libavcodec/mlpdec.c

   1 /*
   2  * MLP decoder
   3  * Copyright (c) 2007-2008 Ian Caulfield
   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 libavcodec/mlpdec.c
  24  * MLP decoder
  25  */
  26
  27 #include <stdint.h>
  28
  29 #include "avcodec.h"
  30 #include "dsputil.h"
  31 #include "libavutil/intreadwrite.h"
  32 #include "get_bits.h"
  33 #include "libavutil/crc.h"
  34 #include "parser.h"
  35 #include "mlp_parser.h"
  36 #include "mlp.h"
  37
  38 /** number of bits used for VLC lookup - longest Huffman code is 9 */
  39 #define VLC_BITS            9
  40
  41
  42 static const char* sample_message =
  43     "Please file a bug report following the instructions at "
  44     "http://ffmpeg.org/bugreports.html and include "
  45     "a sample of this file.";
  46
  47 typedef struct SubStream {
  48     //! Set if a valid restart header has been read. Otherwise the substream cannot be decoded.
  49     uint8_t     restart_seen;
  50
  51     //@{
  52     /** restart header data */
  53     //! The type of noise to be used in the rematrix stage.
  54     uint16_t    noise_type;
  55
  56     //! The index of the first channel coded in this substream.
  57     uint8_t     min_channel;
  58     //! The index of the last channel coded in this substream.
  59     uint8_t     max_channel;
  60     //! The number of channels input into the rematrix stage.
  61     uint8_t     max_matrix_channel;
  62     //! For each channel output by the matrix, the output channel to map it to
  63     uint8_t     ch_assign[MAX_CHANNELS];
  64
  65     //! The left shift applied to random noise in 0x31ea substreams.
  66     uint8_t     noise_shift;
  67     //! The current seed value for the pseudorandom noise generator(s).
  68     uint32_t    noisegen_seed;
  69
  70     //! Set if the substream contains extra info to check the size of VLC blocks.
  71     uint8_t     data_check_present;
  72
  73     //! Bitmask of which parameter sets are conveyed in a decoding parameter block.
  74     uint8_t     param_presence_flags;
  75 #define PARAM_BLOCKSIZE     (1 << 7)
  76 #define PARAM_MATRIX        (1 << 6)
  77 #define PARAM_OUTSHIFT      (1 << 5)
  78 #define PARAM_QUANTSTEP     (1 << 4)
  79 #define PARAM_FIR           (1 << 3)
  80 #define PARAM_IIR           (1 << 2)
  81 #define PARAM_HUFFOFFSET    (1 << 1)
  82 #define PARAM_PRESENCE      (1 << 0)
  83     //@}
  84
  85     //@{
  86     /** matrix data */
  87
  88     //! Number of matrices to be applied.
  89     uint8_t     num_primitive_matrices;
  90
  91     //! matrix output channel
  92     uint8_t     matrix_out_ch[MAX_MATRICES];
  93
  94     //! Whether the LSBs of the matrix output are encoded in the bitstream.
  95     uint8_t     lsb_bypass[MAX_MATRICES];
  96     //! Matrix coefficients, stored as 2.14 fixed point.
  97     int32_t     matrix_coeff[MAX_MATRICES][MAX_CHANNELS];
  98     //! Left shift to apply to noise values in 0x31eb substreams.
  99     uint8_t     matrix_noise_shift[MAX_MATRICES];
 100     //@}
 101
 102     //! Left shift to apply to Huffman-decoded residuals.
 103     uint8_t     quant_step_size[MAX_CHANNELS];
 104
 105     //! number of PCM samples in current audio block
 106     uint16_t    blocksize;
 107     //! Number of PCM samples decoded so far in this frame.
 108     uint16_t    blockpos;
 109
 110     //! Left shift to apply to decoded PCM values to get final 24-bit output.
 111     int8_t      output_shift[MAX_CHANNELS];
 112
 113     //! Running XOR of all output samples.
 114     int32_t     lossless_check_data;
 115
 116 } SubStream;
 117
 118 typedef struct MLPDecodeContext {
 119     AVCodecContext *avctx;
 120
 121     //! Current access unit being read has a major sync.
 122     int         is_major_sync_unit;
 123
 124     //! Set if a valid major sync block has been read. Otherwise no decoding is possible.
 125     uint8_t     params_valid;
 126
 127     //! Number of substreams contained within this stream.
 128     uint8_t     num_substreams;
 129
 130     //! Index of the last substream to decode - further substreams are skipped.
