libavcodec/mpc.c

   1 /*
   2  * Musepack decoder
   3  * Copyright (c) 2006 Konstantin Shishkov
   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 /**
  24  * @file mpc.c Musepack decoder
  25  * MPEG Audio Layer 1/2 -like codec with frames of 1152 samples
  26  * divided into 32 subbands.
  27  */
  28
  29 #include "avcodec.h"
  30 #include "bitstream.h"
  31 #include "dsputil.h"
  32
  33 #ifdef CONFIG_MPEGAUDIO_HP
  34 #define USE_HIGHPRECISION
  35 #endif
  36 #include "mpegaudio.h"
  37
  38 #include "mpcdata.h"
  39
  40 #define BANDS            32
  41 #define SAMPLES_PER_BAND 36
  42 #define MPC_FRAME_SIZE   (BANDS * SAMPLES_PER_BAND)
  43
  44 static VLC scfi_vlc, dscf_vlc, hdr_vlc, quant_vlc[MPC7_QUANT_VLC_TABLES][2];
  45
  46 static DECLARE_ALIGNED_16(MPA_INT, mpa_window[512]);
  47
  48 typedef struct {
  49     DSPContext dsp;
  50     int IS, MSS, gapless;
  51     int lastframelen, bands;
  52     int oldDSCF[2][BANDS];
  53     int rnd;
  54     /* for synthesis */
  55     DECLARE_ALIGNED_16(MPA_INT, synth_buf[MPA_MAX_CHANNELS][512*2]);
  56     int synth_buf_offset[MPA_MAX_CHANNELS];
  57     DECLARE_ALIGNED_16(int32_t, sb_samples[MPA_MAX_CHANNELS][36][SBLIMIT]);
  58 } MPCContext;
  59
  60 /** Subband structure - hold all variables for each subband */
  61 typedef struct {
  62     int msf; ///< mid-stereo flag
  63     int res[2];
  64     int scfi[2];
  65     int scf_idx[2][3];
  66     int Q[2];
  67 }Band;
  68
  69 static int mpc7_decode_init(AVCodecContext * avctx)
  70 {
  71     int i, j;
  72     MPCContext *c = avctx->priv_data;
  73     GetBitContext gb;
  74     uint8_t buf[16];
  75     float f1=1.20050805774840750476 * 256;
  76     static int vlc_inited = 0;
  77
  78     if(avctx->extradata_size < 16){
  79         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Too small extradata size (%i)!\n", avctx->extradata_size);
  80         return -1;
  81     }
  82     memset(c->oldDSCF, 0, sizeof(c->oldDSCF));
  83     c->rnd = 0xDEADBEEF;
  84     dsputil_init(&c->dsp, avctx);
  85     c->dsp.bswap_buf(buf, avctx->extradata, 4);
  86     ff_mpa_synth_init(mpa_window);
  87     init_get_bits(&gb, buf, 128);
  88
  89     c->IS = get_bits1(&gb);
  90     c->MSS = get_bits1(&gb);
  91     c->bands = get_bits(&gb, 6);
  92     if(c->bands >= BANDS){
  93         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Too many bands: %i\n", c->bands);
  94         return -1;
  95     }
  96     skip_bits(&gb, 88);
  97     c->gapless = get_bits1(&gb);
  98     c->lastframelen = get_bits(&gb, 11);
  99     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "IS: %d, MSS: %d, TG: %d, LFL: %d, bands: %d\n",
 100             c->IS, c->MSS, c->gapless, c->lastframelen, c->bands);
 101
 102     if(vlc_inited) return 0;
 103     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "Initing VLC\n");
 104     if(init_vlc(&scfi_vlc, MPC7_SCFI_BITS, MPC7_SCFI_SIZE,
 105                 &mpc7_scfi[1], 2, 1,
 106                 &mpc7_scfi[0], 2, 1, INIT_VLC_USE_STATIC)){
 107         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot init SCFI VLC\n");
 108         return -1;
 109     }
