libavcodec/sonic.c

   1 /*
   2  * Simple free lossless/lossy audio codec
   3  * Copyright (c) 2004 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 #include "avcodec.h"
  22 #include "get_bits.h"
  23 #include "golomb.h"
  24
  25 /**
  26  * @file libavcodec/sonic.c
  27  * Simple free lossless/lossy audio codec
  28  * Based on Paul Francis Harrison's Bonk (http://www.logarithmic.net/pfh/bonk)
  29  * Written and designed by Alex Beregszaszi
  30  *
  31  * TODO:
  32  *  - CABAC put/get_symbol
  33  *  - independent quantizer for channels
  34  *  - >2 channels support
  35  *  - more decorrelation types
  36  *  - more tap_quant tests
  37  *  - selectable intlist writers/readers (bonk-style, golomb, cabac)
  38  */
  39
  40 #define MAX_CHANNELS 2
  41
  42 #define MID_SIDE 0
  43 #define LEFT_SIDE 1
  44 #define RIGHT_SIDE 2
  45
  46 typedef struct SonicContext {
  47     int lossless, decorrelation;
  48
  49     int num_taps, downsampling;
  50     double quantization;
  51
  52     int channels, samplerate, block_align, frame_size;
  53
  54     int *tap_quant;
  55     int *int_samples;
  56     int *coded_samples[MAX_CHANNELS];
  57
  58     // for encoding
  59     int *tail;
  60     int tail_size;
  61     int *window;
  62     int window_size;
  63
  64     // for decoding
  65     int *predictor_k;
  66     int *predictor_state[MAX_CHANNELS];
  67 } SonicContext;
  68
  69 #define LATTICE_SHIFT   10
  70 #define SAMPLE_SHIFT    4
  71 #define LATTICE_FACTOR  (1 << LATTICE_SHIFT)
  72 #define SAMPLE_FACTOR   (1 << SAMPLE_SHIFT)
  73
  74 #define BASE_QUANT      0.6
  75 #define RATE_VARIATION  3.0
  76
  77 static inline int divide(int a, int b)
  78 {
  79     if (a < 0)
  80         return -( (-a + b/2)/b );
  81     else
  82         return (a + b/2)/b;
  83 }
  84
  85 static inline int shift(int a,int b)
  86 {
  87     return (a+(1<<(b-1))) >> b;
  88 }
  89
  90 static inline int shift_down(int a,int b)
  91 {
  92     return (a>>b)+((a<0)?1:0);
  93 }
  94
  95 #if 1
  96 static inline int intlist_write(PutBitContext *pb, int *buf, int entries, int base_2_part)
  97 {
  98     int i;
  99
 100     for (i = 0; i < entries; i++)
 101         set_se_golomb(pb, buf[i]);
 102
 103     return 1;
 104 }
 105
 106 static inline int intlist_read(GetBitContext *gb, int *buf, int entries, int base_2_part)
 107 {
 108     int i;
 109
 110     for (i = 0; i < entries; i++)
 111         buf[i] = get_se_golomb(gb);
 112
 113     return 1;
 114 }
 115
 116 #else
 117
 118 #define ADAPT_LEVEL 8
 119
 120 static int bits_to_store(uint64_t x)
 121 {
 122     int res = 0;
 123
 124     while(x)
 125     {
 126         res++;
 127         x >>= 1;
 128     }
 129     return res;
 130 }
 131
 132 static void write_uint_max(PutBitContext *pb, unsigned int value, unsigned int max)
 133 {
 134     int i, bits;
 135
 136     if (!max)
 137         return;
 138
 139     bits = bits_to_store(max);
 140
 141     for (i = 0; i < bits-1; i++)
 142         put_bits(pb, 1, value & (1 << i));
 143
 144     if ( (value | (1 << (bits-1))) <= max)
 145         put_bits(pb, 1, value & (1 << (bits-1)));
 146 }
 147
 148 static unsigned int read_uint_max(GetBitContext *gb, int max)
 149 {
 150     int i, bits, value = 0;
 151
 152     if (!max)
 153         return 0;
 154
 155     bits = bits_to_store(max);
 156
 157     for (i = 0; i < bits-1; i++)
 158         if (get_bits1(gb))
 159             value += 1 << i;
 160
