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
  25 /**
  26  * @file
  27  * Simple free lossless/lossy audio codec
  28  * Based on Paul Francis Harrison's Bonk (http://www.logarithmic.net/pfh/bonk)
  29  * Written and designed by Alex Beregszaszi
  30  *
  31  * TODO:
  32  *  - CABAC put/get_symbol
  33  *  - independent quantizer for channels
  34  *  - >2 channels support
  35  *  - more decorrelation types
  36  *  - more tap_quant tests
  37  *  - selectable intlist writers/readers (bonk-style, golomb, cabac)
  38  */
  39
  40 #define MAX_CHANNELS 2
  41
  42 #define MID_SIDE 0
  43 #define LEFT_SIDE 1
  44 #define RIGHT_SIDE 2
  45
  46 typedef struct SonicContext {
  47     int lossless, decorrelation;
  48
  49     int num_taps, downsampling;
  50     double quantization;
  51
  52     int channels, samplerate, block_align, frame_size;
  53
  54     int *tap_quant;
  55     int *int_samples;
  56     int *coded_samples[MAX_CHANNELS];
  57
  58     // for encoding
  59     int *tail;
  60     int tail_size;
  61     int *window;
  62     int window_size;
  63
  64     // for decoding
  65     int *predictor_k;
  66     int *predictor_state[MAX_CHANNELS];
  67 } SonicContext;
  68
  69 #define LATTICE_SHIFT   10
  70 #define SAMPLE_SHIFT    4
  71 #define LATTICE_FACTOR  (1 << LATTICE_SHIFT)
  72 #define SAMPLE_FACTOR   (1 << SAMPLE_SHIFT)
  73
  74 #define BASE_QUANT      0.6
  75 #define RATE_VARIATION  3.0
  76
  77 static inline int divide(int a, int b)
  78 {
  79     if (a < 0)
  80         return -( (-a + b/2)/b );
  81     else
  82         return (a + b/2)/b;
  83 }
  84
  85 static inline int shift(int a,int b)
  86 {
  87     return (a+(1<<(b-1))) >> b;
  88 }
  89
  90 static inline int shift_down(int a,int b)
  91 {
  92     return (a>>b)+((a<0)?1:0);
  93 }
  94
  95 #if 1
  96 static inline int intlist_write(PutBitContext *pb, int *buf, int entries, int base_2_part)
  97 {
  98     int i;
  99
 100     for (i = 0; i < entries; i++)
 101         set_se_golomb(pb, buf[i]);
 102
 103     return 1;
 104 }
 105
 106 static inline int intlist_read(GetBitContext *gb, int *buf, int entries, int base_2_part)
 107 {
 108     int i;
 109
 110     for (i = 0; i < entries; i++)
 111         buf[i] = get_se_golomb(gb);
 112
 113     return 1;
 114 }
 115
 116 #else
 117
 118 #define ADAPT_LEVEL 8
 119
 120 static int bits_to_store(uint64_t x)
 121 {
 122     int res = 0;
 123
 124     while(x)
 125     {
 126         res++;
 127         x >>= 1;
 128     }
 129     return res;
 130 }
 131
 132 static void write_uint_max(PutBitContext *pb, unsigned int value, unsigned int max)
 133 {
 134     int i, bits;
 135
 136     if (!max)
 137         return;
 138
 139     bits = bits_to_store(max);
 140
 141     for (i = 0; i < bits-1; i++)
 142         put_bits(pb, 1, value & (1 << i));
 143
 144     if ( (value | (1 << (bits-1))) <= max)
 145         put_bits(pb, 1, value & (1 << (bits-1)));
 146 }
 147
 148 static unsigned int read_uint_max(GetBitContext *gb, int max)
 149 {
 150     int i, bits, value = 0;
 151
 152     if (!max)
 153         return 0;
 154
 155     bits = bits_to_store(max);
 156
 157     for (i = 0; i < bits-1; i++)
 158         if (get_bits1(gb))
 159             value += 1 << i;
 160
 161     if ( (value | (1<<(bits-1))) <= max)
 162         if (get_bits1(gb))
 163             value += 1 << (bits-1);
 164
