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 divide(int a, int b)
  79 {
  80     if (a < 0)
  81         return -( (-a + b/2)/b );
  82     else
  83         return (a + b/2)/b;
  84 }
  85
  86 static inline int shift(int a,int b)
  87 {
  88     return (a+(1<<(b-1))) >> b;
  89 }
  90
  91 static inline int shift_down(int a,int b)
  92 {
  93     return (a>>b)+((a<0)?1:0);
  94 }
  95
  96 #if 1
  97 static inline int intlist_write(PutBitContext *pb, int *buf, int entries, int base_2_part)
  98 {
  99     int i;
 100
 101     for (i = 0; i < entries; i++)
 102         set_se_golomb(pb, buf[i]);
 103
 104     return 1;
 105 }
 106
 107 static inline int intlist_read(GetBitContext *gb, int *buf, int entries, int base_2_part)
 108 {
 109     int i;
 110
 111     for (i = 0; i < entries; i++)
 112         buf[i] = get_se_golomb(gb);
 113
 114     return 1;
 115 }
 116
 117 #else
 118
 119 #define ADAPT_LEVEL 8
 120
 121 static int bits_to_store(uint64_t x)
 122 {
 123     int res = 0;
 124
 125     while(x)
 126     {
 127         res++;
 128         x >>= 1;
 129     }
 130     return res;
 131 }
 132
 133 static void write_uint_max(PutBitContext *pb, unsigned int value, unsigned int max)
 134 {
 135     int i, bits;
 136
 137     if (!max)
 138         return;
 139
 140     bits = bits_to_store(max);
 141
 142     for (i = 0; i < bits-1; i++)
 143         put_bits(pb, 1, value & (1 << i));
 144
 145     if ( (value | (1 << (bits-1))) <= max)
 146         put_bits(pb, 1, value & (1 << (bits-1)));
 147 }
 148
 149 static unsigned int read_uint_max(GetBitContext *gb, int max)
 150 {
 151     int i, bits, value = 0;
 152
 153     if (!max)
 154         return 0;
 155
 156     bits = bits_to_store(max);
 157
 158     for (i = 0; i < bits-1; i++)
 159         if (get_bits1(gb))
 160             value += 1 << i;
 161
 162     if ( (value | (1<<(bits-1))) <= max)
 163         if (get_bits1(gb))
 164             value += 1 << (bits-1);
 165
 166     return value;
 167 }
 168
 169 static int intlist_write(PutBitContext *pb, int *buf, int entries, int base_2_part)
 170 {
 171     int i, j, x = 0, low_bits = 0, max = 0;
 172     int step = 256, pos = 0, dominant = 0, any = 0;
 173     int *copy, *bits;
 174
 175     copy = av_mallocz(4* entries);
 176     if (!copy)
 177         return -1;
 178
 179     if (base_2_part)
 180     {
 181         int energy = 0;
 182
 183         for (i = 0; i < entries; i++)
 184             energy += abs(buf[i]);
 185
 186         low_bits = bits_to_store(energy / (entries * 2));
 187         if (low_bits > 15)
 188             low_bits = 15;
 189
 190         put_bits(pb, 4, low_bits);
 191     }
 192
 193     for (i = 0; i < entries; i++)
 194     {
 195         put_bits(pb, low_bits, abs(buf[i]));
 196         copy[i] = abs(buf[i]) >> low_bits;
 197         if (copy[i] > max)
 198             max = abs(copy[i]);
 199     }
 200
 201     bits = av_mallocz(4* entries*max);
 202     if (!bits)
 203     {
 204 //        av_free(copy);
 205         return -1;
 206     }
 207
 208     for (i = 0; i <= max; i++)
 209     {
 210         for (j = 0; j < entries; j++)
 211             if (copy[j] >= i)
 212                 bits[x++] = copy[j] > i;
 213     }
 214
 215     // store bitstream
 216     while (pos < x)
 217     {
 218         int steplet = step >> 8;
 219
 220         if (pos + steplet > x)
 221             steplet = x - pos;
 222
 223         for (i = 0; i < steplet; i++)
 224             if (bits[i+pos] != dominant)
 225                 any = 1;
 226
 227         put_bits(pb, 1, any);
 228
 229         if (!any)
 230         {