 161     if ( (value | (1<<(bits-1))) <= max)
 162         if (get_bits1(gb))
 163             value += 1 << (bits-1);
 164
 165     return value;
 166 }
 167
 168 static int intlist_write(PutBitContext *pb, int *buf, int entries, int base_2_part)
 169 {
 170     int i, j, x = 0, low_bits = 0, max = 0;
 171     int step = 256, pos = 0, dominant = 0, any = 0;
 172     int *copy, *bits;
 173
 174     copy = av_mallocz(4* entries);
 175     if (!copy)
 176         return -1;
 177
 178     if (base_2_part)
 179     {
 180         int energy = 0;
 181
 182         for (i = 0; i < entries; i++)
 183             energy += abs(buf[i]);
 184
 185         low_bits = bits_to_store(energy / (entries * 2));
 186         if (low_bits > 15)
 187             low_bits = 15;
 188
 189         put_bits(pb, 4, low_bits);
 190     }
 191
 192     for (i = 0; i < entries; i++)
 193     {
 194         put_bits(pb, low_bits, abs(buf[i]));
 195         copy[i] = abs(buf[i]) >> low_bits;
 196         if (copy[i] > max)
 197             max = abs(copy[i]);
 198     }
 199
 200     bits = av_mallocz(4* entries*max);
 201     if (!bits)
 202     {
 203 //        av_free(copy);
 204         return -1;
 205     }
 206
 207     for (i = 0; i <= max; i++)
 208     {
 209         for (j = 0; j < entries; j++)
 210             if (copy[j] >= i)
 211                 bits[x++] = copy[j] > i;
 212     }
 213
 214     // store bitstream
 215     while (pos < x)
 216     {
 217         int steplet = step >> 8;
 218
 219         if (pos + steplet > x)
 220             steplet = x - pos;
 221
 222         for (i = 0; i < steplet; i++)
 223             if (bits[i+pos] != dominant)
 224                 any = 1;
 225
 226         put_bits(pb, 1, any);
 227
 228         if (!any)
 229         {
 230             pos += steplet;
 231             step += step / ADAPT_LEVEL;
 232         }
 233         else
 234         {
 235             int interloper = 0;
 236
 237             while (((pos + interloper) < x) && (bits[pos + interloper] == dominant))
 238                 interloper++;
 239
 240             // note change
 241             write_uint_max(pb, interloper, (step >> 8) - 1);
 242
 243             pos += interloper + 1;
 244             step -= step / ADAPT_LEVEL;
 245         }
 246
 247         if (step < 256)
 248         {
 249             step = 65536 / step;
 250             dominant = !dominant;
 251         }
 252     }
 253
 254     // store signs
 255     for (i = 0; i < entries; i++)
 256         if (buf[i])
 257             put_bits(pb, 1, buf[i] < 0);
 258
 259 //    av_free(bits);
 260 //    av_free(copy);
 261
 262     return 0;
 263 }
 264
 265 static int intlist_read(GetBitContext *gb, int *buf, int entries, int base_2_part)
 266 {
 267     int i, low_bits = 0, x = 0;
 268     int n_zeros = 0, step = 256, dominant = 0;
 269     int pos = 0, level = 0;
 270     int *bits = av_mallocz(4* entries);
 271
 272     if (!bits)
 273         return -1;
 274
 275     if (base_2_part)
 276     {
 277         low_bits = get_bits(gb, 4);
 278
 279         if (low_bits)
 280             for (i = 0; i < entries; i++)
 281                 buf[i] = get_bits(gb, low_bits);
 282     }
 283
 284 //    av_log(NULL, AV_LOG_INFO, "entries: %d, low bits: %d\n", entries, low_bits);
 285
 286     while (n_zeros < entries)
 287     {
 288         int steplet = step >> 8;
 289
 290         if (!get_bits1(gb))
 291         {
 292             for (i = 0; i < steplet; i++)
