libavcodec/pcm-mpeg.c

   1 /*
   2  * LPCM codecs for PCM formats found in MPEG streams
   3  * Copyright (c) 2009 Christian Schmidt
   4  *
   5  * This file is part of Libav.
   6  *
   7  * Libav 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  * Libav 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 Libav; 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
  24  * PCM codecs for encodings found in MPEG streams (DVD/Blu-ray)
  25  */
  26
  27 #include "libavutil/audioconvert.h"
  28 #include "avcodec.h"
  29 #include "bytestream.h"
  30
  31 /*
  32  * Channel Mapping according to
  33  * Blu-ray Disc Read-Only Format Version 1
  34  * Part 3: Audio Visual Basic Specifications
  35  * mono     M1    X
  36  * stereo   L     R
  37  * 3/0      L     R    C    X
  38  * 2/1      L     R    S    X
  39  * 3/1      L     R    C    S
  40  * 2/2      L     R    LS   RS
  41  * 3/2      L     R    C    LS    RS    X
  42  * 3/2+lfe  L     R    C    LS    RS    lfe
  43  * 3/4      L     R    C    LS    Rls   Rrs  RS   X
  44  * 3/4+lfe  L     R    C    LS    Rls   Rrs  RS   lfe
  45  */
  46
  47 /**
  48  * Parse the header of a LPCM frame read from a MPEG-TS stream
  49  * @param avctx the codec context
  50  * @param header pointer to the first four bytes of the data packet
  51  */
  52 static int pcm_bluray_parse_header(AVCodecContext *avctx,
  53                                    const uint8_t *header)
  54 {
  55     static const uint8_t bits_per_samples[4] = { 0, 16, 20, 24 };
  56     static const uint32_t channel_layouts[16] = {
  57         0, AV_CH_LAYOUT_MONO, 0, AV_CH_LAYOUT_STEREO, AV_CH_LAYOUT_SURROUND,
  58         AV_CH_LAYOUT_2_1, AV_CH_LAYOUT_4POINT0, AV_CH_LAYOUT_2_2, AV_CH_LAYOUT_5POINT0,
  59         AV_CH_LAYOUT_5POINT1, AV_CH_LAYOUT_7POINT0, AV_CH_LAYOUT_7POINT1, 0, 0, 0, 0
  60     };
  61     static const uint8_t channels[16] = {
  62         0, 1, 0, 2, 3, 3, 4, 4, 5, 6, 7, 8, 0, 0, 0, 0
  63     };
  64     uint8_t channel_layout = header[2] >> 4;
  65
  66     if (avctx->debug & FF_DEBUG_PICT_INFO)
  67         av_dlog(avctx, "pcm_bluray_parse_header: header = %02x%02x%02x%02x\n",
  68                 header[0], header[1], header[2], header[3]);
  69
  70     /* get the sample depth and derive the sample format from it */
  71     avctx->bits_per_coded_sample = bits_per_samples[header[3] >> 6];
  72     if (!avctx->bits_per_coded_sample) {
  73         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "unsupported sample depth (0)\n");
  74         return -1;
  75     }
  76     avctx->sample_fmt = avctx->bits_per_coded_sample == 16 ? AV_SAMPLE_FMT_S16 :
  77                                                              AV_SAMPLE_FMT_S32;
  78
  79     /* get the sample rate. Not all values are known or exist. */
  80     switch (header[2] & 0x0f) {
  81     case 1:
  82         avctx->sample_rate = 48000;
  83         break;
  84     case 4:
  85         avctx->sample_rate = 96000;
  86         break;
  87     case 5:
  88         avctx->sample_rate = 192000;
  89         break;
  90     default:
  91         avctx->sample_rate = 0;
  92         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "unsupported sample rate (%d)\n",
  93                header[2] & 0x0f);
  94         return -1;
  95     }
  96
  97     /*
  98      * get the channel number (and mapping). Not all values are known or exist.
  99      * It must be noted that the number of channels in the MPEG stream can
 100      * differ from the actual meaningful number, e.g. mono audio still has two
 101      * channels, one being empty.
