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6 changed files with 486 additions and 1 deletions
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||||
/*
|
||||
* OSQ audio decoder |
||||
* Copyright (c) 2023 Paul B Mahol |
||||
* |
||||
* This file is part of FFmpeg. |
||||
* |
||||
* FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or |
||||
* modify it under the terms of the GNU Lesser General Public |
||||
* License as published by the Free Software Foundation; either |
||||
* version 2.1 of the License, or (at your option) any later version. |
||||
* |
||||
* FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful, |
||||
* but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of |
||||
* MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the GNU |
||||
* Lesser General Public License for more details. |
||||
* |
||||
* You should have received a copy of the GNU Lesser General Public |
||||
* License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software |
||||
* Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA |
||||
*/ |
||||
|
||||
#include "libavutil/internal.h" |
||||
#include "libavutil/intreadwrite.h" |
||||
#include "avcodec.h" |
||||
#include "codec_internal.h" |
||||
#include "decode.h" |
||||
#include "internal.h" |
||||
#define BITSTREAM_READER_LE |
||||
#include "get_bits.h" |
||||
#include "unary.h" |
||||
|
||||
#define OFFSET 5 |
||||
|
||||
typedef struct OSQChannel { |
||||
unsigned prediction; |
||||
unsigned coding_mode; |
||||
unsigned residue_parameter; |
||||
unsigned residue_bits; |
||||
unsigned history[3]; |
||||
unsigned pos, count; |
||||
double sum; |
||||
int32_t prev; |
||||
} OSQChannel; |
||||
|
||||
typedef struct OSQContext { |
||||
GetBitContext gb; |
||||
OSQChannel ch[2]; |
||||
|
||||
uint8_t *bitstream; |
||||
size_t max_framesize; |
||||
size_t bitstream_size; |
||||
|
||||
int decorrelate; |
||||
int frame_samples; |
||||
int64_t nb_samples; |
||||
|
||||
int32_t *decode_buffer[2]; |
||||
|
||||
AVPacket *pkt; |
||||
int pkt_offset; |
||||
} OSQContext; |
||||
|
||||
static av_cold int osq_close(AVCodecContext *avctx) |
||||
{ |
||||
OSQContext *s = avctx->priv_data; |
||||
|
||||
av_freep(&s->bitstream); |
||||
s->bitstream_size = 0; |
||||
|
||||
for (int ch = 0; ch < FF_ARRAY_ELEMS(s->decode_buffer); ch++) |
||||
av_freep(&s->decode_buffer[ch]); |
||||
|
||||
return 0; |
||||
} |
||||
|
||||
static av_cold int osq_init(AVCodecContext *avctx) |
||||
{ |
||||
OSQContext *s = avctx->priv_data; |
||||
|
||||
if (avctx->extradata_size < 48) |
||||
return AVERROR(EINVAL); |
||||
|
||||
if (avctx->extradata[0] != 1) { |
||||
av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unsupported version.\n"); |
||||
return AVERROR_INVALIDDATA; |
||||
} |
||||
|
||||
avctx->sample_rate = AV_RL32(avctx->extradata + 4); |
||||
