gst/audioparsers/gstdcaparse.c

   1 /* GStreamer DCA parser
   2  * Copyright (C) 2010 Tim-Philipp Müller <tim centricular net>
   3  *
   4  * This library is free software; you can redistribute it and/or
   5  * modify it under the terms of the GNU Library General Public
   6  * License as published by the Free Software Foundation; either
   7  * version 2 of the License, or (at your option) any later version.
   8  *
   9  * This library is distributed in the hope that it will be useful,
  10  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  12  * Library General Public License for more details.
  13  *
  14  * You should have received a copy of the GNU Library General Public
  15  * License along with this library; if not, write to the
  16  * Free Software Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330,
  17  * Boston, MA 02111-1307, USA.
  18  */
  19
  20 /**
  21  * SECTION:element-dcaparse
  22  * @short_description: DCA (DTS Coherent Acoustics) parser
  23  * @see_also: #GstAmrParse, #GstAACParse, #GstAc3Parse
  24  *
  25  * This is a DCA (DTS Coherent Acoustics) parser.
  26  *
  27  * <refsect2>
  28  * <title>Example launch line</title>
  29  * |[
  30  * gst-launch filesrc location=abc.dts ! dcaparse ! dtsdec ! audioresample ! audioconvert ! autoaudiosink
  31  * ]|
  32  * </refsect2>
  33  */
  34
  35 /* TODO:
  36  *  - should accept framed and unframed input (needs decodebin fixes first)
  37  *  - seeking in raw .dts files doesn't seem to work, but duration estimate ok
  38  *
  39  *  - if frames have 'odd' durations, the frame durations (plus timestamps)
  40  *    aren't adjusted up occasionally to make up for rounding error gaps.
  41  *    (e.g. if 512 samples per frame @ 48kHz = 10.666666667 ms/frame)
  42  */
  43
  44 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  45 #include "config.h"
  46 #endif
  47
  48 #include <string.h>
  49
  50 #include "gstdcaparse.h"
  51 #include <gst/base/gstbytereader.h>
  52 #include <gst/base/gstbitreader.h>
  53
  54 GST_DEBUG_CATEGORY_STATIC (dca_parse_debug);
  55 #define GST_CAT_DEFAULT dca_parse_debug
  56
  57 static GstStaticPadTemplate src_template = GST_STATIC_PAD_TEMPLATE ("src",
  58     GST_PAD_SRC,
  59     GST_PAD_ALWAYS,
  60     GST_STATIC_CAPS ("audio/x-dts,"
  61         " framed = (boolean) true,"
  62         " channels = (int) [ 1, 8 ],"
  63         " rate = (int) [ 8000, 192000 ],"
  64         " depth = (int) { 14, 16 },"
  65         " endianness = (int) { LITTLE_ENDIAN, BIG_ENDIAN }, "
  66         " block-size = (int) [ 1, MAX], " " frame-size = (int) [ 1, MAX]"));
  67
  68 static GstStaticPadTemplate sink_template = GST_STATIC_PAD_TEMPLATE ("sink",
  69     GST_PAD_SINK,
  70     GST_PAD_ALWAYS,
  71     GST_STATIC_CAPS ("audio/x-dts"));
  72
  73 static void gst_dca_parse_finalize (GObject * object);
  74
  75 static gboolean gst_dca_parse_start (GstBaseParse * parse);
  76 static gboolean gst_dca_parse_stop (GstBaseParse * parse);
  77 static gboolean gst_dca_parse_check_valid_frame (GstBaseParse * parse,
  78     GstBaseParseFrame * frame, guint * size, gint * skipsize);
  79 static GstFlowReturn gst_dca_parse_parse_frame (GstBaseParse * parse,
  80     GstBaseParseFrame * frame);
  81 static GstCaps *gst_dca_parse_get_sink_caps (GstBaseParse * parse,
  82     GstCaps * filter);
  83
  84 #define gst_dca_parse_parent_class parent_class
  85 G_DEFINE_TYPE (GstDcaParse, gst_dca_parse, GST_TYPE_BASE_PARSE);
  86
  87 static void
  88 gst_dca_parse_class_init (GstDcaParseClass * klass)
  89 {
  90   GstBaseParseClass *parse_class = GST_BASE_PARSE_CLASS (klass);