 102      */
 103     avctx->channel_layout  = channel_layouts[channel_layout];
 104     avctx->channels        =        channels[channel_layout];
 105     if (!avctx->channels) {
 106         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "unsupported channel configuration (%d)\n",
 107                channel_layout);
 108         return -1;
 109     }
 110
 111     avctx->bit_rate = avctx->channels * avctx->sample_rate *
 112                       avctx->bits_per_coded_sample;
 113
 114     if (avctx->debug & FF_DEBUG_PICT_INFO)
 115         av_dlog(avctx,
 116                 "pcm_bluray_parse_header: %d channels, %d bits per sample, %d kHz, %d kbit\n",
 117                 avctx->channels, avctx->bits_per_coded_sample,
 118                 avctx->sample_rate, avctx->bit_rate);
 119     return 0;
 120 }
 121
 122 static int pcm_bluray_decode_frame(AVCodecContext *avctx,
 123                                    void *data,
 124                                    int *data_size,
 125                                    AVPacket *avpkt)
 126 {
 127     const uint8_t *src = avpkt->data;
 128     int buf_size = avpkt->size;
 129     int num_source_channels, channel, retval;
 130     int sample_size, samples, output_size;
 131     int16_t *dst16 = data;
 132     int32_t *dst32 = data;
 133
 134     if (buf_size < 4) {
 135         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "PCM packet too small\n");
 136         return -1;
 137     }
 138
 139     if (pcm_bluray_parse_header(avctx, src))
 140         return -1;
 141     src += 4;
 142     buf_size -= 4;
 143
 144     /* There's always an even number of channels in the source */
 145     num_source_channels = FFALIGN(avctx->channels, 2);
 146     sample_size = (num_source_channels * avctx->bits_per_coded_sample) >> 3;
 147     samples = buf_size / sample_size;
 148
 149     output_size = samples * avctx->channels *
 150                   (avctx->sample_fmt == AV_SAMPLE_FMT_S32 ? 4 : 2);
 151     if (output_size > *data_size) {
 152         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 153                "Insufficient output buffer space (%d bytes, needed %d bytes)\n",
 154                *data_size, output_size);
 155         return -1;
 156     }
 157     *data_size = output_size;
 158
 159     if (samples) {
 160         switch (avctx->channel_layout) {
 161             /* cases with same number of source and coded channels */
 162         case AV_CH_LAYOUT_STEREO:
 163         case AV_CH_LAYOUT_4POINT0:
 164         case AV_CH_LAYOUT_2_2:
 165             samples *= num_source_channels;
 166             if (AV_SAMPLE_FMT_S16 == avctx->sample_fmt) {
 167 #if HAVE_BIGENDIAN
 168                 memcpy(dst16, src, output_size);
 169 #else
 170                 do {
 171                     *dst16++ = bytestream_get_be16(&src);
 172                 } while (--samples);
 173 #endif
 174             } else {
 175                 do {
 176                     *dst32++ = bytestream_get_be24(&src) << 8;
 177                 } while (--samples);
 178             }
 179             break;
 180         /* cases where number of source channels = coded channels + 1 */
 181         case AV_CH_LAYOUT_MONO:
 182         case AV_CH_LAYOUT_SURROUND:
 183         case AV_CH_LAYOUT_2_1:
 184         case AV_CH_LAYOUT_5POINT0:
 185             if (AV_SAMPLE_FMT_S16 == avctx->sample_fmt) {
 186                 do {
 187 #if HAVE_BIGENDIAN
 188                     memcpy(dst16, src, avctx->channels * 2);
 189                     dst16 += avctx->channels;
 190                     src += sample_size;
 191 #else
 192                     channel = avctx->channels;
 193                     do {
 194                         *dst16++ = bytestream_get_be16(&src);
 195                     } while (--channel);
 196                     src += 2;
 197 #endif
 198                 } while (--samples);
 199             } else {
 200                 do {
 201                     channel = avctx->channels;
 202                     do {
 203                         *dst32++ = bytestream_get_be24(&src) << 8;
 204                     } while (--channel);
 205                     src += 3;
 206                 } while (--samples);
 207             }
 208             break;
 209             /* remapping: L, R, C, LBack, RBack, LF */
 210         case AV_CH_LAYOUT_5POINT1:
 211             if (AV_SAMPLE_FMT_S16 == avctx->sample_fmt) {
 212                 do {
 213                     dst16[0] = bytestream_get_be16(&src);
 214                     dst16[1] = bytestream_get_be16(&src);
 215                     dst16[2] = bytestream_get_be16(&src);