 131     uint8_t     max_decoded_substream;
 132
 133     //! number of PCM samples contained in each frame
 134     int         access_unit_size;
 135     //! next power of two above the number of samples in each frame
 136     int         access_unit_size_pow2;
 137
 138     SubStream   substream[MAX_SUBSTREAMS];
 139
 140     ChannelParams channel_params[MAX_CHANNELS];
 141
 142     int         matrix_changed;
 143     int         filter_changed[MAX_CHANNELS][NUM_FILTERS];
 144
 145     int8_t      noise_buffer[MAX_BLOCKSIZE_POW2];
 146     int8_t      bypassed_lsbs[MAX_BLOCKSIZE][MAX_CHANNELS];
 147     int32_t     sample_buffer[MAX_BLOCKSIZE][MAX_CHANNELS];
 148
 149     DSPContext  dsp;
 150 } MLPDecodeContext;
 151
 152 static VLC huff_vlc[3];
 153
 154 /** Initialize static data, constant between all invocations of the codec. */
 155
 156 static av_cold void init_static(void)
 157 {
 158     INIT_VLC_STATIC(&huff_vlc[0], VLC_BITS, 18,
 159                 &ff_mlp_huffman_tables[0][0][1], 2, 1,
 160                 &ff_mlp_huffman_tables[0][0][0], 2, 1, 512);
 161     INIT_VLC_STATIC(&huff_vlc[1], VLC_BITS, 16,
 162                 &ff_mlp_huffman_tables[1][0][1], 2, 1,
 163                 &ff_mlp_huffman_tables[1][0][0], 2, 1, 512);
 164     INIT_VLC_STATIC(&huff_vlc[2], VLC_BITS, 15,
 165                 &ff_mlp_huffman_tables[2][0][1], 2, 1,
 166                 &ff_mlp_huffman_tables[2][0][0], 2, 1, 512);
 167
 168     ff_mlp_init_crc();
 169 }
 170
 171 static inline int32_t calculate_sign_huff(MLPDecodeContext *m,
 172                                           unsigned int substr, unsigned int ch)
 173 {
 174     ChannelParams *cp = &m->channel_params[ch];
 175     SubStream *s = &m->substream[substr];
 176     int lsb_bits = cp->huff_lsbs - s->quant_step_size[ch];
 177     int sign_shift = lsb_bits + (cp->codebook ? 2 - cp->codebook : -1);
 178     int32_t sign_huff_offset = cp->huff_offset;
 179
 180     if (cp->codebook > 0)
 181         sign_huff_offset -= 7 << lsb_bits;
 182
 183     if (sign_shift >= 0)
 184         sign_huff_offset -= 1 << sign_shift;
 185
 186     return sign_huff_offset;
 187 }
 188
 189 /** Read a sample, consisting of either, both or neither of entropy-coded MSBs
 190  *  and plain LSBs. */
 191
 192 static inline int read_huff_channels(MLPDecodeContext *m, GetBitContext *gbp,
 193                                      unsigned int substr, unsigned int pos)
 194 {
 195     SubStream *s = &m->substream[substr];
 196     unsigned int mat, channel;
 197
 198     for (mat = 0; mat < s->num_primitive_matrices; mat++)
 199         if (s->lsb_bypass[mat])
 200             m->bypassed_lsbs[pos + s->blockpos][mat] = get_bits1(gbp);
 201
 202     for (channel = s->min_channel; channel <= s->max_channel; channel++) {
 203         ChannelParams *cp = &m->channel_params[channel];
 204         int codebook = cp->codebook;
 205         int quant_step_size = s->quant_step_size[channel];
 206         int lsb_bits = cp->huff_lsbs - quant_step_size;
 207         int result = 0;
 208
 209         if (codebook > 0)
 210             result = get_vlc2(gbp, huff_vlc[codebook-1].table,
 211                             VLC_BITS, (9 + VLC_BITS - 1) / VLC_BITS);
 212
 213         if (result < 0)
 214             return -1;
 215
 216         if (lsb_bits > 0)
 217             result = (result << lsb_bits) + get_bits(gbp, lsb_bits);
 218
 219         result  += cp->sign_huff_offset;
 220         result <<= quant_step_size;
 221
 222         m->sample_buffer[pos + s->blockpos][channel] = result;
 223     }
 224
 225     return 0;
 226 }
 227
 228 static av_cold int mlp_decode_init(AVCodecContext *avctx)
 229 {
 230     MLPDecodeContext *m = avctx->priv_data;
 231     int substr;
 232
 233     init_static();
 234     m->avctx = avctx;
 235     for (substr = 0; substr < MAX_SUBSTREAMS; substr++)
 236         m->substream[substr].lossless_check_data = 0xffffffff;
 237     dsputil_init(&m->dsp, avctx);
 238
 239     return 0;
 240 }
 241
 242 /** Read a major sync info header - contains high level information about
 243  *  the stream - sample rate, channel arrangement etc. Most of this
 244  *  information is not actually necessary for decoding, only for playback.
 245  */
 246
 247 static int read_major_sync(MLPDecodeContext *m, GetBitContext *gb)
 248 {
 249     MLPHeaderInfo mh;
 250     int substr;
 251
 252     if (ff_mlp_read_major_sync(m->avctx, &mh, gb) != 0)
 253         return -1;
 254
 255     if (mh.group1_bits == 0) {
 256         av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid/unknown bits per sample\n");
 257         return -1;
 258     }
 259     if (mh.group2_bits > mh.group1_bits) {
 260         av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR,
 261                "Channel group 2 cannot have more bits per sample than group 1.\n");
 262         return -1;
 263     }
 264
 265     if (mh.group2_samplerate && mh.group2_samplerate != mh.group1_samplerate) {
 266         av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR,
 267                "Channel groups with differing sample rates are not currently supported.\n");
 268         return -1;
 269     }
 270
 271     if (mh.group1_samplerate == 0) {
 272         av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid/unknown sampling rate\n");
 273         return -1;
 274     }
 275     if (mh.group1_samplerate > MAX_SAMPLERATE) {
 276         av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR,
 277                "Sampling rate %d is greater than the supported maximum (%d).\n",
 278                mh.group1_samplerate, MAX_SAMPLERATE);
 279         return -1;
 280     }
 281     if (mh.access_unit_size > MAX_BLOCKSIZE) {
 282         av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR,
 283                "Block size %d is greater than the supported maximum (%d).\n",
 284                mh.access_unit_size, MAX_BLOCKSIZE);
 285         return -1;
 286     }
 287     if (mh.access_unit_size_pow2 > MAX_BLOCKSIZE_POW2) {
 288         av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR,
 289                "Block size pow2 %d is greater than the supported maximum (%d).\n",
 290                mh.access_unit_size_pow2, MAX_BLOCKSIZE_POW2);
 291         return -1;
 292     }
 293
 294     if (mh.num_substreams == 0)
 295         return -1;
 296     if (m->avctx->codec_id == CODEC_ID_MLP && mh.num_substreams > 2) {
 297         av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR, "MLP only supports up to 2 substreams.\n");
 298         return -1;
 299     }
 300     if (mh.num_substreams > MAX_SUBSTREAMS) {
 301         av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR,
 302                "Number of substreams %d is larger than the maximum supported "
 303                "by the decoder. %s\n", mh.num_substreams, sample_message);
 304         return -1;
 305     }
 306
 307     m->access_unit_size      = mh.access_unit_size;