  91   GstElementClass *element_class = GST_ELEMENT_CLASS (klass);
  92   GObjectClass *object_class = G_OBJECT_CLASS (klass);
  93
  94   GST_DEBUG_CATEGORY_INIT (dca_parse_debug, "dcaparse", 0,
  95       "DCA audio stream parser");
  96
  97   object_class->finalize = gst_dca_parse_finalize;
  98
  99   parse_class->start = GST_DEBUG_FUNCPTR (gst_dca_parse_start);
 100   parse_class->stop = GST_DEBUG_FUNCPTR (gst_dca_parse_stop);
 101   parse_class->check_valid_frame =
 102       GST_DEBUG_FUNCPTR (gst_dca_parse_check_valid_frame);
 103   parse_class->parse_frame = GST_DEBUG_FUNCPTR (gst_dca_parse_parse_frame);
 104   parse_class->get_sink_caps = GST_DEBUG_FUNCPTR (gst_dca_parse_get_sink_caps);
 105
 106   gst_element_class_add_pad_template (element_class,
 107       gst_static_pad_template_get (&sink_template));
 108   gst_element_class_add_pad_template (element_class,
 109       gst_static_pad_template_get (&src_template));
 110
 111   gst_element_class_set_details_simple (element_class,
 112       "DTS Coherent Acoustics audio stream parser", "Codec/Parser/Audio",
 113       "DCA parser", "Tim-Philipp Müller <tim centricular net>");
 114 }
 115
 116 static void
 117 gst_dca_parse_reset (GstDcaParse * dcaparse)
 118 {
 119   dcaparse->channels = -1;
 120   dcaparse->rate = -1;
 121   dcaparse->depth = -1;
 122   dcaparse->endianness = -1;
 123   dcaparse->block_size = -1;
 124   dcaparse->frame_size = -1;
 125   dcaparse->last_sync = 0;
 126 }
 127
 128 static void
 129 gst_dca_parse_init (GstDcaParse * dcaparse)
 130 {
 131   gst_base_parse_set_min_frame_size (GST_BASE_PARSE (dcaparse),
 132       DCA_MIN_FRAMESIZE);
 133   gst_dca_parse_reset (dcaparse);
 134 }
 135
 136 static void
 137 gst_dca_parse_finalize (GObject * object)
 138 {
 139   G_OBJECT_CLASS (parent_class)->finalize (object);
 140 }
 141
 142 static gboolean
 143 gst_dca_parse_start (GstBaseParse * parse)
 144 {
 145   GstDcaParse *dcaparse = GST_DCA_PARSE (parse);
 146
 147   GST_DEBUG_OBJECT (parse, "starting");
 148
 149   gst_dca_parse_reset (dcaparse);
 150
 151   return TRUE;
 152 }
 153
 154 static gboolean
 155 gst_dca_parse_stop (GstBaseParse * parse)
 156 {
 157   GST_DEBUG_OBJECT (parse, "stopping");
 158
 159   return TRUE;
 160 }
 161
 162 static gboolean
 163 gst_dca_parse_parse_header (GstDcaParse * dcaparse,
 164     const GstByteReader * reader, guint * frame_size,
 165     guint * sample_rate, guint * channels, guint * depth,
 166     gint * endianness, guint * num_blocks, guint * samples_per_block,
 167     gboolean * terminator)
 168 {
 169   static const int sample_rates[16] = { 0, 8000, 16000, 32000, 0, 0, 11025,
 170     22050, 44100, 0, 0, 12000, 24000, 48000, 96000, 192000
 171   };
 172   static const guint8 channels_table[16] = { 1, 2, 2, 2, 2, 3, 3, 4, 4, 5,
 173     6, 6, 6, 7, 8, 8
 174   };
 175   GstByteReader r = *reader;
 176   guint16 hdr[8];
 177   guint32 marker;
 178   guint chans, lfe, i;
 179
 180   if (gst_byte_reader_get_remaining (&r) < (4 + sizeof (hdr)))
 181     return FALSE;
 182
 183   marker = gst_byte_reader_peek_uint32_be_unchecked (&r);
 184
 185   /* raw big endian or 14-bit big endian */
 186   if (marker == 0x7FFE8001 || marker == 0x1FFFE800) {
 187     for (i = 0; i < G_N_ELEMENTS (hdr); ++i)
 188       hdr[i] = gst_byte_reader_get_uint16_be_unchecked (&r);
 189   } else
 190     /* raw little endian or 14-bit little endian */
 191   if (marker == 0xFE7F0180 || marker == 0xFF1F00E8) {
 192     for (i = 0; i < G_N_ELEMENTS (hdr); ++i)
 193       hdr[i] = gst_byte_reader_get_uint16_le_unchecked (&r);
