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

   1 /*
   2  * TTA (The Lossless True Audio) decoder
   3  * Copyright (c) 2006 Alex Beregszaszi
   4  *
   5  * This library is free software; you can redistribute it and/or
   6  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   7  * License as published by the Free Software Foundation; either
   8  * version 2 of the License, or (at your option) any later version.
   9  *
  10  * This library is distributed in the hope that it will be useful,
  11  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  13  * Lesser General Public License for more details.
  14  *
  15  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  16  * License along with this library; if not, write to the Free Software
  17  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
  18  */
  19
  20 /**
  21  * @file tta.c
  22  * TTA (The Lossless True Audio) decoder
  23  * (www.true-audio.com or tta.corecodec.org)
  24  * @author Alex Beregszaszi
  25  *
  26  */
  27
  28 #define ALT_BITSTREAM_READER_LE
  29 //#define DEBUG
  30 #include <limits.h>
  31 #include "avcodec.h"
  32 #include "bitstream.h"
  33
  34 #define FORMAT_INT 1
  35 #define FORMAT_FLOAT 3
  36
  37 typedef struct TTAContext {
  38     AVCodecContext *avctx;
  39     GetBitContext gb;
  40
  41     int flags, channels, bps, is_float, data_length;
  42     int frame_length, last_frame_length, total_frames;
  43
  44     int32_t *decode_buffer;
  45 } TTAContext;
  46
  47 #if 0
  48 static inline int shift_1(int i)
  49 {
  50     if (i < 32)
  51         return 1 << i;
  52     else
  53         return 0x80000000; // 16 << 31
  54 }
  55
  56 static inline int shift_16(int i)
  57 {
  58     if (i < 28)
  59         return 16 << i;
  60     else
  61         return 0x80000000; // 16 << 27
  62 }
  63 #else
  64 static const uint32_t shift_1[] = {
  65     0x00000001, 0x00000002, 0x00000004, 0x00000008,
  66     0x00000010, 0x00000020, 0x00000040, 0x00000080,
  67     0x00000100, 0x00000200, 0x00000400, 0x00000800,
  68     0x00001000, 0x00002000, 0x00004000, 0x00008000,
  69     0x00010000, 0x00020000, 0x00040000, 0x00080000,
  70     0x00100000, 0x00200000, 0x00400000, 0x00800000,
  71     0x01000000, 0x02000000, 0x04000000, 0x08000000,
  72     0x10000000, 0x20000000, 0x40000000, 0x80000000,
  73     0x80000000, 0x80000000, 0x80000000, 0x80000000,
  74     0x80000000, 0x80000000, 0x80000000, 0x80000000
  75 };
  76
  77 static const uint32_t *shift_16 = shift_1 + 4;
  78 #endif
  79
  80 #define MAX_ORDER 16
  81 typedef struct TTAFilter {
  82     int32_t shift, round, error, mode;
  83     int32_t qm[MAX_ORDER];
  84     int32_t dx[MAX_ORDER];
  85     int32_t dl[MAX_ORDER];
  86 } TTAFilter;
  87
  88 static int32_t ttafilter_configs[4][2] = {
  89     {10, 1},
  90     {9, 1},
  91     {10, 1},
  92     {12, 0}
  93 };
  94
  95 static void ttafilter_init(TTAFilter *c, int32_t shift, int32_t mode) {
  96     memset(c, 0, sizeof(TTAFilter));
  97     c->shift = shift;
  98    c->round = shift_1[shift-1];
  99 //    c->round = 1 << (shift - 1);
 100     c->mode = mode;
 101 }
 102
 103 // FIXME: copy paste from original
 104 static inline void memshl(register int32_t *a, register int32_t *b) {
 105     *a++ = *b++;
 106     *a++ = *b++;
 107     *a++ = *b++;
 108     *a++ = *b++;
 109     *a++ = *b++;
 110     *a++ = *b++;
 111     *a++ = *b++;
 112     *a = *b;
 113 }
 114
 115 // FIXME: copy paste from original
 116 // mode=1 encoder, mode=0 decoder
 117 static inline void ttafilter_process(TTAFilter *c, int32_t *in, int32_t mode) {
 118     register int32_t *dl = c->dl, *qm = c->qm, *dx = c->dx, sum = c->round;
 119
 120     if (!c->error) {
 121         sum += *dl++ * *qm, qm++;
 122         sum += *dl++ * *qm, qm++;
 123         sum += *dl++ * *qm, qm++;
 124         sum += *dl++ * *qm, qm++;