 308     m->access_unit_size_pow2 = mh.access_unit_size_pow2;
 309
 310     m->num_substreams        = mh.num_substreams;
 311     m->max_decoded_substream = m->num_substreams - 1;
 312
 313     m->avctx->sample_rate    = mh.group1_samplerate;
 314     m->avctx->frame_size     = mh.access_unit_size;
 315
 316     m->avctx->bits_per_raw_sample = mh.group1_bits;
 317     if (mh.group1_bits > 16)
 318         m->avctx->sample_fmt = SAMPLE_FMT_S32;
 319     else
 320         m->avctx->sample_fmt = SAMPLE_FMT_S16;
 321
 322     m->params_valid = 1;
 323     for (substr = 0; substr < MAX_SUBSTREAMS; substr++)
 324         m->substream[substr].restart_seen = 0;
 325
 326     return 0;
 327 }
 328
 329 /** Read a restart header from a block in a substream. This contains parameters
 330  *  required to decode the audio that do not change very often. Generally
 331  *  (always) present only in blocks following a major sync. */
 332
 333 static int read_restart_header(MLPDecodeContext *m, GetBitContext *gbp,
 334                                const uint8_t *buf, unsigned int substr)
 335 {
 336     SubStream *s = &m->substream[substr];
 337     unsigned int ch;
 338     int sync_word, tmp;
 339     uint8_t checksum;
 340     uint8_t lossless_check;
 341     int start_count = get_bits_count(gbp);
 342     const int max_matrix_channel = m->avctx->codec_id == CODEC_ID_MLP
 343                                  ? MAX_MATRIX_CHANNEL_MLP
 344                                  : MAX_MATRIX_CHANNEL_TRUEHD;
 345
 346     sync_word = get_bits(gbp, 13);
 347
 348     if (sync_word != 0x31ea >> 1) {
 349         av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR,
 350                "restart header sync incorrect (got 0x%04x)\n", sync_word);
 351         return -1;
 352     }
 353
 354     s->noise_type = get_bits1(gbp);
 355
 356     if (m->avctx->codec_id == CODEC_ID_MLP && s->noise_type) {
 357         av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR, "MLP must have 0x31ea sync word.\n");
 358         return -1;
 359     }
 360
 361     skip_bits(gbp, 16); /* Output timestamp */
 362
 363     s->min_channel        = get_bits(gbp, 4);
 364     s->max_channel        = get_bits(gbp, 4);
 365     s->max_matrix_channel = get_bits(gbp, 4);
 366
 367     if (s->max_matrix_channel > max_matrix_channel) {
 368         av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR,
 369                "Max matrix channel cannot be greater than %d.\n",
 370                max_matrix_channel);
 371         return -1;
 372     }
 373
 374     if (s->max_channel != s->max_matrix_channel) {
 375         av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR,
 376                "Max channel must be equal max matrix channel.\n");
 377         return -1;
 378     }
 379
 380     /* This should happen for TrueHD streams with >6 channels and MLP's noise
 381      * type. It is not yet known if this is allowed. */
 382     if (s->max_channel > MAX_MATRIX_CHANNEL_MLP && !s->noise_type) {
 383         av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR,
 384                "Number of channels %d is larger than the maximum supported "
 385                "by the decoder. %s\n", s->max_channel+2, sample_message);
 386         return -1;
 387     }
 388
 389     if (s->min_channel > s->max_channel) {
 390         av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR,
 391                "Substream min channel cannot be greater than max channel.\n");
 392         return -1;
 393     }
 394
 395     if (m->avctx->request_channels > 0
 396         && s->max_channel + 1 >= m->avctx->request_channels
 397         && substr < m->max_decoded_substream) {
 398         av_log(m->avctx, AV_LOG_INFO,
 399                "Extracting %d channel downmix from substream %d. "
 400                "Further substreams will be skipped.\n",
 401                s->max_channel + 1, substr);
 402         m->max_decoded_substream = substr;
 403     }
 404
 405     s->noise_shift   = get_bits(gbp,  4);
 406     s->noisegen_seed = get_bits(gbp, 23);
 407
 408     skip_bits(gbp, 19);
 409
 410     s->data_check_present = get_bits1(gbp);
 411     lossless_check = get_bits(gbp, 8);
 412     if (substr == m->max_decoded_substream
 413         && s->lossless_check_data != 0xffffffff) {
 414         tmp = xor_32_to_8(s->lossless_check_data);
 415         if (tmp != lossless_check)
 416             av_log(m->avctx, AV_LOG_WARNING,
 417                    "Lossless check failed - expected %02x, calculated %02x.\n",
 418                    lossless_check, tmp);
 419     }
 420
 421     skip_bits(gbp, 16);
 422
 423     memset(s->ch_assign, 0, sizeof(s->ch_assign));
 424
 425     for (ch = 0; ch <= s->max_matrix_channel; ch++) {
 426         int ch_assign = get_bits(gbp, 6);
 427         if (ch_assign > s->max_matrix_channel) {
 428             av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR,
 429                    "Assignment of matrix channel %d to invalid output channel %d. %s\n",
 430                    ch, ch_assign, sample_message);
 431             return -1;
 432         }
 433         s->ch_assign[ch_assign] = ch;
 434     }
 435
 436     checksum = ff_mlp_restart_checksum(buf, get_bits_count(gbp) - start_count);
 437
 438     if (checksum != get_bits(gbp, 8))
 439         av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR, "restart header checksum error\n");
 440
 441     /* Set default decoding parameters. */
 442     s->param_presence_flags   = 0xff;
 443     s->num_primitive_matrices = 0;
 444     s->blocksize              = 8;
 445     s->lossless_check_data    = 0;
 446
 447     memset(s->output_shift   , 0, sizeof(s->output_shift   ));
 448     memset(s->quant_step_size, 0, sizeof(s->quant_step_size));
 449
 450     for (ch = s->min_channel; ch <= s->max_channel; ch++) {
 451         ChannelParams *cp = &m->channel_params[ch];
 452         cp->filter_params[FIR].order = 0;
 453         cp->filter_params[IIR].order = 0;
 454         cp->filter_params[FIR].shift = 0;
 455         cp->filter_params[IIR].shift = 0;
 456
 457         /* Default audio coding is 24-bit raw PCM. */
 458         cp->huff_offset      = 0;
 459         cp->sign_huff_offset = (-1) << 23;
 460         cp->codebook         = 0;
 461         cp->huff_lsbs        = 24;
 462     }
 463
 464     if (substr == m->max_decoded_substream)
 465         m->avctx->channels = s->max_matrix_channel + 1;
 466
 467     return 0;
 468 }
 469
 470 /** Read parameters for one of the prediction filters. */
 471
 472 static int read_filter_params(MLPDecodeContext *m, GetBitContext *gbp,
 473                               unsigned int channel, unsigned int filter)
 474 {
 475     FilterParams *fp = &m->channel_params[channel].filter_params[filter];
 476     const int max_order = filter ? MAX_IIR_ORDER : MAX_FIR_ORDER;
 477     const char fchar = filter ? 'I' : 'F';
 478     int i, order;
 479
 480     // Filter is 0 for FIR, 1 for IIR.
