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 #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;
  65     unsigned data_length;
  66     int frame_length, last_frame_length, total_frames;
  67
  68     int32_t *decode_buffer;
  69
  70     TTAChannel *ch_ctx;
  71 } TTAContext;
  72
  73 static const uint32_t shift_1[] = {
  74     0x00000001, 0x00000002, 0x00000004, 0x00000008,
  75     0x00000010, 0x00000020, 0x00000040, 0x00000080,
  76     0x00000100, 0x00000200, 0x00000400, 0x00000800,
  77     0x00001000, 0x00002000, 0x00004000, 0x00008000,
  78     0x00010000, 0x00020000, 0x00040000, 0x00080000,
  79     0x00100000, 0x00200000, 0x00400000, 0x00800000,
  80     0x01000000, 0x02000000, 0x04000000, 0x08000000,
  81     0x10000000, 0x20000000, 0x40000000, 0x80000000,
  82     0x80000000, 0x80000000, 0x80000000, 0x80000000,
  83     0x80000000, 0x80000000, 0x80000000, 0x80000000
  84 };
  85
  86 static const uint32_t * const shift_16 = shift_1 + 4;
  87
  88 static const int32_t ttafilter_configs[4] = {
  89     10,
  90     9,
  91     10,
  92     12
  93 };
  94
  95 static void ttafilter_init(TTAFilter *c, int32_t shift) {
  96     memset(c, 0, sizeof(TTAFilter));
  97     c->shift = shift;
  98    c->round = shift_1[shift-1];
  99 //    c->round = 1 << (shift - 1);
 100 }
 101
 102 static inline void ttafilter_process(TTAFilter *c, int32_t *in)
 103 {
 104     register int32_t *dl = c->dl, *qm = c->qm, *dx = c->dx, sum = c->round;
 105
 106     if (c->error < 0) {
 107         qm[0] -= dx[0]; qm[1] -= dx[1]; qm[2] -= dx[2]; qm[3] -= dx[3];
 108         qm[4] -= dx[4]; qm[5] -= dx[5]; qm[6] -= dx[6]; qm[7] -= dx[7];
 109     } else if (c->error > 0) {
 110         qm[0] += dx[0]; qm[1] += dx[1]; qm[2] += dx[2]; qm[3] += dx[3];
 111         qm[4] += dx[4]; qm[5] += dx[5]; qm[6] += dx[6]; qm[7] += dx[7];
 112     }
 113
 114     sum += dl[0] * qm[0] + dl[1] * qm[1] + dl[2] * qm[2] + dl[3] * qm[3] +
 115            dl[4] * qm[4] + dl[5] * qm[5] + dl[6] * qm[6] + dl[7] * qm[7];
 116
 117     dx[0] = dx[1]; dx[1] = dx[2]; dx[2] = dx[3]; dx[3] = dx[4];
 118     dl[0] = dl[1]; dl[1] = dl[2]; dl[2] = dl[3]; dl[3] = dl[4];
 119
 120     dx[4] = ((dl[4] >> 30) | 1);
 121     dx[5] = ((dl[5] >> 30) | 2) & ~1;
 122     dx[6] = ((dl[6] >> 30) | 2) & ~1;
 123     dx[7] = ((dl[7] >> 30) | 4) & ~3;
 124
 125     c->error = *in;
 126     *in += (sum >> c->shift);
 127
 128     dl[4] = -dl[5]; dl[5] = -dl[6];
 129     dl[6] = *in - dl[7]; dl[7] = *in;
 130     dl[5] += dl[6]; dl[4] += dl[5];
 131 }
 132
 133 static void rice_init(TTARice *c, uint32_t k0, uint32_t k1)
 134 {
 135     c->k0 = k0;
 136     c->k1 = k1;
 137     c->sum0 = shift_16[k0];
 138     c->sum1 = shift_16[k1];
 139 }
 140
 141 static int tta_get_unary(GetBitContext *gb)
 142 {
 143     int ret = 0;
 144
 145     // count ones
 146     while (get_bits_left(gb) > 0 && get_bits1(gb))
 147         ret++;
 148     return ret;
 149 }
 150
 151 static const int64_t tta_channel_layouts[7] = {
 152     AV_CH_LAYOUT_STEREO,
 153     AV_CH_LAYOUT_STEREO|AV_CH_LOW_FREQUENCY,
 154     AV_CH_LAYOUT_QUAD,
 155     0,
 156     AV_CH_LAYOUT_5POINT1_BACK,
 157     AV_CH_LAYOUT_5POINT1_BACK|AV_CH_BACK_CENTER,
 158     AV_CH_LAYOUT_7POINT1_WIDE
 159 };
 160
 161 static int tta_check_crc(TTAContext *s, const uint8_t *buf, int buf_size)
 162 {
 163     uint32_t crc, CRC;
 164
 165     CRC = AV_RL32(buf + buf_size);
 166     crc = av_crc(s->crc_table, 0xFFFFFFFFU, buf, buf_size);
 167     if (CRC != (crc ^ 0xFFFFFFFFU)) {
 168         av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "CRC error\n");
 169         return AVERROR_INVALIDDATA;
 170     }
 171
 172     return 0;
 173 }
 174
 175 static av_cold int tta_decode_init(AVCodecContext * avctx)
 176 {
 177     TTAContext *s = avctx->priv_data;