 231             pos += steplet;
 232             step += step / ADAPT_LEVEL;
 233         }
 234         else
 235         {
 236             int interloper = 0;
 237
 238             while (((pos + interloper) < x) && (bits[pos + interloper] == dominant))
 239                 interloper++;
 240
 241             // note change
 242             write_uint_max(pb, interloper, (step >> 8) - 1);
 243
 244             pos += interloper + 1;
 245             step -= step / ADAPT_LEVEL;
 246         }
 247
 248         if (step < 256)
 249         {
 250             step = 65536 / step;
 251             dominant = !dominant;
 252         }
 253     }
 254
 255     // store signs
 256     for (i = 0; i < entries; i++)
 257         if (buf[i])
 258             put_bits(pb, 1, buf[i] < 0);
 259
 260 //    av_free(bits);
 261 //    av_free(copy);
 262
 263     return 0;
 264 }
 265
 266 static int intlist_read(GetBitContext *gb, int *buf, int entries, int base_2_part)
 267 {
 268     int i, low_bits = 0, x = 0;
 269     int n_zeros = 0, step = 256, dominant = 0;
 270     int pos = 0, level = 0;
 271     int *bits = av_mallocz(4* entries);
 272
 273     if (!bits)
 274         return -1;
 275
 276     if (base_2_part)
 277     {
 278         low_bits = get_bits(gb, 4);
 279
 280         if (low_bits)
 281             for (i = 0; i < entries; i++)
 282                 buf[i] = get_bits(gb, low_bits);
 283     }
 284
 285 //    av_log(NULL, AV_LOG_INFO, "entries: %d, low bits: %d\n", entries, low_bits);
 286
 287     while (n_zeros < entries)
 288     {
 289         int steplet = step >> 8;
 290
 291         if (!get_bits1(gb))
 292         {
 293             for (i = 0; i < steplet; i++)
 294                 bits[x++] = dominant;
 295
 296             if (!dominant)
 297                 n_zeros += steplet;
 298
 299             step += step / ADAPT_LEVEL;
 300         }
 301         else
 302         {
 303             int actual_run = read_uint_max(gb, steplet-1);
 304
 305 //            av_log(NULL, AV_LOG_INFO, "actual run: %d\n", actual_run);
 306
 307             for (i = 0; i < actual_run; i++)
 308                 bits[x++] = dominant;
 309
 310             bits[x++] = !dominant;
 311
 312             if (!dominant)
 313                 n_zeros += actual_run;
 314             else
 315                 n_zeros++;
 316
 317             step -= step / ADAPT_LEVEL;
 318         }
 319
 320         if (step < 256)
 321         {
 322             step = 65536 / step;
 323             dominant = !dominant;
 324         }
 325     }
 326
 327     // reconstruct unsigned values
 328     n_zeros = 0;
 329     for (i = 0; n_zeros < entries; i++)
 330     {
 331         while(1)
 332         {
 333             if (pos >= entries)
 334             {
 335                 pos = 0;
 336                 level += 1 << low_bits;
 337             }
 338
 339             if (buf[pos] >= level)
 340                 break;
 341
 342             pos++;
 343         }
 344
 345         if (bits[i])
 346             buf[pos] += 1 << low_bits;
 347         else
 348             n_zeros++;
 349
 350         pos++;
 351     }
 352 //    av_free(bits);
 353
 354     // read signs
 355     for (i = 0; i < entries; i++)
 356         if (buf[i] && get_bits1(gb))
 357             buf[i] = -buf[i];
 358
 359 //    av_log(NULL, AV_LOG_INFO, "zeros: %d pos: %d\n", n_zeros, pos);
 360
 361     return 0;
 362 }
 363 #endif
 364
 365 static void predictor_init_state(int *k, int *state, int order)
 366 {
 367     int i;
 368
 369     for (i = order-2; i >= 0; i--)
 370     {
 371         int j, p, x = state[i];
 372
