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 #include <limits.h>
  31
  32 #include "libavutil/crc.h"
  33
  34 #define BITSTREAM_READER_LE
  35 #include "avcodec.h"
  36 #include "bitstream.h"
  37 #include "internal.h"
  38 #include "unary.h"
  39
  40 #define FORMAT_SIMPLE    1
  41 #define FORMAT_ENCRYPTED 2
  42
  43 #define MAX_ORDER 16
  44 typedef struct TTAFilter {
  45     int32_t shift, round, error;
  46     int32_t qm[MAX_ORDER];
  47     int32_t dx[MAX_ORDER];
  48     int32_t dl[MAX_ORDER];
  49 } TTAFilter;
  50
  51 typedef struct TTARice {
  52     uint32_t k0, k1, sum0, sum1;
  53 } TTARice;
  54
  55 typedef struct TTAChannel {
  56     int32_t predictor;
  57     TTAFilter filter;
  58     TTARice rice;
  59 } TTAChannel;
  60
  61 typedef struct TTAContext {
  62     AVCodecContext *avctx;
  63     BitstreamContext bc;
  64     const AVCRC *crc_table;
  65
  66     int format, channels, bps;
  67     unsigned data_length;
  68     int frame_length, last_frame_length;
  69
  70     int32_t *decode_buffer;
  71
  72     TTAChannel *ch_ctx;
  73 } TTAContext;
  74
  75 static const uint32_t shift_1[] = {
  76     0x00000001, 0x00000002, 0x00000004, 0x00000008,
  77     0x00000010, 0x00000020, 0x00000040, 0x00000080,
  78     0x00000100, 0x00000200, 0x00000400, 0x00000800,
  79     0x00001000, 0x00002000, 0x00004000, 0x00008000,
  80     0x00010000, 0x00020000, 0x00040000, 0x00080000,
  81     0x00100000, 0x00200000, 0x00400000, 0x00800000,
  82     0x01000000, 0x02000000, 0x04000000, 0x08000000,
  83     0x10000000, 0x20000000, 0x40000000, 0x80000000,
  84     0x80000000, 0x80000000, 0x80000000, 0x80000000,
  85     0x80000000, 0x80000000, 0x80000000, 0x80000000
  86 };
  87
  88 static const uint32_t * const shift_16 = shift_1 + 4;
  89
  90 static const int32_t ttafilter_configs[4] = {
  91     10,
  92     9,
  93     10,
  94     12
  95 };
  96
  97 static void ttafilter_init(TTAFilter *c, int32_t shift) {
  98     memset(c, 0, sizeof(TTAFilter));
  99     c->shift = shift;
 100    c->round = shift_1[shift-1];
 101 //    c->round = 1 << (shift - 1);
 102 }
 103
 104 // FIXME: copy paste from original
 105 static inline void memshl(register int32_t *a, register int32_t *b) {
 106     *a++ = *b++;
 107     *a++ = *b++;
 108     *a++ = *b++;
 109     *a++ = *b++;
 110     *a++ = *b++;
 111     *a++ = *b++;
 112     *a++ = *b++;
 113     *a = *b;
 114 }
 115
 116 static inline void ttafilter_process(TTAFilter *c, int32_t *in)
 117 {
 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     c->error = *in;
 156     *in += (sum >> c->shift);
 157     *dl = *in;
 158
 159     *(dl-1) = *dl - *(dl-1);
 160     *(dl-2) = *(dl-1) - *(dl-2);
 161     *(dl-3) = *(dl-2) - *(dl-3);
 162
 163     memshl(c->dl, c->dl + 1);
 164     memshl(c->dx, c->dx + 1);
 165 }
 166
 167 static void rice_init(TTARice *c, uint32_t k0, uint32_t k1)
 168 {
 169     c->k0 = k0;
 170     c->k1 = k1;
 171     c->sum0 = shift_16[k0];
 172     c->sum1 = shift_16[k1];
 173 }
 174
 175 static int tta_check_crc(TTAContext *s, const uint8_t *buf, int buf_size)
 176 {
 177     uint32_t crc, CRC;
 178
 179     CRC = AV_RL32(buf + buf_size);
 180     crc = av_crc(s->crc_table, 0xFFFFFFFFU, buf, buf_size);
 181     if (CRC != (crc ^ 0xFFFFFFFFU)) {
 182         av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "CRC error\n");
 183         return AVERROR_INVALIDDATA;
 184     }
 185
 186     return 0;
 187 }
 188
 189 static av_cold int tta_decode_init(AVCodecContext * avctx)
 190 {
 191     TTAContext *s = avctx->priv_data;
 192     int total_frames;
 193
 194     s->avctx = avctx;
 195