 194   } else {
 195     return FALSE;
 196   }
 197
 198   GST_LOG_OBJECT (dcaparse, "dts sync marker 0x%08x at offset %u", marker,
 199       gst_byte_reader_get_pos (reader));
 200
 201   /* 14-bit mode */
 202   if (marker == 0x1FFFE800 || marker == 0xFF1F00E8) {
 203     if ((hdr[2] & 0xFFF0) != 0x07F0)
 204       return FALSE;
 205     /* discard top 2 bits (2 void), shift in 2 */
 206     hdr[0] = (hdr[0] << 2) | ((hdr[1] >> 12) & 0x0003);
 207     /* discard top 4 bits (2 void, 2 shifted into hdr[0]), shift in 4 etc. */
 208     hdr[1] = (hdr[1] << 4) | ((hdr[2] >> 10) & 0x000F);
 209     hdr[2] = (hdr[2] << 6) | ((hdr[3] >> 8) & 0x003F);
 210     hdr[3] = (hdr[3] << 8) | ((hdr[4] >> 6) & 0x00FF);
 211     hdr[4] = (hdr[4] << 10) | ((hdr[5] >> 4) & 0x03FF);
 212     hdr[5] = (hdr[5] << 12) | ((hdr[6] >> 2) & 0x0FFF);
 213     hdr[6] = (hdr[6] << 14) | ((hdr[7] >> 0) & 0x3FFF);
 214     g_assert (hdr[0] == 0x7FFE && hdr[1] == 0x8001);
 215   }
 216
 217   GST_LOG_OBJECT (dcaparse, "frame header: %04x%04x%04x%04x",
 218       hdr[2], hdr[3], hdr[4], hdr[5]);
 219
 220   *terminator = (hdr[2] & 0x80) ? FALSE : TRUE;
 221   *samples_per_block = ((hdr[2] >> 10) & 0x1f) + 1;
 222   *num_blocks = ((hdr[2] >> 2) & 0x7F) + 1;
 223   *frame_size = (((hdr[2] & 0x03) << 12) | (hdr[3] >> 4)) + 1;
 224   chans = ((hdr[3] & 0x0F) << 2) | (hdr[4] >> 14);
 225   *sample_rate = sample_rates[(hdr[4] >> 10) & 0x0F];
 226   lfe = (hdr[5] >> 9) & 0x03;
 227
 228   GST_TRACE_OBJECT (dcaparse, "frame size %u, num_blocks %u, rate %u, "
 229       "samples per block %u", *frame_size, *num_blocks, *sample_rate,
 230       *samples_per_block);
 231
 232   if (*num_blocks < 6 || *frame_size < 96 || *sample_rate == 0)
 233     return FALSE;
 234
 235   if (marker == 0x1FFFE800 || marker == 0xFF1F00E8)
 236     *frame_size = (*frame_size * 16) / 14;      /* FIXME: round up? */
 237
 238   if (chans < G_N_ELEMENTS (channels_table))
 239     *channels = channels_table[chans] + ((lfe) ? 1 : 0);
 240   else
 241     *channels = 0;
 242
 243   if (depth)
 244     *depth = (marker == 0x1FFFE800 || marker == 0xFF1F00E8) ? 14 : 16;
 245   if (endianness)
 246     *endianness = (marker == 0xFE7F0180 || marker == 0xFF1F00E8) ?
 247         G_LITTLE_ENDIAN : G_BIG_ENDIAN;
 248
 249   GST_TRACE_OBJECT (dcaparse, "frame size %u, channels %u, rate %u, "
 250       "num_blocks %u, samples_per_block %u", *frame_size, *channels,
 251       *sample_rate, *num_blocks, *samples_per_block);
 252
 253   return TRUE;
 254 }
 255
 256 static gint
 257 gst_dca_parse_find_sync (GstDcaParse * dcaparse, GstByteReader * reader,
 258     gsize bufsize, guint32 * sync)
 259 {
 260   guint32 best_sync = 0;
 261   guint best_offset = G_MAXUINT;
 262   gint off;
 263
 264   /* FIXME: verify syncs via _parse_header() here already */
 265
 266   /* Raw little endian */
 267   off = gst_byte_reader_masked_scan_uint32 (reader, 0xffffffff, 0xfe7f0180,
 268       0, bufsize);
 269   if (off >= 0 && off < best_offset) {
 270     best_offset = off;
 271     best_sync = 0xfe7f0180;
 272   }
 273
 274   /* Raw big endian */
 275   off = gst_byte_reader_masked_scan_uint32 (reader, 0xffffffff, 0x7ffe8001,
 276       0, bufsize);
 277   if (off >= 0 && off < best_offset) {
 278     best_offset = off;
 279     best_sync = 0x7ffe8001;
 280   }
 281
 282   /* FIXME: check next 2 bytes as well for 14-bit formats (but then don't
 283    * forget to adjust the *skipsize= in _check_valid_frame() */
 284
 285   /* 14-bit little endian  */
 286   off = gst_byte_reader_masked_scan_uint32 (reader, 0xffffffff, 0xff1f00e8,
 287       0, bufsize);