 373         for (j = 0, p = i+1; p < order; j++,p++)
 374             {
 375             int tmp = x + shift_down(k[j] * state[p], LATTICE_SHIFT);
 376             state[p] += shift_down(k[j]*x, LATTICE_SHIFT);
 377             x = tmp;
 378         }
 379     }
 380 }
 381
 382 static int predictor_calc_error(int *k, int *state, int order, int error)
 383 {
 384     int i, x = error - shift_down(k[order-1] * state[order-1], LATTICE_SHIFT);
 385
 386 #if 1
 387     int *k_ptr = &(k[order-2]),
 388         *state_ptr = &(state[order-2]);
 389     for (i = order-2; i >= 0; i--, k_ptr--, state_ptr--)
 390     {
 391         int k_value = *k_ptr, state_value = *state_ptr;
 392         x -= shift_down(k_value * state_value, LATTICE_SHIFT);
 393         state_ptr[1] = state_value + shift_down(k_value * x, LATTICE_SHIFT);
 394     }
 395 #else
 396     for (i = order-2; i >= 0; i--)
 397     {
 398         x -= shift_down(k[i] * state[i], LATTICE_SHIFT);
 399         state[i+1] = state[i] + shift_down(k[i] * x, LATTICE_SHIFT);
 400     }
 401 #endif
 402
 403     // don't drift too far, to avoid overflows
 404     if (x >  (SAMPLE_FACTOR<<16)) x =  (SAMPLE_FACTOR<<16);
 405     if (x < -(SAMPLE_FACTOR<<16)) x = -(SAMPLE_FACTOR<<16);
 406
 407     state[0] = x;
 408
 409     return x;
 410 }
 411
 412 #if CONFIG_SONIC_ENCODER || CONFIG_SONIC_LS_ENCODER
 413 // Heavily modified Levinson-Durbin algorithm which
 414 // copes better with quantization, and calculates the
 415 // actual whitened result as it goes.
 416
 417 static void modified_levinson_durbin(int *window, int window_entries,
 418         int *out, int out_entries, int channels, int *tap_quant)
 419 {
 420     int i;
 421     int *state = av_mallocz(4* window_entries);
 422
 423     memcpy(state, window, 4* window_entries);
 424
 425     for (i = 0; i < out_entries; i++)
 426     {
 427         int step = (i+1)*channels, k, j;
 428         double xx = 0.0, xy = 0.0;
 429 #if 1
 430         int *x_ptr = &(window[step]), *state_ptr = &(state[0]);
 431         j = window_entries - step;
 432         for (;j>=0;j--,x_ptr++,state_ptr++)
 433         {
 434             double x_value = *x_ptr, state_value = *state_ptr;
 435             xx += state_value*state_value;
 436             xy += x_value*state_value;
 437         }
 438 #else
 439         for (j = 0; j <= (window_entries - step); j++);
 440         {
 441             double stepval = window[step+j], stateval = window[j];
 442 //            xx += (double)window[j]*(double)window[j];
 443 //            xy += (double)window[step+j]*(double)window[j];
 444             xx += stateval*stateval;
 445             xy += stepval*stateval;
 446         }
 447 #endif
 448         if (xx == 0.0)
 449             k = 0;
 450         else
 451             k = (int)(floor(-xy/xx * (double)LATTICE_FACTOR / (double)(tap_quant[i]) + 0.5));
 452
 453         if (k > (LATTICE_FACTOR/tap_quant[i]))
 454             k = LATTICE_FACTOR/tap_quant[i];
 455         if (-k > (LATTICE_FACTOR/tap_quant[i]))
 456             k = -(LATTICE_FACTOR/tap_quant[i]);
 457
 458         out[i] = k;
 459         k *= tap_quant[i];
 460
 461 #if 1
 462         x_ptr = &(window[step]);
 463         state_ptr = &(state[0]);
 464         j = window_entries - step;
 465         for (;j>=0;j--,x_ptr++,state_ptr++)
 466         {
 467             int x_value = *x_ptr, state_value = *state_ptr;
 468             *x_ptr = x_value + shift_down(k*state_value,LATTICE_SHIFT);
 469             *state_ptr = state_value + shift_down(k*x_value, LATTICE_SHIFT);
 470         }
 471 #else
 472         for (j=0; j <= (window_entries - step); j++)
