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 BITSTREAM_READER_LE
  31 //#define DEBUG
  32 #include <limits.h>
  33 #include "avcodec.h"
  34 #include "get_bits.h"
  35 #include "libavutil/crc.h"
  36
  37 #define FORMAT_SIMPLE    1
  38 #define FORMAT_ENCRYPTED 2
  39
  40 #define MAX_ORDER 16
  41 typedef struct TTAFilter {
  42     int32_t shift, round, error;
  43     int32_t qm[MAX_ORDER];
  44     int32_t dx[MAX_ORDER];
  45     int32_t dl[MAX_ORDER];
  46 } TTAFilter;
  47
  48 typedef struct TTARice {
  49     uint32_t k0, k1, sum0, sum1;
  50 } TTARice;
  51
  52 typedef struct TTAChannel {
  53     int32_t predictor;
  54     TTAFilter filter;
  55     TTARice rice;
  56 } TTAChannel;
  57
  58 typedef struct TTAContext {
  59     AVCodecContext *avctx;
  60     AVFrame frame;
  61     GetBitContext gb;
  62     const AVCRC *crc_table;
  63
  64     int format, channels, bps, data_length;
  65     int frame_length, last_frame_length, total_frames;
  66
  67     int32_t *decode_buffer;
  68
  69     TTAChannel *ch_ctx;
  70 } TTAContext;
  71
  72 static const uint32_t shift_1[] = {
  73     0x00000001, 0x00000002, 0x00000004, 0x00000008,
  74     0x00000010, 0x00000020, 0x00000040, 0x00000080,
  75     0x00000100, 0x00000200, 0x00000400, 0x00000800,
  76     0x00001000, 0x00002000, 0x00004000, 0x00008000,
  77     0x00010000, 0x00020000, 0x00040000, 0x00080000,
  78     0x00100000, 0x00200000, 0x00400000, 0x00800000,
  79     0x01000000, 0x02000000, 0x04000000, 0x08000000,
  80     0x10000000, 0x20000000, 0x40000000, 0x80000000,
  81     0x80000000, 0x80000000, 0x80000000, 0x80000000,
  82     0x80000000, 0x80000000, 0x80000000, 0x80000000
  83 };
  84
  85 static const uint32_t * const shift_16 = shift_1 + 4;
  86
  87 static const int32_t ttafilter_configs[4] = {
  88     10,
  89     9,
  90     10,
  91     12
  92 };
  93
  94 static void ttafilter_init(TTAFilter *c, int32_t shift) {
  95     memset(c, 0, sizeof(TTAFilter));
  96     c->shift = shift;
  97    c->round = shift_1[shift-1];
  98 //    c->round = 1 << (shift - 1);
  99 }
 100
 101 // FIXME: copy paste from original
 102 static inline void memshl(register int32_t *a, register int32_t *b) {
 103     *a++ = *b++;
 104     *a++ = *b++;
 105     *a++ = *b++;
 106     *a++ = *b++;
 107     *a++ = *b++;
 108     *a++ = *b++;
 109     *a++ = *b++;
 110     *a = *b;
 111 }
 112
 113 static inline void ttafilter_process(TTAFilter *c, int32_t *in)
 114 {
 115     register int32_t *dl = c->dl, *qm = c->qm, *dx = c->dx, sum = c->round;
 116
 117     if (!c->error) {
 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         sum += *dl++ * *qm, qm++;
 126         dx += 8;
 127     } else if(c->error < 0) {
 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         sum += *dl++ * (*qm -= *dx++), qm++;
 136     } else {
 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         sum += *dl++ * (*qm += *dx++), qm++;
 145     }
 146
 147     *(dx-0) = ((*(dl-1) >> 30) | 1) << 2;
 148     *(dx-1) = ((*(dl-2) >> 30) | 1) << 1;
 149     *(dx-2) = ((*(dl-3) >> 30) | 1) << 1;
 150     *(dx-3) = ((*(dl-4) >> 30) | 1);
 151
 152     c->error = *in;
 153     *in += (sum >> c->shift);
 154     *dl = *in;
 155
 156     *(dl-1) = *dl - *(dl-1);
 157     *(dl-2) = *(dl-1) - *(dl-2);
 158     *(dl-3) = *(dl-2) - *(dl-3);
 159
 160     memshl(c->dl, c->dl + 1);
 161     memshl(c->dx, c->dx + 1);
 162 }
 163
 164 static void rice_init(TTARice *c, uint32_t k0, uint32_t k1)
 165 {
 166     c->k0 = k0;
 167     c->k1 = k1;
 168     c->sum0 = shift_16[k0];
 169     c->sum1 = shift_16[k1];
 170 }
 171
 172 static int tta_get_unary(GetBitContext *gb)
 173 {
 174     int ret = 0;
 175
 176     // count ones
 177     while (get_bits_left(gb) > 0 && get_bits1(gb))