 165     return value;
 166 }
 167
 168 static int intlist_write(PutBitContext *pb, int *buf, int entries, int base_2_part)
 169 {
 170     int i, j, x = 0, low_bits = 0, max = 0;
 171     int step = 256, pos = 0, dominant = 0, any = 0;
 172     int *copy, *bits;
 173
 174     copy = av_mallocz(4* entries);
 175     if (!copy)
 176         return -1;
 177
 178     if (base_2_part)
 179     {
 180         int energy = 0;
 181
 182         for (i = 0; i < entries; i++)
 183             energy += abs(buf[i]);
 184
 185         low_bits = bits_to_store(energy / (entries * 2));
 186         if (low_bits > 15)
 187             low_bits = 15;
 188
 189         put_bits(pb, 4, low_bits);
 190     }
 191
 192     for (i = 0; i < entries; i++)
 193     {
 194         put_bits(pb, low_bits, abs(buf[i]));
 195         copy[i] = abs(buf[i]) >> low_bits;
 196         if (copy[i] > max)
 197             max = abs(copy[i]);
 198     }
 199
 200     bits = av_mallocz(4* entries*max);
 201     if (!bits)
 202     {
 203 //        av_free(copy);
 204         return -1;
 205     }
 206
 207     for (i = 0; i <= max; i++)
 208     {
 209         for (j = 0; j < entries; j++)
 210             if (copy[j] >= i)
 211                 bits[x++] = copy[j] > i;
 212     }
 213
 214     // store bitstream
 215     while (pos < x)
 216     {
 217         int steplet = step >> 8;
 218
 219         if (pos + steplet > x)
 220             steplet = x - pos;
 221
 222         for (i = 0; i < steplet; i++)
 223             if (bits[i+pos] != dominant)
 224                 any = 1;
 225
 226         put_bits(pb, 1, any);
 227
 228         if (!any)
 229         {
 230             pos += steplet;
 231             step += step / ADAPT_LEVEL;
 232         }
 233         else
 234         {
 235             int interloper = 0;
 236
 237             while (((pos + interloper) < x) && (bits[pos + interloper] == dominant))
 238                 interloper++;
 239
 240             // note change
 241             write_uint_max(pb, interloper, (step >> 8) - 1);
 242
 243             pos += interloper + 1;
 244             step -= step / ADAPT_LEVEL;
 245         }
 246
 247         if (step < 256)
 248         {
 249             step = 65536 / step;
 250             dominant = !dominant;
 251         }
 252     }
 253
 254     // store signs
 255     for (i = 0; i < entries; i++)
 256         if (buf[i])
 257             put_bits(pb, 1, buf[i] < 0);
 258
 259 //    av_free(bits);
 260 //    av_free(copy);
 261
 262     return 0;
 263 }
 264
 265 static int intlist_read(GetBitContext *gb, int *buf, int entries, int base_2_part)
 266 {
 267     int i, low_bits = 0, x = 0;
 268     int n_zeros = 0, step = 256, dominant = 0;
 269     int pos = 0, level = 0;
 270     int *bits = av_mallocz(4* entries);
 271
 272     if (!bits)
 273         return -1;
 274
 275     if (base_2_part)
 276     {
 277         low_bits = get_bits(gb, 4);
 278
 279         if (low_bits)
 280             for (i = 0; i < entries; i++)
 281                 buf[i] = get_bits(gb, low_bits);
 282     }
 283
 284 //    av_log(NULL, AV_LOG_INFO, "entries: %d, low bits: %d\n", entries, low_bits);
 285
 286     while (n_zeros < entries)
 287     {
 288         int steplet = step >> 8;
 289
 290         if (!get_bits1(gb))
 291         {
 292             for (i = 0; i < steplet; i++)
 293                 bits[x++] = dominant;
 294
