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 file is part of Libav.
   6  *
   7  * Libav is free software; you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   9  * License as published by the Free Software Foundation; either
  10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  11  *
  12  * Libav is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  15  * Lesser General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  18  * License along with Libav; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21
  22 /**
  23  * @file
  24  * TTA (The Lossless True Audio) decoder
  25  * @see http://www.true-audio.com/
  26  * @see http://tta.corecodec.org/
  27  * @author Alex Beregszaszi
  28  */
  29
  30 #define ALT_BITSTREAM_READER_LE
  31 //#define DEBUG
  32 #include <limits.h>
  33 #include "avcodec.h"
  34 #include "get_bits.h"
  35
  36 #define FORMAT_SIMPLE    1
  37 #define FORMAT_ENCRYPTED 2
  38
  39 #define MAX_ORDER 16
  40 typedef struct TTAFilter {
  41     int32_t shift, round, error, mode;
  42     int32_t qm[MAX_ORDER];
  43     int32_t dx[MAX_ORDER];
  44     int32_t dl[MAX_ORDER];
  45 } TTAFilter;
  46
  47 typedef struct TTARice {
  48     uint32_t k0, k1, sum0, sum1;
  49 } TTARice;
  50
  51 typedef struct TTAChannel {
  52     int32_t predictor;
  53     TTAFilter filter;
  54     TTARice rice;
  55 } TTAChannel;
  56
  57 typedef struct TTAContext {
  58     AVCodecContext *avctx;
  59     GetBitContext gb;
  60
  61     int format, channels, bps, data_length;
  62     int frame_length, last_frame_length, total_frames;
  63
  64     int32_t *decode_buffer;
  65
  66     TTAChannel *ch_ctx;
  67 } TTAContext;
  68
  69 static const uint32_t shift_1[] = {
  70     0x00000001, 0x00000002, 0x00000004, 0x00000008,
  71     0x00000010, 0x00000020, 0x00000040, 0x00000080,
  72     0x00000100, 0x00000200, 0x00000400, 0x00000800,
  73     0x00001000, 0x00002000, 0x00004000, 0x00008000,
  74     0x00010000, 0x00020000, 0x00040000, 0x00080000,
  75     0x00100000, 0x00200000, 0x00400000, 0x00800000,
  76     0x01000000, 0x02000000, 0x04000000, 0x08000000,
  77     0x10000000, 0x20000000, 0x40000000, 0x80000000,
  78     0x80000000, 0x80000000, 0x80000000, 0x80000000,
  79     0x80000000, 0x80000000, 0x80000000, 0x80000000
  80 };
  81
  82 static const uint32_t * const shift_16 = shift_1 + 4;
  83
  84 static const int32_t ttafilter_configs[4][2] = {
  85     {10, 1},
  86     {9, 1},
  87     {10, 1},
  88     {12, 0}
  89 };
  90
  91 static void ttafilter_init(TTAFilter *c, int32_t shift, int32_t mode) {
  92     memset(c, 0, sizeof(TTAFilter));
  93     c->shift = shift;
  94    c->round = shift_1[shift-1];
  95 //    c->round = 1 << (shift - 1);
  96     c->mode = mode;
  97 }
  98
  99 // FIXME: copy paste from original
 100 static inline void memshl(register int32_t *a, register int32_t *b) {
 101     *a++ = *b++;
 102     *a++ = *b++;
 103     *a++ = *b++;
 104     *a++ = *b++;
 105     *a++ = *b++;
 106     *a++ = *b++;
 107     *a++ = *b++;
 108     *a = *b;
 109 }
 110
 111 // FIXME: copy paste from original
 112 // mode=1 encoder, mode=0 decoder
 113 static inline void ttafilter_process(TTAFilter *c, int32_t *in, int32_t mode) {
 114     register int32_t *dl = c->dl, *qm = c->qm, *dx = c->dx, sum = c->round;
 115
 116     if (!c->error) {
 117         sum += *dl++ * *qm, qm++;
 118         sum += *dl++ * *qm, qm++;
 119         sum += *dl++ * *qm, qm++;
 120         sum += *dl++ * *qm, qm++;
 121         sum += *dl++ * *qm, qm++;
 122         sum += *dl++ * *qm, qm++;
 123         sum += *dl++ * *qm, qm++;