if (avctx->sample_rate < 1) |
||||
return AVERROR_INVALIDDATA; |
||||
|
||||
av_channel_layout_uninit(&avctx->ch_layout); |
||||
avctx->ch_layout.order = AV_CHANNEL_ORDER_UNSPEC; |
||||
avctx->ch_layout.nb_channels = avctx->extradata[3]; |
||||
if (avctx->ch_layout.nb_channels < 1) |
||||
return AVERROR_INVALIDDATA; |
||||
if (avctx->ch_layout.nb_channels > FF_ARRAY_ELEMS(s->decode_buffer)) |
||||
return AVERROR_INVALIDDATA; |
||||
|
||||
switch (avctx->extradata[2]) { |
||||
case 8: avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_U8P; break; |
||||
case 16: avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_S16P; break; |
||||
case 20: |
||||
case 24: |
||||
case 28: |
||||
case 32: avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_S32P; break; |
||||
default: return AVERROR_INVALIDDATA; |
||||
} |
||||
|
||||
s->nb_samples = AV_RL64(avctx->extradata + 16); |
||||
s->frame_samples = AV_RL16(avctx->extradata + 8); |
||||
s->max_framesize = (s->frame_samples * 16 + 1024) * avctx->ch_layout.nb_channels; |
||||
|
||||
s->bitstream = av_calloc(s->max_framesize + AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE, sizeof(*s->bitstream)); |
||||
if (!s->bitstream) |
||||
return AVERROR(ENOMEM); |
||||
|
||||
for (int ch = 0; ch < avctx->ch_layout.nb_channels; ch++) { |
||||
s->decode_buffer[ch] = av_calloc(s->frame_samples + OFFSET, |
||||
sizeof(*s->decode_buffer[ch])); |
||||
if (!s->decode_buffer[ch]) |
||||
return AVERROR(ENOMEM); |
||||
} |
||||
|
||||
s->pkt = avctx->internal->in_pkt; |
||||
|
||||
return 0; |
||||
} |
||||
|
||||
static void reset_stats(OSQChannel *cb) |
||||
{ |
||||
memset(cb->history, 0, sizeof(cb->history)); |
||||
cb->pos = cb->count = cb->sum = 0; |
||||
} |
||||
|
||||
static void update_stats(OSQChannel *cb, int val) |
||||
{ |
||||
cb->sum += FFABS(val) - cb->history[cb->pos]; |
||||
cb->history[cb->pos] = FFABS(val); |
||||
cb->pos++; |
||||
cb->count++; |
||||
if (cb->pos >= FF_ARRAY_ELEMS(cb->history)) |
||||
cb->pos = 0; |
||||
} |
||||
|
||||
static int update_residue_parameter(OSQChannel *cb) |
||||
{ |
||||
double sum, x; |
||||
int rice_k; |
||||
|
||||
sum = cb->sum; |
||||
x = sum / cb->count; |
||||
rice_k = av_ceil_log2(x); |
||||
if (rice_k >= 30) { |
||||
rice_k = floor(sum / 1.4426952 + 0.5); |
||||
if (rice_k < 1) |
||||
rice_k = 1; |
||||
} |
||||
|
||||
return rice_k; |
||||
} |
||||
|
||||
static uint32_t get_urice(GetBitContext *gb, int k) |
||||
{ |
||||
uint32_t z, x, b; |
||||
|
||||
x = get_unary(gb, 1, 512); |
||||
b = get_bits_long(gb, k); |
||||
z = b | x << k; |
||||
|
||||
return z; |
||||
} |
||||
|
||||
static int32_t get_srice(GetBitContext *gb, int x) |
||||
{ |
||||
int32_t y = get_urice(gb, x); |
||||
return get_bits1(gb) ? -y : y; |
||||
} |
||||
|
||||
static int osq_channel_parameters(AVCodecContext *avctx, int ch) |
||||
