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     int frames_to_skip;
  55     /* for synthesis */
  56     DECLARE_ALIGNED_16(MPA_INT, synth_buf[MPA_MAX_CHANNELS][512*2]);
  57     int synth_buf_offset[MPA_MAX_CHANNELS];
  58     DECLARE_ALIGNED_16(int32_t, sb_samples[MPA_MAX_CHANNELS][36][SBLIMIT]);
  59 } MPCContext;
  60
  61 /** Subband structure - hold all variables for each subband */
  62 typedef struct {
  63     int msf; ///< mid-stereo flag
  64     int res[2];
  65     int scfi[2];
  66     int scf_idx[2][3];
  67     int Q[2];
  68 }Band;
  69
  70 static int mpc7_decode_init(AVCodecContext * avctx)
  71 {
  72     int i, j;
  73     MPCContext *c = avctx->priv_data;
  74     GetBitContext gb;
  75     uint8_t buf[16];
  76     float f1=1.20050805774840750476 * 256;
  77     static int vlc_inited = 0;
  78
  79     if(avctx->extradata_size < 16){
  80         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Too small extradata size (%i)!\n", avctx->extradata_size);
  81         return -1;
  82     }
  83     memset(c->oldDSCF, 0, sizeof(c->oldDSCF));
  84     c->rnd = 0xDEADBEEF;
  85     dsputil_init(&c->dsp, avctx);
  86     c->dsp.bswap_buf(buf, avctx->extradata, 4);
  87     ff_mpa_synth_init(mpa_window);
  88     init_get_bits(&gb, buf, 128);
  89
  90     c->IS = get_bits1(&gb);
  91     c->MSS = get_bits1(&gb);
  92     c->bands = get_bits(&gb, 6);
  93     if(c->bands >= BANDS){
  94         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Too many bands: %i\n", c->bands);
  95         return -1;
  96     }
  97     skip_bits(&gb, 88);
  98     c->gapless = get_bits1(&gb);
  99     c->lastframelen = get_bits(&gb, 11);
 100     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "IS: %d, MSS: %d, TG: %d, LFL: %d, bands: %d\n",
 101             c->IS, c->MSS, c->gapless, c->lastframelen, c->bands);
 102     c->frames_to_skip = 0;
 103
 104     if(vlc_inited) return 0;
 105     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "Initing VLC\n");
 106     if(init_vlc(&scfi_vlc, MPC7_SCFI_BITS, MPC7_SCFI_SIZE,
 107                 &mpc7_scfi[1], 2, 1,
 108                 &mpc7_scfi[0], 2, 1, INIT_VLC_USE_STATIC)){
 109         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot init SCFI VLC\n");
 110         return -1;
 111     }
 112     if(init_vlc(&dscf_vlc, MPC7_DSCF_BITS, MPC7_DSCF_SIZE,
 113                 &mpc7_dscf[1], 2, 1,
 114                 &mpc7_dscf[0], 2, 1, INIT_VLC_USE_STATIC)){
 115         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot init DSCF VLC\n");
 116         return -1;
 117     }
 118     if(init_vlc(&hdr_vlc, MPC7_HDR_BITS, MPC7_HDR_SIZE,
 119                 &mpc7_hdr[1], 2, 1,
 120                 &mpc7_hdr[0], 2, 1, INIT_VLC_USE_STATIC)){
 121         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot init HDR VLC\n");
 122         return -1;
 123     }
 124     for(i = 0; i < MPC7_QUANT_VLC_TABLES; i++){
 125         for(j = 0; j < 2; j++){
 126             if(init_vlc(&quant_vlc[i][j], 9, mpc7_quant_vlc_sizes[i],
 127                         &mpc7_quant_vlc[i][j][1], 4, 2,
 128                         &mpc7_quant_vlc[i][j][0], 4, 2, INIT_VLC_USE_STATIC)){
 129                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot init QUANT VLC %i,%i\n",i,j);
 130                 return -1;
 131             }
 132         }
 133     }
 134     vlc_inited = 1;
 135     return 0;
 136 }
 137
 138 // XXX replace with something better
 139 static int av_always_inline mpc_rnd(MPCContext *c)
 140 {
 141     c->rnd = c->rnd * 27 + 17;
 142     return c->rnd;
 143 }
 144
 145 /**
 146  * Process decoded Musepack data and produce PCM
 147  * @todo make it available for MPC8 and MPC6
 148  */
 149 static void mpc_synth(MPCContext *c, int16_t *out)
 150 {
 151     int dither_state = 0;
 152     int i, ch;
 153     OUT_INT samples[MPA_MAX_CHANNELS * MPA_FRAME_SIZE], *samples_ptr;
 154
 155     for(ch = 0;  ch < 2; ch++){
 156         samples_ptr = samples + ch;
 157         for(i = 0; i < SAMPLES_PER_BAND; i++) {