 293                 bits[x++] = dominant;
 294
 295             if (!dominant)
 296                 n_zeros += steplet;
 297
 298             step += step / ADAPT_LEVEL;
 299         }
 300         else
 301         {
 302             int actual_run = read_uint_max(gb, steplet-1);
 303
 304 //            av_log(NULL, AV_LOG_INFO, "actual run: %d\n", actual_run);
 305
 306             for (i = 0; i < actual_run; i++)
 307                 bits[x++] = dominant;
 308
 309             bits[x++] = !dominant;
 310
 311             if (!dominant)
 312                 n_zeros += actual_run;
 313             else
 314                 n_zeros++;
 315
 316             step -= step / ADAPT_LEVEL;
 317         }
 318
 319         if (step < 256)
 320         {
 321             step = 65536 / step;
 322             dominant = !dominant;
 323         }
 324     }
 325
 326     // reconstruct unsigned values
 327     n_zeros = 0;
 328     for (i = 0; n_zeros < entries; i++)
 329     {
 330         while(1)
 331         {
 332             if (pos >= entries)
 333             {
 334                 pos = 0;
 335                 level += 1 << low_bits;
 336             }
 337
 338             if (buf[pos] >= level)
 339                 break;
 340
 341             pos++;
 342         }
 343
 344         if (bits[i])
 345             buf[pos] += 1 << low_bits;
 346         else
 347             n_zeros++;
 348
 349         pos++;
 350     }
 351 //    av_free(bits);
 352
 353     // read signs
 354     for (i = 0; i < entries; i++)
 355         if (buf[i] && get_bits1(gb))
 356             buf[i] = -buf[i];
 357
 358 //    av_log(NULL, AV_LOG_INFO, "zeros: %d pos: %d\n", n_zeros, pos);
 359
 360     return 0;
 361 }
 362 #endif
 363
 364 static void predictor_init_state(int *k, int *state, int order)
 365 {
 366     int i;
 367
 368     for (i = order-2; i >= 0; i--)
 369     {
 370         int j, p, x = state[i];
 371
 372         for (j = 0, p = i+1; p < order; j++,p++)
 373             {
 374             int tmp = x + shift_down(k[j] * state[p], LATTICE_SHIFT);
 375             state[p] += shift_down(k[j]*x, LATTICE_SHIFT);
 376             x = tmp;
 377         }
 378     }
 379 }
 380
 381 static int predictor_calc_error(int *k, int *state, int order, int error)
 382 {
 383     int i, x = error - shift_down(k[order-1] * state[order-1], LATTICE_SHIFT);
 384
 385 #if 1
 386     int *k_ptr = &(k[order-2]),
 387         *state_ptr = &(state[order-2]);
 388     for (i = order-2; i >= 0; i--, k_ptr--, state_ptr--)
 389     {
 390         int k_value = *k_ptr, state_value = *state_ptr;
 391         x -= shift_down(k_value * state_value, LATTICE_SHIFT);
 392         state_ptr[1] = state_value + shift_down(k_value * x, LATTICE_SHIFT);
 393     }
 394 #else
 395     for (i = order-2; i >= 0; i--)
 396     {
 397         x -= shift_down(k[i] * state[i], LATTICE_SHIFT);
 398         state[i+1] = state[i] + shift_down(k[i] * x, LATTICE_SHIFT);
 399     }
 400 #endif
 401
 402     // don't drift too far, to avoid overflows
 403     if (x >  (SAMPLE_FACTOR<<16)) x =  (SAMPLE_FACTOR<<16);
 404     if (x < -(SAMPLE_FACTOR<<16)) x = -(SAMPLE_FACTOR<<16);
 405
 406     state[0] = x;
 407
 408     return x;
 409 }
 410
 411 #if CONFIG_SONIC_ENCODER || CONFIG_SONIC_LS_ENCODER
 412 // Heavily modified Levinson-Durbin algorithm which
 413 // copes better with quantization, and calculates the
 414 // actual whitened result as it goes.