 125         sum += *dl++ * *qm, qm++;
 126         sum += *dl++ * *qm, qm++;
 127         sum += *dl++ * *qm, qm++;
 128         sum += *dl++ * *qm, qm++;
 129         dx += 8;
 130     } else if(c->error < 0) {
 131         sum += *dl++ * (*qm -= *dx++), qm++;
 132         sum += *dl++ * (*qm -= *dx++), qm++;
 133         sum += *dl++ * (*qm -= *dx++), qm++;
 134         sum += *dl++ * (*qm -= *dx++), qm++;
 135         sum += *dl++ * (*qm -= *dx++), qm++;
 136         sum += *dl++ * (*qm -= *dx++), qm++;
 137         sum += *dl++ * (*qm -= *dx++), qm++;
 138         sum += *dl++ * (*qm -= *dx++), qm++;
 139     } else {
 140         sum += *dl++ * (*qm += *dx++), qm++;
 141         sum += *dl++ * (*qm += *dx++), qm++;
 142         sum += *dl++ * (*qm += *dx++), qm++;
 143         sum += *dl++ * (*qm += *dx++), qm++;
 144         sum += *dl++ * (*qm += *dx++), qm++;
 145         sum += *dl++ * (*qm += *dx++), qm++;
 146         sum += *dl++ * (*qm += *dx++), qm++;
 147         sum += *dl++ * (*qm += *dx++), qm++;
 148     }
 149
 150     *(dx-0) = ((*(dl-1) >> 30) | 1) << 2;
 151     *(dx-1) = ((*(dl-2) >> 30) | 1) << 1;
 152     *(dx-2) = ((*(dl-3) >> 30) | 1) << 1;
 153     *(dx-3) = ((*(dl-4) >> 30) | 1);
 154
 155     // compress
 156     if (mode) {
 157         *dl = *in;
 158         *in -= (sum >> c->shift);
 159         c->error = *in;
 160     } else {
 161         c->error = *in;
 162         *in += (sum >> c->shift);
 163         *dl = *in;
 164     }
 165
 166     if (c->mode) {
 167         *(dl-1) = *dl - *(dl-1);
 168         *(dl-2) = *(dl-1) - *(dl-2);
 169         *(dl-3) = *(dl-2) - *(dl-3);
 170     }
 171
 172     memshl(c->dl, c->dl + 1);
 173     memshl(c->dx, c->dx + 1);
 174 }
 175
 176 typedef struct TTARice {
 177     uint32_t k0, k1, sum0, sum1;
 178 } TTARice;
 179
 180 static void rice_init(TTARice *c, uint32_t k0, uint32_t k1)
 181 {
 182     c->k0 = k0;
 183     c->k1 = k1;
 184     c->sum0 = shift_16[k0];
 185     c->sum1 = shift_16[k1];
 186 }
 187
 188 static int tta_get_unary(GetBitContext *gb)
 189 {
 190     int ret = 0;
 191
 192     // count ones
 193     while(get_bits1(gb))
 194         ret++;
 195     return ret;
 196 }
 197
 198 // shamelessly copied from shorten.c
 199 static int inline get_le16(GetBitContext *gb)
 200 {
 201     return bswap_16(get_bits_long(gb, 16));
 202 }
 203
 204 static int inline get_le32(GetBitContext *gb)
 205 {
 206     return bswap_32(get_bits_long(gb, 32));
 207 }
 208
 209 static int tta_decode_init(AVCodecContext * avctx)
 210 {
 211     TTAContext *s = avctx->priv_data;
 212     int i;
 213
 214     s->avctx = avctx;
 215
 216     // 30bytes includes a seektable with one frame
 217     if (avctx->extradata_size < 30)
 218         return -1;
 219
 220     init_get_bits(&s->gb, avctx->extradata, avctx->extradata_size);
 221     if (show_bits_long(&s->gb, 32) == bswap_32(ff_get_fourcc("TTA1")))
 222     {
 223         /* signature */
 224         skip_bits(&s->gb, 32);
 225 //        if (get_bits_long(&s->gb, 32) != bswap_32(ff_get_fourcc("TTA1"))) {
 226 //            av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "Missing magic\n");
 227 //            return -1;
 228 //        }
 229
 230         s->flags = get_le16(&s->gb);
 231         if (s->flags != 1 && s->flags != 3)
 232         {
 233             av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid flags\n");
 234             return -1;
 235         }
 236         s->is_float = (s->flags == FORMAT_FLOAT);
 237         avctx->channels = s->channels = get_le16(&s->gb);
 238         avctx->bits_per_sample = get_le16(&s->gb);
 239         s->bps = (avctx->bits_per_sample + 7) / 8;
 240         avctx->sample_rate = get_le32(&s->gb);
 241         s->data_length = get_le32(&s->gb);
 242         skip_bits(&s->gb, 32); // CRC32 of header
 243
 244         if (s->is_float)