 473         {
 474             int stepval = window[step+j], stateval=state[j];
 475             window[step+j] += shift_down(k * stateval, LATTICE_SHIFT);
 476             state[j] += shift_down(k * stepval, LATTICE_SHIFT);
 477         }
 478 #endif
 479     }
 480
 481     av_free(state);
 482 }
 483
 484 static inline int code_samplerate(int samplerate)
 485 {
 486     switch (samplerate)
 487     {
 488         case 44100: return 0;
 489         case 22050: return 1;
 490         case 11025: return 2;
 491         case 96000: return 3;
 492         case 48000: return 4;
 493         case 32000: return 5;
 494         case 24000: return 6;
 495         case 16000: return 7;
 496         case 8000: return 8;
 497     }
 498     return -1;
 499 }
 500
 501 static av_cold int sonic_encode_init(AVCodecContext *avctx)
 502 {
 503     SonicContext *s = avctx->priv_data;
 504     PutBitContext pb;
 505     int i, version = 0;
 506
 507     if (avctx->channels > MAX_CHANNELS)
 508     {
 509         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Only mono and stereo streams are supported by now\n");
 510         return -1; /* only stereo or mono for now */
 511     }
 512
 513     if (avctx->channels == 2)
 514         s->decorrelation = MID_SIDE;
 515     else
 516         s->decorrelation = 3;
 517
 518     if (avctx->codec->id == AV_CODEC_ID_SONIC_LS)
 519     {
 520         s->lossless = 1;
 521         s->num_taps = 32;
 522         s->downsampling = 1;
 523         s->quantization = 0.0;
 524     }
 525     else
 526     {
 527         s->num_taps = 128;
 528         s->downsampling = 2;
 529         s->quantization = 1.0;
 530     }
 531
 532     // max tap 2048
 533     if ((s->num_taps < 32) || (s->num_taps > 1024) ||
 534         ((s->num_taps>>5)<<5 != s->num_taps))
 535     {
 536         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid number of taps\n");
 537         return -1;
 538     }
 539
 540     // generate taps
 541     s->tap_quant = av_mallocz(4* s->num_taps);
 542     for (i = 0; i < s->num_taps; i++)
 543         s->tap_quant[i] = (int)(sqrt(i+1));
 544
 545     s->channels = avctx->channels;
 546     s->samplerate = avctx->sample_rate;
 547
 548     s->block_align = (int)(2048.0*s->samplerate/44100)/s->downsampling;
 549     s->frame_size = s->channels*s->block_align*s->downsampling;
 550
 551     s->tail_size = s->num_taps*s->channels;
 552     s->tail = av_mallocz(4 * s->tail_size);
 553     if (!s->tail)
 554         return -1;
 555
 556     s->predictor_k = av_mallocz(4 * s->num_taps);
 557     if (!s->predictor_k)
 558         return -1;
 559
 560     for (i = 0; i < s->channels; i++)
 561     {
 562         s->coded_samples[i] = av_mallocz(4* s->block_align);
 563         if (!s->coded_samples[i])
 564             return -1;
 565     }
 566
 567     s->int_samples = av_mallocz(4* s->frame_size);
 568
 569     s->window_size = ((2*s->tail_size)+s->frame_size);
 570     s->window = av_mallocz(4* s->window_size);
 571     if (!s->window)
 572         return -1;
 573
 574     avctx->extradata = av_mallocz(16);
 575     if (!avctx->extradata)
 576         return -1;
 577     init_put_bits(&pb, avctx->extradata, 16*8);
 578
 579     put_bits(&pb, 2, version); // version
 580     if (version == 1)
 581     {
 582         put_bits(&pb, 2, s->channels);
 583         put_bits(&pb, 4, code_samplerate(s->samplerate));
 584     }
 585     put_bits(&pb, 1, s->lossless);
 586     if (!s->lossless)
 587         put_bits(&pb, 3, SAMPLE_SHIFT); // XXX FIXME: sample precision
 588     put_bits(&pb, 2, s->decorrelation);