 295             if (!dominant)
 296                 n_zeros += steplet;
 297
 298             step += step / ADAPT_LEVEL;
 299         }
 300         else
 301         {
 302             int actual_run = read_uint_max(gb, steplet-1);
 303
 304 //            av_log(NULL, AV_LOG_INFO, "actual run: %d\n", actual_run);
 305
 306             for (i = 0; i < actual_run; i++)
 307                 bits[x++] = dominant;
 308
 309             bits[x++] = !dominant;
 310
 311             if (!dominant)
 312                 n_zeros += actual_run;
 313             else
 314                 n_zeros++;
 315
 316             step -= step / ADAPT_LEVEL;
 317         }
 318
 319         if (step < 256)
 320         {
 321             step = 65536 / step;
 322             dominant = !dominant;
 323         }
 324     }
 325
 326     // reconstruct unsigned values
 327     n_zeros = 0;
 328     for (i = 0; n_zeros < entries; i++)
 329     {
 330         while(1)
 331         {
 332             if (pos >= entries)
 333             {
 334                 pos = 0;
 335                 level += 1 << low_bits;
 336             }
 337
 338             if (buf[pos] >= level)
 339                 break;
 340
 341             pos++;
 342         }
 343
 344         if (bits[i])
 345             buf[pos] += 1 << low_bits;
 346         else
 347             n_zeros++;
 348
 349         pos++;
 350     }
 351 //    av_free(bits);
 352
 353     // read signs
 354     for (i = 0; i < entries; i++)
 355         if (buf[i] && get_bits1(gb))
 356             buf[i] = -buf[i];
 357
 358 //    av_log(NULL, AV_LOG_INFO, "zeros: %d pos: %d\n", n_zeros, pos);
 359
 360     return 0;
 361 }
 362 #endif
 363
 364 static void predictor_init_state(int *k, int *state, int order)
 365 {
 366     int i;
 367
 368     for (i = order-2; i >= 0; i--)
 369     {
 370         int j, p, x = state[i];
 371
 372         for (j = 0, p = i+1; p < order; j++,p++)
 373             {
 374             int tmp = x + shift_down(k[j] * state[p], LATTICE_SHIFT);
 375             state[p] += shift_down(k[j]*x, LATTICE_SHIFT);
 376             x = tmp;
 377         }
 378     }
 379 }
 380
 381 static int predictor_calc_error(int *k, int *state, int order, int error)
 382 {
 383     int i, x = error - shift_down(k[order-1] * state[order-1], LATTICE_SHIFT);
 384
 385 #if 1
 386     int *k_ptr = &(k[order-2]),
 387         *state_ptr = &(state[order-2]);
 388     for (i = order-2; i >= 0; i--, k_ptr--, state_ptr--)
 389     {
 390         int k_value = *k_ptr, state_value = *state_ptr;
 391         x -= shift_down(k_value * state_value, LATTICE_SHIFT);
 392         state_ptr[1] = state_value + shift_down(k_value * x, LATTICE_SHIFT);
 393     }
 394 #else
 395     for (i = order-2; i >= 0; i--)
 396     {
 397         x -= shift_down(k[i] * state[i], LATTICE_SHIFT);
 398         state[i+1] = state[i] + shift_down(k[i] * x, LATTICE_SHIFT);
 399     }
 400 #endif
 401
 402     // don't drift too far, to avoid overflows
 403     if (x >  (SAMPLE_FACTOR<<16)) x =  (SAMPLE_FACTOR<<16);
 404     if (x < -(SAMPLE_FACTOR<<16)) x = -(SAMPLE_FACTOR<<16);
 405
 406     state[0] = x;
 407
 408     return x;
 409 }
 410
 411 #if CONFIG_SONIC_ENCODER || CONFIG_SONIC_LS_ENCODER
 412 // Heavily modified Levinson-Durbin algorithm which
 413 // copes better with quantization, and calculates the
 414 // actual whitened result as it goes.
