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 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
  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 #include "libavutil/intreadwrite.h"
  34 #include "libavutil/opt.h"
  35
  36 #define BITSTREAM_READER_LE
  37 #include "ttadata.h"
  38 #include "ttadsp.h"
  39 #include "avcodec.h"
  40 #include "get_bits.h"
  41 #include "thread.h"
  42 #include "unary.h"
  43 #include "internal.h"
  44
  45 #define FORMAT_SIMPLE    1
  46 #define FORMAT_ENCRYPTED 2
  47
  48 typedef struct TTAContext {
  49     AVClass *class;
  50     AVCodecContext *avctx;
  51     const AVCRC *crc_table;
  52
  53     int format, channels, bps;
  54     unsigned data_length;
  55     int frame_length, last_frame_length;
  56
  57     int32_t *decode_buffer;
  58
  59     uint8_t crc_pass[8];
  60     uint8_t *pass;
  61     TTAChannel *ch_ctx;
  62     TTADSPContext dsp;
  63 } TTAContext;
  64
  65 static const int64_t tta_channel_layouts[7] = {
  66     AV_CH_LAYOUT_STEREO,
  67     AV_CH_LAYOUT_STEREO|AV_CH_LOW_FREQUENCY,
  68     AV_CH_LAYOUT_QUAD,
  69     0,
  70     AV_CH_LAYOUT_5POINT1_BACK,
  71     AV_CH_LAYOUT_5POINT1_BACK|AV_CH_BACK_CENTER,
  72     AV_CH_LAYOUT_7POINT1_WIDE
  73 };
  74
  75 static int tta_check_crc(TTAContext *s, const uint8_t *buf, int buf_size)
  76 {
  77     uint32_t crc, CRC;
  78
  79     CRC = AV_RL32(buf + buf_size);
  80     crc = av_crc(s->crc_table, 0xFFFFFFFFU, buf, buf_size);
  81     if (CRC != (crc ^ 0xFFFFFFFFU)) {
  82         av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "CRC error\n");
  83         return AVERROR_INVALIDDATA;
  84     }
  85
  86     return 0;
  87 }
  88
  89 static uint64_t tta_check_crc64(uint8_t *pass)
  90 {
  91     uint64_t crc = UINT64_MAX, poly = 0x42F0E1EBA9EA3693U;
  92     uint8_t *end = pass + strlen(pass);
  93     int i;
  94
  95     while (pass < end) {
  96         crc ^= (uint64_t)*pass++ << 56;
  97         for (i = 0; i < 8; i++)
  98             crc = (crc << 1) ^ (poly & (((int64_t) crc) >> 63));
  99     }
 100
 101     return crc ^ UINT64_MAX;
 102 }
 103
 104 static int allocate_buffers(AVCodecContext *avctx)
 105 {
 106     TTAContext *s = avctx->priv_data;
 107
 108     if (s->bps < 3) {
 109         s->decode_buffer = av_mallocz_array(sizeof(int32_t)*s->frame_length, s->channels);
 110         if (!s->decode_buffer)
 111             return AVERROR(ENOMEM);
 112     } else
 113         s->decode_buffer = NULL;
 114     s->ch_ctx = av_malloc_array(avctx->channels, sizeof(*s->ch_ctx));
 115     if (!s->ch_ctx) {
 116         av_freep(&s->decode_buffer);
 117         return AVERROR(ENOMEM);
 118     }
 119
 120     return 0;
 121 }
 122
 123 static av_cold int tta_decode_init(AVCodecContext * avctx)
 124 {
 125     TTAContext *s = avctx->priv_data;
 126     GetBitContext gb;
 127     int total_frames;
 128     int ret;
 129
 130     s->avctx = avctx;
 131
 132     // 22 bytes for a TTA1 header
 133     if (avctx->extradata_size < 22)
 134         return AVERROR_INVALIDDATA;
 135
 136     s->crc_table = av_crc_get_table(AV_CRC_32_IEEE_LE);
 137     ret = init_get_bits8(&gb, avctx->extradata, avctx->extradata_size);
 138     if (ret < 0)
 139         return ret;
 140
 141     if (show_bits_long(&gb, 32) == AV_RL32("TTA1")) {
 142         /* signature */
 143         skip_bits_long(&gb, 32);
 144
 145         s->format = get_bits(&gb, 16);
 146         if (s->format > 2) {
 147             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid format\n");
 148             return AVERROR_INVALIDDATA;
 149         }
 150         if (s->format == FORMAT_ENCRYPTED) {
 151             if (!s->pass) {
