libavcodec/misc4.c

   1 /*
   2  * Micronas SC-4 audio decoder
   3  * Copyright (c) 2022 Paul B Mahol
   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 #include "libavutil/internal.h"
  23 #include "libavutil/intreadwrite.h"
  24 #include "avcodec.h"
  25 #include "codec_internal.h"
  26 #include "decode.h"
  27 #include "bytestream.h"
  28 #include "mathops.h"
  29
  30 static const int16_t steps[16] = {
  31     4084, 18, 41, 64, 112, 198, 355, 1122,
  32     1122, 355, 198, 112, 64, 41, 18, 4084,
  33 };
  34
  35 static const int16_t diffs[16] = {
  36     2048, 4, 135, 213, 273, 323, 373, 425,
  37     425, 373, 323, 273, 213, 135, 4, 2048,
  38 };
  39
  40 typedef struct ChannelContext {
  41     unsigned last_step;
  42     int64_t new_pred;
  43     int64_t pred;
  44     int64_t weights_tab[6];
  45     int32_t diffs_tab[6];
  46 } ChannelContext;
  47
  48 typedef struct MISC4Context {
  49     GetByteContext gb;
  50
  51     uint32_t marker;
  52
  53     ChannelContext ch[2];
  54 } MISC4Context;
  55
  56 static av_cold int misc4_init(AVCodecContext *avctx)
  57 {
  58     MISC4Context *s = avctx->priv_data;
  59
  60     avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_S16;
  61     switch (avctx->sample_rate) {
  62     case 8000:
  63     case 11025:
  64         s->marker = 0x11b;
  65         break;
  66     case 16000:
  67     case 32000:
  68         s->marker = 0x2b2;
  69         break;
  70     }
  71
  72     return 0;
  73 }
  74
  75 #define FRACBITS 12
  76 #define WEIGHTSBITS 26
  77
  78 static int64_t prediction(int delta, ChannelContext *c)
  79 {
  80     const int isign = FFDIFFSIGN(delta, 0);
  81     int64_t dotpr = 0;
  82
  83     c->new_pred = delta * (1LL << FRACBITS) + c->pred;
  84
  85     for (int i = 0; i < 6; i++) {
  86         const int sign = FFSIGN(c->diffs_tab[i]);
  87         c->weights_tab[i] = (c->weights_tab[i] * 255LL) / 256;
  88         c->weights_tab[i] += (1LL << (WEIGHTSBITS + 1)) * sign * isign;
  89     }
  90
  91     memmove(&c->diffs_tab[1], &c->diffs_tab[0], 5 * sizeof(int32_t));
  92
  93     c->diffs_tab[0] = -delta * (1 << (FRACBITS-8));
  94     c->pred = c->new_pred;
  95
  96     dotpr = 0;
  97     for (int i = 0; i < 6; i++)
  98         dotpr += ((int64_t)c->diffs_tab[i] * c->weights_tab[i]) >> WEIGHTSBITS;
  99
 100     c->pred += dotpr;
 101     c->pred = av_clip64(c->pred, -16383 * (1 << FRACBITS), 16383 * (1 << FRACBITS));
 102     c->pred = c->pred * 9 / 10;
 103
 104     return c->new_pred;
 105 }
 106
 107 static int16_t decode(ChannelContext *c, unsigned nibble)
 108 {
 109     int diff, diff_sign, adiff = 0, delta;
 110     uint32_t step, newstep;
 111     int64_t pred;
 112
 113     diff_sign = nibble >> 3;
 114     diff = diffs[nibble];
 115     step = diff + (c->last_step >> 2);
 116     newstep = step & 0xfff;
 117     if (newstep >> 11 == 0)
 118         adiff = (((step & 0x7f) + 0x80) * 128) >>
 119                  (14 - (newstep >> 7));
 120     delta = diff_sign ? -adiff : adiff;
 121     delta = av_clip_intp2(delta, 15);
 122     pred = prediction(delta, c);
 123     nibble = steps[nibble];
 124     newstep = nibble * 32 - c->last_step & 0x1ffff;
 125     newstep = ((newstep >> 5) + (newstep & 0x10000 ? 0x1000 : 0) + c->last_step) & 0x1fff;
 126     c->last_step = av_clip(newstep, 544, 5120);
 127
 128     return av_clip_int16(pred >> (FRACBITS - 3));
 129 }
 130
 131 static int misc4_decode(AVCodecContext *avctx, AVFrame *frame,
 132                        int *got_frame_ptr, AVPacket *pkt)
 133 {
 134     MISC4Context *s = avctx->priv_data;
 135     GetByteContext *gb = &s->gb;
 136     uint32_t hdr;
 137     int ret;
 138
 139     bytestream2_init(gb, pkt->data, pkt->size);
 140
 141     frame->nb_samples = 29 * (1 + (avctx->ch_layout.nb_channels == 1));
 142     if ((ret = ff_get_buffer(avctx, frame, 0)) < 0)
 143         return ret;
 144
 145     hdr = bytestream2_peek_be32(gb);
 146     if (hdr == s->marker) {
 147         bytestream2_skip(gb, 5);
 148     } else if ((hdr >> 16) == s->marker) {
 149         bytestream2_skip(gb, 3);
 150     }
 151
 152     {
 153         int16_t *samples = (int16_t *)frame->data[0];
 154         const int st = avctx->ch_layout.nb_channels == 2;
 155         int n;
 156
 157         for (n = 0; n < 29; n++) {
 158             int nibble = bytestream2_get_byte(gb);
 159             samples[2*n+0] = decode(&s->ch[0 ], nibble >> 4);
 160             samples[2*n+1] = decode(&s->ch[st], nibble & 15);
 161             if (bytestream2_get_bytes_left(gb) <= 0)
 162                 break;
 163         }
 164
 165         if (n == 29 && bytestream2_get_byte(gb) != 0x55)
 166             return AVERROR_INVALIDDATA;
 167     }
 168
 169     *got_frame_ptr = 1;
 170
 171     return bytestream2_tell(gb);
 172 }
 173
 174 const FFCodec ff_misc4_decoder = {
 175     .p.name           = "misc4",
 176     CODEC_LONG_NAME("Micronas SC-4 Audio"),
 177     .p.type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 178     .p.id             = AV_CODEC_ID_MISC4,
 179     .priv_data_size   = sizeof(MISC4Context),
 180     .init             = misc4_init,
 181     FF_CODEC_DECODE_CB(misc4_decode),
 182     .p.capabilities   = AV_CODEC_CAP_DR1 |
 183 #if FF_API_SUBFRAMES
 184                         AV_CODEC_CAP_SUBFRAMES |
 185 #endif
 186                         AV_CODEC_CAP_CHANNEL_CONF,
 187     .p.sample_fmts    = (const enum AVSampleFormat[]) { AV_SAMPLE_FMT_S16,
 188                                                         AV_SAMPLE_FMT_NONE },
 189 };