 196     // 30bytes includes a seektable with one frame
 197     if (avctx->extradata_size < 30)
 198         return -1;
 199
 200     bitstream_init(&s->bc, avctx->extradata, avctx->extradata_size * 8);
 201     if (bitstream_peek(&s->bc, 32) == AV_RL32("TTA1")) {
 202         if (avctx->err_recognition & AV_EF_CRCCHECK) {
 203             s->crc_table = av_crc_get_table(AV_CRC_32_IEEE_LE);
 204             tta_check_crc(s, avctx->extradata, 18);
 205         }
 206
 207         /* signature */
 208         bitstream_skip(&s->bc, 32);
 209
 210         s->format = bitstream_read(&s->bc, 16);
 211         if (s->format > 2) {
 212             av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid format\n");
 213             return -1;
 214         }
 215         if (s->format == FORMAT_ENCRYPTED) {
 216             avpriv_report_missing_feature(s->avctx, "Encrypted TTA");
 217             return AVERROR_PATCHWELCOME;
 218         }
 219         avctx->channels              =
 220         s->channels                  = bitstream_read(&s->bc, 16);
 221         avctx->bits_per_coded_sample = bitstream_read(&s->bc, 16);
 222         s->bps = (avctx->bits_per_coded_sample + 7) / 8;
 223         avctx->sample_rate           = bitstream_read(&s->bc, 32);
 224         s->data_length               = bitstream_read(&s->bc, 32);
 225         bitstream_skip(&s->bc, 32); // CRC32 of header
 226
 227         if (s->channels == 0) {
 228             av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid number of channels\n");
 229             return AVERROR_INVALIDDATA;
 230         } else if (avctx->sample_rate == 0) {
 231             av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid samplerate\n");
 232             return AVERROR_INVALIDDATA;
 233         }
 234
 235         switch(s->bps) {
 236         case 2:
 237             avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_S16;
 238             avctx->bits_per_raw_sample = 16;
 239             break;
 240         case 3:
 241             avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_S32;
 242             avctx->bits_per_raw_sample = 24;
 243             break;
 244         default:
 245             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid/unsupported sample format.\n");
 246             return AVERROR_INVALIDDATA;
 247         }
 248
 249         // prevent overflow
 250         if (avctx->sample_rate > 0x7FFFFFu) {
 251             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "sample_rate too large\n");
 252             return AVERROR(EINVAL);
 253         }
 254         s->frame_length = 256 * avctx->sample_rate / 245;
 255
 256         s->last_frame_length = s->data_length % s->frame_length;
 257         total_frames = s->data_length / s->frame_length +
 258                        (s->last_frame_length ? 1 : 0);
 259
 260         av_log(s->avctx, AV_LOG_DEBUG, "format: %d chans: %d bps: %d rate: %d block: %d\n",
 261             s->format, avctx->channels, avctx->bits_per_coded_sample, avctx->sample_rate,
 262             avctx->block_align);
 263         av_log(s->avctx, AV_LOG_DEBUG, "data_length: %d frame_length: %d last: %d total: %d\n",
 264             s->data_length, s->frame_length, s->last_frame_length, total_frames);
 265
 266         // FIXME: seek table
 267         if (avctx->extradata_size <= 26 || total_frames > INT_MAX / 4 ||
 268             avctx->extradata_size - 26 < total_frames * 4)
 269             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Seek table missing or too small\n");
 270         else if (avctx->err_recognition & AV_EF_CRCCHECK) {