 415
 416 static void modified_levinson_durbin(int *window, int window_entries,
 417         int *out, int out_entries, int channels, int *tap_quant)
 418 {
 419     int i;
 420     int *state = av_mallocz(4* window_entries);
 421
 422     memcpy(state, window, 4* window_entries);
 423
 424     for (i = 0; i < out_entries; i++)
 425     {
 426         int step = (i+1)*channels, k, j;
 427         double xx = 0.0, xy = 0.0;
 428 #if 1
 429         int *x_ptr = &(window[step]), *state_ptr = &(state[0]);
 430         j = window_entries - step;
 431         for (;j>=0;j--,x_ptr++,state_ptr++)
 432         {
 433             double x_value = *x_ptr, state_value = *state_ptr;
 434             xx += state_value*state_value;
 435             xy += x_value*state_value;
 436         }
 437 #else
 438         for (j = 0; j <= (window_entries - step); j++);
 439         {
 440             double stepval = window[step+j], stateval = window[j];
 441 //            xx += (double)window[j]*(double)window[j];
 442 //            xy += (double)window[step+j]*(double)window[j];
 443             xx += stateval*stateval;
 444             xy += stepval*stateval;
 445         }
 446 #endif
 447         if (xx == 0.0)
 448             k = 0;
 449         else
 450             k = (int)(floor(-xy/xx * (double)LATTICE_FACTOR / (double)(tap_quant[i]) + 0.5));
 451
 452         if (k > (LATTICE_FACTOR/tap_quant[i]))
 453             k = LATTICE_FACTOR/tap_quant[i];
 454         if (-k > (LATTICE_FACTOR/tap_quant[i]))
 455             k = -(LATTICE_FACTOR/tap_quant[i]);
 456
 457         out[i] = k;
 458         k *= tap_quant[i];
 459
 460 #if 1
 461         x_ptr = &(window[step]);
 462         state_ptr = &(state[0]);
 463         j = window_entries - step;
 464         for (;j>=0;j--,x_ptr++,state_ptr++)
 465         {
 466             int x_value = *x_ptr, state_value = *state_ptr;
 467             *x_ptr = x_value + shift_down(k*state_value,LATTICE_SHIFT);
 468             *state_ptr = state_value + shift_down(k*x_value, LATTICE_SHIFT);
 469         }
 470 #else
 471         for (j=0; j <= (window_entries - step); j++)
 472         {
 473             int stepval = window[step+j], stateval=state[j];
 474             window[step+j] += shift_down(k * stateval, LATTICE_SHIFT);
 475             state[j] += shift_down(k * stepval, LATTICE_SHIFT);
 476         }
 477 #endif
 478     }
 479
 480     av_free(state);
 481 }
 482 #endif /* CONFIG_SONIC_ENCODER || CONFIG_SONIC_LS_ENCODER */
 483
 484 static const int samplerate_table[] =
 485     { 44100, 22050, 11025, 96000, 48000, 32000, 24000, 16000, 8000 };
 486
 487 #if CONFIG_SONIC_ENCODER || CONFIG_SONIC_LS_ENCODER
 488 static inline int code_samplerate(int samplerate)
 489 {
 490     switch (samplerate)
 491     {
 492         case 44100: return 0;
 493         case 22050: return 1;
 494         case 11025: return 2;
 495         case 96000: return 3;
 496         case 48000: return 4;
 497         case 32000: return 5;
 498         case 24000: return 6;
 499         case 16000: return 7;
 500         case 8000: return 8;
 501     }
 502     return -1;
 503 }
 504
 505 static av_cold int sonic_encode_init(AVCodecContext *avctx)
 506 {
 507     SonicContext *s = avctx->priv_data;
 508     PutBitContext pb;
 509     int i, version = 0;
 510
 511     if (avctx->channels > MAX_CHANNELS)
 512     {
 513         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Only mono and stereo streams are supported by now\n");
 514         return -1; /* only stereo or mono for now */
 515     }
 516
 517     if (avctx->channels == 2)
 518         s->decorrelation = MID_SIDE;
 519
 520     if (avctx->codec->id == CODEC_ID_SONIC_LS)
 521     {
 522         s->lossless = 1;
 523         s->num_taps = 32;
 524         s->downsampling = 1;