 481     assert(filter < 2);
 482
 483     if (m->filter_changed[channel][filter]++ > 1) {
 484         av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR, "Filters may change only once per access unit.\n");
 485         return -1;
 486     }
 487
 488     order = get_bits(gbp, 4);
 489     if (order > max_order) {
 490         av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR,
 491                "%cIR filter order %d is greater than maximum %d.\n",
 492                fchar, order, max_order);
 493         return -1;
 494     }
 495     fp->order = order;
 496
 497     if (order > 0) {
 498         int coeff_bits, coeff_shift;
 499
 500         fp->shift = get_bits(gbp, 4);
 501
 502         coeff_bits  = get_bits(gbp, 5);
 503         coeff_shift = get_bits(gbp, 3);
 504         if (coeff_bits < 1 || coeff_bits > 16) {
 505             av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR,
 506                    "%cIR filter coeff_bits must be between 1 and 16.\n",
 507                    fchar);
 508             return -1;
 509         }
 510         if (coeff_bits + coeff_shift > 16) {
 511             av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR,
 512                    "Sum of coeff_bits and coeff_shift for %cIR filter must be 16 or less.\n",
 513                    fchar);
 514             return -1;
 515         }
 516
 517         for (i = 0; i < order; i++)
 518             fp->coeff[i] = get_sbits(gbp, coeff_bits) << coeff_shift;
 519
 520         if (get_bits1(gbp)) {
 521             int state_bits, state_shift;
 522
 523             if (filter == FIR) {
 524                 av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR,
 525                        "FIR filter has state data specified.\n");
 526                 return -1;
 527             }
 528
 529             state_bits  = get_bits(gbp, 4);
 530             state_shift = get_bits(gbp, 4);
 531
 532             /* TODO: Check validity of state data. */
 533
 534             for (i = 0; i < order; i++)
 535                 fp->state[i] = get_sbits(gbp, state_bits) << state_shift;
 536         }
 537     }
 538
 539     return 0;
 540 }
 541
 542 /** Read parameters for primitive matrices. */
 543
 544 static int read_matrix_params(MLPDecodeContext *m, unsigned int substr, GetBitContext *gbp)
 545 {
 546     SubStream *s = &m->substream[substr];
 547     unsigned int mat, ch;
 548     const int max_primitive_matrices = m->avctx->codec_id == CODEC_ID_MLP
 549                                      ? MAX_MATRICES_MLP
 550                                      : MAX_MATRICES_TRUEHD;
 551
 552     if (m->matrix_changed++ > 1) {
 553         av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR, "Matrices may change only once per access unit.\n");
 554         return -1;
 555     }
 556
 557     s->num_primitive_matrices = get_bits(gbp, 4);
 558
 559     if (s->num_primitive_matrices > max_primitive_matrices) {
 560         av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR,
 561                "Number of primitive matrices cannot be greater than %d.\n",
 562                max_primitive_matrices);
 563         return -1;
 564     }
 565
 566     for (mat = 0; mat < s->num_primitive_matrices; mat++) {
 567         int frac_bits, max_chan;
 568         s->matrix_out_ch[mat] = get_bits(gbp, 4);
 569         frac_bits             = get_bits(gbp, 4);
 570         s->lsb_bypass   [mat] = get_bits1(gbp);
 571
 572         if (s->matrix_out_ch[mat] > s->max_matrix_channel) {
 573             av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR,
 574                     "Invalid channel %d specified as output from matrix.\n",
 575                     s->matrix_out_ch[mat]);
 576             return -1;
 577         }
 578         if (frac_bits > 14) {
 579             av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR,
 580                     "Too many fractional bits specified.\n");
 581             return -1;
 582         }
 583
 584         max_chan = s->max_matrix_channel;
 585         if (!s->noise_type)
 586             max_chan+=2;
 587
 588         for (ch = 0; ch <= max_chan; ch++) {
 589             int coeff_val = 0;
 590             if (get_bits1(gbp))
 591                 coeff_val = get_sbits(gbp, frac_bits + 2);
 592
 593             s->matrix_coeff[mat][ch] = coeff_val << (14 - frac_bits);
 594         }
 595
 596         if (s->noise_type)
 597             s->matrix_noise_shift[mat] = get_bits(gbp, 4);
 598         else
 599             s->matrix_noise_shift[mat] = 0;
 600     }
 601
 602     return 0;
 603 }
 604
 605 /** Read channel parameters. */
 606
 607 static int read_channel_params(MLPDecodeContext *m, unsigned int substr,
 608                                GetBitContext *gbp, unsigned int ch)
 609 {
 610     ChannelParams *cp = &m->channel_params[ch];
 611     FilterParams *fir = &cp->filter_params[FIR];
 612     FilterParams *iir = &cp->filter_params[IIR];
 613     SubStream *s = &m->substream[substr];
 614
 615     if (s->param_presence_flags & PARAM_FIR)
 616         if (get_bits1(gbp))
 617             if (read_filter_params(m, gbp, ch, FIR) < 0)
 618                 return -1;
 619
 620     if (s->param_presence_flags & PARAM_IIR)
 621         if (get_bits1(gbp))
 622             if (read_filter_params(m, gbp, ch, IIR) < 0)
 623                 return -1;
 624
 625     if (fir->order + iir->order > 8) {
 626         av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR, "Total filter orders too high.\n");
 627         return -1;
 628     }
 629
 630     if (fir->order && iir->order &&
 631         fir->shift != iir->shift) {
 632         av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR,
 633                 "FIR and IIR filters must use the same precision.\n");
 634         return -1;
 635     }
 636     /* The FIR and IIR filters must have the same precision.