 271             int ret = tta_check_crc(s, avctx->extradata + 22, total_frames * 4);
 272             if (ret < 0 && avctx->err_recognition & AV_EF_EXPLODE)
 273                 return AVERROR_INVALIDDATA;
 274         }
 275         bitstream_skip(&s->bc, 32 * total_frames);
 276         bitstream_skip(&s->bc, 32); // CRC32 of seektable
 277
 278         if(s->frame_length >= UINT_MAX / (s->channels * sizeof(int32_t))){
 279             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "frame_length too large\n");
 280             return -1;
 281         }
 282
 283         if (s->bps == 2) {
 284             s->decode_buffer = av_mallocz(sizeof(int32_t)*s->frame_length*s->channels);
 285             if (!s->decode_buffer)
 286                 return AVERROR(ENOMEM);
 287         }
 288         s->ch_ctx = av_malloc(avctx->channels * sizeof(*s->ch_ctx));
 289         if (!s->ch_ctx) {
 290             av_freep(&s->decode_buffer);
 291             return AVERROR(ENOMEM);
 292         }
 293     } else {
 294         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Wrong extradata present\n");
 295         return -1;
 296     }
 297
 298     return 0;
 299 }
 300
 301 static int tta_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
 302                             int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
 303 {
 304     AVFrame *frame     = data;
 305     const uint8_t *buf = avpkt->data;
 306     int buf_size = avpkt->size;
 307     TTAContext *s = avctx->priv_data;
 308     int i, ret;
 309     int cur_chan = 0, framelen = s->frame_length;
 310     int32_t *p;
 311
 312     if (avctx->err_recognition & AV_EF_CRCCHECK) {
 313         if (buf_size < 4 ||
 314             (tta_check_crc(s, buf, buf_size - 4) && avctx->err_recognition & AV_EF_EXPLODE))
 315             return AVERROR_INVALIDDATA;
 316     }
 317
 318     bitstream_init(&s->bc, buf, buf_size * 8);
 319
 320     /* get output buffer */
 321     frame->nb_samples = framelen;
 322     if ((ret = ff_get_buffer(avctx, frame, 0)) < 0) {
 323         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
 324         return ret;
 325     }
 326
 327     // decode directly to output buffer for 24-bit sample format
 328     if (s->bps == 3)
 329         s->decode_buffer = (int32_t *)frame->data[0];
 330
 331     // init per channel states
 332     for (i = 0; i < s->channels; i++) {
 333         s->ch_ctx[i].predictor = 0;
 334         ttafilter_init(&s->ch_ctx[i].filter, ttafilter_configs[s->bps-1]);
 335         rice_init(&s->ch_ctx[i].rice, 10, 10);
 336     }
 337
 338     i = 0;
 339     for (p = s->decode_buffer; p < s->decode_buffer + (framelen * s->channels); p++) {
 340         int32_t *predictor = &s->ch_ctx[cur_chan].predictor;
 341         TTAFilter *filter = &s->ch_ctx[cur_chan].filter;
 342         TTARice *rice = &s->ch_ctx[cur_chan].rice;
 343         uint32_t unary, depth, k;
 344         int32_t value;
 345
 346         unary = get_unary(&s->bc, 0, bitstream_bits_left(&s->bc));
 347
 348         if (unary == 0) {
 349             depth = 0;
 350             k = rice->k0;
 351         } else {
 352             depth = 1;
 353             k = rice->k1;
 354             unary--;
 355         }
 356
 357         if (bitstream_bits_left(&s->bc) < k) {
 358             ret = AVERROR_INVALIDDATA;
 359             goto error;
 360         }
 361
 362         if (k) {
 363             if (k >= 32 || unary > INT32_MAX >> k) {
 364                 ret = AVERROR_INVALIDDATA;
 365                 goto error;
 366             }
 367             value = (unary << k) + bitstream_read(&s->bc, k);
 368         } else
 369             value = unary;
 370