 415
 416 static void modified_levinson_durbin(int *window, int window_entries,
 417         int *out, int out_entries, int channels, int *tap_quant)
 418 {
 419     int i;
 420     int *state = av_mallocz(4* window_entries);
 421
 422     memcpy(state, window, 4* window_entries);
 423
 424     for (i = 0; i < out_entries; i++)
 425     {
 426         int step = (i+1)*channels, k, j;
 427         double xx = 0.0, xy = 0.0;
 428 #if 1
 429         int *x_ptr = &(window[step]), *state_ptr = &(state[0]);
 430         j = window_entries - step;
 431         for (;j>=0;j--,x_ptr++,state_ptr++)
 432         {
 433             double x_value = *x_ptr, state_value = *state_ptr;
 434             xx += state_value*state_value;
 435             xy += x_value*state_value;
 436         }
 437 #else
 438         for (j = 0; j <= (window_entries - step); j++);
 439         {
 440             double stepval = window[step+j], stateval = window[j];
 441 //            xx += (double)window[j]*(double)window[j];
 442 //            xy += (double)window[step+j]*(double)window[j];
 443             xx += stateval*stateval;
 444             xy += stepval*stateval;
 445         }
 446 #endif
 447         if (xx == 0.0)
 448             k = 0;
 449         else
 450             k = (int)(floor(-xy/xx * (double)LATTICE_FACTOR / (double)(tap_quant[i]) + 0.5));
 451
 452         if (k > (LATTICE_FACTOR/tap_quant[i]))
 453             k = LATTICE_FACTOR/tap_quant[i];
 454         if (-k > (LATTICE_FACTOR/tap_quant[i]))
 455             k = -(LATTICE_FACTOR/tap_quant[i]);
 456
 457         out[i] = k;
 458         k *= tap_quant[i];
 459
 460 #if 1
 461         x_ptr = &(window[step]);
 462         state_ptr = &(state[0]);
 463         j = window_entries - step;
 464         for (;j>=0;j--,x_ptr++,state_ptr++)
 465         {
 466             int x_value = *x_ptr, state_value = *state_ptr;
 467             *x_ptr = x_value + shift_down(k*state_value,LATTICE_SHIFT);
 468             *state_ptr = state_value + shift_down(k*x_value, LATTICE_SHIFT);
 469         }
 470 #else
 471         for (j=0; j <= (window_entries - step); j++)
 472         {
 473             int stepval = window[step+j], stateval=state[j];
 474             window[step+j] += shift_down(k * stateval, LATTICE_SHIFT);
 475             state[j] += shift_down(k * stepval, LATTICE_SHIFT);
 476         }
 477 #endif
 478     }
 479
 480     av_free(state);
 481 }
 482
 483 static inline int code_samplerate(int samplerate)
 484 {
 485     switch (samplerate)
 486     {
 487         case 44100: return 0;
 488         case 22050: return 1;
 489         case 11025: return 2;
 490         case 96000: return 3;
 491         case 48000: return 4;
 492         case 32000: return 5;
 493         case 24000: return 6;
 494         case 16000: return 7;
 495         case 8000: return 8;
 496     }
 497     return -1;
 498 }
 499
 500 static av_cold int sonic_encode_init(AVCodecContext *avctx)
 501 {
 502     SonicContext *s = avctx->priv_data;
 503     PutBitContext pb;
 504     int i, version = 0;
 505
 506     if (avctx->channels > MAX_CHANNELS)
 507     {
 508         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Only mono and stereo streams are supported by now\n");
 509         return -1; /* only stereo or mono for now */
 510     }
 511
 512     if (avctx->channels == 2)
 513         s->decorrelation = MID_SIDE;
 514
 515     if (avctx->codec->id == 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) ||
 531         ((s->num_taps>>5)<<5 != s->num_taps))
 532     {
 533         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid number of taps\n");
 534         return -1;
 535     }
 536
 537     // generate taps
 538     s->tap_quant = av_mallocz(4* s->num_taps);