 245         {
 246             avctx->sample_fmt = SAMPLE_FMT_FLT;
 247             av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "Unsupported sample format. Please contact the developers.\n");
 248             return -1;
 249         }
 250         else switch(s->bps) {
 251 //            case 1: avctx->sample_fmt = SAMPLE_FMT_U8; break;
 252             case 2: avctx->sample_fmt = SAMPLE_FMT_S16; break;
 253 //            case 3: avctx->sample_fmt = SAMPLE_FMT_S24; break;
 254             case 4: avctx->sample_fmt = SAMPLE_FMT_S32; break;
 255             default:
 256                 av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid/unsupported sample format. Please contact the developers.\n");
 257                 return -1;
 258         }
 259
 260         // FIXME: horribly broken, but directly from reference source
 261 #define FRAME_TIME 1.04489795918367346939
 262         s->frame_length = (int)(FRAME_TIME * avctx->sample_rate);
 263
 264         s->last_frame_length = s->data_length % s->frame_length;
 265         s->total_frames = s->data_length / s->frame_length +
 266                         (s->last_frame_length ? 1 : 0);
 267
 268         av_log(s->avctx, AV_LOG_DEBUG, "flags: %x chans: %d bps: %d rate: %d block: %d\n",
 269             s->flags, avctx->channels, avctx->bits_per_sample, avctx->sample_rate,
 270             avctx->block_align);
 271         av_log(s->avctx, AV_LOG_DEBUG, "data_length: %d frame_length: %d last: %d total: %d\n",
 272             s->data_length, s->frame_length, s->last_frame_length, s->total_frames);
 273
 274         // FIXME: seek table
 275         for (i = 0; i < s->total_frames; i++)
 276             skip_bits(&s->gb, 32);
 277         skip_bits(&s->gb, 32); // CRC32 of seektable
 278
 279         s->decode_buffer = av_mallocz(sizeof(int32_t)*s->frame_length*s->channels);
 280     } else {
 281         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Wrong extradata present\n");
 282         return -1;
 283     }
 284
 285     return 0;
 286 }
 287
 288 static int tta_decode_frame(AVCodecContext *avctx,
 289         void *data, int *data_size,
 290         uint8_t *buf, int buf_size)
 291 {
 292     TTAContext *s = avctx->priv_data;
 293     int i;
 294
 295     init_get_bits(&s->gb, buf, buf_size*8);
 296     {
 297         int32_t predictors[s->channels];
 298         TTAFilter filters[s->channels];
 299         TTARice rices[s->channels];
 300         int cur_chan = 0, framelen = s->frame_length;
 301         int32_t *p;
 302
 303         // FIXME: seeking
 304         s->total_frames--;
 305         if (!s->total_frames && s->last_frame_length)
 306             framelen = s->last_frame_length;
 307
 308         // init per channel states
 309         for (i = 0; i < s->channels; i++) {
 310             predictors[i] = 0;
 311             ttafilter_init(&(filters[i]), ttafilter_configs[s->bps-1][0], ttafilter_configs[s->bps-1][1]);
 312             rice_init(&(rices[i]), 10, 10);
 313         }
 314
 315         for (p = s->decode_buffer; p < s->decode_buffer + (framelen * s->channels); p++) {
 316             int32_t *predictor = &(predictors[cur_chan]);
 317             TTAFilter *filter = &(filters[cur_chan]);
 318             TTARice *rice = &(rices[cur_chan]);
 319             uint32_t unary, depth, k;
 320             int32_t value;
 321
 322             unary = tta_get_unary(&s->gb);
 323
 324             if (unary == 0) {
 325                 depth = 0;
 326                 k = rice->k0;
 327             } else {
 328                 depth = 1;
 329                 k = rice->k1;
 330                 unary--;
 331             }
 332
 333             if (k)
 334                 value = (unary << k) + get_bits(&s->gb, k);
 335             else
 336                 value = unary;
 337
 338             // FIXME: copy paste from original