 152                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Missing password for encrypted stream. Please use the -password option\n");
 153                 return AVERROR(EINVAL);
 154             }
 155             AV_WL64(s->crc_pass, tta_check_crc64(s->pass));
 156         }
 157         avctx->channels = s->channels = get_bits(&gb, 16);
 158         if (s->channels > 1 && s->channels < 9)
 159             avctx->channel_layout = tta_channel_layouts[s->channels-2];
 160         avctx->bits_per_raw_sample = get_bits(&gb, 16);
 161         s->bps = (avctx->bits_per_raw_sample + 7) / 8;
 162         avctx->sample_rate = get_bits_long(&gb, 32);
 163         s->data_length = get_bits_long(&gb, 32);
 164         skip_bits_long(&gb, 32); // CRC32 of header
 165
 166         if (s->channels == 0 || s->channels > 16) {
 167             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid number of channels\n");
 168             return AVERROR_INVALIDDATA;
 169         } else if (avctx->sample_rate == 0) {
 170             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid samplerate\n");
 171             return AVERROR_INVALIDDATA;
 172         }
 173
 174         switch(s->bps) {
 175         case 1: avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_U8; break;
 176         case 2:
 177             avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_S16;
 178             break;
 179         case 3:
 180             avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_S32;
 181             break;
 182         //case 4: avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_S32; break;
 183         default:
 184             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid/unsupported sample format.\n");
 185             return AVERROR_INVALIDDATA;
 186         }
 187
 188         // prevent overflow
 189         if (avctx->sample_rate > 0x7FFFFFu) {
 190             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "sample_rate too large\n");
 191             return AVERROR(EINVAL);
 192         }
 193         s->frame_length = 256 * avctx->sample_rate / 245;
 194
 195         s->last_frame_length = s->data_length % s->frame_length;
 196         total_frames = s->data_length / s->frame_length +
 197                        (s->last_frame_length ? 1 : 0);
 198
 199         av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "format: %d chans: %d bps: %d rate: %d block: %d\n",
 200             s->format, avctx->channels, avctx->bits_per_coded_sample, avctx->sample_rate,
 201             avctx->block_align);
 202         av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "data_length: %d frame_length: %d last: %d total: %d\n",
 203             s->data_length, s->frame_length, s->last_frame_length, total_frames);
 204
 205         if(s->frame_length >= UINT_MAX / (s->channels * sizeof(int32_t))){
 206             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "frame_length too large\n");
 207             return AVERROR_INVALIDDATA;
 208         }
 209     } else {
 210         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Wrong extradata present\n");
 211         return AVERROR_INVALIDDATA;
 212     }
 213
 214     ff_ttadsp_init(&s->dsp);
 215
 216     return allocate_buffers(avctx);
 217 }
 218
 219 static int tta_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
 220                             int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
 221 {
 222     AVFrame *frame     = data;
 223     ThreadFrame tframe = { .f = data };
 224     const uint8_t *buf = avpkt->data;
 225     int buf_size = avpkt->size;
 226     TTAContext *s = avctx->priv_data;