 178
 179     s->avctx = avctx;
 180
 181     // 30bytes includes a seektable with one frame
 182     if (avctx->extradata_size < 30)
 183         return AVERROR_INVALIDDATA;
 184
 185     init_get_bits(&s->gb, avctx->extradata, avctx->extradata_size * 8);
 186     if (show_bits_long(&s->gb, 32) == AV_RL32("TTA1"))
 187     {
 188         if (avctx->err_recognition & AV_EF_CRCCHECK) {
 189             s->crc_table = av_crc_get_table(AV_CRC_32_IEEE_LE);
 190             tta_check_crc(s, avctx->extradata, 18);
 191         }
 192
 193         /* signature */
 194         skip_bits_long(&s->gb, 32);
 195
 196         s->format = get_bits(&s->gb, 16);
 197         if (s->format > 2) {
 198             av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid format\n");
 199             return AVERROR_INVALIDDATA;
 200         }
 201         if (s->format == FORMAT_ENCRYPTED) {
 202             av_log_missing_feature(s->avctx, "Encrypted TTA", 0);
 203             return AVERROR_PATCHWELCOME;
 204         }
 205         avctx->channels = s->channels = get_bits(&s->gb, 16);
 206         if (s->channels > 1 && s->channels < 9)
 207             avctx->channel_layout = tta_channel_layouts[s->channels-2];
 208         avctx->bits_per_raw_sample = get_bits(&s->gb, 16);
 209         s->bps = (avctx->bits_per_raw_sample + 7) / 8;
 210         avctx->sample_rate = get_bits_long(&s->gb, 32);
 211         s->data_length = get_bits_long(&s->gb, 32);
 212         skip_bits_long(&s->gb, 32); // CRC32 of header
 213
 214         if (s->channels == 0) {
 215             av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid number of channels\n");
 216             return AVERROR_INVALIDDATA;
 217         } else if (avctx->sample_rate == 0) {
 218             av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid samplerate\n");
 219             return AVERROR_INVALIDDATA;
 220         }
 221
 222         switch(s->bps) {
 223         case 1: avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_U8; break;
 224         case 2:
 225             avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_S16;
 226             break;
 227         case 3:
 228             avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_S32;
 229             break;
 230         //case 4: avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_S32; break;
 231         default:
 232             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid/unsupported sample format.\n");
 233             return AVERROR_INVALIDDATA;
 234         }
 235
 236         // prevent overflow
 237         if (avctx->sample_rate > 0x7FFFFFu) {
 238             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "sample_rate too large\n");
 239             return AVERROR(EINVAL);
 240         }
 241         s->frame_length = 256 * avctx->sample_rate / 245;
 242
 243         s->last_frame_length = s->data_length % s->frame_length;
 244         s->total_frames = s->data_length / s->frame_length +
 245                         (s->last_frame_length ? 1 : 0);
 246
 247         av_log(s->avctx, AV_LOG_DEBUG, "format: %d chans: %d bps: %d rate: %d block: %d\n",
 248             s->format, avctx->channels, avctx->bits_per_coded_sample, avctx->sample_rate,
 249             avctx->block_align);
 250         av_log(s->avctx, AV_LOG_DEBUG, "data_length: %d frame_length: %d last: %d total: %d\n",
 251             s->data_length, s->frame_length, s->last_frame_length, s->total_frames);
 252
 253         if (s->total_frames < 0)
 254             return AVERROR_INVALIDDATA;
 255
 256         // FIXME: seek table
 257         if (avctx->extradata_size <= 26 || s->total_frames > INT_MAX / 4 ||
 258             avctx->extradata_size - 26 < s->total_frames * 4)