 525         s->quantization = 0.0;
 526     }
 527     else
 528     {
 529         s->num_taps = 128;
 530         s->downsampling = 2;
 531         s->quantization = 1.0;
 532     }
 533
 534     // max tap 2048
 535     if ((s->num_taps < 32) || (s->num_taps > 1024) ||
 536         ((s->num_taps>>5)<<5 != s->num_taps))
 537     {
 538         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid number of taps\n");
 539         return -1;
 540     }
 541
 542     // generate taps
 543     s->tap_quant = av_mallocz(4* s->num_taps);
 544     for (i = 0; i < s->num_taps; i++)
 545         s->tap_quant[i] = (int)(sqrt(i+1));
 546
 547     s->channels = avctx->channels;
 548     s->samplerate = avctx->sample_rate;
 549
 550     s->block_align = (int)(2048.0*s->samplerate/44100)/s->downsampling;
 551     s->frame_size = s->channels*s->block_align*s->downsampling;
 552
 553     s->tail = av_mallocz(4* s->num_taps*s->channels);
 554     if (!s->tail)
 555         return -1;
 556     s->tail_size = s->num_taps*s->channels;
 557
 558     s->predictor_k = av_mallocz(4 * s->num_taps);
 559     if (!s->predictor_k)
 560         return -1;
 561
 562     for (i = 0; i < s->channels; i++)
 563     {
 564         s->coded_samples[i] = av_mallocz(4* s->block_align);
 565         if (!s->coded_samples[i])
 566             return -1;
 567     }
 568
 569     s->int_samples = av_mallocz(4* s->frame_size);
 570
 571     s->window_size = ((2*s->tail_size)+s->frame_size);
 572     s->window = av_mallocz(4* s->window_size);
 573     if (!s->window)
 574         return -1;
 575
 576     avctx->extradata = av_mallocz(16);
 577     if (!avctx->extradata)
 578         return -1;
 579     init_put_bits(&pb, avctx->extradata, 16*8);
 580
 581     put_bits(&pb, 2, version); // version
 582     if (version == 1)
 583     {
 584         put_bits(&pb, 2, s->channels);
 585         put_bits(&pb, 4, code_samplerate(s->samplerate));
 586     }
 587     put_bits(&pb, 1, s->lossless);
 588     if (!s->lossless)
 589         put_bits(&pb, 3, SAMPLE_SHIFT); // XXX FIXME: sample precision
 590     put_bits(&pb, 2, s->decorrelation);
 591     put_bits(&pb, 2, s->downsampling);
 592     put_bits(&pb, 5, (s->num_taps >> 5)-1); // 32..1024
 593     put_bits(&pb, 1, 0); // XXX FIXME: no custom tap quant table
 594
 595     flush_put_bits(&pb);
 596     avctx->extradata_size = put_bits_count(&pb)/8;
 597
 598     av_log(avctx, AV_LOG_INFO, "Sonic: ver: %d ls: %d dr: %d taps: %d block: %d frame: %d downsamp: %d\n",
 599         version, s->lossless, s->decorrelation, s->num_taps, s->block_align, s->frame_size, s->downsampling);
 600
 601     avctx->coded_frame = avcodec_alloc_frame();
 602     if (!avctx->coded_frame)
 603         return AVERROR(ENOMEM);
 604     avctx->coded_frame->key_frame = 1;
 605     avctx->frame_size = s->block_align*s->downsampling;
 606
 607     return 0;
 608 }
 609
 610 static av_cold int sonic_encode_close(AVCodecContext *avctx)
 611 {
 612     SonicContext *s = avctx->priv_data;
 613     int i;
 614
 615     av_freep(&avctx->coded_frame);
 616
 617     for (i = 0; i < s->channels; i++)
 618         av_free(s->coded_samples[i]);
 619
 620     av_free(s->predictor_k);
 621     av_free(s->tail);
 622     av_free(s->tap_quant);
 623     av_free(s->window);
 624     av_free(s->int_samples);
 625
 626     return 0;
 627 }
 628
 629 static int sonic_encode_frame(AVCodecContext *avctx,
 630                             uint8_t *buf, int buf_size, void *data)
 631 {
 632     SonicContext *s = avctx->priv_data;
 633     PutBitContext pb;
 634     int i, j, ch, quant = 0, x = 0;
 635     short *samples = data;
 636
 637     init_put_bits(&pb, buf, buf_size*8);
 638
 639     // short -> internal
 640     for (i = 0; i < s->frame_size; i++)
 641         s->int_samples[i] = samples[i];
 642