 288   if (off >= 0 && off < best_offset) {
 289     best_offset = off;
 290     best_sync = 0xff1f00e8;
 291   }
 292
 293   /* 14-bit big endian  */
 294   off = gst_byte_reader_masked_scan_uint32 (reader, 0xffffffff, 0x1fffe800,
 295       0, bufsize);
 296   if (off >= 0 && off < best_offset) {
 297     best_offset = off;
 298     best_sync = 0x1fffe800;
 299   }
 300
 301   if (best_offset == G_MAXUINT)
 302     return -1;
 303
 304   *sync = best_sync;
 305   return best_offset;
 306 }
 307
 308 static gboolean
 309 gst_dca_parse_check_valid_frame (GstBaseParse * parse,
 310     GstBaseParseFrame * frame, guint * framesize, gint * skipsize)
 311 {
 312   GstDcaParse *dcaparse = GST_DCA_PARSE (parse);
 313   GstBuffer *buf = frame->buffer;
 314   GstByteReader r;
 315   gboolean parser_draining;
 316   gboolean parser_in_sync;
 317   gboolean terminator;
 318   guint32 sync = 0;
 319   guint size, rate, chans, num_blocks, samples_per_block;
 320   gint off = -1;
 321   gpointer data;
 322   gsize bufsize;
 323   gboolean ret = FALSE;
 324
 325   data = gst_buffer_map (buf, &bufsize, NULL, GST_MAP_READ);
 326
 327   if (G_UNLIKELY (bufsize < 16))
 328     goto cleanup;
 329
 330   parser_in_sync = !GST_BASE_PARSE_LOST_SYNC (parse);
 331
 332   gst_byte_reader_init (&r, data, bufsize);
 333
 334   if (G_LIKELY (parser_in_sync && dcaparse->last_sync != 0)) {
 335     off = gst_byte_reader_masked_scan_uint32 (&r, 0xffffffff,
 336         dcaparse->last_sync, 0, size);
 337   }
 338
 339   if (G_UNLIKELY (off < 0)) {
 340     off = gst_dca_parse_find_sync (dcaparse, &r, bufsize, &sync);
 341   }
 342
 343   /* didn't find anything that looks like a sync word, skip */
 344   if (off < 0) {
 345     *skipsize = bufsize - 3;
 346     GST_DEBUG_OBJECT (dcaparse, "no sync, skipping %d bytes", *skipsize);
 347     goto cleanup;
 348   }
 349
 350   GST_LOG_OBJECT (parse, "possible sync %08x at buffer offset %d", sync, off);
 351
 352   /* possible frame header, but not at offset 0? skip bytes before sync */
 353   if (off > 0) {
 354     *skipsize = off;
 355     goto cleanup;
 356   }
 357
 358   /* make sure the values in the frame header look sane */
 359   if (!gst_dca_parse_parse_header (dcaparse, &r, &size, &rate, &chans, NULL,
 360           NULL, &num_blocks, &samples_per_block, &terminator)) {
 361     *skipsize = 4;
 362     goto cleanup;
 363   }
 364
 365   GST_LOG_OBJECT (parse, "got frame, sync %08x, size %u, rate %d, channels %d",
 366       sync, size, rate, chans);
 367
 368   *framesize = size;
 369
 370   dcaparse->last_sync = sync;
 371
 372   parser_draining = GST_BASE_PARSE_DRAINING (parse);
 373
 374   if (!parser_in_sync && !parser_draining) {
 375     /* check for second frame to be sure */
 376     GST_DEBUG_OBJECT (dcaparse, "resyncing; checking next frame syncword");
 377     if (bufsize >= (size + 16)) {
 378       guint s2, r2, c2, n2, s3;
 379       gboolean t;
 380
 381       GST_MEMDUMP ("buf", data, size + 16);
 382       gst_byte_reader_init (&r, data, bufsize);
 383       gst_byte_reader_skip_unchecked (&r, size);
 384
 385       if (!gst_dca_parse_parse_header (dcaparse, &r, &s2, &r2, &c2, NULL, NULL,
 386               &n2, &s3, &t)) {
 387         GST_DEBUG_OBJECT (dcaparse, "didn't find second syncword");
 388         *skipsize = 4;
 389         goto cleanup;
 390       }
 391
 392       /* ok, got sync now, let's assume constant frame size */
 393       gst_base_parse_set_min_frame_size (parse, size);
 394     } else {
 395       /* FIXME: baseparse always seems to hand us buffers of min_frame_size