 539     for (i = 0; i < s->num_taps; i++)
 540         s->tap_quant[i] = (int)(sqrt(i+1));
 541
 542     s->channels = avctx->channels;
 543     s->samplerate = avctx->sample_rate;
 544
 545     s->block_align = (int)(2048.0*s->samplerate/44100)/s->downsampling;
 546     s->frame_size = s->channels*s->block_align*s->downsampling;
 547
 548     s->tail = av_mallocz(4* s->num_taps*s->channels);
 549     if (!s->tail)
 550         return -1;
 551     s->tail_size = s->num_taps*s->channels;
 552
 553     s->predictor_k = av_mallocz(4 * s->num_taps);
 554     if (!s->predictor_k)
 555         return -1;
 556
 557     for (i = 0; i < s->channels; i++)
 558     {
 559         s->coded_samples[i] = av_mallocz(4* s->block_align);
 560         if (!s->coded_samples[i])
 561             return -1;
 562     }
 563
 564     s->int_samples = av_mallocz(4* s->frame_size);
 565
 566     s->window_size = ((2*s->tail_size)+s->frame_size);
 567     s->window = av_mallocz(4* s->window_size);
 568     if (!s->window)
 569         return -1;
 570
 571     avctx->extradata = av_mallocz(16);
 572     if (!avctx->extradata)
 573         return -1;
 574     init_put_bits(&pb, avctx->extradata, 16*8);
 575
 576     put_bits(&pb, 2, version); // version
 577     if (version == 1)
 578     {
 579         put_bits(&pb, 2, s->channels);
 580         put_bits(&pb, 4, code_samplerate(s->samplerate));
 581     }
 582     put_bits(&pb, 1, s->lossless);
 583     if (!s->lossless)
 584         put_bits(&pb, 3, SAMPLE_SHIFT); // XXX FIXME: sample precision
 585     put_bits(&pb, 2, s->decorrelation);
 586     put_bits(&pb, 2, s->downsampling);
 587     put_bits(&pb, 5, (s->num_taps >> 5)-1); // 32..1024
 588     put_bits(&pb, 1, 0); // XXX FIXME: no custom tap quant table
 589
 590     flush_put_bits(&pb);
 591     avctx->extradata_size = put_bits_count(&pb)/8;
 592
 593     av_log(avctx, AV_LOG_INFO, "Sonic: ver: %d ls: %d dr: %d taps: %d block: %d frame: %d downsamp: %d\n",
 594         version, s->lossless, s->decorrelation, s->num_taps, s->block_align, s->frame_size, s->downsampling);
 595
 596     avctx->coded_frame = avcodec_alloc_frame();
 597     if (!avctx->coded_frame)
 598         return AVERROR(ENOMEM);
 599     avctx->coded_frame->key_frame = 1;
 600     avctx->frame_size = s->block_align*s->downsampling;
 601
 602     return 0;
 603 }
 604
 605 static av_cold int sonic_encode_close(AVCodecContext *avctx)
 606 {
 607     SonicContext *s = avctx->priv_data;
 608     int i;
 609
 610     av_freep(&avctx->coded_frame);
 611
 612     for (i = 0; i < s->channels; i++)
 613         av_free(s->coded_samples[i]);
 614
 615     av_free(s->predictor_k);
 616     av_free(s->tail);
 617     av_free(s->tap_quant);
 618     av_free(s->window);
 619     av_free(s->int_samples);
 620
 621     return 0;
 622 }
 623
 624 static int sonic_encode_frame(AVCodecContext *avctx,
 625                             uint8_t *buf, int buf_size, void *data)
 626 {
 627     SonicContext *s = avctx->priv_data;
 628     PutBitContext pb;
 629     int i, j, ch, quant = 0, x = 0;
 630     short *samples = data;
 631
 632     init_put_bits(&pb, buf, buf_size*8);
 633
 634     // short -> internal
 635     for (i = 0; i < s->frame_size; i++)
 636         s->int_samples[i] = samples[i];
 637
 638     if (!s->lossless)
 639         for (i = 0; i < s->frame_size; i++)
 640             s->int_samples[i] = s->int_samples[i] << SAMPLE_SHIFT;
 641
 642     switch(s->decorrelation)
 643     {
 644         case MID_SIDE:
 645             for (i = 0; i < s->frame_size; i += s->channels)
 646             {
 647                 s->int_samples[i] += s->int_samples[i+1];
 648                 s->int_samples[i+1] -= shift(s->int_samples[i], 1);
