizeof(*copy));
 168     if (!copy)
 169         return AVERROR(ENOMEM);
 170
 171     if (base_2_part)
 172     {
 173         int energy = 0;
 174
 175         for (i = 0; i < entries; i++)
 176             energy += abs(buf[i]);
 177
 178         low_bits = bits_to_store(energy / (entries * 2));
 179         if (low_bits > 15)
 180             low_bits = 15;
 181
 182         put_bits(pb, 4, low_bits);
 183     }
 184
 185     for (i = 0; i < entries; i++)
 186     {
 187         put_bits(pb, low_bits, abs(buf[i]));
 188         copy[i] = abs(buf[i]) >> low_bits;
 189         if (copy[i] > max)
 190             max = abs(copy[i]);
 191     }
 192
 193     bits = av_calloc(entries*max, sizeof(*bits));
 194     if (!bits)
 195     {
 196 //        av_free(copy);
 197         return AVERROR(ENOMEM);
 198     }
 199
 200     for (i = 0; i <= max; i++)
 201     {
 202         for (j = 0; j < entries; j++)
 203             if (copy[j] >= i)
 204                 bits[x++] = copy[j] > i;
 205     }
 206
 207     // store bitstream
 208     while (pos < x)
 209     {
 210         int steplet = step >> 8;
 211
 212         if (pos + steplet > x)
 213             steplet = x - pos;
 214
 215         for (i = 0; i < steplet; i++)
 216             if (bits[i+pos] != dominant)
 217                 any = 1;
 218
 219         put_bits(pb, 1, any);
 220
 221         if (!any)
 222         {
 223             pos += steplet;
 224             step += step / ADAPT_LEVEL;
 225         }
 226         else
 227         {
 228             int interloper = 0;
 229
 230             while (((pos + interloper) < x) && (bits[pos + interloper] == dominant))
 231                 interloper++;
 232
 233             // note change
 234             write_uint_max(pb, interloper, (step >> 8) - 1);
 235
 236             pos += interloper + 1;
 237             step -= step / ADAPT_LEVEL;
 238         }
 239
 240         if (step < 256)
 241         {
 242             step = 65536 / step;
 243             dominant = !dominant;
 244         }
 245     }
 246
 247     // store signs
 248     for (i = 0; i < entries; i++)
 249         if (buf[i])
 250             put_bits(pb, 1, buf[i] < 0);
 251
 252 //    av_free(bits);
 253 //    av_free(copy);
 254
 255     return 0;
 256 }
 257
 258 static int intlist_read(GetBitContext *gb, int *buf, int entries, int base_2_part)
 259 {
 260     int i, low_bits = 0, x = 0;
 261     int n_zeros = 0, step = 256, dominant = 0;
 262     int pos = 0, level = 0;
 263     int *bits = av_calloc(entries, sizeof(*bits));
 264
 265     if (!bits)
 266         return AVERROR(ENOMEM);
 267
 268     if (base_2_part)
 269     {
 270         low_bits = get_bits(gb, 4);
 271
 272         if (low_bits)
 273             for (i = 0; i < entries; i++)
 274                 buf[i] = get_bits(gb, low_bits);
 275     }
 276
 277 //    av_log(NULL, AV_LOG_INFO, "entries: %d, low bits: %d\n", entries, low_bits);
 278
 279     while (n_zeros < entries)
 280     {
 281         int steplet = step >> 8;
 282
 283         if (!get_bits1(gb))
 284         {
 285             for (i = 0; i < steplet; i++)
 286                 bits[x++] = dominant;
 287
 288             if (!dominant)
 289                 n_zeros += steplet;
 290
 291             step += step / ADAPT_LEVEL;
