libavcodec/binkaudio.c

   1 /*
   2  * Bink Audio decoder
   3  * Copyright (c) 2007-2011 Peter Ross (pross@xvid.org)
   4  * Copyright (c) 2009 Daniel Verkamp (daniel@drv.nu)
   5  *
   6  * This file is part of Libav.
   7  *
   8  * Libav is free software; you can redistribute it and/or
   9  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  10  * License as published by the Free Software Foundation; either
  11  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  12  *
  13  * Libav is distributed in the hope that it will be useful,
  14  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  15  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  16  * Lesser General Public License for more details.
  17  *
  18  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  19  * License along with Libav; if not, write to the Free Software
  20  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  21  */
  22
  23 /**
  24  * @file
  25  * Bink Audio decoder
  26  *
  27  * Technical details here:
  28  *  http://wiki.multimedia.cx/index.php?title=Bink_Audio
  29  */
  30
  31 #include "avcodec.h"
  32 #define ALT_BITSTREAM_READER_LE
  33 #include "get_bits.h"
  34 #include "dsputil.h"
  35 #include "dct.h"
  36 #include "rdft.h"
  37 #include "fmtconvert.h"
  38 #include "libavutil/intfloat_readwrite.h"
  39
  40 extern const uint16_t ff_wma_critical_freqs[25];
  41
  42 #define MAX_CHANNELS 2
  43 #define BINK_BLOCK_MAX_SIZE (MAX_CHANNELS << 11)
  44
  45 typedef struct {
  46     GetBitContext gb;
  47     DSPContext dsp;
  48     FmtConvertContext fmt_conv;
  49     int version_b;          ///< Bink version 'b'
  50     int first;
  51     int channels;
  52     int frame_len;          ///< transform size (samples)
  53     int overlap_len;        ///< overlap size (samples)
  54     int block_size;
  55     int num_bands;
  56     unsigned int *bands;
  57     float root;
  58     DECLARE_ALIGNED(32, FFTSample, coeffs)[BINK_BLOCK_MAX_SIZE];
  59     DECLARE_ALIGNED(16, short, previous)[BINK_BLOCK_MAX_SIZE / 16];  ///< coeffs from previous audio block
  60     float *coeffs_ptr[MAX_CHANNELS]; ///< pointers to the coeffs arrays for float_to_int16_interleave
  61     union {
  62         RDFTContext rdft;
  63         DCTContext dct;
  64     } trans;
  65 } BinkAudioContext;
  66
  67
  68 static av_cold int decode_init(AVCodecContext *avctx)
  69 {
  70     BinkAudioContext *s = avctx->priv_data;
  71     int sample_rate = avctx->sample_rate;
  72     int sample_rate_half;
  73     int i;
  74     int frame_len_bits;
  75
  76     dsputil_init(&s->dsp, avctx);
  77     ff_fmt_convert_init(&s->fmt_conv, avctx);
  78
  79     /* determine frame length */
  80     if (avctx->sample_rate < 22050) {
  81         frame_len_bits = 9;
  82     } else if (avctx->sample_rate < 44100) {
  83         frame_len_bits = 10;
  84     } else {
  85         frame_len_bits = 11;
  86     }
  87
  88     if (avctx->channels > MAX_CHANNELS) {
  89         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "too many channels: %d\n", avctx->channels);
  90         return -1;
  91     }
  92
  93     s->version_b = avctx->extradata && avctx->extradata[3] == 'b';
  94
  95     if (avctx->codec->id == CODEC_ID_BINKAUDIO_RDFT) {
  96         // audio is already interleaved for the RDFT format variant
  97         sample_rate  *= avctx->channels;
  98         s->channels = 1;
  99         if (!s->version_b)
 100             frame_len_bits += av_log2(avctx->channels);
 101     } else {
 102         s->channels = avctx->channels;
 103     }
 104
 105     s->frame_len     = 1 << frame_len_bits;
 106     s->overlap_len   = s->frame_len / 16;
 107     s->block_size    = (s->frame_len - s->overlap_len) * s->channels;