 178         ret++;
 179     return ret;
 180 }
 181
 182 static int tta_check_crc(TTAContext *s, const uint8_t *buf, int buf_size)
 183 {
 184     uint32_t crc, CRC;
 185
 186     CRC = AV_RL32(buf + buf_size);
 187     crc = av_crc(s->crc_table, 0xFFFFFFFFU, buf, buf_size);
 188     if (CRC != (crc ^ 0xFFFFFFFFU)) {
 189         av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "CRC error\n");
 190         return AVERROR_INVALIDDATA;
 191     }
 192
 193     return 0;
 194 }
 195
 196 static av_cold int tta_decode_init(AVCodecContext * avctx)
 197 {
 198     TTAContext *s = avctx->priv_data;
 199
 200     s->avctx = avctx;
 201
 202     // 30bytes includes a seektable with one frame
 203     if (avctx->extradata_size < 30)
 204         return -1;
 205
 206     init_get_bits(&s->gb, avctx->extradata, avctx->extradata_size * 8);
 207     if (show_bits_long(&s->gb, 32) == AV_RL32("TTA1"))
 208     {
 209         if (avctx->err_recognition & AV_EF_CRCCHECK) {
 210             s->crc_table = av_crc_get_table(AV_CRC_32_IEEE_LE);
 211             tta_check_crc(s, avctx->extradata, 18);
 212         }
 213
 214         /* signature */
 215         skip_bits_long(&s->gb, 32);
 216
 217         s->format = get_bits(&s->gb, 16);
 218         if (s->format > 2) {
 219             av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid format\n");
 220             return -1;
 221         }
 222         if (s->format == FORMAT_ENCRYPTED) {
 223             av_log_missing_feature(s->avctx, "Encrypted TTA", 0);
 224             return AVERROR(EINVAL);
 225         }
 226         avctx->channels = s->channels = get_bits(&s->gb, 16);
 227         avctx->bits_per_coded_sample = get_bits(&s->gb, 16);
 228         s->bps = (avctx->bits_per_coded_sample + 7) / 8;
 229         avctx->sample_rate = get_bits_long(&s->gb, 32);
 230         s->data_length = get_bits_long(&s->gb, 32);
 231         skip_bits_long(&s->gb, 32); // CRC32 of header
 232
 233         if (s->channels == 0) {
 234             av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid number of channels\n");
 235             return AVERROR_INVALIDDATA;
 236         } else if (avctx->sample_rate == 0) {
 237             av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid samplerate\n");
 238             return AVERROR_INVALIDDATA;
 239         }
 240
 241         switch(s->bps) {
 242         case 2:
 243             avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_S16;
 244             avctx->bits_per_raw_sample = 16;
 245             break;
 246         case 3:
 247             avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_S32;
 248             avctx->bits_per_raw_sample = 24;
 249             break;
 250         default:
 251             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid/unsupported sample format.\n");
 252             return AVERROR_INVALIDDATA;
 253         }
 254
 255         // prevent overflow
 256         if (avctx->sample_rate > 0x7FFFFF) {
 257             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "sample_rate too large\n");
 258             return AVERROR(EINVAL);
 259         }
 260         s->frame_length = 256 * avctx->sample_rate / 245;
 261
 262         s->last_frame_length = s->data_length % s->frame_length;
 263         s->total_frames = s->data_length / s->frame_length +
 264                         (s->last_frame_length ? 1 : 0);
 265
 266         av_log(s->avctx, AV_LOG_DEBUG, "format: %d chans: %d bps: %d rate: %d block: %d\n",
 267             s->format, avctx->channels, avctx->bits_per_coded_sample, avctx->sample_rate,
 268             avctx->block_align);
 269         av_log(s->avctx, AV_LOG_DEBUG, "data_length: %d frame_length: %d last: %d total: %d\n",