 637      * To simplify the filtering code, only the precision of the
 638      * FIR filter is considered. If only the IIR filter is employed,
 639      * the FIR filter precision is set to that of the IIR filter, so
 640      * that the filtering code can use it. */
 641     if (!fir->order && iir->order)
 642         fir->shift = iir->shift;
 643
 644     if (s->param_presence_flags & PARAM_HUFFOFFSET)
 645         if (get_bits1(gbp))
 646             cp->huff_offset = get_sbits(gbp, 15);
 647
 648     cp->codebook  = get_bits(gbp, 2);
 649     cp->huff_lsbs = get_bits(gbp, 5);
 650
 651     if (cp->huff_lsbs > 24) {
 652         av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid huff_lsbs.\n");
 653         return -1;
 654     }
 655
 656     cp->sign_huff_offset = calculate_sign_huff(m, substr, ch);
 657
 658     return 0;
 659 }
 660
 661 /** Read decoding parameters that change more often than those in the restart
 662  *  header. */
 663
 664 static int read_decoding_params(MLPDecodeContext *m, GetBitContext *gbp,
 665                                 unsigned int substr)
 666 {
 667     SubStream *s = &m->substream[substr];
 668     unsigned int ch;
 669
 670     if (s->param_presence_flags & PARAM_PRESENCE)
 671         if (get_bits1(gbp))
 672             s->param_presence_flags = get_bits(gbp, 8);
 673
 674     if (s->param_presence_flags & PARAM_BLOCKSIZE)
 675         if (get_bits1(gbp)) {
 676             s->blocksize = get_bits(gbp, 9);
 677             if (s->blocksize < 8 || s->blocksize > m->access_unit_size) {
 678                 av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid blocksize.");
 679                 s->blocksize = 0;
 680                 return -1;
 681             }
 682         }
 683
 684     if (s->param_presence_flags & PARAM_MATRIX)
 685         if (get_bits1(gbp))
 686             if (read_matrix_params(m, substr, gbp) < 0)
 687                 return -1;
 688
 689     if (s->param_presence_flags & PARAM_OUTSHIFT)
 690         if (get_bits1(gbp))
 691             for (ch = 0; ch <= s->max_matrix_channel; ch++)
 692                 s->output_shift[ch] = get_sbits(gbp, 4);
 693
 694     if (s->param_presence_flags & PARAM_QUANTSTEP)
 695         if (get_bits1(gbp))
 696             for (ch = 0; ch <= s->max_channel; ch++) {
 697                 ChannelParams *cp = &m->channel_params[ch];
 698
 699                 s->quant_step_size[ch] = get_bits(gbp, 4);
 700
 701                 cp->sign_huff_offset = calculate_sign_huff(m, substr, ch);
 702             }
 703
 704     for (ch = s->min_channel; ch <= s->max_channel; ch++)
 705         if (get_bits1(gbp))
 706             if (read_channel_params(m, substr, gbp, ch) < 0)
 707                 return -1;
 708
 709     return 0;
 710 }
 711
 712 #define MSB_MASK(bits)  (-1u << bits)
 713
 714 /** Generate PCM samples using the prediction filters and residual values
 715  *  read from the data stream, and update the filter state. */
 716
 717 static void filter_channel(MLPDecodeContext *m, unsigned int substr,
 718                            unsigned int channel)
 719 {
 720     SubStream *s = &m->substream[substr];
 721     int32_t fir_state_buffer[MAX_BLOCKSIZE + MAX_FIR_ORDER];
 722     int32_t iir_state_buffer[MAX_BLOCKSIZE + MAX_IIR_ORDER];
 723     int32_t *firbuf = fir_state_buffer + MAX_BLOCKSIZE;
 724     int32_t *iirbuf = iir_state_buffer + MAX_BLOCKSIZE;
 725     FilterParams *fir = &m->channel_params[channel].filter_params[FIR];
 726     FilterParams *iir = &m->channel_params[channel].filter_params[IIR];
 727     unsigned int filter_shift = fir->shift;
 728     int32_t mask = MSB_MASK(s->quant_step_size[channel]);
 729
 730     memcpy(firbuf, fir->state, MAX_FIR_ORDER * sizeof(int32_t));
 731     memcpy(iirbuf, iir->state, MAX_IIR_ORDER * sizeof(int32_t));
 732
 733     m->dsp.mlp_filter_channel(firbuf, fir->coeff, fir->order,
 734                               iirbuf, iir->coeff, iir->order,
 735                               filter_shift, mask, s->blocksize,
 736                               &m->sample_buffer[s->blockpos][channel]);
 737
 738     memcpy(fir->state, firbuf - s->blocksize, MAX_FIR_ORDER * sizeof(int32_t));
 739     memcpy(iir->state, iirbuf - s->blocksize, MAX_IIR_ORDER * sizeof(int32_t));
 740 }
 741
 742 /** Read a block of PCM residual data (or actual if no filtering active). */
 743
 744 static int read_block_data(MLPDecodeContext *m, GetBitContext *gbp,
 745                            unsigned int substr)
 746 {
 747     SubStream *s = &m->substream[substr];
 748     unsigned int i, ch, expected_stream_pos = 0;
 749
 750     if (s->data_check_present) {
 751         expected_stream_pos  = get_bits_count(gbp);
 752         expected_stream_pos += get_bits(gbp, 16);
 753         av_log(m->avctx, AV_LOG_WARNING, "This file contains some features "
 754                "we have not tested yet. %s\n", sample_message);
 755     }
 756
 757     if (s->blockpos + s->blocksize > m->access_unit_size) {
 758         av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR, "too many audio samples in frame\n");
 759         return -1;
 760     }
 761