 292         }
 293         else
 294         {
 295             int actual_run = read_uint_max(gb, steplet-1);
 296
 297 //            av_log(NULL, AV_LOG_INFO, "actual run: %d\n", actual_run);
 298
 299             for (i = 0; i < actual_run; i++)
 300                 bits[x++] = dominant;
 301
 302             bits[x++] = !dominant;
 303
 304             if (!dominant)
 305                 n_zeros += actual_run;
 306             else
 307                 n_zeros++;
 308
 309             step -= step / ADAPT_LEVEL;
 310         }
 311
 312         if (step < 256)
 313         {
 314             step = 65536 / step;
 315             dominant = !dominant;
 316         }
 317     }
 318
 319     // reconstruct unsigned values
 320     n_zeros = 0;
 321     for (i = 0; n_zeros < entries; i++)
 322     {
 323         while(1)
 324         {
 325             if (pos >= entries)
 326             {
 327                 pos = 0;
 328                 level += 1 << low_bits;
 329             }
 330
 331             if (buf[pos] >= level)
 332                 break;
 333
 334             pos++;
 335         }
 336
 337         if (bits[i])
 338             buf[pos] += 1 << low_bits;
 339         else
 340             n_zeros++;
 341
 342         pos++;
 343     }
 344 //    av_free(bits);
 345
 346     // read signs
 347     for (i = 0; i < entries; i++)
 348         if (buf[i] && get_bits1(gb))
 349             buf[i] = -buf[i];
 350
 351 //    av_log(NULL, AV_LOG_INFO, "zeros: %d pos: %d\n", n_zeros, pos);
 352
 353     return 0;
 354 }
 355 #endif
 356
 357 static void predictor_init_state(int *k, int *state, int order)
 358 {
 359     int i;
 360
 361     for (i = order-2; i >= 0; i--)
 362     {
 363         int j, p, x = state[i];
 364
 365         for (j = 0, p = i+1; p < order; j++,p++)
 366             {
 367             int tmp = x + shift_down(k[j] * state[p], LATTICE_SHIFT);
 368             state[p] += shift_down(k[j]*x, LATTICE_SHIFT);
 369             x = tmp;
 370         }
 371     }
 372 }
 373
 374 static int predictor_calc_error(int *k, int *state, int order, int error)
 375 {
 376     int i, x = error - shift_down(k[order-1] * state[order-1], LATTICE_SHIFT);
 377
 378 #if 1
 379     int *k_ptr = &(k[order-2]),
 380         *state_ptr = &(state[order-2]);
 381     for (i = order-2; i >= 0; i--, k_ptr--, state_ptr--)
 382     {
 383         int k_value = *k_ptr, state_value = *state_ptr;
 384         x -= shift_down(k_value * state_value, LATTICE_SHIFT);
 385         state_ptr[1] = state_value + shift_down(k_value * x, LATTICE_SHIFT);
 386     }
 387 #else
 388     for (i = order-2; i >= 0; i--)
 389     {
 390         x -= shift_down(k[i] * state[i], LATTICE_SHIFT);
 391         state[i+1] = state[i] + shift_down(k[i] * x, LATTICE_SHIFT);
 392     }
 393 #endif
 394
 395     // don't drift too far, to avoid overflows
 396     if (x >  (SAMPLE_FACTOR<<16)) x =  (SAMPLE_FACTOR<<16);
 397     if (x < -(SAMPLE_FACTOR<<16)) x = -(SAMPLE_FACTOR<<16);
 398
 399     state[0] = x;
 400
 401     return x;
 402 }
 403
 404 #if CONFIG_SONIC_ENCODER || CONFIG_SONIC_LS_ENCODER
 405 // Heavily modified Levinson-Durbin algorithm which
 406 // copes better with quantization, and calculates the
 407 // actual whitened result as it goes.