 158             ff_mpa_synth_filter(c->synth_buf[ch], &(c->synth_buf_offset[ch]),
 159                                 mpa_window, &dither_state,
 160                                 samples_ptr, 2,
 161                                 c->sb_samples[ch][i]);
 162             samples_ptr += 64;
 163         }
 164     }
 165     for(i = 0; i < MPC_FRAME_SIZE*2; i++)
 166         *out++=samples[i];
 167 }
 168
 169 /**
 170  * Fill samples for given subband
 171  */
 172 static void inline idx_to_quant(MPCContext *c, GetBitContext *gb, int idx, int *dst)
 173 {
 174     int i, i1, t;
 175     switch(idx){
 176     case -1:
 177         for(i = 0; i < SAMPLES_PER_BAND; i++){
 178             t = mpc_rnd(c);
 179             *dst++ = ((t>>24)& 0xFF) + ((t>>16) & 0xFF) + ((t>>8) & 0xFF) + (t & 0xFF) - 510;
 180         }
 181     case 1:
 182         i1 = get_bits1(gb);
 183         for(i = 0; i < SAMPLES_PER_BAND/3; i++){
 184             t = get_vlc2(gb, quant_vlc[0][i1].table, 9, 2);
 185             *dst++ = mpc_idx30[t];
 186             *dst++ = mpc_idx31[t];
 187             *dst++ = mpc_idx32[t];
 188         }
 189         break;
 190     case 2:
 191         i1 = get_bits1(gb);
 192         for(i = 0; i < SAMPLES_PER_BAND/2; i++){
 193             t = get_vlc2(gb, quant_vlc[1][i1].table, 9, 2);
 194             *dst++ = mpc_idx50[t];
 195             *dst++ = mpc_idx51[t];
 196         }
 197         break;
 198     case  3: case  4: case  5: case  6: case  7:
 199         i1 = get_bits1(gb);
 200         for(i = 0; i < SAMPLES_PER_BAND; i++)
 201             *dst++ = get_vlc2(gb, quant_vlc[idx-1][i1].table, 9, 2) - mpc7_quant_vlc_off[idx-1];
 202         break;
 203     case  8: case  9: case 10: case 11: case 12:
 204     case 13: case 14: case 15: case 16: case 17:
 205         t = (1 << (idx - 2)) - 1;
 206         for(i = 0; i < SAMPLES_PER_BAND; i++)
 207             *dst++ = get_bits(gb, idx - 1) - t;
 208         break;
 209     default: // case 0 and -2..-17
 210         return;
 211     }
 212 }
 213
 214 static int mpc7_decode_frame(AVCodecContext * avctx,
 215                             void *data, int *data_size,
 216                             uint8_t * buf, int buf_size)
 217 {
 218     MPCContext *c = avctx->priv_data;
 219     GetBitContext gb;
 220     uint8_t *bits;
 221     int i, j, ch, t;
 222     int mb = -1;
 223     Band bands[BANDS];
 224     int Q[2][MPC_FRAME_SIZE];
 225     int off;
 226     float mul;
 227     int bits_used, bits_avail;
 228
 229     memset(bands, 0, sizeof(bands));
 230     if(buf_size <= 4){
 231         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Too small buffer passed (%i bytes)\n", buf_size);
 232     }
 233
 234     bits = av_malloc((buf_size - 1) & ~3);
 235     c->dsp.bswap_buf(bits, buf + 4, (buf_size - 4) >> 2);
 236     init_get_bits(&gb, bits, (buf_size - 4)* 8);
 237     skip_bits(&gb, buf[0]);
 238
 239     /* read subband indexes */
 240     for(i = 0; i <= c->bands; i++){
 241         for(ch = 0; ch < 2; ch++){
 242             if(i) t = get_vlc2(&gb, hdr_vlc.table, MPC7_HDR_BITS, 1) - 5;
 243             if(!i || (t == 4)) bands[i].res[ch] = get_bits(&gb, 4);
 244             else bands[i].res[ch] = bands[i-1].res[ch] + t;
 245         }
 246
 247         if(bands[i].res[0] || bands[i].res[1]){
 248             mb = i;
 249             if(c->MSS) bands[i].msf = get_bits1(&gb);
 250         }
 251     }
 252     /* get scale indexes coding method */
 253     for(i = 0; i <= mb; i++)
 254         for(ch = 0; ch < 2; ch++)
 255             if(bands[i].res[ch]) bands[i].scfi[ch] = get_vlc2(&gb, scfi_vlc.table, MPC7_SCFI_BITS, 1);
 256     /* get scale indexes */
 257     for(i = 0; i <= mb; i++){
 258         for(ch = 0; ch < 2; ch++){
 259             if(bands[i].res[ch]){
 260                 bands[i].scf_idx[ch][2] = c->oldDSCF[ch][i];
 261                 t = get_vlc2(&gb, dscf_vlc.table, MPC7_DSCF_BITS, 1) - 7;
 262                 bands[i].scf_idx[ch][0] = (t == 8) ? get_bits(&gb, 6) : (bands[i].scf_idx[ch][2] + t);