 762     memset(&m->bypassed_lsbs[s->blockpos][0], 0,
 763            s->blocksize * sizeof(m->bypassed_lsbs[0]));
 764
 765     for (i = 0; i < s->blocksize; i++)
 766         if (read_huff_channels(m, gbp, substr, i) < 0)
 767             return -1;
 768
 769     for (ch = s->min_channel; ch <= s->max_channel; ch++)
 770         filter_channel(m, substr, ch);
 771
 772     s->blockpos += s->blocksize;
 773
 774     if (s->data_check_present) {
 775         if (get_bits_count(gbp) != expected_stream_pos)
 776             av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR, "block data length mismatch\n");
 777         skip_bits(gbp, 8);
 778     }
 779
 780     return 0;
 781 }
 782
 783 /** Data table used for TrueHD noise generation function. */
 784
 785 static const int8_t noise_table[256] = {
 786      30,  51,  22,  54,   3,   7,  -4,  38,  14,  55,  46,  81,  22,  58,  -3,   2,
 787      52,  31,  -7,  51,  15,  44,  74,  30,  85, -17,  10,  33,  18,  80,  28,  62,
 788      10,  32,  23,  69,  72,  26,  35,  17,  73,  60,   8,  56,   2,   6,  -2,  -5,
 789      51,   4,  11,  50,  66,  76,  21,  44,  33,  47,   1,  26,  64,  48,  57,  40,
 790      38,  16, -10, -28,  92,  22, -18,  29, -10,   5, -13,  49,  19,  24,  70,  34,
 791      61,  48,  30,  14,  -6,  25,  58,  33,  42,  60,  67,  17,  54,  17,  22,  30,
 792      67,  44,  -9,  50, -11,  43,  40,  32,  59,  82,  13,  49, -14,  55,  60,  36,
 793      48,  49,  31,  47,  15,  12,   4,  65,   1,  23,  29,  39,  45,  -2,  84,  69,
 794       0,  72,  37,  57,  27,  41, -15, -16,  35,  31,  14,  61,  24,   0,  27,  24,
 795      16,  41,  55,  34,  53,   9,  56,  12,  25,  29,  53,   5,  20, -20,  -8,  20,
 796      13,  28,  -3,  78,  38,  16,  11,  62,  46,  29,  21,  24,  46,  65,  43, -23,
 797      89,  18,  74,  21,  38, -12,  19,  12, -19,   8,  15,  33,   4,  57,   9,  -8,
 798      36,  35,  26,  28,   7,  83,  63,  79,  75,  11,   3,  87,  37,  47,  34,  40,
 799      39,  19,  20,  42,  27,  34,  39,  77,  13,  42,  59,  64,  45,  -1,  32,  37,
 800      45,  -5,  53,  -6,   7,  36,  50,  23,   6,  32,   9, -21,  18,  71,  27,  52,
 801     -25,  31,  35,  42,  -1,  68,  63,  52,  26,  43,  66,  37,  41,  25,  40,  70,
 802 };
 803
 804 /** Noise generation functions.
 805  *  I'm not sure what these are for - they seem to be some kind of pseudorandom
 806  *  sequence generators, used to generate noise data which is used when the
 807  *  channels are rematrixed. I'm not sure if they provide a practical benefit
 808  *  to compression, or just obfuscate the decoder. Are they for some kind of
 809  *  dithering? */
 810
 811 /** Generate two channels of noise, used in the matrix when
 812  *  restart sync word == 0x31ea. */
 813
 814 static void generate_2_noise_channels(MLPDecodeContext *m, unsigned int substr)
 815 {
 816     SubStream *s = &m->substream[substr];
 817     unsigned int i;
 818     uint32_t seed = s->noisegen_seed;
 819     unsigned int maxchan = s->max_matrix_channel;
 820
 821     for (i = 0; i < s->blockpos; i++) {
 822         uint16_t seed_shr7 = seed >> 7;
 823         m->sample_buffer[i][maxchan+1] = ((int8_t)(seed >> 15)) << s->noise_shift;
 824         m->sample_buffer[i][maxchan+2] = ((int8_t) seed_shr7)   << s->noise_shift;
 825
 826         seed = (seed << 16) ^ seed_shr7 ^ (seed_shr7 << 5);
 827     }
 828
 829     s->noisegen_seed = seed;
 830 }
 831
 832 /** Generate a block of noise, used when restart sync word == 0x31eb. */
 833
 834 static void fill_noise_buffer(MLPDecodeContext *m, unsigned int substr)
 835 {
 836     SubStream *s = &m->substream[substr];
 837     unsigned int i;
 838     uint32_t seed = s->noisegen_seed;
 839
 840     for (i = 0; i < m->access_unit_size_pow2; i++) {
 841         uint8_t seed_shr15 = seed >> 15;
 842         m->noise_buffer[i] = noise_table[seed_shr15];
 843         seed = (seed << 8) ^ seed_shr15 ^ (seed_shr15 << 5);
 844     }
 845
 846     s->noisegen_seed = seed;
 847 }
 848
 849
 850 /** Apply the channel matrices in turn to reconstruct the original audio
 851  *  samples. */
 852
 853 static void rematrix_channels(MLPDecodeContext *m, unsigned int substr)
 854 {
 855     SubStream *s = &m->substream[substr];
 856     unsigned int mat, src_ch, i;
 857     unsigned int maxchan;
 858
 859     maxchan = s->max_matrix_channel;
 860     if (!s->noise_type) {
 861         generate_2_noise_channels(m, substr);
 862         maxchan += 2;
 863     } else {
 864         fill_noise_buffer(m, substr);
 865     }
 866
 867     for (mat = 0; mat < s->num_primitive_matrices; mat++) {
 868         int matrix_noise_shift = s->matrix_noise_shift[mat];
 869         unsigned int dest_ch = s->matrix_out_ch[mat];
 870         int32_t mask = MSB_MASK(s->quant_step_size[dest_ch]);
 871         int32_t *coeffs = s->matrix_coeff[mat];
 872         int index  = s->num_primitive_matrices - mat;
 873         int index2 = 2 * index + 1;
 874
 875         /* TODO: DSPContext? */
 876
 877         for (i = 0; i < s->blockpos; i++) {
 878             int32_t bypassed_lsb = m->bypassed_lsbs[i][mat];
 879             int32_t *samples = m->sample_buffer[i];
 880             int64_t accum = 0;
 881