 408
 409 static void modified_levinson_durbin(int *window, int window_entries,
 410         int *out, int out_entries, int channels, int *tap_quant)
 411 {
 412     int i;
 413     int *state = av_calloc(window_entries, sizeof(*state));
 414
 415     memcpy(state, window, 4* window_entries);
 416
 417     for (i = 0; i < out_entries; i++)
 418     {
 419         int step = (i+1)*channels, k, j;
 420         double xx = 0.0, xy = 0.0;
 421 #if 1
 422         int *x_ptr = &(window[step]);
 423         int *state_ptr = &(state[0]);
 424         j = window_entries - step;
 425         for (;j>0;j--,x_ptr++,state_ptr++)
 426         {
 427             double x_value = *x_ptr;
 428             double state_value = *state_ptr;
 429             xx += state_value*state_value;
 430             xy += x_value*state_value;
 431         }
 432 #else
 433         for (j = 0; j <= (window_entries - step); j++);
 434         {
 435             double stepval = window[step+j];
 436             double stateval = window[j];
 437 //            xx += (double)window[j]*(double)window[j];
 438 //            xy += (double)window[step+j]*(double)window[j];
 439             xx += stateval*stateval;
 440             xy += stepval*stateval;
 441         }
 442 #endif
 443         if (xx == 0.0)
 444             k = 0;
 445         else
 446             k = (int)(floor(-xy/xx * (double)LATTICE_FACTOR / (double)(tap_quant[i]) + 0.5));
 447
 448         if (k > (LATTICE_FACTOR/tap_quant[i]))
 449             k = LATTICE_FACTOR/tap_quant[i];
 450         if (-k > (LATTICE_FACTOR/tap_quant[i]))
 451             k = -(LATTICE_FACTOR/tap_quant[i]);
 452
 453         out[i] = k;
 454         k *= tap_quant[i];
 455
 456 #if 1
 457         x_ptr = &(window[step]);
 458         state_ptr = &(state[0]);
 459         j = window_entries - step;
 460         for (;j>0;j--,x_ptr++,state_ptr++)
 461         {
 462             int x_value = *x_ptr;
 463             int state_value = *state_ptr;
 464             *x_ptr = x_value + shift_down(k*state_value,LATTICE_SHIFT);
 465             *state_ptr = state_value + shift_down(k*x_value, LATTICE_SHIFT);
 466         }
 467 #else
 468         for (j=0; j <= (window_entries - step); j++)
 469         {
 470             int stepval = window[step+j];
 471             int stateval=state[j];
 472             window[step+j] += shift_down(k * stateval, LATTICE_SHIFT);
 473             state[j] += shift_down(k * stepval, LATTICE_SHIFT);
 474         }
 475 #endif
 476     }
 477
 478     av_free(state);
 479 }
 480
 481 static inline int code_samplerate(int samplerate)
 482 {
 483     switch (samplerate)
 484     {
 485         case 44100: return 0;
 486         case 22050: return 1;
 487         case 11025: return 2;
 488         case 96000: return 3;
 489         case 48000: return 4;
 490         case 32000: return 5;
 491         case 24000: return 6;
 492         case 16000: return 7;
 493         case 8000: return 8;
 494     }
 495     return AVERROR(EINVAL);
 496 }
 497
 498 static av_cold int sonic_encode_init(AVCodecContext *avctx)
 499 {
 500     SonicContext *s = avctx->priv_data;
 501     PutBitContext pb;
 502     int i, version = 0;
 503
 504     if (avctx->channels > MAX_CHANNELS)
 505     {
 506         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Only mono and stereo streams are supported by now\n");
 507         return AVERROR(EINVAL); /* only stereo or mono for now */
 508     }
 509
 510     if (avctx->channels == 2)
 511         s->decorrelation = MID_SIDE;
 512     else
 513         s->decorrelation = 3;
 514
 515     if (avctx->codec->id == AV_CODEC_ID_SONIC_LS)
 516     {
 517         s->lossless = 1;
 518         s->num_taps = 32;
 519         s->downsampling = 1;
 520         s->quantization = 0.0;
 521     }
 522     else
 523     {
 524         s->num_taps = 128;
 525         s->downsampling = 2;
 526         s->quantization = 1.0;
 527     }
 528
 529     // max tap 2048
 530     if (s->num_taps < 32 || s->num_taps > 1024 || s->num_taps % 32) {
 531         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid number of taps\n");
 532         return AVERROR_INVALIDDATA;