 124         sum += *dl++ * *qm, qm++;
 125         dx += 8;
 126     } else if(c->error < 0) {
 127         sum += *dl++ * (*qm -= *dx++), qm++;
 128         sum += *dl++ * (*qm -= *dx++), qm++;
 129         sum += *dl++ * (*qm -= *dx++), qm++;
 130         sum += *dl++ * (*qm -= *dx++), qm++;
 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     } else {
 136         sum += *dl++ * (*qm += *dx++), qm++;
 137         sum += *dl++ * (*qm += *dx++), qm++;
 138         sum += *dl++ * (*qm += *dx++), qm++;
 139         sum += *dl++ * (*qm += *dx++), qm++;
 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     }
 145
 146     *(dx-0) = ((*(dl-1) >> 30) | 1) << 2;
 147     *(dx-1) = ((*(dl-2) >> 30) | 1) << 1;
 148     *(dx-2) = ((*(dl-3) >> 30) | 1) << 1;
 149     *(dx-3) = ((*(dl-4) >> 30) | 1);
 150
 151     // compress
 152     if (mode) {
 153         *dl = *in;
 154         *in -= (sum >> c->shift);
 155         c->error = *in;
 156     } else {
 157         c->error = *in;
 158         *in += (sum >> c->shift);
 159         *dl = *in;
 160     }
 161
 162     if (c->mode) {
 163         *(dl-1) = *dl - *(dl-1);
 164         *(dl-2) = *(dl-1) - *(dl-2);
 165         *(dl-3) = *(dl-2) - *(dl-3);
 166     }
 167
 168     memshl(c->dl, c->dl + 1);
 169     memshl(c->dx, c->dx + 1);
 170 }
 171
 172 static void rice_init(TTARice *c, uint32_t k0, uint32_t k1)
 173 {
 174     c->k0 = k0;
 175     c->k1 = k1;
 176     c->sum0 = shift_16[k0];
 177     c->sum1 = shift_16[k1];
 178 }
 179
 180 static int tta_get_unary(GetBitContext *gb)
 181 {
 182     int ret = 0;
 183
 184     // count ones
 185     while (get_bits_left(gb) > 0 && get_bits1(gb))
 186         ret++;
 187     return ret;
 188 }
 189
 190 static av_cold int tta_decode_init(AVCodecContext * avctx)
 191 {
 192     TTAContext *s = avctx->priv_data;
 193     int i;
 194
 195     s->avctx = avctx;
 196
 197     // 30bytes includes a seektable with one frame
 198     if (avctx->extradata_size < 30)
 199         return -1;
 200
 201     init_get_bits(&s->gb, avctx->extradata, avctx->extradata_size * 8);
 202     if (show_bits_long(&s->gb, 32) == AV_RL32("TTA1"))
 203     {
 204         /* signature */
 205         skip_bits(&s->gb, 32);
 206
 207         s->format = get_bits(&s->gb, 16);
 208         if (s->format > 2) {
 209             av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid format\n");
 210             return -1;
 211         }
 212         if (s->format == FORMAT_ENCRYPTED) {
 213             av_log_missing_feature(s->avctx, "Encrypted TTA", 0);
 214             return AVERROR(EINVAL);
 215         }
 216         avctx->channels = s->channels = get_bits(&s->gb, 16);
 217         avctx->bits_per_coded_sample = get_bits(&s->gb, 16);
 218         s->bps = (avctx->bits_per_coded_sample + 7) / 8;
 219         avctx->sample_rate = get_bits_long(&s->gb, 32);
 220         s->data_length = get_bits_long(&s->gb, 32);
 221         skip_bits(&s->gb, 32); // CRC32 of header
 222
 223         switch(s->bps) {
 224         case 2:
 225             avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_S16;
 226             avctx->bits_per_raw_sample = 16;
 227             break;
 228         case 3:
 229             avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_S32;
 230             avctx->bits_per_raw_sample = 24;
 231             break;
 232         default:
 233             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid/unsupported sample format.\n");
 234             return AVERROR_INVALIDDATA;
 235         }
 236
 237         // prevent overflow