 643     if (!s->lossless)
 644         for (i = 0; i < s->frame_size; i++)
 645             s->int_samples[i] = s->int_samples[i] << SAMPLE_SHIFT;
 646
 647     switch(s->decorrelation)
 648     {
 649         case MID_SIDE:
 650             for (i = 0; i < s->frame_size; i += s->channels)
 651             {
 652                 s->int_samples[i] += s->int_samples[i+1];
 653                 s->int_samples[i+1] -= shift(s->int_samples[i], 1);
 654             }
 655             break;
 656         case LEFT_SIDE:
 657             for (i = 0; i < s->frame_size; i += s->channels)
 658                 s->int_samples[i+1] -= s->int_samples[i];
 659             break;
 660         case RIGHT_SIDE:
 661             for (i = 0; i < s->frame_size; i += s->channels)
 662                 s->int_samples[i] -= s->int_samples[i+1];
 663             break;
 664     }
 665
 666     memset(s->window, 0, 4* s->window_size);
 667
 668     for (i = 0; i < s->tail_size; i++)
 669         s->window[x++] = s->tail[i];
 670
 671     for (i = 0; i < s->frame_size; i++)
 672         s->window[x++] = s->int_samples[i];
 673
 674     for (i = 0; i < s->tail_size; i++)
 675         s->window[x++] = 0;
 676
 677     for (i = 0; i < s->tail_size; i++)
 678         s->tail[i] = s->int_samples[s->frame_size - s->tail_size + i];
 679
 680     // generate taps
 681     modified_levinson_durbin(s->window, s->window_size,
 682                 s->predictor_k, s->num_taps, s->channels, s->tap_quant);
 683     if (intlist_write(&pb, s->predictor_k, s->num_taps, 0) < 0)
 684         return -1;
 685
 686     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++)
 687     {
 688         x = s->tail_size+ch;
 689         for (i = 0; i < s->block_align; i++)
 690         {
 691             int sum = 0;
 692             for (j = 0; j < s->downsampling; j++, x += s->channels)
 693                 sum += s->window[x];
 694             s->coded_samples[ch][i] = sum;
 695         }
 696     }
 697
 698     // simple rate control code
 699     if (!s->lossless)
 700     {
 701         double energy1 = 0.0, energy2 = 0.0;
 702         for (ch = 0; ch < s->channels; ch++)
 703         {
 704             for (i = 0; i < s->block_align; i++)
 705             {
 706                 double sample = s->coded_samples[ch][i];
 707                 energy2 += sample*sample;
 708                 energy1 += fabs(sample);
 709             }
 710         }
 711
 712         energy2 = sqrt(energy2/(s->channels*s->block_align));
 713         energy1 = sqrt(2.0)*energy1/(s->channels*s->block_align);
 714
 715         // increase bitrate when samples are like a gaussian distribution
 716         // reduce bitrate when samples are like a two-tailed exponential distribution
 717
 718         if (energy2 > energy1)
 719             energy2 += (energy2-energy1)*RATE_VARIATION;
 720
 721         quant = (int)(BASE_QUANT*s->quantization*energy2/SAMPLE_FACTOR);
 722 //        av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "quant: %d energy: %f / %f\n", quant, energy1, energy2);
 723
 724         if (quant < 1)
 725             quant = 1;
 726         if (quant > 65535)
 727             quant = 65535;
 728
 729         set_ue_golomb(&pb, quant);
 730
 731         quant *= SAMPLE_FACTOR;
 732     }
 733
 734     // write out coded samples
 735     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++)
 736     {
 737         if (!s->lossless)
 738             for (i = 0; i < s->block_align; i++)
 739                 s->coded_samples[ch][i] = divide(s->coded_samples[ch][i], quant);
 740
 741         if (intlist_write(&pb, s->coded_samples[ch], s->block_align, 1) < 0)
 742             return -1;
 743     }
 744
 745 //    av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "used bytes: %d\n", (put_bits_count(&pb)+7)/8);