 533     }
 534
 535     // generate taps
 536     s->tap_quant = av_calloc(s->num_taps, sizeof(*s->tap_quant));
 537     for (i = 0; i < s->num_taps; i++)
 538         s->tap_quant[i] = ff_sqrt(i+1);
 539
 540     s->channels = avctx->channels;
 541     s->samplerate = avctx->sample_rate;
 542
 543     s->block_align = 2048LL*s->samplerate/(44100*s->downsampling);
 544     s->frame_size = s->channels*s->block_align*s->downsampling;
 545
 546     s->tail_size = s->num_taps*s->channels;
 547     s->tail = av_calloc(s->tail_size, sizeof(*s->tail));
 548     if (!s->tail)
 549         return AVERROR(ENOMEM);
 550
 551     s->predictor_k = av_calloc(s->num_taps, sizeof(*s->predictor_k) );
 552     if (!s->predictor_k)
 553         return AVERROR(ENOMEM);
 554
 555     for (i = 0; i < s->channels; i++)
 556     {
 557         s->coded_samples[i] = av_calloc(s->block_align, sizeof(**s->coded_samples));
 558         if (!s->coded_samples[i])
 559             return AVERROR(ENOMEM);
 560     }
 561
 562     s->int_samples = av_calloc(s->frame_size, sizeof(*s->int_samples));
 563
 564     s->window_size = ((2*s->tail_size)+s->frame_size);
 565     s->window = av_calloc(s->window_size, sizeof(*s->window));
 566     if (!s->window)
 567         return AVERROR(ENOMEM);
 568
 569     avctx->extradata = av_mallocz(16);
 570     if (!avctx->extradata)
 571         return AVERROR(ENOMEM);
 572     init_put_bits(&pb, avctx->extradata, 16*8);
 573
 574     put_bits(&pb, 2, version); // version
 575     if (version == 1)
 576     {
 577         put_bits(&pb, 2, s->channels);
 578         put_bits(&pb, 4, code_samplerate(s->samplerate));
 579     }
 580     put_bits(&pb, 1, s->lossless);
 581     if (!s->lossless)
 582         put_bits(&pb, 3, SAMPLE_SHIFT); // XXX FIXME: sample precision
 583     put_bits(&pb, 2, s->decorrelation);
 584     put_bits(&pb, 2, s->downsampling);
 585     put_bits(&pb, 5, (s->num_taps >> 5)-1); // 32..1024
 586     put_bits(&pb, 1, 0); // XXX FIXME: no custom tap quant table
 587
 588     flush_put_bits(&pb);
 589     avctx->extradata_size = put_bits_count(&pb)/8;
 590
 591     av_log(avctx, AV_LOG_INFO, "Sonic: ver: %d ls: %d dr: %d taps: %d block: %d frame: %d downsamp: %d\n",
 592         version, s->lossless, s->decorrelation, s->num_taps, s->block_align, s->frame_size, s->downsampling);
 593
 594     avctx->frame_size = s->block_align*s->downsampling;
 595
 596     return 0;
 597 }
 598
 599 static av_cold int sonic_encode_close(AVCodecContext *avctx)
 600 {
 601     SonicContext *s = avctx->priv_data;
 602     int i;
 603
 604     for (i = 0; i < s->channels; i++)
 605         av_freep(&s->coded_samples[i]);
 606
 607     av_freep(&s->predictor_k);
 608     av_freep(&s->tail);
 609     av_freep(&s->tap_quant);
 610     av_freep(&s->window);
 611     av_freep(&s->int_samples);
 612
 613     return 0;
 614 }
 615
 616 static int sonic_encode_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *avpkt,
 617                               const AVFrame *frame, int *got_packet_ptr)
 618 {
 619     SonicContext *s = avctx->priv_data;
 620     PutBitContext pb;
 621     int i, j, ch, quant = 0, x = 0;
 622     int ret;
 623     const short *samples = (const int16_t*)frame->data[0];
 624
 625     if ((ret = ff_alloc_packet2(avctx, avpkt, s->frame_size * 5 + 1000)) < 0)
 626         return ret;
 627
 628     init_put_bits(&pb, avpkt->data, avpkt->size);
 629
 630     // short -> internal
 631     for (i = 0; i < s->frame_size; i++)
 632         s->int_samples[i] = samples[i];
 633
 634     if (!s->lossless)
 635         for (i = 0; i < s->frame_size; i++)
 636             s->int_samples[i] = s->int_samples[i] << SAMPLE_SHIFT;
 637
 638     switch(s->decorrelation)
 639     {
 640         case MID_SIDE:
 641             for (i = 0; i < s->frame_size; i += s->channels)
 642             {
 643                 s->int_samples[i] += s->int_samples[i+1];
 644                 s->int_samples[i+1] -= shift(s->int_samples[i], 1);
 645             }
 646             break;
 647         case LEFT_SIDE:
 648             for (i = 0; i < s->frame_size; i += s->channels)
 649                 s->int_samples[i+1] -= s->int_samples[i];