 270             s->data_length, s->frame_length, s->last_frame_length, s->total_frames);
 271
 272         // FIXME: seek table
 273         if (get_bits_left(&s->gb) < 32 * s->total_frames + 32)
 274             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Seek table missing or too small\n");
 275         else if (avctx->err_recognition & AV_EF_CRCCHECK) {
 276             if (tta_check_crc(s, avctx->extradata + 22, s->total_frames * 4))
 277                 return AVERROR_INVALIDDATA;
 278         }
 279         skip_bits_long(&s->gb, 32 * s->total_frames);
 280         skip_bits_long(&s->gb, 32); // CRC32 of seektable
 281
 282         if(s->frame_length >= UINT_MAX / (s->channels * sizeof(int32_t))){
 283             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "frame_length too large\n");
 284             return -1;
 285         }
 286
 287         if (s->bps == 2) {
 288             s->decode_buffer = av_mallocz(sizeof(int32_t)*s->frame_length*s->channels);
 289             if (!s->decode_buffer)
 290                 return AVERROR(ENOMEM);
 291         }
 292         s->ch_ctx = av_malloc(avctx->channels * sizeof(*s->ch_ctx));
 293         if (!s->ch_ctx) {
 294             av_freep(&s->decode_buffer);
 295             return AVERROR(ENOMEM);
 296         }
 297     } else {
 298         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Wrong extradata present\n");
 299         return -1;
 300     }
 301
 302     avcodec_get_frame_defaults(&s->frame);
 303     avctx->coded_frame = &s->frame;
 304
 305     return 0;
 306 }
 307
 308 static int tta_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
 309                             int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
 310 {
 311     const uint8_t *buf = avpkt->data;
 312     int buf_size = avpkt->size;
 313     TTAContext *s = avctx->priv_data;
 314     int i, ret;
 315     int cur_chan = 0, framelen = s->frame_length;
 316     int32_t *p;
 317
 318     if (avctx->err_recognition & AV_EF_CRCCHECK) {
 319         if (buf_size < 4 || tta_check_crc(s, buf, buf_size - 4))
 320             return AVERROR_INVALIDDATA;
 321     }
 322
 323     init_get_bits(&s->gb, buf, buf_size*8);
 324
 325     // FIXME: seeking
 326     s->total_frames--;
 327     if (!s->total_frames && s->last_frame_length)
 328         framelen = s->last_frame_length;
 329
 330     /* get output buffer */
 331     s->frame.nb_samples = framelen;
 332     if ((ret = avctx->get_buffer(avctx, &s->frame)) < 0) {
 333         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
 334         return ret;
 335     }
 336
 337     // decode directly to output buffer for 24-bit sample format
 338     if (s->bps == 3)
 339         s->decode_buffer = (int32_t *)s->frame.data[0];
 340
 341     // init per channel states
 342     for (i = 0; i < s->channels; i++) {
 343         s->ch_ctx[i].predictor = 0;
 344         ttafilter_init(&s->ch_ctx[i].filter, ttafilter_configs[s->bps-1]);
 345         rice_init(&s->ch_ctx[i].rice, 10, 10);
 346     }
 347
 348     for (p = s->decode_buffer; p < s->decode_buffer + (framelen * s->channels); p++) {
 349         int32_t *predictor = &s->ch_ctx[cur_chan].predictor;
 350         TTAFilter *filter = &s->ch_ctx[cur_chan].filter;
 351         TTARice *rice = &s->ch_ctx[cur_chan].rice;
 352         uint32_t unary, depth, k;
 353         int32_t value;
 354
 355         unary = tta_get_unary(&s->gb);
 356
 357         if (unary == 0) {
 358             depth = 0;
 359             k = rice->k0;
 360         } else {
 361             depth = 1;
 362             k = rice->k1;
 363             unary--;
 364         }
 365
 366         if (get_bits_left(&s->gb) < k) {
 367             ret = AVERROR_INVALIDDATA;