 649             }
 650             break;
 651         case LEFT_SIDE:
 652             for (i = 0; i < s->frame_size; i += s->channels)
 653                 s->int_samples[i+1] -= s->int_samples[i];
 654             break;
 655         case RIGHT_SIDE:
 656             for (i = 0; i < s->frame_size; i += s->channels)
 657                 s->int_samples[i] -= s->int_samples[i+1];
 658             break;
 659     }
 660
 661     memset(s->window, 0, 4* s->window_size);
 662
 663     for (i = 0; i < s->tail_size; i++)
 664         s->window[x++] = s->tail[i];
 665
 666     for (i = 0; i < s->frame_size; i++)
 667         s->window[x++] = s->int_samples[i];
 668
 669     for (i = 0; i < s->tail_size; i++)
 670         s->window[x++] = 0;
 671
 672     for (i = 0; i < s->tail_size; i++)
 673         s->tail[i] = s->int_samples[s->frame_size - s->tail_size + i];
 674
 675     // generate taps
 676     modified_levinson_durbin(s->window, s->window_size,
 677                 s->predictor_k, s->num_taps, s->channels, s->tap_quant);
 678     if (intlist_write(&pb, s->predictor_k, s->num_taps, 0) < 0)
 679         return -1;
 680
 681     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++)
 682     {
 683         x = s->tail_size+ch;
 684         for (i = 0; i < s->block_align; i++)
 685         {
 686             int sum = 0;
 687             for (j = 0; j < s->downsampling; j++, x += s->channels)
 688                 sum += s->window[x];
 689             s->coded_samples[ch][i] = sum;
 690         }
 691     }
 692
 693     // simple rate control code
 694     if (!s->lossless)
 695     {
 696         double energy1 = 0.0, energy2 = 0.0;
 697         for (ch = 0; ch < s->channels; ch++)
 698         {
 699             for (i = 0; i < s->block_align; i++)
 700             {
 701                 double sample = s->coded_samples[ch][i];
 702                 energy2 += sample*sample;
 703                 energy1 += fabs(sample);
 704             }
 705         }
 706
 707         energy2 = sqrt(energy2/(s->channels*s->block_align));
 708         energy1 = sqrt(2.0)*energy1/(s->channels*s->block_align);
 709
 710         // increase bitrate when samples are like a gaussian distribution
 711         // reduce bitrate when samples are like a two-tailed exponential distribution
 712
 713         if (energy2 > energy1)
 714             energy2 += (energy2-energy1)*RATE_VARIATION;
 715
 716         quant = (int)(BASE_QUANT*s->quantization*energy2/SAMPLE_FACTOR);
 717 //        av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "quant: %d energy: %f / %f\n", quant, energy1, energy2);
 718
 719         if (quant < 1)
 720             quant = 1;
 721         if (quant > 65535)
 722             quant = 65535;
 723
 724         set_ue_golomb(&pb, quant);
 725
 726         quant *= SAMPLE_FACTOR;
 727     }
 728
 729     // write out coded samples
 730     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++)
 731     {
 732         if (!s->lossless)
 733             for (i = 0; i < s->block_align; i++)
 734                 s->coded_samples[ch][i] = divide(s->coded_samples[ch][i], quant);
 735
 736         if (intlist_write(&pb, s->coded_samples[ch], s->block_align, 1) < 0)
 737             return -1;
 738     }
 739
 740 //    av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "used bytes: %d\n", (put_bits_count(&pb)+7)/8);
 741
 742     flush_put_bits(&pb);
 743     return (put_bits_count(&pb)+7)/8;
 744 }
 745 #endif /* CONFIG_SONIC_ENCODER || CONFIG_SONIC_LS_ENCODER */
 746
 747 #if CONFIG_SONIC_DECODER
 748 static const int samplerate_table[] =
 749     { 44100, 22050, 11025, 96000, 48000, 32000, 24000, 16000, 8000 };
 750
 751 static av_cold int sonic_decode_init(AVCodecContext *avctx)