 650             break;
 651         case RIGHT_SIDE:
 652             for (i = 0; i < s->frame_size; i += s->channels)
 653                 s->int_samples[i] -= s->int_samples[i+1];
 654             break;
 655     }
 656
 657     memset(s->window, 0, 4* s->window_size);
 658
 659     for (i = 0; i < s->tail_size; i++)
 660         s->window[x++] = s->tail[i];
 661
 662     for (i = 0; i < s->frame_size; i++)
 663         s->window[x++] = s->int_samples[i];
 664
 665     for (i = 0; i < s->tail_size; i++)
 666         s->window[x++] = 0;
 667
 668     for (i = 0; i < s->tail_size; i++)
 669         s->tail[i] = s->int_samples[s->frame_size - s->tail_size + i];
 670
 671     // generate taps
 672     modified_levinson_durbin(s->window, s->window_size,
 673                 s->predictor_k, s->num_taps, s->channels, s->tap_quant);
 674     if ((ret = intlist_write(&pb, s->predictor_k, s->num_taps, 0)) < 0)
 675         return ret;
 676
 677     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++)
 678     {
 679         x = s->tail_size+ch;
 680         for (i = 0; i < s->block_align; i++)
 681         {
 682             int sum = 0;
 683             for (j = 0; j < s->downsampling; j++, x += s->channels)
 684                 sum += s->window[x];
 685             s->coded_samples[ch][i] = sum;
 686         }
 687     }
 688
 689     // simple rate control code
 690     if (!s->lossless)
 691     {
 692         double energy1 = 0.0, energy2 = 0.0;
 693         for (ch = 0; ch < s->channels; ch++)
 694         {
 695             for (i = 0; i < s->block_align; i++)
 696             {
 697                 double sample = s->coded_samples[ch][i];
 698                 energy2 += sample*sample;
 699                 energy1 += fabs(sample);
 700             }
 701         }
 702
 703         energy2 = sqrt(energy2/(s->channels*s->block_align));
 704         energy1 = sqrt(2.0)*energy1/(s->channels*s->block_align);
 705
 706         // increase bitrate when samples are like a gaussian distribution
 707         // reduce bitrate when samples are like a two-tailed exponential distribution
 708
 709         if (energy2 > energy1)
 710             energy2 += (energy2-energy1)*RATE_VARIATION;
 711
 712         quant = (int)(BASE_QUANT*s->quantization*energy2/SAMPLE_FACTOR);
 713 //        av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "quant: %d energy: %f / %f\n", quant, energy1, energy2);
 714
 715         quant = av_clip(quant, 1, 65534);
 716
 717         set_ue_golomb(&pb, quant);
 718
 719         quant *= SAMPLE_FACTOR;
 720     }
 721
 722     // write out coded samples
 723     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++)
 724     {
 725         if (!s->lossless)
 726             for (i = 0; i < s->block_align; i++)
 727                 s->coded_samples[ch][i] = ROUNDED_DIV(s->coded_samples[ch][i], quant);
 728
 729         if ((ret = intlist_write(&pb, s->coded_samples[ch], s->block_align, 1)) < 0)
 730             return ret;
 731     }
 732
 733 //    av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "used bytes: %d\n", (put_bits_count(&pb)+7)/8);
 734
 735     flush_put_bits(&pb);
 736     avpkt->size = (put_bits_count(&pb)+7)/8;
 737     *got_packet_ptr = 1;
 738     return 0;
 739 }
 740 #endif /* CONFIG_SONIC_ENCODER || CONFIG_SONIC_LS_ENCODER */
 741
 742 #if CONFIG_SONIC_DECODER
 743 static const int samplerate_table[] =
 744     { 44100, 22050, 11025, 96000, 48000, 32000, 24000, 16000, 8000 };
 745
 746 static av_cold int sonic_decode_init(AVCodecContext *avctx)
 747 {
 748     SonicContext *s = avctx->priv_data;
 749     GetBitContext gb;
 750     int i, version;
 751
 752     s->channels = avctx->channels;
 753     s->samplerate = avctx->sample_rate;
 754
 755     if (!avctx->extradata)
 756     {
 757         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "No mandatory headers present\n");
 758         return AVERROR_INVALIDDATA;
 759     }
 760
 761     init_get_bits(&gb, avctx->extradata, avctx->extradata_size);
 762
 763     version = get_bits(&gb, 2);
 764     if (version > 1)
 765     {