{ |
||||
OSQContext *s = avctx->priv_data; |
||||
OSQChannel *cb = &s->ch[ch]; |
||||
GetBitContext *gb = &s->gb; |
||||
|
||||
cb->prev = 0; |
||||
cb->prediction = get_urice(gb, 5); |
||||
cb->coding_mode = get_urice(gb, 3); |
||||
if (cb->prediction >= 15) |
||||
return AVERROR_INVALIDDATA; |
||||
if (cb->coding_mode > 0 && cb->coding_mode < 3) { |
||||
cb->residue_parameter = get_urice(gb, 4); |
||||
if (!cb->residue_parameter || cb->residue_parameter >= 31) |
||||
return AVERROR_INVALIDDATA; |
||||
} else if (cb->coding_mode == 3) { |
||||
cb->residue_bits = get_urice(gb, 4); |
||||
if (!cb->residue_bits || cb->residue_bits >= 31) |
||||
return AVERROR_INVALIDDATA; |
||||
} else if (cb->coding_mode) { |
||||
return AVERROR_INVALIDDATA; |
||||
} |
||||
|
||||
if (cb->coding_mode == 2) |
||||
reset_stats(cb); |
||||
|
||||
return 0; |
||||
} |
||||
|
||||
#define A (-1) |
||||
#define B (-2) |
||||
#define C (-3) |
||||
#define D (-4) |
||||
#define E (-5) |
||||
#define P2 ((dst[A] + dst[A]) - dst[B]) |
||||
#define P3 ((dst[A] - dst[B]) * 3 + dst[C]) |
||||
|
||||
static int do_decode(AVCodecContext *avctx, AVFrame *frame, int decorrelate, int downsample) |
||||
{ |
||||
OSQContext *s = avctx->priv_data; |
||||
const int nb_channels = avctx->ch_layout.nb_channels; |
||||
const int nb_samples = frame->nb_samples; |
||||
GetBitContext *gb = &s->gb; |
||||
|
||||
for (int n = 0; n < nb_samples; n++) { |
||||
for (int ch = 0; ch < nb_channels; ch++) { |
||||
OSQChannel *cb = &s->ch[ch]; |
||||
int32_t *dst = s->decode_buffer[ch] + OFFSET; |
||||
int32_t p, prev = cb->prev; |
||||
|
||||
if (nb_channels == 2 && ch == 1 && decorrelate != s->decorrelate) { |
||||
if (!decorrelate) { |
||||
s->decode_buffer[1][OFFSET+A] += s->decode_buffer[0][OFFSET+B]; |
||||
s->decode_buffer[1][OFFSET+B] += s->decode_buffer[0][OFFSET+C]; |
||||
s->decode_buffer[1][OFFSET+C] += s->decode_buffer[0][OFFSET+D]; |
||||
s->decode_buffer[1][OFFSET+D] += s->decode_buffer[0][OFFSET+E]; |
||||
} else { |
||||
s->decode_buffer[1][OFFSET+A] -= s->decode_buffer[0][OFFSET+B]; |
||||
s->decode_buffer[1][OFFSET+B] -= s->decode_buffer[0][OFFSET+C]; |
||||
s->decode_buffer[1][OFFSET+C] -= s->decode_buffer[0][OFFSET+D]; |
||||
s->decode_buffer[1][OFFSET+D] -= s->decode_buffer[0][OFFSET+E]; |
||||
} |
||||
s->decorrelate = decorrelate; |
||||
} |
||||
|
||||
if (!cb->coding_mode) { |
||||
dst[n] = 0; |
||||
} else if (cb->coding_mode == 3) { |
||||
dst[n] = get_sbits_long(gb, cb->residue_bits); |
||||
} else { |
||||
dst[n] = get_srice(gb, cb->residue_parameter); |
||||
} |
||||
|
||||
if (get_bits_left(gb) < 0) { |
||||
av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "overread!\n"); |
||||
return AVERROR_INVALIDDATA; |
||||
} |
||||
|
||||
p = prev / 2; |
||||
prev = dst[n]; |
||||
|
||||
switch (cb->prediction) { |
||||
case 0: |