 589     put_bits(&pb, 2, s->downsampling);
 590     put_bits(&pb, 5, (s->num_taps >> 5)-1); // 32..1024
 591     put_bits(&pb, 1, 0); // XXX FIXME: no custom tap quant table
 592
 593     flush_put_bits(&pb);
 594     avctx->extradata_size = put_bits_count(&pb)/8;
 595
 596     av_log(avctx, AV_LOG_INFO, "Sonic: ver: %d ls: %d dr: %d taps: %d block: %d frame: %d downsamp: %d\n",
 597         version, s->lossless, s->decorrelation, s->num_taps, s->block_align, s->frame_size, s->downsampling);
 598
 599     avctx->frame_size = s->block_align*s->downsampling;
 600
 601     return 0;
 602 }
 603
 604 static av_cold int sonic_encode_close(AVCodecContext *avctx)
 605 {
 606     SonicContext *s = avctx->priv_data;
 607     int i;
 608
 609     for (i = 0; i < s->channels; i++)
 610         av_free(s->coded_samples[i]);
 611
 612     av_free(s->predictor_k);
 613     av_free(s->tail);
 614     av_free(s->tap_quant);
 615     av_free(s->window);
 616     av_free(s->int_samples);
 617
 618     return 0;
 619 }
 620
 621 static int sonic_encode_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *avpkt,
 622                               const AVFrame *frame, int *got_packet_ptr)
 623 {
 624     SonicContext *s = avctx->priv_data;
 625     PutBitContext pb;
 626     int i, j, ch, quant = 0, x = 0;
 627     int ret;
 628     const short *samples = (const int16_t*)frame->data[0];
 629
 630     if ((ret = ff_alloc_packet2(avctx, avpkt, s->frame_size * 5 + 1000)) < 0)
 631         return ret;
 632
 633     init_put_bits(&pb, avpkt->data, avpkt->size);
 634
 635     // short -> internal
 636     for (i = 0; i < s->frame_size; i++)
 637         s->int_samples[i] = samples[i];
 638
 639     if (!s->lossless)
 640         for (i = 0; i < s->frame_size; i++)
 641             s->int_samples[i] = s->int_samples[i] << SAMPLE_SHIFT;
 642
 643     switch(s->decorrelation)
 644     {
 645         case MID_SIDE:
 646             for (i = 0; i < s->frame_size; i += s->channels)
 647             {
 648                 s->int_samples[i] += s->int_samples[i+1];
 649                 s->int_samples[i+1] -= shift(s->int_samples[i], 1);
 650             }
 651             break;
 652         case LEFT_SIDE:
 653             for (i = 0; i < s->frame_size; i += s->channels)
 654                 s->int_samples[i+1] -= s->int_samples[i];
 655             break;
 656         case RIGHT_SIDE:
 657             for (i = 0; i < s->frame_size; i += s->channels)
 658                 s->int_samples[i] -= s->int_samples[i+1];
 659             break;
 660     }
 661
 662     memset(s->window, 0, 4* s->window_size);
 663
 664     for (i = 0; i < s->tail_size; i++)
 665         s->window[x++] = s->tail[i];
 666
 667     for (i = 0; i < s->frame_size; i++)
 668         s->window[x++] = s->int_samples[i];
 669
 670     for (i = 0; i < s->tail_size; i++)
 671         s->window[x++] = 0;
 672
 673     for (i = 0; i < s->tail_size; i++)
 674         s->tail[i] = s->int_samples[s->frame_size - s->tail_size + i];
 675
 676     // generate taps
 677     modified_levinson_durbin(s->window, s->window_size,
 678                 s->predictor_k, s->num_taps, s->channels, s->tap_quant);
 679     if (intlist_write(&pb, s->predictor_k, s->num_taps, 0) < 0)
 680         return -1;
 681
 682     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++)
 683     {
 684         x = s->tail_size+ch;
 685         for (i = 0; i < s->block_align; i++)
 686         {
 687             int sum = 0;
 688             for (j = 0; j < s->downsampling; j++, x += s->channels)
 689                 sum += s->window[x];
 690             s->coded_samples[ch][i] = sum;