 110     if(init_vlc(&dscf_vlc, MPC7_DSCF_BITS, MPC7_DSCF_SIZE,
 111                 &mpc7_dscf[1], 2, 1,
 112                 &mpc7_dscf[0], 2, 1, INIT_VLC_USE_STATIC)){
 113         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot init DSCF VLC\n");
 114         return -1;
 115     }
 116     if(init_vlc(&hdr_vlc, MPC7_HDR_BITS, MPC7_HDR_SIZE,
 117                 &mpc7_hdr[1], 2, 1,
 118                 &mpc7_hdr[0], 2, 1, INIT_VLC_USE_STATIC)){
 119         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot init HDR VLC\n");
 120         return -1;
 121     }
 122     for(i = 0; i < MPC7_QUANT_VLC_TABLES; i++){
 123         for(j = 0; j < 2; j++){
 124             if(init_vlc(&quant_vlc[i][j], 9, mpc7_quant_vlc_sizes[i],
 125                         &mpc7_quant_vlc[i][j][1], 4, 2,
 126                         &mpc7_quant_vlc[i][j][0], 4, 2, INIT_VLC_USE_STATIC)){
 127                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot init QUANT VLC %i,%i\n",i,j);
 128                 return -1;
 129             }
 130         }
 131     }
 132     vlc_inited = 1;
 133     return 0;
 134 }
 135
 136 // XXX replace with something better
 137 static int av_always_inline mpc_rnd(MPCContext *c)
 138 {
 139     c->rnd = c->rnd * 27 + 17;
 140     return c->rnd;
 141 }
 142
 143 /**
 144  * Process decoded Musepack data and produce PCM
 145  * @todo make it available for MPC8 and MPC6
 146  */
 147 static void mpc_synth(MPCContext *c, int16_t *out)
 148 {
 149     int dither_state = 0;
 150     int i, ch;
 151     OUT_INT samples[MPA_MAX_CHANNELS * MPA_FRAME_SIZE], *samples_ptr;
 152
 153     for(ch = 0;  ch < 2; ch++){
 154         samples_ptr = samples + ch;
 155         for(i = 0; i < SAMPLES_PER_BAND; i++) {
 156             ff_mpa_synth_filter(c->synth_buf[ch], &(c->synth_buf_offset[ch]),
 157                                 mpa_window, &dither_state,
 158                                 samples_ptr, 2,
 159                                 c->sb_samples[ch][i]);
 160             samples_ptr += 64;
 161         }
 162     }
 163     for(i = 0; i < MPC_FRAME_SIZE*2; i++)
 164         *out++=samples[i];
 165 }
 166
 167 /**
 168  * Fill samples for given subband
 169  */
 170 static void inline idx_to_quant(MPCContext *c, GetBitContext *gb, int idx, int *dst)
 171 {
 172     int i, i1, t;
 173     switch(idx){
 174     case -1:
 175         for(i = 0; i < SAMPLES_PER_BAND; i++){
 176             t = mpc_rnd(c);
 177             *dst++ = ((t>>24)& 0xFF) + ((t>>16) & 0xFF) + ((t>>8) & 0xFF) + (t & 0xFF) - 510;
 178         }
 179     case 1:
 180         i1 = get_bits1(gb);
 181         for(i = 0; i < SAMPLES_PER_BAND/3; i++){
 182             t = get_vlc2(gb, quant_vlc[0][i1].table, 9, 2);
 183             *dst++ = mpc_idx30[t];
 184             *dst++ = mpc_idx31[t];
 185             *dst++ = mpc_idx32[t];
 186         }
 187         break;
 188     case 2:
 189         i1 = get_bits1(gb);
 190         for(i = 0; i < SAMPLES_PER_BAND/2; i++){
 191             t = get_vlc2(gb, quant_vlc[1][i1].table, 9, 2);
 192             *dst++ = mpc_idx50[t];
 193             *dst++ = mpc_idx51[t];
 194         }