 238         if (avctx->sample_rate > 0x7FFFFF) {
 239             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "sample_rate too large\n");
 240             return AVERROR(EINVAL);
 241         }
 242         s->frame_length = 256 * avctx->sample_rate / 245;
 243
 244         s->last_frame_length = s->data_length % s->frame_length;
 245         s->total_frames = s->data_length / s->frame_length +
 246                         (s->last_frame_length ? 1 : 0);
 247
 248         av_log(s->avctx, AV_LOG_DEBUG, "format: %d chans: %d bps: %d rate: %d block: %d\n",
 249             s->format, avctx->channels, avctx->bits_per_coded_sample, avctx->sample_rate,
 250             avctx->block_align);
 251         av_log(s->avctx, AV_LOG_DEBUG, "data_length: %d frame_length: %d last: %d total: %d\n",
 252             s->data_length, s->frame_length, s->last_frame_length, s->total_frames);
 253
 254         // FIXME: seek table
 255         for (i = 0; i < s->total_frames; i++)
 256             skip_bits(&s->gb, 32);
 257         skip_bits(&s->gb, 32); // CRC32 of seektable
 258
 259         if(s->frame_length >= UINT_MAX / (s->channels * sizeof(int32_t))){
 260             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "frame_length too large\n");
 261             return -1;
 262         }
 263
 264         if (s->bps == 2) {
 265             s->decode_buffer = av_mallocz(sizeof(int32_t)*s->frame_length*s->channels);
 266             if (!s->decode_buffer)
 267                 return AVERROR(ENOMEM);
 268         }
 269         s->ch_ctx = av_malloc(avctx->channels * sizeof(*s->ch_ctx));
 270         if (!s->ch_ctx) {
 271             av_freep(&s->decode_buffer);
 272             return AVERROR(ENOMEM);
 273         }
 274     } else {
 275         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Wrong extradata present\n");
 276         return -1;
 277     }
 278
 279     return 0;
 280 }
 281
 282 static int tta_decode_frame(AVCodecContext *avctx,
 283         void *data, int *data_size,
 284         AVPacket *avpkt)
 285 {
 286     const uint8_t *buf = avpkt->data;
 287     int buf_size = avpkt->size;
 288     TTAContext *s = avctx->priv_data;
 289     int i, out_size;
 290     int cur_chan = 0, framelen = s->frame_length;
 291     int32_t *p;
 292
 293     init_get_bits(&s->gb, buf, buf_size*8);
 294
 295     // FIXME: seeking
 296     s->total_frames--;
 297     if (!s->total_frames && s->last_frame_length)
 298         framelen = s->last_frame_length;
 299
 300     out_size = framelen * s->channels * av_get_bytes_per_sample(avctx->sample_fmt);
 301     if (*data_size < out_size) {
 302         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Output buffer size is too small.\n");
 303         return -1;
 304     }
 305
 306     // decode directly to output buffer for 24-bit sample format
 307     if (s->bps == 3)
 308         s->decode_buffer = data;
 309
 310     // init per channel states
 311     for (i = 0; i < s->channels; i++) {
 312         s->ch_ctx[i].predictor = 0;
 313         ttafilter_init(&s->ch_ctx[i].filter, ttafilter_configs[s->bps-1][0], ttafilter_configs[s->bps-1][1]);
 314         rice_init(&s->ch_ctx[i].rice, 10, 10);
 315     }
 316
 317     for (p = s->decode_buffer; p < s->decode_buffer + (framelen * s->channels); p++) {
 318         int32_t *predictor = &s->ch_ctx[cur_chan].predictor;
 319         TTAFilter *filter = &s->ch_ctx[cur_chan].filter;
 320         TTARice *rice = &s->ch_ctx[cur_chan].rice;
 321         uint32_t unary, depth, k;
 322         int32_t value;
 323
 324         unary = tta_get_unary(&s->gb);
 325