 882             for (src_ch = 0; src_ch <= maxchan; src_ch++)
 883                 accum += (int64_t) samples[src_ch] * coeffs[src_ch];
 884
 885             if (matrix_noise_shift) {
 886                 index &= m->access_unit_size_pow2 - 1;
 887                 accum += m->noise_buffer[index] << (matrix_noise_shift + 7);
 888                 index += index2;
 889             }
 890
 891             samples[dest_ch] = ((accum >> 14) & mask) + bypassed_lsb;
 892         }
 893     }
 894 }
 895
 896 /** Write the audio data into the output buffer. */
 897
 898 static int output_data_internal(MLPDecodeContext *m, unsigned int substr,
 899                                 uint8_t *data, unsigned int *data_size, int is32)
 900 {
 901     SubStream *s = &m->substream[substr];
 902     unsigned int i, out_ch = 0;
 903     int32_t *data_32 = (int32_t*) data;
 904     int16_t *data_16 = (int16_t*) data;
 905
 906     if (*data_size < (s->max_channel + 1) * s->blockpos * (is32 ? 4 : 2))
 907         return -1;
 908
 909     for (i = 0; i < s->blockpos; i++) {
 910         for (out_ch = 0; out_ch <= s->max_matrix_channel; out_ch++) {
 911             int mat_ch = s->ch_assign[out_ch];
 912             int32_t sample = m->sample_buffer[i][mat_ch]
 913                           << s->output_shift[mat_ch];
 914             s->lossless_check_data ^= (sample & 0xffffff) << mat_ch;
 915             if (is32) *data_32++ = sample << 8;
 916             else      *data_16++ = sample >> 8;
 917         }
 918     }
 919
 920     *data_size = i * out_ch * (is32 ? 4 : 2);
 921
 922     return 0;
 923 }
 924
 925 static int output_data(MLPDecodeContext *m, unsigned int substr,
 926                        uint8_t *data, unsigned int *data_size)
 927 {
 928     if (m->avctx->sample_fmt == SAMPLE_FMT_S32)
 929         return output_data_internal(m, substr, data, data_size, 1);
 930     else
 931         return output_data_internal(m, substr, data, data_size, 0);
 932 }
 933
 934
 935 /** Read an access unit from the stream.
 936  *  Returns < 0 on error, 0 if not enough data is present in the input stream
 937  *  otherwise returns the number of bytes consumed. */
 938
 939 static int read_access_unit(AVCodecContext *avctx, void* data, int *data_size,
 940                             AVPacket *avpkt)
 941 {
 942     const uint8_t *buf = avpkt->data;
 943     int buf_size = avpkt->size;
 944     MLPDecodeContext *m = avctx->priv_data;
 945     GetBitContext gb;
 946     unsigned int length, substr;
 947     unsigned int substream_start;
 948     unsigned int header_size = 4;
 949     unsigned int substr_header_size = 0;
 950     uint8_t substream_parity_present[MAX_SUBSTREAMS];
 951     uint16_t substream_data_len[MAX_SUBSTREAMS];
 952     uint8_t parity_bits;
 953
 954     if (buf_size < 4)
 955         return 0;
 956
 957     length = (AV_RB16(buf) & 0xfff) * 2;
 958
 959     if (length > buf_size)
 960         return -1;
 961
 962     init_get_bits(&gb, (buf + 4), (length - 4) * 8);
 963
 964     m->is_major_sync_unit = 0;
 965     if (show_bits_long(&gb, 31) == (0xf8726fba >> 1)) {
 966         if (read_major_sync(m, &gb) < 0)
 967             goto error;
 968         m->is_major_sync_unit = 1;
 969         header_size += 28;
 970     }
 971
 972     if (!m->params_valid) {
 973         av_log(m->avctx, AV_LOG_WARNING,
 974                "Stream parameters not seen; skipping frame.\n");
 975         *data_size = 0;
 976         return length;
 977     }
 978
 979     substream_start = 0;
 980
 981     for (substr = 0; substr < m->num_substreams; substr++) {
 982         int extraword_present, checkdata_present, end, nonrestart_substr;
 983
 984         extraword_present = get_bits1(&gb);
 985         nonrestart_substr = get_bits1(&gb);
 986         checkdata_present = get_bits1(&gb);
 987         skip_bits1(&gb);
 988
 989         end = get_bits(&gb, 12) * 2;
 990
 991         substr_header_size += 2;
 992
 993         if (extraword_present) {
 994             if (m->avctx->codec_id == CODEC_ID_MLP) {
 995                 av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR, "There must be no extraword for MLP.\n");
 996                 goto error;
 997             }
 998             skip_bits(&gb, 16);
 999             substr_header_size += 2;
1000         }
1001
1002         if (!(nonrestart_substr ^ m->is_major_sync_unit)) {
1003             av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid nonrestart_substr.\n");
1004             goto error;
1005         }
1006
1007         if (end + header_size + substr_header_size > length) {
1008             av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR,
1009                    "Indicated length of substream %d data goes off end of "
1010                    "packet.\n", substr);
1011             end = length - header_size - substr_header_size;
1012         }
1013
1014         if (end < substream_start) {
1015             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
1016                    "Indicated end offset of substream %d data "
1017                    "is smaller than calculated start offset.\n",
1018                    substr);