 746
 747     flush_put_bits(&pb);
 748     return (put_bits_count(&pb)+7)/8;
 749 }
 750 #endif /* CONFIG_SONIC_ENCODER || CONFIG_SONIC_LS_ENCODER */
 751
 752 #if CONFIG_SONIC_DECODER
 753 static av_cold int sonic_decode_init(AVCodecContext *avctx)
 754 {
 755     SonicContext *s = avctx->priv_data;
 756     GetBitContext gb;
 757     int i, version;
 758
 759     s->channels = avctx->channels;
 760     s->samplerate = avctx->sample_rate;
 761
 762     if (!avctx->extradata)
 763     {
 764         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "No mandatory headers present\n");
 765         return -1;
 766     }
 767
 768     init_get_bits(&gb, avctx->extradata, avctx->extradata_size);
 769
 770     version = get_bits(&gb, 2);
 771     if (version > 1)
 772     {
 773         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unsupported Sonic version, please report\n");
 774         return -1;
 775     }
 776
 777     if (version == 1)
 778     {
 779         s->channels = get_bits(&gb, 2);
 780         s->samplerate = samplerate_table[get_bits(&gb, 4)];
 781         av_log(avctx, AV_LOG_INFO, "Sonicv2 chans: %d samprate: %d\n",
 782             s->channels, s->samplerate);
 783     }
 784
 785     if (s->channels > MAX_CHANNELS)
 786     {
 787         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Only mono and stereo streams are supported by now\n");
 788         return -1;
 789     }
 790
 791     s->lossless = get_bits1(&gb);
 792     if (!s->lossless)
 793         skip_bits(&gb, 3); // XXX FIXME
 794     s->decorrelation = get_bits(&gb, 2);
 795
 796     s->downsampling = get_bits(&gb, 2);
 797     s->num_taps = (get_bits(&gb, 5)+1)<<5;
 798     if (get_bits1(&gb)) // XXX FIXME
 799         av_log(avctx, AV_LOG_INFO, "Custom quant table\n");
 800
 801     s->block_align = (int)(2048.0*(s->samplerate/44100))/s->downsampling;
 802     s->frame_size = s->channels*s->block_align*s->downsampling;
 803 //    avctx->frame_size = s->block_align;
 804
 805     av_log(avctx, AV_LOG_INFO, "Sonic: ver: %d ls: %d dr: %d taps: %d block: %d frame: %d downsamp: %d\n",
 806         version, s->lossless, s->decorrelation, s->num_taps, s->block_align, s->frame_size, s->downsampling);
 807
 808     // generate taps
 809     s->tap_quant = av_mallocz(4* s->num_taps);
 810     for (i = 0; i < s->num_taps; i++)
 811         s->tap_quant[i] = (int)(sqrt(i+1));
 812
 813     s->predictor_k = av_mallocz(4* s->num_taps);
 814
 815     for (i = 0; i < s->channels; i++)
 816     {
 817         s->predictor_state[i] = av_mallocz(4* s->num_taps);
 818         if (!s->predictor_state[i])
 819             return -1;
 820     }
 821
 822     for (i = 0; i < s->channels; i++)
 823     {
 824         s->coded_samples[i] = av_mallocz(4* s->block_align);
 825         if (!s->coded_samples[i])
 826             return -1;
 827     }
 828     s->int_samples = av_mallocz(4* s->frame_size);
 829
 830     avctx->sample_fmt = SAMPLE_FMT_S16;
 831     return 0;
 832 }
 833
 834 static av_cold int sonic_decode_close(AVCodecContext *avctx)
 835 {
 836     SonicContext *s = avctx->priv_data;
 837     int i;
 838
 839     av_free(s->int_samples);
 840     av_free(s->tap_quant);
 841     av_free(s->predictor_k);
 842
 843     for (i = 0; i < s->channels; i++)
 844     {
 845         av_free(s->predictor_state[i]);
 846         av_free(s->coded_samples[i]);
 847     }
 848
 849     return 0;
 850 }
 851
 852 static int sonic_decode_frame(AVCodecContext *avctx,
 853                             void *data, int *data_size,
 854                             AVPacket *avpkt)
 855 {
 856     const uint8_t *buf = avpkt->data;
 857     int buf_size = avpkt->size;
 858     SonicContext *s = avctx->priv_data;
 859     GetBitContext gb;
 860     int i, quant, ch, j;
 861     short *samples = data;