||||
break; |
||||
case 1: |
||||
dst[n] += dst[A]; |
||||
break; |
||||
case 2: |
||||
dst[n] += dst[A] + p; |
||||
break; |
||||
case 3: |
||||
dst[n] += P2; |
||||
break; |
||||
case 4: |
||||
dst[n] += P2 + p; |
||||
break; |
||||
case 5: |
||||
dst[n] += P3; |
||||
break; |
||||
case 6: |
||||
dst[n] += P3 + p; |
||||
break; |
||||
case 7: |
||||
dst[n] += (P2 + P3) / 2 + p; |
||||
break; |
||||
case 8: |
||||
dst[n] += (P2 + P3) / 2; |
||||
break; |
||||
case 9: |
||||
dst[n] += (P2 * 2 + P3) / 3 + p; |
||||
break; |
||||
case 10: |
||||
dst[n] += (P2 + P3 * 2) / 3 + p; |
||||
break; |
||||
case 11: |
||||
dst[n] += (dst[A] + dst[B]) / 2; |
||||
break; |
||||
case 12: |
||||
dst[n] += dst[B]; |
||||
break; |
||||
case 13: |
||||
dst[n] += (dst[D] + dst[B]) / 2; |
||||
break; |
||||
case 14: |
||||
dst[n] += (P2 + dst[A]) / 2 + p; |
||||
break; |
||||
default: |
||||
return AVERROR_INVALIDDATA; |
||||
} |
||||
|
||||
cb->prev = prev; |
||||
|
||||
if (downsample) |
||||
dst[n] *= 256; |
||||
|
||||
dst[E] = dst[D]; |
||||
dst[D] = dst[C]; |
||||
dst[C] = dst[B]; |
||||
dst[B] = dst[A]; |
||||
dst[A] = dst[n]; |
||||
|
||||
if (cb->coding_mode == 2) { |
||||
update_stats(cb, dst[n]); |
||||
cb->residue_parameter = update_residue_parameter(cb); |
||||
} |
||||
|
||||
if (nb_channels == 2 && ch == 1) { |
||||
if (decorrelate) |
||||
dst[n] += s->decode_buffer[0][OFFSET+n]; |
||||
} |
||||
|
||||
if (downsample) |
||||
dst[A] /= 256; |
||||
} |
||||
} |
||||
|
||||
return 0; |
||||
} |
||||
|
||||
static int osq_decode_block(AVCodecContext *avctx, AVFrame *frame) |
||||
{ |
||||
const int nb_channels = avctx->ch_layout.nb_channels; |
||||
OSQContext *s = avctx->priv_data; |
||||
int ret, decorrelate, downsample; |
||||
GetBitContext *gb = &s->gb; |
||||
|
||||
skip_bits1(gb); |
||||
decorrelate = get_bits1(gb); |
||||
downsample = get_bits1(gb); |
||||
|
||||
for (int ch = 0; ch < nb_channels; ch++) { |
||||
if ((ret = osq_channel_parameters(avctx, ch)) < 0) { |
||||
av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid channel parameters\n"); |
||||
return ret; |
||||
} |
||||
} |
||||
|
||||
if ((ret = do_decode(avctx, frame, decorrelate, downsample)) < 0) |
||||
return ret; |
||||
|
||||
align_get_bits(gb); |
||||
|
||||
switch (avctx->sample_fmt) { |
||||
case AV_SAMPLE_FMT_U8P: |
||||
for (int ch = 0; ch < nb_channels; ch++) { |
||||
uint8_t *dst = (uint8_t *)frame->extended_data[ch]; |
||||
int32_t *src = s->decode_buffer[ch] + OFFSET; |
||||
|
||||
for (int n = 0; n < frame->nb_samples; n++) |
||||
dst[n] = av_clip_uint8(src[n] + 0x80); |
||||
} |
||||
break; |
||||
case AV_SAMPLE_FMT_S16P: |
||||
for (int ch = 0; ch < nb_channels; ch++) { |
||||
int16_t *dst = (int16_t *)frame->extended_data[ch]; |
||||
int32_t *src = s->decode_buffer[ch] + OFFSET; |
||||
|
||||
for (int n = 0; n < frame->nb_samples; n++) |