 752 {
 753     SonicContext *s = avctx->priv_data;
 754     GetBitContext gb;
 755     int i, version;
 756
 757     s->channels = avctx->channels;
 758     s->samplerate = avctx->sample_rate;
 759
 760     if (!avctx->extradata)
 761     {
 762         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "No mandatory headers present\n");
 763         return -1;
 764     }
 765
 766     init_get_bits(&gb, avctx->extradata, avctx->extradata_size);
 767
 768     version = get_bits(&gb, 2);
 769     if (version > 1)
 770     {
 771         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unsupported Sonic version, please report\n");
 772         return -1;
 773     }
 774
 775     if (version == 1)
 776     {
 777         s->channels = get_bits(&gb, 2);
 778         s->samplerate = samplerate_table[get_bits(&gb, 4)];
 779         av_log(avctx, AV_LOG_INFO, "Sonicv2 chans: %d samprate: %d\n",
 780             s->channels, s->samplerate);
 781     }
 782
 783     if (s->channels > MAX_CHANNELS)
 784     {
 785         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Only mono and stereo streams are supported by now\n");
 786         return -1;
 787     }
 788
 789     s->lossless = get_bits1(&gb);
 790     if (!s->lossless)
 791         skip_bits(&gb, 3); // XXX FIXME
 792     s->decorrelation = get_bits(&gb, 2);
 793
 794     s->downsampling = get_bits(&gb, 2);
 795     s->num_taps = (get_bits(&gb, 5)+1)<<5;
 796     if (get_bits1(&gb)) // XXX FIXME
 797         av_log(avctx, AV_LOG_INFO, "Custom quant table\n");
 798
 799     s->block_align = (int)(2048.0*(s->samplerate/44100))/s->downsampling;
 800     s->frame_size = s->channels*s->block_align*s->downsampling;
 801 //    avctx->frame_size = s->block_align;
 802
 803     av_log(avctx, AV_LOG_INFO, "Sonic: ver: %d ls: %d dr: %d taps: %d block: %d frame: %d downsamp: %d\n",
 804         version, s->lossless, s->decorrelation, s->num_taps, s->block_align, s->frame_size, s->downsampling);
 805
 806     // generate taps
 807     s->tap_quant = av_mallocz(4* s->num_taps);
 808     for (i = 0; i < s->num_taps; i++)
 809         s->tap_quant[i] = (int)(sqrt(i+1));
 810
 811     s->predictor_k = av_mallocz(4* s->num_taps);
 812
 813     for (i = 0; i < s->channels; i++)
 814     {
 815         s->predictor_state[i] = av_mallocz(4* s->num_taps);
 816         if (!s->predictor_state[i])
 817             return -1;
 818     }
 819
 820     for (i = 0; i < s->channels; i++)
 821     {
 822         s->coded_samples[i] = av_mallocz(4* s->block_align);
 823         if (!s->coded_samples[i])
 824             return -1;
 825     }
 826     s->int_samples = av_mallocz(4* s->frame_size);
 827
 828     avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_S16;
 829     return 0;
 830 }
 831
 832 static av_cold int sonic_decode_close(AVCodecContext *avctx)
 833 {
 834     SonicContext *s = avctx->priv_data;
 835     int i;
 836
 837     av_free(s->int_samples);
 838     av_free(s->tap_quant);
 839     av_free(s->predictor_k);
 840
 841     for (i = 0; i < s->channels; i++)
 842     {
 843         av_free(s->predictor_state[i]);
 844         av_free(s->coded_samples[i]);
 845     }
 846
 847     return 0;
 848 }
 849
 850 static int sonic_decode_frame(AVCodecContext *avctx,
 851                             void *data, int *data_size,
 852                             AVPacket *avpkt)
 853 {
 854     const uint8_t *buf = avpkt->data;
 855     int buf_size = avpkt->size;
 856     SonicContext *s = avctx->priv_data;
 857     GetBitContext gb;
 858     int i, quant, ch, j;
 859     short *samples = data;
 860
 861     if (buf_size == 0) return 0;
 862
 863 //    av_log(NULL, AV_LOG_INFO, "buf_size: %d\n", buf_size);
 864