 195         break;
 196     case  3: case  4: case  5: case  6: case  7:
 197         i1 = get_bits1(gb);
 198         for(i = 0; i < SAMPLES_PER_BAND; i++)
 199             *dst++ = get_vlc2(gb, quant_vlc[idx-1][i1].table, 9, 2) - mpc7_quant_vlc_off[idx-1];
 200         break;
 201     case  8: case  9: case 10: case 11: case 12:
 202     case 13: case 14: case 15: case 16: case 17:
 203         t = (1 << (idx - 2)) - 1;
 204         for(i = 0; i < SAMPLES_PER_BAND; i++)
 205             *dst++ = get_bits(gb, idx - 1) - t;
 206         break;
 207     default: // case 0 and -2..-17
 208         return;
 209     }
 210 }
 211
 212 static int mpc7_decode_frame(AVCodecContext * avctx,
 213                             void *data, int *data_size,
 214                             uint8_t * buf, int buf_size)
 215 {
 216     MPCContext *c = avctx->priv_data;
 217     GetBitContext gb;
 218     uint8_t *bits;
 219     int i, j, ch, t;
 220     int mb = -1;
 221     Band bands[BANDS];
 222     int Q[2][MPC_FRAME_SIZE];
 223     int off;
 224     float mul;
 225     int bits_used, bits_avail;
 226
 227     memset(bands, 0, sizeof(bands));
 228     if(buf_size <= 4){
 229         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Too small buffer passed (%i bytes)\n", buf_size);
 230     }
 231
 232     bits = av_malloc((buf_size - 1) & ~3);
 233     c->dsp.bswap_buf(bits, buf + 4, (buf_size - 4) >> 2);
 234     init_get_bits(&gb, bits, (buf_size - 4)* 8);
 235     skip_bits(&gb, buf[0]);
 236
 237     /* read subband indexes */
 238     for(i = 0; i <= c->bands; i++){
 239         for(ch = 0; ch < 2; ch++){
 240             if(i) t = get_vlc2(&gb, hdr_vlc.table, MPC7_HDR_BITS, 1) - 5;
 241             if(!i || (t == 4)) bands[i].res[ch] = get_bits(&gb, 4);
 242             else bands[i].res[ch] = bands[i-1].res[ch] + t;
 243         }
 244
 245         if(bands[i].res[0] || bands[i].res[1]){
 246             mb = i;
 247             if(c->MSS) bands[i].msf = get_bits1(&gb);
 248         }
 249     }
 250     /* get scale indexes coding method */
 251     for(i = 0; i <= mb; i++)
 252         for(ch = 0; ch < 2; ch++)
 253             if(bands[i].res[ch]) bands[i].scfi[ch] = get_vlc2(&gb, scfi_vlc.table, MPC7_SCFI_BITS, 1);
 254     /* get scale indexes */
 255     for(i = 0; i <= mb; i++){
 256         for(ch = 0; ch < 2; ch++){
 257             if(bands[i].res[ch]){
 258                 bands[i].scf_idx[ch][2] = c->oldDSCF[ch][i];
 259                 t = get_vlc2(&gb, dscf_vlc.table, MPC7_DSCF_BITS, 1) - 7;
 260                 bands[i].scf_idx[ch][0] = (t == 8) ? get_bits(&gb, 6) : (bands[i].scf_idx[ch][2] + t);
 261                 switch(bands[i].scfi[ch]){
 262                 case 0:
 263                     t = get_vlc2(&gb, dscf_vlc.table, MPC7_DSCF_BITS, 1) - 7;
 264                     bands[i].scf_idx[ch][1] = (t == 8) ? get_bits(&gb, 6) : (bands[i].scf_idx[ch][0] + t);
 265                     t = get_vlc2(&gb, dscf_vlc.table, MPC7_DSCF_BITS, 1) - 7;
 266                     bands[i].scf_idx[ch][2] = (t == 8) ? get_bits(&gb, 6) : (bands[i].scf_idx[ch][1] + t);
 267                     break;
 268                 case 1:
 269                     t = get_vlc2(&gb, dscf_vlc.table, MPC7_DSCF_BITS, 1) - 7;
 270                     bands[i].scf_idx[ch][1] = (t == 8) ? get_bits(&gb, 6) : (bands[i].scf_idx[ch][0] + t);
 271                     bands[i].scf_idx[ch][2] = bands[i].scf_idx[ch][1];
 272                     break;
 273                 case 2:
 274                     bands[i].scf_idx[ch][1] = bands[i].scf_idx[ch][0];
 275                     t = get_vlc2(&gb, dscf_vlc.table, MPC7_DSCF_BITS, 1) - 7;
 276                     bands[i].scf_idx[ch][2] = (t == 8) ? get_bits(&gb, 6) : (bands[i].scf_idx[ch][1] + t);
 277                     break;
 278                 case 3:
 279                     bands[i].scf_idx[ch][2] = bands[i].scf_idx[ch][1] = bands[i].scf_idx[ch][0];
 280                     break;
 281                 }
 282                 c->oldDSCF[ch][i] = bands[i].scf_idx[ch][2];
 283             }
 284         }
 285     }
 286     /* get quantizers */
 287     memset(Q, 0, sizeof(Q));
 288     off = 0;
 289     for(i = 0; i < BANDS; i++, off += SAMPLES_PER_BAND)
 290         for(ch = 0; ch < 2; ch++)
 291             idx_to_quant(c, &gb, bands[i].res[ch], Q[ch] + off);
 292     /* dequantize */
 293     memset(c->sb_samples, 0, sizeof(c->sb_samples));
 294     off = 0;
 295     for(i = 0; i <= mb; i++, off += SAMPLES_PER_BAND){
 296         for(ch = 0; ch < 2; ch++){
 297             if(bands[i].res[ch]){
 298                 j = 0;
 299                 mul = mpc_CC[bands[i].res[ch]] * mpc7_SCF[bands[i].scf_idx[ch][0]];
 300                 for(; j < 12; j++)
 301                     c->sb_samples[ch][j][i] = mul * Q[ch][j + off];
 302                 mul = mpc_CC[bands[i].res[ch]] * mpc7_SCF[bands[i].scf_idx[ch][1]];
 303                 for(; j < 24; j++)
 304                     c->sb_samples[ch][j][i] = mul * Q[ch][j + off];
 305                 mul = mpc_CC[bands[i].res[ch]] * mpc7_SCF[bands[i].scf_idx[ch][2]];
 306                 for(; j < 36; j++)
 307                     c->sb_samples[ch][j][i] = mul * Q[ch][j + off];
 308             }
 309         }
 310         if(bands[i].msf){
 311             int t1, t2;
 312             for(j = 0; j < SAMPLES_PER_BAND; j++){
 313                 t1 = c->sb_samples[0][j][i];
 314                 t2 = c->sb_samples[1][j][i];
 315                 c->sb_samples[0][j][i] = t1 + t2;
 316                 c->sb_samples[1][j][i] = t1 - t2;
 317             }
 318         }
 319     }
 320
 321     mpc_synth(c, data);
 322
 323     av_free(bits);
 324
 325     bits_used = get_bits_count(&gb);
 326     bits_avail = (buf_size - 4) * 8;
 327     if(!buf[1] && ((bits_avail < bits_used) || (bits_used + 32 <= bits_avail))){
 328         av_log(NULL,0, "Error decoding frame: used %i of %i bits\n", bits_used, bits_avail);
 329         return -1;
 330     }
 331     *data_size = (buf[1] ? c->lastframelen : MPC_FRAME_SIZE) * 4;
 332
 333     return buf_size;
 334 }
 335
 336
 337 AVCodec mpc7_decoder = {
 338     "mpc sv7",
 339     CODEC_TYPE_AUDIO,
 340     CODEC_ID_MUSEPACK7,
 341     sizeof(MPCContext),
 342     mpc7_decode_init,
 343     NULL,
 344     NULL,
 345     mpc7_decode_frame,
 346 };