 691         }
 692     }
 693
 694     // simple rate control code
 695     if (!s->lossless)
 696     {
 697         double energy1 = 0.0, energy2 = 0.0;
 698         for (ch = 0; ch < s->channels; ch++)
 699         {
 700             for (i = 0; i < s->block_align; i++)
 701             {
 702                 double sample = s->coded_samples[ch][i];
 703                 energy2 += sample*sample;
 704                 energy1 += fabs(sample);
 705             }
 706         }
 707
 708         energy2 = sqrt(energy2/(s->channels*s->block_align));
 709         energy1 = sqrt(2.0)*energy1/(s->channels*s->block_align);
 710
 711         // increase bitrate when samples are like a gaussian distribution
 712         // reduce bitrate when samples are like a two-tailed exponential distribution
 713
 714         if (energy2 > energy1)
 715             energy2 += (energy2-energy1)*RATE_VARIATION;
 716
 717         quant = (int)(BASE_QUANT*s->quantization*energy2/SAMPLE_FACTOR);
 718 //        av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "quant: %d energy: %f / %f\n", quant, energy1, energy2);
 719
 720         if (quant < 1)
 721             quant = 1;
 722         if (quant > 65534)
 723             quant = 65534;
 724
 725         set_ue_golomb(&pb, quant);
 726
 727         quant *= SAMPLE_FACTOR;
 728     }
 729
 730     // write out coded samples
 731     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++)
 732     {
 733         if (!s->lossless)
 734             for (i = 0; i < s->block_align; i++)
 735                 s->coded_samples[ch][i] = divide(s->coded_samples[ch][i], quant);
 736
 737         if (intlist_write(&pb, s->coded_samples[ch], s->block_align, 1) < 0)
 738             return -1;
 739     }
 740
 741 //    av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "used bytes: %d\n", (put_bits_count(&pb)+7)/8);
 742
 743     flush_put_bits(&pb);
 744     avpkt->size = (put_bits_count(&pb)+7)/8;
 745     *got_packet_ptr = 1;
 746     return 0;
 747 }
 748 #endif /* CONFIG_SONIC_ENCODER || CONFIG_SONIC_LS_ENCODER */
 749
 750 #if CONFIG_SONIC_DECODER
 751 static const int samplerate_table[] =
 752     { 44100, 22050, 11025, 96000, 48000, 32000, 24000, 16000, 8000 };
 753
 754 static av_cold int sonic_decode_init(AVCodecContext *avctx)
 755 {
 756     SonicContext *s = avctx->priv_data;
 757     GetBitContext gb;
 758     int i, version;
 759
 760     s->channels = avctx->channels;
 761     s->samplerate = avctx->sample_rate;
 762
 763     if (!avctx->extradata)
 764     {
 765         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "No mandatory headers present\n");
 766         return -1;
 767     }
 768
 769     init_get_bits(&gb, avctx->extradata, avctx->extradata_size);
 770
 771     version = get_bits(&gb, 2);
 772     if (version > 1)
 773     {
 774         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unsupported Sonic version, please report\n");
 775         return -1;
 776     }
 777
 778     if (version == 1)
 779     {
 780         s->channels = get_bits(&gb, 2);
 781         s->samplerate = samplerate_table[get_bits(&gb, 4)];
 782         av_log(avctx, AV_LOG_INFO, "Sonicv2 chans: %d samprate: %d\n",
 783             s->channels, s->samplerate);
 784     }
 785
 786     if (s->channels > MAX_CHANNELS)
 787     {
 788         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Only mono and stereo streams are supported by now\n");
 789         return -1;
 790     }
 791
 792     s->lossless = get_bits1(&gb);
 793     if (!s->lossless)
 794         skip_bits(&gb, 3); // XXX FIXME