 865     init_get_bits(&gb, buf, buf_size*8);
 866
 867     intlist_read(&gb, s->predictor_k, s->num_taps, 0);
 868
 869     // dequantize
 870     for (i = 0; i < s->num_taps; i++)
 871         s->predictor_k[i] *= s->tap_quant[i];
 872
 873     if (s->lossless)
 874         quant = 1;
 875     else
 876         quant = get_ue_golomb(&gb) * SAMPLE_FACTOR;
 877
 878 //    av_log(NULL, AV_LOG_INFO, "quant: %d\n", quant);
 879
 880     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++)
 881     {
 882         int x = ch;
 883
 884         predictor_init_state(s->predictor_k, s->predictor_state[ch], s->num_taps);
 885
 886         intlist_read(&gb, s->coded_samples[ch], s->block_align, 1);
 887
 888         for (i = 0; i < s->block_align; i++)
 889         {
 890             for (j = 0; j < s->downsampling - 1; j++)
 891             {
 892                 s->int_samples[x] = predictor_calc_error(s->predictor_k, s->predictor_state[ch], s->num_taps, 0);
 893                 x += s->channels;
 894             }
 895
 896             s->int_samples[x] = predictor_calc_error(s->predictor_k, s->predictor_state[ch], s->num_taps, s->coded_samples[ch][i] * quant);
 897             x += s->channels;
 898         }
 899
 900         for (i = 0; i < s->num_taps; i++)
 901             s->predictor_state[ch][i] = s->int_samples[s->frame_size - s->channels + ch - i*s->channels];
 902     }
 903
 904     switch(s->decorrelation)
 905     {
 906         case MID_SIDE:
 907             for (i = 0; i < s->frame_size; i += s->channels)
 908             {
 909                 s->int_samples[i+1] += shift(s->int_samples[i], 1);
 910                 s->int_samples[i] -= s->int_samples[i+1];
 911             }
 912             break;
 913         case LEFT_SIDE:
 914             for (i = 0; i < s->frame_size; i += s->channels)
 915                 s->int_samples[i+1] += s->int_samples[i];
 916             break;
 917         case RIGHT_SIDE:
 918             for (i = 0; i < s->frame_size; i += s->channels)
 919                 s->int_samples[i] += s->int_samples[i+1];
 920             break;
 921     }
 922
 923     if (!s->lossless)
 924         for (i = 0; i < s->frame_size; i++)
 925             s->int_samples[i] = shift(s->int_samples[i], SAMPLE_SHIFT);
 926
 927     // internal -> short
 928     for (i = 0; i < s->frame_size; i++)
 929         samples[i] = av_clip_int16(s->int_samples[i]);
 930
 931     align_get_bits(&gb);
 932
 933     *data_size = s->frame_size * 2;
 934
 935     return (get_bits_count(&gb)+7)/8;
 936 }
 937
 938 AVCodec sonic_decoder = {
 939     "sonic",
 940     AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 941     CODEC_ID_SONIC,
 942     sizeof(SonicContext),
 943     sonic_decode_init,
 944     NULL,
 945     sonic_decode_close,
 946     sonic_decode_frame,
 947     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Sonic"),
 948 };
 949 #endif /* CONFIG_SONIC_DECODER */
 950
 951 #if CONFIG_SONIC_ENCODER
 952 AVCodec sonic_encoder = {
 953     "sonic",
 954     AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 955     CODEC_ID_SONIC,
 956     sizeof(SonicContext),
 957     sonic_encode_init,
 958     sonic_encode_frame,
 959     sonic_encode_close,
 960     NULL,
 961     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Sonic"),
 962 };
 963 #endif
 964
 965 #if CONFIG_SONIC_LS_ENCODER
 966 AVCodec sonic_ls_encoder = {
 967     "sonicls",
 968     AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 969     CODEC_ID_SONIC_LS,
 970     sizeof(SonicContext),
 971     sonic_encode_init,
 972     sonic_encode_frame,
 973     sonic_encode_close,
 974     NULL,
 975     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Sonic lossless"),
 976 };
 977 #endif