 259             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Seek table missing or too small\n");
 260         else if (avctx->err_recognition & AV_EF_CRCCHECK) {
 261             if (avctx->extradata_size < 26 + s->total_frames * 4 || tta_check_crc(s, avctx->extradata + 22, s->total_frames * 4))
 262                 return AVERROR_INVALIDDATA;
 263         }
 264         skip_bits_long(&s->gb, 32 * s->total_frames);
 265         skip_bits_long(&s->gb, 32); // CRC32 of seektable
 266
 267         if(s->frame_length >= UINT_MAX / (s->channels * sizeof(int32_t))){
 268             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "frame_length too large\n");
 269             return AVERROR_INVALIDDATA;
 270         }
 271
 272         if (s->bps < 3) {
 273             s->decode_buffer = av_mallocz(sizeof(int32_t)*s->frame_length*s->channels);
 274             if (!s->decode_buffer)
 275                 return AVERROR(ENOMEM);
 276         } else
 277             s->decode_buffer = NULL;
 278         s->ch_ctx = av_malloc(avctx->channels * sizeof(*s->ch_ctx));
 279         if (!s->ch_ctx) {
 280             av_freep(&s->decode_buffer);
 281             return AVERROR(ENOMEM);
 282         }
 283     } else {
 284         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Wrong extradata present\n");
 285         return AVERROR_INVALIDDATA;
 286     }
 287
 288     avcodec_get_frame_defaults(&s->frame);
 289     avctx->coded_frame = &s->frame;
 290
 291     return 0;
 292 }
 293
 294 static int tta_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
 295                             int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
 296 {
 297     const uint8_t *buf = avpkt->data;
 298     int buf_size = avpkt->size;
 299     TTAContext *s = avctx->priv_data;
 300     int i, ret;
 301     int cur_chan = 0, framelen = s->frame_length;
 302     int32_t *p;
 303
 304     if (avctx->err_recognition & AV_EF_CRCCHECK) {
 305         if (buf_size < 4 || tta_check_crc(s, buf, buf_size - 4))
 306             return AVERROR_INVALIDDATA;
 307     }
 308
 309     init_get_bits(&s->gb, buf, buf_size*8);
 310
 311     // FIXME: seeking
 312     s->total_frames--;
 313     if (!s->total_frames && s->last_frame_length)
 314         framelen = s->last_frame_length;
 315
 316     /* get output buffer */
 317     s->frame.nb_samples = framelen;
 318     if ((ret = avctx->get_buffer(avctx, &s->frame)) < 0) {
 319         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
 320         return ret;
 321     }
 322
 323     // decode directly to output buffer for 24-bit sample format
 324     if (s->bps == 3)
 325         s->decode_buffer = (int32_t *)s->frame.data[0];
 326
 327     // init per channel states
 328     for (i = 0; i < s->channels; i++) {
 329         s->ch_ctx[i].predictor = 0;
 330         ttafilter_init(&s->ch_ctx[i].filter, ttafilter_configs[s->bps-1]);
 331         rice_init(&s->ch_ctx[i].rice, 10, 10);
 332     }
 333
 334     for (p = s->decode_buffer; p < s->decode_buffer + (framelen * s->channels); p++) {
 335         int32_t *predictor = &s->ch_ctx[cur_chan].predictor;
 336         TTAFilter *filter = &s->ch_ctx[cur_chan].filter;
 337         TTARice *rice = &s->ch_ctx[cur_chan].rice;
 338         uint32_t unary, depth, k;
 339         int32_t value;
 340
 341         unary = tta_get_unary(&s->gb);
 342
 343         if (unary == 0) {
 344             depth = 0;
 345             k = rice->k0;
 346         } else {
 347             depth = 1;
 348             k = rice->k1;
 349             unary--;
 350         }
 351
 352         if (get_bits_left(&s->gb) < k) {
 353             ret = AVERROR_INVALIDDATA;
 354             goto error;
 355         }
 356
 357         if (k) {
 358             if (k > MIN_CACHE_BITS) {