 108     sample_rate_half = (sample_rate + 1) / 2;
 109     s->root          = 2.0 / sqrt(s->frame_len);
 110
 111     /* calculate number of bands */
 112     for (s->num_bands = 1; s->num_bands < 25; s->num_bands++)
 113         if (sample_rate_half <= ff_wma_critical_freqs[s->num_bands - 1])
 114             break;
 115
 116     s->bands = av_malloc((s->num_bands + 1) * sizeof(*s->bands));
 117     if (!s->bands)
 118         return AVERROR(ENOMEM);
 119
 120     /* populate bands data */
 121     s->bands[0] = 2;
 122     for (i = 1; i < s->num_bands; i++)
 123         s->bands[i] = (ff_wma_critical_freqs[i - 1] * s->frame_len / sample_rate_half) & ~1;
 124     s->bands[s->num_bands] = s->frame_len;
 125
 126     s->first = 1;
 127     avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_S16;
 128
 129     for (i = 0; i < s->channels; i++)
 130         s->coeffs_ptr[i] = s->coeffs + i * s->frame_len;
 131
 132     if (CONFIG_BINKAUDIO_RDFT_DECODER && avctx->codec->id == CODEC_ID_BINKAUDIO_RDFT)
 133         ff_rdft_init(&s->trans.rdft, frame_len_bits, DFT_C2R);
 134     else if (CONFIG_BINKAUDIO_DCT_DECODER)
 135         ff_dct_init(&s->trans.dct, frame_len_bits, DCT_III);
 136     else
 137         return -1;
 138
 139     return 0;
 140 }
 141
 142 static float get_float(GetBitContext *gb)
 143 {
 144     int power = get_bits(gb, 5);
 145     float f = ldexpf(get_bits_long(gb, 23), power - 23);
 146     if (get_bits1(gb))
 147         f = -f;
 148     return f;
 149 }
 150
 151 static const uint8_t rle_length_tab[16] = {
 152     2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 32, 64
 153 };
 154
 155 /**
 156  * Decode Bink Audio block
 157  * @param[out] out Output buffer (must contain s->block_size elements)
 158  */
 159 static void decode_block(BinkAudioContext *s, short *out, int use_dct)
 160 {
 161     int ch, i, j, k;
 162     float q, quant[25];
 163     int width, coeff;
 164     GetBitContext *gb = &s->gb;
 165
 166     if (use_dct)
 167         skip_bits(gb, 2);
 168
 169     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
 170         FFTSample *coeffs = s->coeffs_ptr[ch];
 171         if (s->version_b) {
 172             coeffs[0] = av_int2flt(get_bits(gb, 32)) * s->root;
 173             coeffs[1] = av_int2flt(get_bits(gb, 32)) * s->root;
 174         } else {
 175             coeffs[0] = get_float(gb) * s->root;
 176             coeffs[1] = get_float(gb) * s->root;
 177         }
 178
 179         for (i = 0; i < s->num_bands; i++) {
 180             /* constant is result of 0.066399999/log10(M_E) */
 181             int value = get_bits(gb, 8);
 182             quant[i] = expf(FFMIN(value, 95) * 0.15289164787221953823f) * s->root;
 183         }
 184
 185         k = 0;
 186         q = quant[0];
 187
 188         // parse coefficients
 189         i = 2;
 190         while (i < s->frame_len) {
 191             if (s->version_b) {
 192                 j = i + 16;
 193             } else if (get_bits1(gb)) {
 194                 j = i + rle_length_tab[get_bits(gb, 4)] * 8;
 195             } else {
 196                 j = i + 8;
 197             }
 198
 199             j = FFMIN(j, s->frame_len);
 200
 201             width = get_bits(gb, 4);
 202             if (width == 0) {
 203                 memset(coeffs + i, 0, (j - i) * sizeof(*coeffs));
 204                 i = j;
 205                 while (s->bands[k] < i)
 206                     q = quant[k++];
 207             } else {
 208                 while (i < j) {
 209                     if (s->bands[k] == i)
 210                         q = quant[k++];
 211                     coeff = get_bits(gb, width);
 212                     if (coeff) {
 213                         if (get_bits1(gb))