 795     s->decorrelation = get_bits(&gb, 2);
 796     if (s->decorrelation != 3 && s->channels != 2) {
 797         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid decorrelation %d\n", s->decorrelation);
 798         return AVERROR_INVALIDDATA;
 799     }
 800
 801     s->downsampling = get_bits(&gb, 2);
 802     if (!s->downsampling) {
 803         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid downsampling value\n");
 804         return AVERROR_INVALIDDATA;
 805     }
 806
 807     s->num_taps = (get_bits(&gb, 5)+1)<<5;
 808     if (get_bits1(&gb)) // XXX FIXME
 809         av_log(avctx, AV_LOG_INFO, "Custom quant table\n");
 810
 811     s->block_align = (int)(2048.0*s->samplerate/44100)/s->downsampling;
 812     s->frame_size = s->channels*s->block_align*s->downsampling;
 813 //    avctx->frame_size = s->block_align;
 814
 815     av_log(avctx, AV_LOG_INFO, "Sonic: ver: %d ls: %d dr: %d taps: %d block: %d frame: %d downsamp: %d\n",
 816         version, s->lossless, s->decorrelation, s->num_taps, s->block_align, s->frame_size, s->downsampling);
 817
 818     // generate taps
 819     s->tap_quant = av_mallocz(4* s->num_taps);
 820     for (i = 0; i < s->num_taps; i++)
 821         s->tap_quant[i] = (int)(sqrt(i+1));
 822
 823     s->predictor_k = av_mallocz(4* s->num_taps);
 824
 825     for (i = 0; i < s->channels; i++)
 826     {
 827         s->predictor_state[i] = av_mallocz(4* s->num_taps);
 828         if (!s->predictor_state[i])
 829             return -1;
 830     }
 831
 832     for (i = 0; i < s->channels; i++)
 833     {
 834         s->coded_samples[i] = av_mallocz(4* s->block_align);
 835         if (!s->coded_samples[i])
 836             return -1;
 837     }
 838     s->int_samples = av_mallocz(4* s->frame_size);
 839
 840     avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_S16;
 841     return 0;
 842 }
 843
 844 static av_cold int sonic_decode_close(AVCodecContext *avctx)
 845 {
 846     SonicContext *s = avctx->priv_data;
 847     int i;
 848
 849     av_free(s->int_samples);
 850     av_free(s->tap_quant);
 851     av_free(s->predictor_k);
 852
 853     for (i = 0; i < s->channels; i++)
 854     {
 855         av_free(s->predictor_state[i]);
 856         av_free(s->coded_samples[i]);
 857     }
 858
 859     return 0;
 860 }
 861
 862 static int sonic_decode_frame(AVCodecContext *avctx,
 863                             void *data, int *got_frame_ptr,
 864                             AVPacket *avpkt)
 865 {
 866     const uint8_t *buf = avpkt->data;
 867     int buf_size = avpkt->size;
 868     SonicContext *s = avctx->priv_data;
 869     GetBitContext gb;
 870     int i, quant, ch, j, ret;
 871     int16_t *samples;
 872     AVFrame *frame = data;
 873
 874     if (buf_size == 0) return 0;
 875
 876     frame->nb_samples = s->frame_size / avctx->channels;
 877     if ((ret = ff_get_buffer(avctx, frame, 0)) < 0)
 878         return ret;
 879     samples = (int16_t *)frame->data[0];
 880
 881 //    av_log(NULL, AV_LOG_INFO, "buf_size: %d\n", buf_size);
 882
 883     init_get_bits(&gb, buf, buf_size*8);
 884
 885     intlist_read(&gb, s->predictor_k, s->num_taps, 0);
 886
 887     // dequantize
 888     for (i = 0; i < s->num_taps; i++)
 889         s->predictor_k[i] *= s->tap_quant[i];
 890
 891     if (s->lossless)
 892         quant = 1;
 893     else
 894         quant = get_ue_golomb(&gb) * SAMPLE_FACTOR;
 895
 896 //    av_log(NULL, AV_LOG_INFO, "quant: %d\n", quant);
 897
 898     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++)
 899     {
 900         int x = ch;
 901
 902         predictor_init_state(s->predictor_k, s->predictor_state[ch], s->num_taps);