1019             goto error;
1020         }
1021
1022         if (substr > m->max_decoded_substream)
1023             continue;
1024
1025         substream_parity_present[substr] = checkdata_present;
1026         substream_data_len[substr] = end - substream_start;
1027         substream_start = end;
1028     }
1029
1030     parity_bits  = ff_mlp_calculate_parity(buf, 4);
1031     parity_bits ^= ff_mlp_calculate_parity(buf + header_size, substr_header_size);
1032
1033     if ((((parity_bits >> 4) ^ parity_bits) & 0xF) != 0xF) {
1034         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Parity check failed.\n");
1035         goto error;
1036     }
1037
1038     buf += header_size + substr_header_size;
1039
1040     for (substr = 0; substr <= m->max_decoded_substream; substr++) {
1041         SubStream *s = &m->substream[substr];
1042         init_get_bits(&gb, buf, substream_data_len[substr] * 8);
1043
1044         m->matrix_changed = 0;
1045         memset(m->filter_changed, 0, sizeof(m->filter_changed));
1046
1047         s->blockpos = 0;
1048         do {
1049             if (get_bits1(&gb)) {
1050                 if (get_bits1(&gb)) {
1051                     /* A restart header should be present. */
1052                     if (read_restart_header(m, &gb, buf, substr) < 0)
1053                         goto next_substr;
1054                     s->restart_seen = 1;
1055                 }
1056
1057                 if (!s->restart_seen)
1058                     goto next_substr;
1059                 if (read_decoding_params(m, &gb, substr) < 0)
1060                     goto next_substr;
1061             }
1062
1063             if (!s->restart_seen)
1064                 goto next_substr;
1065
1066             if (read_block_data(m, &gb, substr) < 0)
1067                 return -1;
1068
1069             if (get_bits_count(&gb) >= substream_data_len[substr] * 8)
1070                 goto substream_length_mismatch;
1071
1072         } while (!get_bits1(&gb));
1073
1074         skip_bits(&gb, (-get_bits_count(&gb)) & 15);
1075
1076         if (substream_data_len[substr] * 8 - get_bits_count(&gb) >= 32) {
1077             int shorten_by;
1078
1079             if (get_bits(&gb, 16) != 0xD234)
1080                 return -1;
1081
1082             shorten_by = get_bits(&gb, 16);
1083             if      (m->avctx->codec_id == CODEC_ID_TRUEHD && shorten_by  & 0x2000)
1084                 s->blockpos -= FFMIN(shorten_by & 0x1FFF, s->blockpos);
1085             else if (m->avctx->codec_id == CODEC_ID_MLP    && shorten_by != 0xD234)
1086                 return -1;
1087
1088             if (substr == m->max_decoded_substream)
1089                 av_log(m->avctx, AV_LOG_INFO, "End of stream indicated.\n");
1090         }
1091
1092         if (substream_parity_present[substr]) {
1093             uint8_t parity, checksum;
1094
1095             if (substream_data_len[substr] * 8 - get_bits_count(&gb) != 16)
1096                 goto substream_length_mismatch;
1097
1098             parity   = ff_mlp_calculate_parity(buf, substream_data_len[substr] - 2);
1099             checksum = ff_mlp_checksum8       (buf, substream_data_len[substr] - 2);
1100
1101             if ((get_bits(&gb, 8) ^ parity) != 0xa9    )
1102                 av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR, "Substream %d parity check failed.\n", substr);
1103             if ( get_bits(&gb, 8)           != checksum)
1104                 av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR, "Substream %d checksum failed.\n"    , substr);
1105         }
1106
1107         if (substream_data_len[substr] * 8 != get_bits_count(&gb))
1108             goto substream_length_mismatch;
1109
1110 next_substr:
1111         if (!s->restart_seen)
1112             av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR,
1113                    "No restart header present in substream %d.\n", substr);
1114
1115         buf += substream_data_len[substr];
1116     }
1117
1118     rematrix_channels(m, m->max_decoded_substream);
1119
1120     if (output_data(m, m->max_decoded_substream, data, data_size) < 0)
1121         return -1;
1122
1123     return length;
1124
1125 substream_length_mismatch:
1126     av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR, "substream %d length mismatch\n", substr);
1127     return -1;
1128
1129 error:
1130     m->params_valid = 0;
1131     return -1;
1132 }
1133
1134 #if CONFIG_MLP_DECODER
1135 AVCodec mlp_decoder = {
1136     "mlp",
1137     CODEC_TYPE_AUDIO,
1138     CODEC_ID_MLP,
1139     sizeof(MLPDecodeContext),
1140     mlp_decode_init,
1141     NULL,
1142     NULL,
1143     read_access_unit,
1144     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("MLP (Meridian Lossless Packing)"),
1145 };
1146 #endif /* CONFIG_MLP_DECODER */
1147
1148 #if CONFIG_TRUEHD_DECODER
1149 AVCodec truehd_decoder = {
1150     "truehd",
1151     CODEC_TYPE_AUDIO,
1152     CODEC_ID_TRUEHD,
1153     sizeof(MLPDecodeContext),
1154     mlp_decode_init,
1155     NULL,
1156     NULL,
1157     read_access_unit,
1158     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("TrueHD"),
1159 };
1160 #endif /* CONFIG_TRUEHD_DECODER */