||||
dst[n] = (int16_t)src[n]; |
||||
} |
||||
break; |
||||
case AV_SAMPLE_FMT_S32P: |
||||
for (int ch = 0; ch < nb_channels; ch++) { |
||||
int32_t *dst = (int32_t *)frame->extended_data[ch]; |
||||
int32_t *src = s->decode_buffer[ch] + OFFSET; |
||||
|
||||
for (int n = 0; n < frame->nb_samples; n++) |
||||
dst[n] = src[n]; |
||||
} |
||||
break; |
||||
default: |
||||
return AVERROR_BUG; |
||||
} |
||||
|
||||
return 0; |
||||
} |
||||
|
||||
static int osq_receive_frame(AVCodecContext *avctx, AVFrame *frame) |
||||
{ |
||||
OSQContext *s = avctx->priv_data; |
||||
GetBitContext *gb = &s->gb; |
||||
int ret, n; |
||||
|
||||
while (s->bitstream_size < s->max_framesize) { |
||||
int size; |
||||
|
||||
if (!s->pkt->data) { |
||||
ret = ff_decode_get_packet(avctx, s->pkt); |
||||
if (ret == AVERROR_EOF && s->bitstream_size > 0) |
||||
break; |
||||
if (ret < 0) |
||||
return ret; |
||||
} |
||||
|
||||
size = FFMIN(s->pkt->size - s->pkt_offset, s->max_framesize - s->bitstream_size); |
||||
memcpy(s->bitstream + s->bitstream_size, s->pkt->data + s->pkt_offset, size); |
||||
s->bitstream_size += size; |
||||
s->pkt_offset += size; |
||||
|
||||
if (s->pkt_offset == s->pkt->size) { |
||||
av_packet_unref(s->pkt); |
||||
s->pkt_offset = 0; |
||||
} |
||||
} |
||||
|
||||
frame->nb_samples = FFMIN(s->frame_samples, s->nb_samples); |
||||
if (frame->nb_samples <= 0) |
||||
return AVERROR_EOF; |
||||
|
||||
if ((ret = ff_get_buffer(avctx, frame, 0)) < 0) |
||||
goto fail; |
||||
|
||||
if ((ret = init_get_bits8(gb, s->bitstream, s->bitstream_size)) < 0) |
||||
goto fail; |
||||
|
||||
if ((ret = osq_decode_block(avctx, frame)) < 0) |
||||
goto fail; |
||||
|
||||
s->nb_samples -= frame->nb_samples; |
||||
|
||||
n = get_bits_count(gb) / 8; |
||||
if (n > s->bitstream_size) { |
||||
ret = AVERROR_INVALIDDATA; |
||||
goto fail; |
||||
} |
||||
|
||||
memmove(s->bitstream, &s->bitstream[n], s->bitstream_size - n); |
||||
s->bitstream_size -= n; |
||||
|
||||
return 0; |
||||
|
||||
fail: |
||||
s->bitstream_size = 0; |
||||
s->pkt_offset = 0; |
||||
av_packet_unref(s->pkt); |
||||
|
||||
return ret; |
||||
} |
||||
|
||||
const FFCodec ff_osq_decoder = { |
||||
.p.name = "osq", |
||||
CODEC_LONG_NAME("OSQ (Original Sound Quality)"), |
||||
.p.type = AVMEDIA_TYPE_AUDIO, |
||||
.p.id = AV_CODEC_ID_OSQ, |
||||
.priv_data_size = sizeof(OSQContext), |
||||
.init = osq_init, |
||||
FF_CODEC_RECEIVE_FRAME_CB(osq_receive_frame), |
||||
.close = osq_close, |
||||
.p.capabilities = AV_CODEC_CAP_CHANNEL_CONF | |
||||
AV_CODEC_CAP_DR1, |
||||
.caps_internal = FF_CODEC_CAP_INIT_CLEANUP, |
||||
.p.sample_fmts = (const enum AVSampleFormat[]) { AV_SAMPLE_FMT_U8P, |
||||
AV_SAMPLE_FMT_S16P, |
||||
AV_SAMPLE_FMT_S32P, |
||||
AV_SAMPLE_FMT_NONE }, |
||||
}; |
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