 862
 863     if (buf_size == 0) return 0;
 864
 865 //    av_log(NULL, AV_LOG_INFO, "buf_size: %d\n", buf_size);
 866
 867     init_get_bits(&gb, buf, buf_size*8);
 868
 869     intlist_read(&gb, s->predictor_k, s->num_taps, 0);
 870
 871     // dequantize
 872     for (i = 0; i < s->num_taps; i++)
 873         s->predictor_k[i] *= s->tap_quant[i];
 874
 875     if (s->lossless)
 876         quant = 1;
 877     else
 878         quant = get_ue_golomb(&gb) * SAMPLE_FACTOR;
 879
 880 //    av_log(NULL, AV_LOG_INFO, "quant: %d\n", quant);
 881
 882     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++)
 883     {
 884         int x = ch;
 885
 886         predictor_init_state(s->predictor_k, s->predictor_state[ch], s->num_taps);
 887
 888         intlist_read(&gb, s->coded_samples[ch], s->block_align, 1);
 889
 890         for (i = 0; i < s->block_align; i++)
 891         {
 892             for (j = 0; j < s->downsampling - 1; j++)
 893             {
 894                 s->int_samples[x] = predictor_calc_error(s->predictor_k, s->predictor_state[ch], s->num_taps, 0);
 895                 x += s->channels;
 896             }
 897
 898             s->int_samples[x] = predictor_calc_error(s->predictor_k, s->predictor_state[ch], s->num_taps, s->coded_samples[ch][i] * quant);
 899             x += s->channels;
 900         }
 901
 902         for (i = 0; i < s->num_taps; i++)
 903             s->predictor_state[ch][i] = s->int_samples[s->frame_size - s->channels + ch - i*s->channels];
 904     }
 905
 906     switch(s->decorrelation)
 907     {
 908         case MID_SIDE:
 909             for (i = 0; i < s->frame_size; i += s->channels)
 910             {
 911                 s->int_samples[i+1] += shift(s->int_samples[i], 1);
 912                 s->int_samples[i] -= s->int_samples[i+1];
 913             }
 914             break;
 915         case LEFT_SIDE:
 916             for (i = 0; i < s->frame_size; i += s->channels)
 917                 s->int_samples[i+1] += s->int_samples[i];
 918             break;
 919         case RIGHT_SIDE:
 920             for (i = 0; i < s->frame_size; i += s->channels)
 921                 s->int_samples[i] += s->int_samples[i+1];
 922             break;
 923     }
 924
 925     if (!s->lossless)
 926         for (i = 0; i < s->frame_size; i++)
 927             s->int_samples[i] = shift(s->int_samples[i], SAMPLE_SHIFT);
 928
 929     // internal -> short
 930     for (i = 0; i < s->frame_size; i++)
 931         samples[i] = av_clip_int16(s->int_samples[i]);
 932
 933     align_get_bits(&gb);
 934
 935     *data_size = s->frame_size * 2;
 936
 937     return (get_bits_count(&gb)+7)/8;
 938 }
 939 #endif /* CONFIG_SONIC_DECODER */
 940
 941 #if CONFIG_SONIC_ENCODER
 942 AVCodec sonic_encoder = {
 943     "sonic",
 944     CODEC_TYPE_AUDIO,
 945     CODEC_ID_SONIC,
 946     sizeof(SonicContext),
 947     sonic_encode_init,
 948     sonic_encode_frame,
 949     sonic_encode_close,
 950     NULL,
 951     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Sonic"),
 952 };
 953 #endif
 954
 955 #if CONFIG_SONIC_LS_ENCODER
 956 AVCodec sonic_ls_encoder = {
 957     "sonicls",
 958     CODEC_TYPE_AUDIO,
 959     CODEC_ID_SONIC_LS,
 960     sizeof(SonicContext),
 961     sonic_encode_init,
 962     sonic_encode_frame,
 963     sonic_encode_close,
 964     NULL,
 965     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Sonic lossless"),
 966 };
 967 #endif
 968
 969 #if CONFIG_SONIC_DECODER
 970 AVCodec sonic_decoder = {
 971     "sonic",
 972     CODEC_TYPE_AUDIO,
 973     CODEC_ID_SONIC,
 974     sizeof(SonicContext),
 975     sonic_decode_init,
 976     NULL,
 977     sonic_decode_close,
 978     sonic_decode_frame,
 979     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Sonic"),
 980 };
 981 #endif