 766         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unsupported Sonic version, please report\n");
 767         return AVERROR_INVALIDDATA;
 768     }
 769
 770     if (version == 1)
 771     {
 772         s->channels = get_bits(&gb, 2);
 773         s->samplerate = samplerate_table[get_bits(&gb, 4)];
 774         av_log(avctx, AV_LOG_INFO, "Sonicv2 chans: %d samprate: %d\n",
 775             s->channels, s->samplerate);
 776     }
 777
 778     if (s->channels > MAX_CHANNELS)
 779     {
 780         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Only mono and stereo streams are supported by now\n");
 781         return AVERROR_INVALIDDATA;
 782     }
 783
 784     s->lossless = get_bits1(&gb);
 785     if (!s->lossless)
 786         skip_bits(&gb, 3); // XXX FIXME
 787     s->decorrelation = get_bits(&gb, 2);
 788     if (s->decorrelation != 3 && s->channels != 2) {
 789         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid decorrelation %d\n", s->decorrelation);
 790         return AVERROR_INVALIDDATA;
 791     }
 792
 793     s->downsampling = get_bits(&gb, 2);
 794     if (!s->downsampling) {
 795         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid downsampling value\n");
 796         return AVERROR_INVALIDDATA;
 797     }
 798
 799     s->num_taps = (get_bits(&gb, 5)+1)<<5;
 800     if (get_bits1(&gb)) // XXX FIXME
 801         av_log(avctx, AV_LOG_INFO, "Custom quant table\n");
 802
 803     s->block_align = 2048LL*s->samplerate/(44100*s->downsampling);
 804     s->frame_size = s->channels*s->block_align*s->downsampling;
 805 //    avctx->frame_size = s->block_align;
 806
 807     av_log(avctx, AV_LOG_INFO, "Sonic: ver: %d ls: %d dr: %d taps: %d block: %d frame: %d downsamp: %d\n",
 808         version, s->lossless, s->decorrelation, s->num_taps, s->block_align, s->frame_size, s->downsampling);
 809
 810     // generate taps
 811     s->tap_quant = av_calloc(s->num_taps, sizeof(*s->tap_quant));
 812     for (i = 0; i < s->num_taps; i++)
 813         s->tap_quant[i] = ff_sqrt(i+1);
 814
 815     s->predictor_k = av_calloc(s->num_taps, sizeof(*s->predictor_k));
 816
 817     for (i = 0; i < s->channels; i++)
 818     {
 819         s->predictor_state[i] = av_calloc(s->num_taps, sizeof(**s->predictor_state));
 820         if (!s->predictor_state[i])
 821             return AVERROR(ENOMEM);
 822     }
 823
 824     for (i = 0; i < s->channels; i++)
 825     {
 826         s->coded_samples[i] = av_calloc(s->block_align, sizeof(**s->coded_samples));
 827         if (!s->coded_samples[i])
 828             return AVERROR(ENOMEM);
 829     }
 830     s->int_samples = av_calloc(s->frame_size, sizeof(*s->int_samples));
 831
 832     avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_S16;
 833     return 0;
 834 }
 835
 836 static av_cold int sonic_decode_close(AVCodecContext *avctx)
 837 {
 838     SonicContext *s = avctx->priv_data;
 839     int i;
 840
 841     av_freep(&s->int_samples);
 842     av_freep(&s->tap_quant);
 843     av_freep(&s->predictor_k);
 844
 845     for (i = 0; i < s->channels; i++)
 846     {
 847         av_freep(&s->predictor_state[i]);
 848         av_freep(&s->coded_samples[i]);
 849     }
 850
 851     return 0;
 852 }
 853
 854 static int sonic_decode_frame(AVCodecContext *avctx,
 855                             void *data, int *got_frame_ptr,
 856                             AVPacket *avpkt)
 857 {
 858     const uint8_t *buf = avpkt->data;
 859     int buf_size = avpkt->size;
 860     SonicContext *s = avctx->priv_data;
 861     GetBitContext gb;
 862     int i, quant, ch, j, ret;
 863     int16_t *samples;
 864     AVFrame *frame = data;
 865
 866     if (buf_size == 0) return 0;
 867
 868     frame->nb_samples = s->frame_size / avctx->channels;
 869     if ((ret = ff_get_buffer(avctx, frame, 0)) < 0)
 870         return ret;
 871     samples = (int16_t *)frame->data[0];
 872
 873 //    av_log(NULL, AV_LOG_INFO, "buf_size: %d\n", buf_size);
 874
 875     init_get_bits(&gb, buf, buf_size*8);
 876
 877     intlist_read(&gb, s->predictor_k, s->num_taps, 0);
 878
 879     // dequantize
 880     for (i = 0; i < s->num_taps; i++)
 881         s->predictor_k[i] *= s->tap_quant[i];
 882