 216                     dst16[4] = bytestream_get_be16(&src);
 217                     dst16[5] = bytestream_get_be16(&src);
 218                     dst16[3] = bytestream_get_be16(&src);
 219                     dst16 += 6;
 220                 } while (--samples);
 221             } else {
 222                 do {
 223                     dst32[0] = bytestream_get_be24(&src) << 8;
 224                     dst32[1] = bytestream_get_be24(&src) << 8;
 225                     dst32[2] = bytestream_get_be24(&src) << 8;
 226                     dst32[4] = bytestream_get_be24(&src) << 8;
 227                     dst32[5] = bytestream_get_be24(&src) << 8;
 228                     dst32[3] = bytestream_get_be24(&src) << 8;
 229                     dst32 += 6;
 230                 } while (--samples);
 231             }
 232             break;
 233             /* remapping: L, R, C, LSide, LBack, RBack, RSide, <unused> */
 234         case AV_CH_LAYOUT_7POINT0:
 235             if (AV_SAMPLE_FMT_S16 == avctx->sample_fmt) {
 236                 do {
 237                     dst16[0] = bytestream_get_be16(&src);
 238                     dst16[1] = bytestream_get_be16(&src);
 239                     dst16[2] = bytestream_get_be16(&src);
 240                     dst16[5] = bytestream_get_be16(&src);
 241                     dst16[3] = bytestream_get_be16(&src);
 242                     dst16[4] = bytestream_get_be16(&src);
 243                     dst16[6] = bytestream_get_be16(&src);
 244                     dst16 += 7;
 245                     src += 2;
 246                 } while (--samples);
 247             } else {
 248                 do {
 249                     dst32[0] = bytestream_get_be24(&src) << 8;
 250                     dst32[1] = bytestream_get_be24(&src) << 8;
 251                     dst32[2] = bytestream_get_be24(&src) << 8;
 252                     dst32[5] = bytestream_get_be24(&src) << 8;
 253                     dst32[3] = bytestream_get_be24(&src) << 8;
 254                     dst32[4] = bytestream_get_be24(&src) << 8;
 255                     dst32[6] = bytestream_get_be24(&src) << 8;
 256                     dst32 += 7;
 257                     src += 3;
 258                 } while (--samples);
 259             }
 260             break;
 261             /* remapping: L, R, C, LSide, LBack, RBack, RSide, LF */
 262         case AV_CH_LAYOUT_7POINT1:
 263             if (AV_SAMPLE_FMT_S16 == avctx->sample_fmt) {
 264                 do {
 265                     dst16[0] = bytestream_get_be16(&src);
 266                     dst16[1] = bytestream_get_be16(&src);
 267                     dst16[2] = bytestream_get_be16(&src);
 268                     dst16[6] = bytestream_get_be16(&src);
 269                     dst16[4] = bytestream_get_be16(&src);
 270                     dst16[5] = bytestream_get_be16(&src);
 271                     dst16[7] = bytestream_get_be16(&src);
 272                     dst16[3] = bytestream_get_be16(&src);
 273                     dst16 += 8;
 274                 } while (--samples);
 275             } else {
 276                 do {
 277                     dst32[0] = bytestream_get_be24(&src) << 8;
 278                     dst32[1] = bytestream_get_be24(&src) << 8;
 279                     dst32[2] = bytestream_get_be24(&src) << 8;
 280                     dst32[6] = bytestream_get_be24(&src) << 8;
 281                     dst32[4] = bytestream_get_be24(&src) << 8;
 282                     dst32[5] = bytestream_get_be24(&src) << 8;
 283                     dst32[7] = bytestream_get_be24(&src) << 8;
 284                     dst32[3] = bytestream_get_be24(&src) << 8;
 285                     dst32 += 8;
 286                 } while (--samples);
 287             }
 288             break;
 289         }
 290     }
 291
 292     retval = src - avpkt->data;
 293     if (avctx->debug & FF_DEBUG_BITSTREAM)
 294         av_dlog(avctx, "pcm_bluray_decode_frame: decoded %d -> %d bytes\n",
 295                 retval, *data_size);
 296     return retval;
 297 }
 298
 299 AVCodec ff_pcm_bluray_decoder = {
 300     .name           = "pcm_bluray",
 301     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 302     .id             = CODEC_ID_PCM_BLURAY,
 303     .decode         = pcm_bluray_decode_frame,
 304     .sample_fmts = (const enum AVSampleFormat[]){AV_SAMPLE_FMT_S16, AV_SAMPLE_FMT_S32,
 305                                          AV_SAMPLE_FMT_NONE},
 306     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("PCM signed 16|20|24-bit big-endian for Blu-ray media"),
 307 };