 371         // FIXME: copy paste from original
 372         switch (depth) {
 373         case 1:
 374             rice->sum1 += value - (rice->sum1 >> 4);
 375             if (rice->k1 > 0 && rice->sum1 < shift_16[rice->k1])
 376                 rice->k1--;
 377             else if(rice->sum1 > shift_16[rice->k1 + 1])
 378                 rice->k1++;
 379             value += shift_1[rice->k0];
 380         default:
 381             rice->sum0 += value - (rice->sum0 >> 4);
 382             if (rice->k0 > 0 && rice->sum0 < shift_16[rice->k0])
 383                 rice->k0--;
 384             else if(rice->sum0 > shift_16[rice->k0 + 1])
 385                 rice->k0++;
 386         }
 387
 388         // extract coded value
 389         *p = 1 + ((value >> 1) ^ ((value & 1) - 1));
 390
 391         // run hybrid filter
 392         ttafilter_process(filter, p);
 393
 394         // fixed order prediction
 395 #define PRED(x, k) (int32_t)((((uint64_t)x << k) - x) >> k)
 396         switch (s->bps) {
 397         case 1: *p += PRED(*predictor, 4); break;
 398         case 2:
 399         case 3: *p += PRED(*predictor, 5); break;
 400         case 4: *p +=      *predictor;     break;
 401         }
 402         *predictor = *p;
 403
 404         // flip channels
 405         if (cur_chan < (s->channels-1))
 406             cur_chan++;
 407         else {
 408             // decorrelate in case of multiple channels
 409             if (s->channels > 1) {
 410                 int32_t *r = p - 1;
 411                 for (*p += *r / 2; r > p - s->channels; r--)
 412                     *r = *(r + 1) - *r;
 413             }
 414             cur_chan = 0;
 415             i++;
 416             // check for last frame
 417             if (i == s->last_frame_length && bitstream_bits_left(&s->bc) / 8 == 4) {
 418                 frame->nb_samples = framelen = s->last_frame_length;
 419                 break;
 420             }
 421         }
 422     }
 423
 424     bitstream_align(&s->bc);
 425     if (bitstream_bits_left(&s->bc) < 32) {
 426         ret = AVERROR_INVALIDDATA;
 427         goto error;
 428     }
 429     bitstream_skip(&s->bc, 32); // frame CRC
 430
 431     // convert to output buffer
 432     if (s->bps == 2) {
 433         int16_t *samples = (int16_t *)frame->data[0];
 434         for (p = s->decode_buffer; p < s->decode_buffer + (framelen * s->channels); p++)
 435             *samples++ = *p;
 436     } else {
 437         // shift samples for 24-bit sample format
 438         int32_t *samples = (int32_t *)frame->data[0];
 439         for (i = 0; i < framelen * s->channels; i++)
 440             *samples++ <<= 8;
 441         // reset decode buffer
 442         s->decode_buffer = NULL;
 443     }
 444
 445     *got_frame_ptr = 1;
 446
 447     return buf_size;
 448 error:
 449     // reset decode buffer
 450     if (s->bps == 3)
 451         s->decode_buffer = NULL;
 452     return ret;
 453 }
 454
 455 static av_cold int tta_decode_close(AVCodecContext *avctx) {
 456     TTAContext *s = avctx->priv_data;
 457
 458     av_free(s->decode_buffer);
 459     av_freep(&s->ch_ctx);
 460
 461     return 0;
 462 }
 463
 464 AVCodec ff_tta_decoder = {
 465     .name           = "tta",
 466     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("TTA (True Audio)"),
 467     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 468     .id             = AV_CODEC_ID_TTA,
 469     .priv_data_size = sizeof(TTAContext),
 470     .init           = tta_decode_init,
 471     .close          = tta_decode_close,
 472     .decode         = tta_decode_frame,
 473     .capabilities   = AV_CODEC_CAP_DR1,
 474 };