 359                 ret = AVERROR_INVALIDDATA;
 360                 goto error;
 361             }
 362             value = (unary << k) + get_bits(&s->gb, k);
 363         } else
 364             value = unary;
 365
 366         // FIXME: copy paste from original
 367         switch (depth) {
 368         case 1:
 369             rice->sum1 += value - (rice->sum1 >> 4);
 370             if (rice->k1 > 0 && rice->sum1 < shift_16[rice->k1])
 371                 rice->k1--;
 372             else if(rice->sum1 > shift_16[rice->k1 + 1])
 373                 rice->k1++;
 374             value += shift_1[rice->k0];
 375         default:
 376             rice->sum0 += value - (rice->sum0 >> 4);
 377             if (rice->k0 > 0 && rice->sum0 < shift_16[rice->k0])
 378                 rice->k0--;
 379             else if(rice->sum0 > shift_16[rice->k0 + 1])
 380                 rice->k0++;
 381         }
 382
 383         // extract coded value
 384         *p = 1 + ((value >> 1) ^ ((value & 1) - 1));
 385
 386         // run hybrid filter
 387         ttafilter_process(filter, p);
 388
 389         // fixed order prediction
 390 #define PRED(x, k) (int32_t)((((uint64_t)x << k) - x) >> k)
 391         switch (s->bps) {
 392         case 1: *p += PRED(*predictor, 4); break;
 393         case 2:
 394         case 3: *p += PRED(*predictor, 5); break;
 395         case 4: *p +=      *predictor;     break;
 396         }
 397         *predictor = *p;
 398
 399         // flip channels
 400         if (cur_chan < (s->channels-1))
 401             cur_chan++;
 402         else {
 403             // decorrelate in case of multiple channels
 404             if (s->channels > 1) {
 405                 int32_t *r = p - 1;
 406                 for (*p += *r / 2; r > p - s->channels; r--)
 407                     *r = *(r + 1) - *r;
 408             }
 409             cur_chan = 0;
 410         }
 411     }
 412
 413     if (get_bits_left(&s->gb) < 32) {
 414         ret = AVERROR_INVALIDDATA;
 415         goto error;
 416     }
 417     skip_bits_long(&s->gb, 32); // frame crc
 418
 419     // convert to output buffer
 420     switch (s->bps) {
 421     case 1: {
 422         uint8_t *samples = (uint8_t *)s->frame.data[0];
 423         for (p = s->decode_buffer; p < s->decode_buffer + (framelen * s->channels); p++)
 424             *samples++ = *p + 0x80;
 425         break;
 426         }
 427     case 2: {
 428         int16_t *samples = (int16_t *)s->frame.data[0];
 429         for (p = s->decode_buffer; p < s->decode_buffer + (framelen * s->channels); p++)
 430             *samples++ = *p;
 431         break;
 432         }
 433     case 3: {
 434         // shift samples for 24-bit sample format
 435         int32_t *samples = (int32_t *)s->frame.data[0];
 436         for (p = s->decode_buffer; p < s->decode_buffer + (framelen * s->channels); p++)
 437             *samples++ <<= 8;
 438         // reset decode buffer
 439         s->decode_buffer = NULL;
 440         break;
 441         }
 442     }
 443
 444     *got_frame_ptr   = 1;
 445     *(AVFrame *)data = s->frame;
 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     if (s->bps < 3)
 459         av_free(s->decode_buffer);
 460     s->decode_buffer = NULL;
 461     av_freep(&s->ch_ctx);
 462
 463     return 0;
 464 }
 465
 466 AVCodec ff_tta_decoder = {
 467     .name           = "tta",
 468     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 469     .id             = AV_CODEC_ID_TTA,
 470     .priv_data_size = sizeof(TTAContext),
 471     .init           = tta_decode_init,
 472     .close          = tta_decode_close,
 473     .decode         = tta_decode_frame,
 474     .capabilities   = CODEC_CAP_DR1,
 475     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("TTA (True Audio)"),
 476 };