 396        * bytes, which is unhelpful here */
 397       GST_LOG_OBJECT (dcaparse,
 398           "next sync out of reach (%" G_GSIZE_FORMAT " < %u)", bufsize,
 399           size + 16);
 400       /* *skipsize = 0; */
 401       /* return FALSE; */
 402     }
 403   }
 404
 405   ret = TRUE;
 406
 407 cleanup:
 408   gst_buffer_unmap (buf, data, bufsize);
 409   return ret;
 410 }
 411
 412 static GstFlowReturn
 413 gst_dca_parse_parse_frame (GstBaseParse * parse, GstBaseParseFrame * frame)
 414 {
 415   GstDcaParse *dcaparse = GST_DCA_PARSE (parse);
 416   GstBuffer *buf = frame->buffer;
 417   GstByteReader r;
 418   guint size, rate, chans, depth, block_size, num_blocks, samples_per_block;
 419   gint endianness;
 420   gboolean terminator;
 421   gpointer data;
 422   gsize bufsize;
 423
 424   data = gst_buffer_map (buf, &bufsize, NULL, GST_MAP_READ);
 425   gst_byte_reader_init (&r, data, bufsize);
 426
 427   if (!gst_dca_parse_parse_header (dcaparse, &r, &size, &rate, &chans, &depth,
 428           &endianness, &num_blocks, &samples_per_block, &terminator))
 429     goto broken_header;
 430
 431   block_size = num_blocks * samples_per_block;
 432
 433   if (G_UNLIKELY (dcaparse->rate != rate || dcaparse->channels != chans
 434           || dcaparse->depth != depth || dcaparse->endianness != endianness
 435           || (!terminator && dcaparse->block_size != block_size)
 436           || (size != dcaparse->frame_size))) {
 437     GstCaps *caps;
 438
 439     caps = gst_caps_new_simple ("audio/x-dts",
 440         "framed", G_TYPE_BOOLEAN, TRUE,
 441         "rate", G_TYPE_INT, rate, "channels", G_TYPE_INT, chans,
 442         "endianness", G_TYPE_INT, endianness, "depth", G_TYPE_INT, depth,
 443         "block-size", G_TYPE_INT, block_size, "frame-size", G_TYPE_INT, size,
 444         NULL);
 445     gst_pad_set_caps (GST_BASE_PARSE_SRC_PAD (parse), caps);
 446     gst_caps_unref (caps);
 447
 448     dcaparse->rate = rate;
 449     dcaparse->channels = chans;
 450     dcaparse->depth = depth;
 451     dcaparse->endianness = endianness;
 452     dcaparse->block_size = block_size;
 453     dcaparse->frame_size = size;
 454
 455     gst_base_parse_set_frame_rate (parse, rate, block_size, 0, 0);
 456   }
 457
 458   gst_buffer_unmap (buf, data, bufsize);
 459   return GST_FLOW_OK;
 460
 461 /* ERRORS */
 462 broken_header:
 463   {
 464     /* this really shouldn't ever happen */
 465     GST_ELEMENT_ERROR (parse, STREAM, DECODE, (NULL), (NULL));
 466     gst_buffer_unmap (buf, data, bufsize);
 467     return GST_FLOW_ERROR;
 468   }
 469 }
 470
 471 static GstCaps *
 472 gst_dca_parse_get_sink_caps (GstBaseParse * parse, GstCaps * filter)
 473 {
 474   GstCaps *peercaps;
 475   GstCaps *res;
 476
 477   /* FIXME: handle filter caps */
 478
 479   peercaps = gst_pad_get_allowed_caps (GST_BASE_PARSE_SRC_PAD (parse));
 480   if (peercaps) {
 481     guint i, n;
 482
 483     /* Remove the framed field */
 484     peercaps = gst_caps_make_writable (peercaps);
 485     n = gst_caps_get_size (peercaps);
 486     for (i = 0; i < n; i++) {
 487       GstStructure *s = gst_caps_get_structure (peercaps, i);
 488
 489       gst_structure_remove_field (s, "framed");
 490     }
 491
 492     res =
 493         gst_caps_intersect_full (peercaps,
 494         gst_pad_get_pad_template_caps (GST_BASE_PARSE_SRC_PAD (parse)),
 495         GST_CAPS_INTERSECT_FIRST);
 496     gst_caps_unref (peercaps);
 497   } else {
 498     res =
 499         gst_caps_copy (gst_pad_get_pad_template_caps (GST_BASE_PARSE_SINK_PAD
 500             (parse)));
 501   }
 502
 503   return res;
 504 }