 263                 switch(bands[i].scfi[ch]){
 264                 case 0:
 265                     t = get_vlc2(&gb, dscf_vlc.table, MPC7_DSCF_BITS, 1) - 7;
 266                     bands[i].scf_idx[ch][1] = (t == 8) ? get_bits(&gb, 6) : (bands[i].scf_idx[ch][0] + t);
 267                     t = get_vlc2(&gb, dscf_vlc.table, MPC7_DSCF_BITS, 1) - 7;
 268                     bands[i].scf_idx[ch][2] = (t == 8) ? get_bits(&gb, 6) : (bands[i].scf_idx[ch][1] + t);
 269                     break;
 270                 case 1:
 271                     t = get_vlc2(&gb, dscf_vlc.table, MPC7_DSCF_BITS, 1) - 7;
 272                     bands[i].scf_idx[ch][1] = (t == 8) ? get_bits(&gb, 6) : (bands[i].scf_idx[ch][0] + t);
 273                     bands[i].scf_idx[ch][2] = bands[i].scf_idx[ch][1];
 274                     break;
 275                 case 2:
 276                     bands[i].scf_idx[ch][1] = bands[i].scf_idx[ch][0];
 277                     t = get_vlc2(&gb, dscf_vlc.table, MPC7_DSCF_BITS, 1) - 7;
 278                     bands[i].scf_idx[ch][2] = (t == 8) ? get_bits(&gb, 6) : (bands[i].scf_idx[ch][1] + t);
 279                     break;
 280                 case 3:
 281                     bands[i].scf_idx[ch][2] = bands[i].scf_idx[ch][1] = bands[i].scf_idx[ch][0];
 282                     break;
 283                 }
 284                 c->oldDSCF[ch][i] = bands[i].scf_idx[ch][2];
 285             }
 286         }
 287     }
 288     /* get quantizers */
 289     memset(Q, 0, sizeof(Q));
 290     off = 0;
 291     for(i = 0; i < BANDS; i++, off += SAMPLES_PER_BAND)
 292         for(ch = 0; ch < 2; ch++)
 293             idx_to_quant(c, &gb, bands[i].res[ch], Q[ch] + off);
 294     /* dequantize */
 295     memset(c->sb_samples, 0, sizeof(c->sb_samples));
 296     off = 0;
 297     for(i = 0; i <= mb; i++, off += SAMPLES_PER_BAND){
 298         for(ch = 0; ch < 2; ch++){
 299             if(bands[i].res[ch]){
 300                 j = 0;
 301                 mul = mpc_CC[bands[i].res[ch]] * mpc7_SCF[bands[i].scf_idx[ch][0]];
 302                 for(; j < 12; j++)
 303                     c->sb_samples[ch][j][i] = mul * Q[ch][j + off];
 304                 mul = mpc_CC[bands[i].res[ch]] * mpc7_SCF[bands[i].scf_idx[ch][1]];
 305                 for(; j < 24; j++)
 306                     c->sb_samples[ch][j][i] = mul * Q[ch][j + off];
 307                 mul = mpc_CC[bands[i].res[ch]] * mpc7_SCF[bands[i].scf_idx[ch][2]];
 308                 for(; j < 36; j++)
 309                     c->sb_samples[ch][j][i] = mul * Q[ch][j + off];
 310             }
 311         }
 312         if(bands[i].msf){
 313             int t1, t2;
 314             for(j = 0; j < SAMPLES_PER_BAND; j++){
 315                 t1 = c->sb_samples[0][j][i];
 316                 t2 = c->sb_samples[1][j][i];
 317                 c->sb_samples[0][j][i] = t1 + t2;
 318                 c->sb_samples[1][j][i] = t1 - t2;
 319             }
 320         }
 321     }
 322
 323     mpc_synth(c, data);
 324
 325     av_free(bits);
 326
 327     bits_used = get_bits_count(&gb);
 328     bits_avail = (buf_size - 4) * 8;
 329     if(!buf[1] && ((bits_avail < bits_used) || (bits_used + 32 <= bits_avail))){
 330         av_log(NULL,0, "Error decoding frame: used %i of %i bits\n", bits_used, bits_avail);
 331         return -1;
 332     }
 333     if(c->frames_to_skip){
 334         c->frames_to_skip--;
 335         *data_size = 0;
 336         return buf_size;
 337     }
 338     *data_size = (buf[1] ? c->lastframelen : MPC_FRAME_SIZE) * 4;
 339
 340     return buf_size;
 341 }
 342
 343 static void mpc7_decode_flush(AVCodecContext *avctx)
 344 {
 345     MPCContext *c = avctx->priv_data;
 346
 347     memset(c->oldDSCF, 0, sizeof(c->oldDSCF));
 348     c->frames_to_skip = 32;
 349 }
 350
 351 AVCodec mpc7_decoder = {
 352     "mpc sv7",
 353     CODEC_TYPE_AUDIO,
 354     CODEC_ID_MUSEPACK7,
 355     sizeof(MPCContext),
 356     mpc7_decode_init,
 357     NULL,
 358     NULL,
 359     mpc7_decode_frame,
 360     .flush = mpc7_decode_flush,
 361 };