 326         if (unary == 0) {
 327             depth = 0;
 328             k = rice->k0;
 329         } else {
 330             depth = 1;
 331             k = rice->k1;
 332             unary--;
 333         }
 334
 335         if (get_bits_left(&s->gb) < k)
 336             return -1;
 337
 338         if (k) {
 339             if (k > MIN_CACHE_BITS)
 340                 return -1;
 341             value = (unary << k) + get_bits(&s->gb, k);
 342         } else
 343             value = unary;
 344
 345         // FIXME: copy paste from original
 346         switch (depth) {
 347         case 1:
 348             rice->sum1 += value - (rice->sum1 >> 4);
 349             if (rice->k1 > 0 && rice->sum1 < shift_16[rice->k1])
 350                 rice->k1--;
 351             else if(rice->sum1 > shift_16[rice->k1 + 1])
 352                 rice->k1++;
 353             value += shift_1[rice->k0];
 354         default:
 355             rice->sum0 += value - (rice->sum0 >> 4);
 356             if (rice->k0 > 0 && rice->sum0 < shift_16[rice->k0])
 357                 rice->k0--;
 358             else if(rice->sum0 > shift_16[rice->k0 + 1])
 359                 rice->k0++;
 360         }
 361
 362         // extract coded value
 363 #define UNFOLD(x) (((x)&1) ? (++(x)>>1) : (-(x)>>1))
 364         *p = UNFOLD(value);
 365
 366         // run hybrid filter
 367         ttafilter_process(filter, p, 0);
 368
 369         // fixed order prediction
 370 #define PRED(x, k) (int32_t)((((uint64_t)x << k) - x) >> k)
 371         switch (s->bps) {
 372             case 1: *p += PRED(*predictor, 4); break;
 373             case 2:
 374             case 3: *p += PRED(*predictor, 5); break;
 375             case 4: *p += *predictor; break;
 376         }
 377         *predictor = *p;
 378
 379         // flip channels
 380         if (cur_chan < (s->channels-1))
 381             cur_chan++;
 382         else {
 383             // decorrelate in case of stereo integer
 384             if (s->channels > 1) {
 385                 int32_t *r = p - 1;
 386                 for (*p += *r / 2; r > p - s->channels; r--)
 387                     *r = *(r + 1) - *r;
 388             }
 389             cur_chan = 0;
 390         }
 391     }
 392
 393     if (get_bits_left(&s->gb) < 32)
 394         return -1;
 395     skip_bits(&s->gb, 32); // frame crc
 396
 397     // convert to output buffer
 398     if (s->bps == 2) {
 399         int16_t *samples = data;
 400         for (p = s->decode_buffer; p < s->decode_buffer + (framelen * s->channels); p++)
 401             *samples++ = *p;
 402     } else {
 403         // shift samples for 24-bit sample format
 404         int32_t *samples = data;
 405         for (i = 0; i < framelen * s->channels; i++)
 406             *samples++ <<= 8;
 407         // reset decode buffer
 408         s->decode_buffer = NULL;
 409     }
 410
 411     *data_size = out_size;
 412
 413     return buf_size;
 414 }
 415
 416 static av_cold int tta_decode_close(AVCodecContext *avctx) {
 417     TTAContext *s = avctx->priv_data;
 418
 419     av_free(s->decode_buffer);
 420     av_freep(&s->ch_ctx);
 421
 422     return 0;
 423 }
 424
 425 AVCodec ff_tta_decoder = {
 426     .name           = "tta",
 427     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 428     .id             = CODEC_ID_TTA,
 429     .priv_data_size = sizeof(TTAContext),
 430     .init           = tta_decode_init,
 431     .close          = tta_decode_close,
 432     .decode         = tta_decode_frame,
 433     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("True Audio (TTA)"),
 434 };