 227     GetBitContext gb;
 228     int i, ret;
 229     int cur_chan = 0, framelen = s->frame_length;
 230     uint32_t *p;
 231
 232     if (avctx->err_recognition & AV_EF_CRCCHECK) {
 233         if (buf_size < 4 ||
 234             (tta_check_crc(s, buf, buf_size - 4) && avctx->err_recognition & AV_EF_EXPLODE))
 235             return AVERROR_INVALIDDATA;
 236     }
 237
 238     if ((ret = init_get_bits8(&gb, avpkt->data, avpkt->size)) < 0)
 239         return ret;
 240
 241     /* get output buffer */
 242     frame->nb_samples = framelen;
 243     if ((ret = ff_thread_get_buffer(avctx, &tframe, 0)) < 0)
 244         return ret;
 245
 246     // decode directly to output buffer for 24-bit sample format
 247     if (s->bps == 3)
 248         s->decode_buffer = (int32_t *)frame->data[0];
 249
 250     // init per channel states
 251     for (i = 0; i < s->channels; i++) {
 252         TTAFilter *filter = &s->ch_ctx[i].filter;
 253         s->ch_ctx[i].predictor = 0;
 254         ff_tta_filter_init(filter, ff_tta_filter_configs[s->bps-1]);
 255         if (s->format == FORMAT_ENCRYPTED) {
 256             int i;
 257             for (i = 0; i < 8; i++)
 258                 filter->qm[i] = sign_extend(s->crc_pass[i], 8);
 259         }
 260         ff_tta_rice_init(&s->ch_ctx[i].rice, 10, 10);
 261     }
 262
 263     i = 0;
 264     for (p = s->decode_buffer; (int32_t*)p < s->decode_buffer + (framelen * s->channels); p++) {
 265         int32_t *predictor = &s->ch_ctx[cur_chan].predictor;
 266         TTAFilter *filter = &s->ch_ctx[cur_chan].filter;
 267         TTARice *rice = &s->ch_ctx[cur_chan].rice;
 268         uint32_t unary, depth, k;
 269         int32_t value;
 270
 271         unary = get_unary(&gb, 0, get_bits_left(&gb));
 272
 273         if (unary == 0) {
 274             depth = 0;
 275             k = rice->k0;
 276         } else {
 277             depth = 1;
 278             k = rice->k1;
 279             unary--;
 280         }
 281
 282         if (get_bits_left(&gb) < k) {
 283             ret = AVERROR_INVALIDDATA;
 284             goto error;
 285         }
 286
 287         if (k) {
 288             if (k > MIN_CACHE_BITS || unary > INT32_MAX >> k) {
 289                 ret = AVERROR_INVALIDDATA;
 290                 goto error;
 291             }
 292             value = (unary << k) + get_bits(&gb, k);
 293         } else
 294             value = unary;
 295
 296         // FIXME: copy paste from original
 297         switch (depth) {
 298         case 1:
 299             rice->sum1 += value - (rice->sum1 >> 4);
 300             if (rice->k1 > 0 && rice->sum1 < ff_tta_shift_16[rice->k1])
 301                 rice->k1--;
 302             else if(rice->sum1 > ff_tta_shift_16[rice->k1 + 1])
 303                 rice->k1++;
 304             value += ff_tta_shift_1[rice->k0];
 305         default:
 306             rice->sum0 += value - (rice->sum0 >> 4);
 307             if (rice->k0 > 0 && rice->sum0 < ff_tta_shift_16[rice->k0])
 308                 rice->k0--;
 309             else if(rice->sum0 > ff_tta_shift_16[rice->k0 + 1])
 310                 rice->k0++;
 311         }
 312
 313         // extract coded value
 314         *p = 1 + ((value >> 1) ^ ((value & 1) - 1));
 315
 316         // run hybrid filter
 317         s->dsp.filter_process(filter->qm, filter->dx, filter->dl, &filter->error, p,
 318                               filter->shift, filter->round);
 319
 320         // fixed order prediction
 321 #define PRED(x, k) (int32_t)((((uint64_t)(x) << (k)) - (x)) >> (k))
 322         switch (s->bps) {
 323         case 1: *p += PRED(*predictor, 4); break;
 324         case 2:
 325         case 3: *p += PRED(*predictor, 5); break;
 326         case 4: *p +=      *predictor;     break;
 327         }
 328         *predictor = *p;
 329
 330         // flip channels
 331         if (cur_chan < (s->channels-1))
 332             cur_chan++;
 333         else {
 334             // decorrelate in case of multiple channels
 335             if (s->channels > 1) {
 336                 int32_t *r = p - 1;
 337                 for (*p += *r / 2; r > (int32_t*)p - s->channels; r--)
 338                     *r = *(r + 1) - *r;
 339             }
 340             cur_chan = 0;
 341             i++;
 342             // check for last frame
 343             if (i == s->last_frame_length && get_bits_left(&gb) / 8 == 4) {
 344                 frame->nb_samples = framelen = s->last_frame_length;
 345                 break;
 346             }
 347         }
 348     }
 349
 350     align_get_bits(&gb);
 351     if (get_bits_left(&gb) < 32) {
 352         ret = AVERROR_INVALIDDATA;
 353         goto error;
 354     }
 355     skip_bits_long(&gb, 32); // frame crc
 356
 357     // convert to output buffer
 358     switch (s->bps) {
 359     case 1: {
 360         uint8_t *samples = (uint8_t *)frame->data[0];
 361         for (p = s->decode_buffer; (int32_t*)p < s->decode_buffer + (framelen * s->channels); p++)
 362             *samples++ = *p + 0x80;
 363         break;
 364         }
 365     case 2: {
 366         int16_t *samples = (int16_t *)frame->data[0];
 367         for (p = s->decode_buffer; (int32_t*)p < s->decode_buffer + (framelen * s->channels); p++)
 368             *samples++ = *p;
 369         break;
 370         }
 371     case 3: {
 372         // shift samples for 24-bit sample format
 373         int32_t *samples = (int32_t *)frame->data[0];
 374         for (i = 0; i < framelen * s->channels; i++)
 375             *samples++ *= 256;
 376         // reset decode buffer
 377         s->decode_buffer = NULL;
 378         break;
 379         }
 380     }
 381
 382     *got_frame_ptr = 1;
 383
 384     return buf_size;
 385 error:
 386     // reset decode buffer
 387     if (s->bps == 3)
 388         s->decode_buffer = NULL;
 389     return ret;
 390 }
 391
 392 static av_cold int tta_decode_close(AVCodecContext *avctx) {
 393     TTAContext *s = avctx->priv_data;
 394
 395     if (s->bps < 3)
 396         av_freep(&s->decode_buffer);
 397     s->decode_buffer = NULL;
 398     av_freep(&s->ch_ctx);
 399
 400     return 0;
 401 }
 402
 403 #define OFFSET(x) offsetof(TTAContext, x)
 404 #define DEC (AV_OPT_FLAG_DECODING_PARAM | AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM)
 405 static const AVOption options[] = {
 406     { "password", "Set decoding password", OFFSET(pass), AV_OPT_TYPE_STRING, { .str = NULL }, 0, 0, DEC },
 407     { NULL },
 408 };
 409
 410 static const AVClass tta_decoder_class = {
 411     .class_name = "TTA Decoder",
 412     .item_name  = av_default_item_name,
 413     .option     = options,
 414     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
 415 };
 416
 417 const AVCodec ff_tta_decoder = {
 418     .name           = "tta",
 419     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("TTA (True Audio)"),
 420     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 421     .id             = AV_CODEC_ID_TTA,
 422     .priv_data_size = sizeof(TTAContext),
 423     .init           = tta_decode_init,
 424     .close          = tta_decode_close,
 425     .decode         = tta_decode_frame,
 426     .capabilities   = AV_CODEC_CAP_DR1 | AV_CODEC_CAP_FRAME_THREADS | AV_CODEC_CAP_CHANNEL_CONF,
 427     .priv_class     = &tta_decoder_class,
 428 };