 339             switch (depth) {
 340             case 1:
 341                 rice->sum1 += value - (rice->sum1 >> 4);
 342                 if (rice->k1 > 0 && rice->sum1 < shift_16[rice->k1])
 343                     rice->k1--;
 344                 else if(rice->sum1 > shift_16[rice->k1 + 1])
 345                     rice->k1++;
 346                 value += shift_1[rice->k0];
 347             default:
 348                 rice->sum0 += value - (rice->sum0 >> 4);
 349                 if (rice->k0 > 0 && rice->sum0 < shift_16[rice->k0])
 350                     rice->k0--;
 351                 else if(rice->sum0 > shift_16[rice->k0 + 1])
 352                     rice->k0++;
 353             }
 354
 355             // extract sign
 356 #define SIGN(x) (((x)&1) ? (++(x)>>1) : (-(x)>>1))
 357             *p = SIGN(value);
 358
 359             // run hybrid filter
 360             ttafilter_process(filter, p, 0);
 361
 362             // fixed order prediction
 363 #define PRED(x, k) (int32_t)((((uint64_t)x << k) - x) >> k)
 364             switch (s->bps) {
 365                 case 1: *p += PRED(*predictor, 4); break;
 366                 case 2:
 367                 case 3: *p += PRED(*predictor, 5); break;
 368                 case 4: *p += *predictor; break;
 369             }
 370             *predictor = *p;
 371
 372 #if 0
 373             // extract 32bit float from last two int samples
 374             if (s->is_float && ((p - data) & 1)) {
 375                 uint32_t neg = *p & 0x80000000;
 376                 uint32_t hi = *(p - 1);
 377                 uint32_t lo = abs(*p) - 1;
 378
 379                 hi += (hi || lo) ? 0x3f80 : 0;
 380                 // SWAP16: swap all the 16 bits
 381                 *(p - 1) = (hi << 16) | SWAP16(lo) | neg;
 382             }
 383 #endif
 384
 385             /*if ((get_bits_count(&s->gb)+7)/8 > buf_size)
 386             {
 387                 av_log(NULL, AV_LOG_INFO, "overread!!\n");
 388                 break;
 389             }*/
 390
 391             // flip channels
 392             if (cur_chan < (s->channels-1))
 393                 cur_chan++;
 394             else {
 395                 // decorrelate in case of stereo integer
 396                 if (!s->is_float && (s->channels > 1)) {
 397                     int32_t *r = p - 1;
 398                     for (*p += *r / 2; r > p - s->channels; r--)
 399                         *r = *(r + 1) - *r;
 400                 }
 401                 cur_chan = 0;
 402             }
 403         }
 404
 405         skip_bits(&s->gb, 32); // frame crc
 406
 407         // convert to output buffer
 408         switch(s->bps) {
 409             case 2: {
 410                 uint16_t *samples = data;
 411                 for (p = s->decode_buffer; p < s->decode_buffer + (framelen * s->channels); p++) {
 412 //                    *samples++ = (unsigned char)*p;
 413 //                    *samples++ = (unsigned char)(*p >> 8);
 414                     *samples++ = *p;
 415                 }
 416                 *data_size = (uint8_t *)samples - (uint8_t *)data;
 417                 break;
 418             }
 419             default:
 420                 av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "Error, only 16bit samples supported!\n");
 421         }
 422     }
 423
 424 //    return get_bits_count(&s->gb)+7)/8;
 425     return buf_size;
 426 }
 427
 428 static int tta_decode_close(AVCodecContext *avctx) {
 429     TTAContext *s = avctx->priv_data;
 430
 431     if (s->decode_buffer)
 432         av_free(s->decode_buffer);
 433
 434     return 0;
 435 }
 436
 437 AVCodec tta_decoder = {
 438     "tta",
 439     CODEC_TYPE_AUDIO,
 440     CODEC_ID_TTA,
 441     sizeof(TTAContext),
 442     tta_decode_init,
 443     NULL,
 444     tta_decode_close,
 445     tta_decode_frame,
 446 };