 214                             coeffs[i] = -q * coeff;
 215                         else
 216                             coeffs[i] =  q * coeff;
 217                     } else {
 218                         coeffs[i] = 0.0f;
 219                     }
 220                     i++;
 221                 }
 222             }
 223         }
 224
 225         if (CONFIG_BINKAUDIO_DCT_DECODER && use_dct) {
 226             coeffs[0] /= 0.5;
 227             s->trans.dct.dct_calc(&s->trans.dct,  coeffs);
 228             s->dsp.vector_fmul_scalar(coeffs, coeffs, s->frame_len / 2, s->frame_len);
 229         }
 230         else if (CONFIG_BINKAUDIO_RDFT_DECODER)
 231             s->trans.rdft.rdft_calc(&s->trans.rdft, coeffs);
 232     }
 233
 234     s->fmt_conv.float_to_int16_interleave(out, (const float **)s->coeffs_ptr,
 235                                           s->frame_len, s->channels);
 236
 237     if (!s->first) {
 238         int count = s->overlap_len * s->channels;
 239         int shift = av_log2(count);
 240         for (i = 0; i < count; i++) {
 241             out[i] = (s->previous[i] * (count - i) + out[i] * i) >> shift;
 242         }
 243     }
 244
 245     memcpy(s->previous, out + s->block_size,
 246            s->overlap_len * s->channels * sizeof(*out));
 247
 248     s->first = 0;
 249 }
 250
 251 static av_cold int decode_end(AVCodecContext *avctx)
 252 {
 253     BinkAudioContext * s = avctx->priv_data;
 254     av_freep(&s->bands);
 255     if (CONFIG_BINKAUDIO_RDFT_DECODER && avctx->codec->id == CODEC_ID_BINKAUDIO_RDFT)
 256         ff_rdft_end(&s->trans.rdft);
 257     else if (CONFIG_BINKAUDIO_DCT_DECODER)
 258         ff_dct_end(&s->trans.dct);
 259     return 0;
 260 }
 261
 262 static void get_bits_align32(GetBitContext *s)
 263 {
 264     int n = (-get_bits_count(s)) & 31;
 265     if (n) skip_bits(s, n);
 266 }
 267
 268 static int decode_frame(AVCodecContext *avctx,
 269                         void *data, int *data_size,
 270                         AVPacket *avpkt)
 271 {
 272     BinkAudioContext *s = avctx->priv_data;
 273     const uint8_t *buf  = avpkt->data;
 274     int buf_size        = avpkt->size;
 275     short *samples      = data;
 276     short *samples_end  = (short*)((uint8_t*)data + *data_size);
 277     int reported_size;
 278     GetBitContext *gb = &s->gb;
 279
 280     init_get_bits(gb, buf, buf_size * 8);
 281
 282     reported_size = get_bits_long(gb, 32);
 283     while (get_bits_count(gb) / 8 < buf_size &&
 284            samples + s->block_size <= samples_end) {
 285         decode_block(s, samples, avctx->codec->id == CODEC_ID_BINKAUDIO_DCT);
 286         samples += s->block_size;
 287         get_bits_align32(gb);
 288     }
 289
 290     *data_size = FFMIN(reported_size, (uint8_t*)samples - (uint8_t*)data);
 291     return buf_size;
 292 }
 293
 294 AVCodec ff_binkaudio_rdft_decoder = {
 295     .name           = "binkaudio_rdft",
 296     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 297     .id             = CODEC_ID_BINKAUDIO_RDFT,
 298     .priv_data_size = sizeof(BinkAudioContext),
 299     .init           = decode_init,
 300     .close          = decode_end,
 301     .decode         = decode_frame,
 302     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Bink Audio (RDFT)")
 303 };
 304
 305 AVCodec ff_binkaudio_dct_decoder = {
 306     .name           = "binkaudio_dct",
 307     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 308     .id             = CODEC_ID_BINKAUDIO_DCT,
 309     .priv_data_size = sizeof(BinkAudioContext),
 310     .init           = decode_init,
 311     .close          = decode_end,
 312     .decode         = decode_frame,
 313     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Bink Audio (DCT)")
 314 };