 903
 904         intlist_read(&gb, s->coded_samples[ch], s->block_align, 1);
 905
 906         for (i = 0; i < s->block_align; i++)
 907         {
 908             for (j = 0; j < s->downsampling - 1; j++)
 909             {
 910                 s->int_samples[x] = predictor_calc_error(s->predictor_k, s->predictor_state[ch], s->num_taps, 0);
 911                 x += s->channels;
 912             }
 913
 914             s->int_samples[x] = predictor_calc_error(s->predictor_k, s->predictor_state[ch], s->num_taps, s->coded_samples[ch][i] * quant);
 915             x += s->channels;
 916         }
 917
 918         for (i = 0; i < s->num_taps; i++)
 919             s->predictor_state[ch][i] = s->int_samples[s->frame_size - s->channels + ch - i*s->channels];
 920     }
 921
 922     switch(s->decorrelation)
 923     {
 924         case MID_SIDE:
 925             for (i = 0; i < s->frame_size; i += s->channels)
 926             {
 927                 s->int_samples[i+1] += shift(s->int_samples[i], 1);
 928                 s->int_samples[i] -= s->int_samples[i+1];
 929             }
 930             break;
 931         case LEFT_SIDE:
 932             for (i = 0; i < s->frame_size; i += s->channels)
 933                 s->int_samples[i+1] += s->int_samples[i];
 934             break;
 935         case RIGHT_SIDE:
 936             for (i = 0; i < s->frame_size; i += s->channels)
 937                 s->int_samples[i] += s->int_samples[i+1];
 938             break;
 939     }
 940
 941     if (!s->lossless)
 942         for (i = 0; i < s->frame_size; i++)
 943             s->int_samples[i] = shift(s->int_samples[i], SAMPLE_SHIFT);
 944
 945     // internal -> short
 946     for (i = 0; i < s->frame_size; i++)
 947         samples[i] = av_clip_int16(s->int_samples[i]);
 948
 949     align_get_bits(&gb);
 950
 951     *got_frame_ptr = 1;
 952
 953     return (get_bits_count(&gb)+7)/8;
 954 }
 955
 956 AVCodec ff_sonic_decoder = {
 957     .name           = "sonic",
 958     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 959     .id             = AV_CODEC_ID_SONIC,
 960     .priv_data_size = sizeof(SonicContext),
 961     .init           = sonic_decode_init,
 962     .close          = sonic_decode_close,
 963     .decode         = sonic_decode_frame,
 964     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1 | CODEC_CAP_EXPERIMENTAL,
 965     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Sonic"),
 966 };
 967 #endif /* CONFIG_SONIC_DECODER */
 968
 969 #if CONFIG_SONIC_ENCODER
 970 AVCodec ff_sonic_encoder = {
 971     .name           = "sonic",
 972     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 973     .id             = AV_CODEC_ID_SONIC,
 974     .priv_data_size = sizeof(SonicContext),
 975     .init           = sonic_encode_init,
 976     .encode2        = sonic_encode_frame,
 977     .capabilities   = CODEC_CAP_EXPERIMENTAL,
 978     .close          = sonic_encode_close,
 979     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Sonic"),
 980 };
 981 #endif
 982
 983 #if CONFIG_SONIC_LS_ENCODER
 984 AVCodec ff_sonic_ls_encoder = {
 985     .name           = "sonicls",
 986     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 987     .id             = AV_CODEC_ID_SONIC_LS,
 988     .priv_data_size = sizeof(SonicContext),
 989     .init           = sonic_encode_init,
 990     .encode2        = sonic_encode_frame,
 991     .capabilities   = CODEC_CAP_EXPERIMENTAL,
 992     .close          = sonic_encode_close,
 993     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Sonic lossless"),
 994 };
 995 #endif