 368             goto error;
 369         }
 370
 371         if (k) {
 372             if (k > MIN_CACHE_BITS) {
 373                 ret = AVERROR_INVALIDDATA;
 374                 goto error;
 375             }
 376             value = (unary << k) + get_bits(&s->gb, k);
 377         } else
 378             value = unary;
 379
 380         // FIXME: copy paste from original
 381         switch (depth) {
 382         case 1:
 383             rice->sum1 += value - (rice->sum1 >> 4);
 384             if (rice->k1 > 0 && rice->sum1 < shift_16[rice->k1])
 385                 rice->k1--;
 386             else if(rice->sum1 > shift_16[rice->k1 + 1])
 387                 rice->k1++;
 388             value += shift_1[rice->k0];
 389         default:
 390             rice->sum0 += value - (rice->sum0 >> 4);
 391             if (rice->k0 > 0 && rice->sum0 < shift_16[rice->k0])
 392                 rice->k0--;
 393             else if(rice->sum0 > shift_16[rice->k0 + 1])
 394                 rice->k0++;
 395         }
 396
 397         // extract coded value
 398         *p = 1 + ((value >> 1) ^ ((value & 1) - 1));
 399
 400         // run hybrid filter
 401         ttafilter_process(filter, p);
 402
 403         // fixed order prediction
 404 #define PRED(x, k) (int32_t)((((uint64_t)x << k) - x) >> k)
 405         switch (s->bps) {
 406         case 1: *p += PRED(*predictor, 4); break;
 407         case 2:
 408         case 3: *p += PRED(*predictor, 5); break;
 409         case 4: *p +=      *predictor;     break;
 410         }
 411         *predictor = *p;
 412
 413         // flip channels
 414         if (cur_chan < (s->channels-1))
 415             cur_chan++;
 416         else {
 417             // decorrelate in case of stereo integer
 418             if (s->channels > 1) {
 419                 int32_t *r = p - 1;
 420                 for (*p += *r / 2; r > p - s->channels; r--)
 421                     *r = *(r + 1) - *r;
 422             }
 423             cur_chan = 0;
 424         }
 425     }
 426
 427     if (get_bits_left(&s->gb) < 32) {
 428         ret = AVERROR_INVALIDDATA;
 429         goto error;
 430     }
 431     skip_bits_long(&s->gb, 32); // frame crc
 432
 433     // convert to output buffer
 434     if (s->bps == 2) {
 435         int16_t *samples = (int16_t *)s->frame.data[0];
 436         for (p = s->decode_buffer; p < s->decode_buffer + (framelen * s->channels); p++)
 437             *samples++ = *p;
 438     } else {
 439         // shift samples for 24-bit sample format
 440         int32_t *samples = (int32_t *)s->frame.data[0];
 441         for (i = 0; i < framelen * s->channels; i++)
 442             *samples++ <<= 8;
 443         // reset decode buffer
 444         s->decode_buffer = NULL;
 445     }
 446
 447     *got_frame_ptr   = 1;
 448     *(AVFrame *)data = s->frame;
 449
 450     return buf_size;
 451 error:
 452     // reset decode buffer
 453     if (s->bps == 3)
 454         s->decode_buffer = NULL;
 455     return ret;
 456 }
 457
 458 static av_cold int tta_decode_close(AVCodecContext *avctx) {
 459     TTAContext *s = avctx->priv_data;
 460
 461     av_free(s->decode_buffer);
 462     av_freep(&s->ch_ctx);
 463
 464     return 0;
 465 }
 466
 467 AVCodec ff_tta_decoder = {
 468     .name           = "tta",
 469     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 470     .id             = CODEC_ID_TTA,
 471     .priv_data_size = sizeof(TTAContext),
 472     .init           = tta_decode_init,
 473     .close          = tta_decode_close,
 474     .decode         = tta_decode_frame,
 475     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1,
 476     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("True Audio (TTA)"),
 477 };