 883     if (s->lossless)
 884         quant = 1;
 885     else
 886         quant = get_ue_golomb(&gb) * SAMPLE_FACTOR;
 887
 888 //    av_log(NULL, AV_LOG_INFO, "quant: %d\n", quant);
 889
 890     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++)
 891     {
 892         int x = ch;
 893
 894         predictor_init_state(s->predictor_k, s->predictor_state[ch], s->num_taps);
 895
 896         intlist_read(&gb, s->coded_samples[ch], s->block_align, 1);
 897
 898         for (i = 0; i < s->block_align; i++)
 899         {
 900             for (j = 0; j < s->downsampling - 1; j++)
 901             {
 902                 s->int_samples[x] = predictor_calc_error(s->predictor_k, s->predictor_state[ch], s->num_taps, 0);
 903                 x += s->channels;
 904             }
 905
 906             s->int_samples[x] = predictor_calc_error(s->predictor_k, s->predictor_state[ch], s->num_taps, s->coded_samples[ch][i] * quant);
 907             x += s->channels;
 908         }
 909
 910         for (i = 0; i < s->num_taps; i++)
 911             s->predictor_state[ch][i] = s->int_samples[s->frame_size - s->channels + ch - i*s->channels];
 912     }
 913
 914     switch(s->decorrelation)
 915     {
 916         case MID_SIDE:
 917             for (i = 0; i < s->frame_size; i += s->channels)
 918             {
 919                 s->int_samples[i+1] += shift(s->int_samples[i], 1);
 920                 s->int_samples[i] -= s->int_samples[i+1];
 921             }
 922             break;
 923         case LEFT_SIDE:
 924             for (i = 0; i < s->frame_size; i += s->channels)
 925                 s->int_samples[i+1] += s->int_samples[i];
 926             break;
 927         case RIGHT_SIDE:
 928             for (i = 0; i < s->frame_size; i += s->channels)
 929                 s->int_samples[i] += s->int_samples[i+1];
 930             break;
 931     }
 932
 933     if (!s->lossless)
 934         for (i = 0; i < s->frame_size; i++)
 935             s->int_samples[i] = shift(s->int_samples[i], SAMPLE_SHIFT);
 936
 937     // internal -> short
 938     for (i = 0; i < s->frame_size; i++)
 939         samples[i] = av_clip_int16(s->int_samples[i]);
 940
 941     align_get_bits(&gb);
 942
 943     *got_frame_ptr = 1;
 944
 945     return (get_bits_count(&gb)+7)/8;
 946 }
 947
 948 AVCodec ff_sonic_decoder = {
 949     .name           = "sonic",
 950     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 951     .id             = AV_CODEC_ID_SONIC,
 952     .priv_data_size = sizeof(SonicContext),
 953     .init           = sonic_decode_init,
 954     .close          = sonic_decode_close,
 955     .decode         = sonic_decode_frame,
 956     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1 | CODEC_CAP_EXPERIMENTAL,
 957     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Sonic"),
 958 };
 959 #endif /* CONFIG_SONIC_DECODER */
 960
 961 #if CONFIG_SONIC_ENCODER
 962 AVCodec ff_sonic_encoder = {
 963     .name           = "sonic",
 964     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 965     .id             = AV_CODEC_ID_SONIC,
 966     .priv_data_size = sizeof(SonicContext),
 967     .init           = sonic_encode_init,
 968     .encode2        = sonic_encode_frame,
 969     .sample_fmts    = (const enum AVSampleFormat[]){ AV_SAMPLE_FMT_S16, AV_SAMPLE_FMT_NONE },
 970     .capabilities   = CODEC_CAP_EXPERIMENTAL,
 971     .close          = sonic_encode_close,
 972     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Sonic"),
 973 };
 974 #endif
 975
 976 #if CONFIG_SONIC_LS_ENCODER
 977 AVCodec ff_sonic_ls_encoder = {
 978     .name           = "sonicls",
 979     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 980     .id             = AV_CODEC_ID_SONIC_LS,
 981     .priv_data_size = sizeof(SonicContext),
 982     .init           = sonic_encode_init,
 983     .encode2        = sonic_encode_frame,
 984     .sample_fmts    = (const enum AVSampleFormat[]){ AV_SAMPLE_FMT_S16, AV_SAMPLE_FMT_NONE },
 985     .capabilities   = CODEC_CAP_EXPERIMENTAL,
 986     .close          = sonic_encode_close,
 987     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Sonic lossless"),
 988 };
 989 #endif