chiark - git - mdw - disorder/blob - server/decode.c

   1 /*
   2  * This file is part of DisOrder
   3  * Copyright (C) 2007-2009 Richard Kettlewell
   4  *
   5  * This program is free software: you can redistribute it and/or modify
   6  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
   7  * the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
   8  * (at your option) any later version.
   9  *
  10  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  11  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  13  * GNU General Public License for more details.
  14  *
  15  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  16  * along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  17  */
  18 /** @file server/decode.c
  19  * @brief General-purpose decoder for use by speaker process
  20  */
  21
  22 #include "disorder-server.h"
  23
  24 #include <mad.h>
  25 #include <vorbis/vorbisfile.h>
  26
  27 /* libFLAC has had an API change and stupidly taken away the old API */
  28 #if HAVE_FLAC_FILE_DECODER_H
  29 # include <FLAC/file_decoder.h>
  30 #else
  31 # include <FLAC/stream_decoder.h>
  32 #define FLAC__FileDecoder FLAC__StreamDecoder
  33 #define FLAC__FileDecoderState FLAC__StreamDecoderState
  34 #endif
  35
  36 #include "wav.h"
  37 #include "speaker-protocol.h"
  38
  39
  40 /** @brief Encoding lookup table type */
  41 struct decoder {
  42   /** @brief Glob pattern matching file */
  43   const char *pattern;
  44   /** @brief Decoder function */
  45   void (*decode)(void);
  46 };
  47
  48 /** @brief Input file */
  49 static int inputfd;
  50
  51 /** @brief Output file */
  52 static FILE *outputfp;
  53
  54 /** @brief Filename */
  55 static const char *path;
  56
  57 /** @brief Input buffer */
  58 static char input_buffer[1048576];
  59
  60 /** @brief Number of bytes read into buffer */
  61 static int input_count;
  62
  63 /** @brief Write an 8-bit word */
  64 static inline void output_8(int n) {
  65   if(putc(n, outputfp) < 0)
  66     disorder_fatal(errno, "decoding %s: output error", path);
  67 }
  68
  69 /** @brief Write a 16-bit word in bigendian format */
  70 static inline void output_16(uint16_t n) {
  71   if(putc(n >> 8, outputfp) < 0
  72      || putc(n, outputfp) < 0)
  73     disorder_fatal(errno, "decoding %s: output error", path);
  74 }
  75
  76 /** @brief Write a 24-bit word in bigendian format */
  77 static inline void output_24(uint32_t n) {
  78   if(putc(n >> 16, outputfp) < 0
  79      || putc(n >> 8, outputfp) < 0
  80      || putc(n, outputfp) < 0)
  81     disorder_fatal(errno, "decoding %s: output error", path);
  82 }
  83
  84 /** @brief Write a 32-bit word in bigendian format */
  85 static inline void output_32(uint32_t n) {
  86   if(putc(n >> 24, outputfp) < 0
  87      || putc(n >> 16, outputfp) < 0
  88      || putc(n >> 8, outputfp) < 0
  89      || putc(n, outputfp) < 0)
  90     disorder_fatal(errno, "decoding %s: output error", path);
  91 }
  92
  93 /** @brief Write a block header
  94  * @param rate Sample rate in Hz
  95  * @param channels Channel count (currently only 1 or 2 supported)
  96  * @param bits Bits per sample (must be a multiple of 8, no more than 64)
  97  * @param nbytes Total number of data bytes
  98  * @param endian @ref ENDIAN_BIG or @ref ENDIAN_LITTLE
  99  *
 100  * Checks that the sample format is a supported one (so other calls do not have
 101  * to) and calls disorder_fatal() on error.
 102  */
 103 static void output_header(int rate,
 104                           int channels,
 105                           int bits,
 106                           int nbytes,
 107                           int endian) {
 108   struct stream_header header;
 109
 110   if(bits <= 0 || bits % 8 || bits > 64)
 111     disorder_fatal(0, "decoding %s: unsupported sample size %d bits",
 112                    path, bits);
 113   if(channels <= 0 || channels > 2)
 114     disorder_fatal(0, "decoding %s: unsupported channel count %d",
 115                    path, channels);
 116   if(rate <= 0)
 117     disorder_fatal(0, "decoding %s: nonsensical sample rate %dHz", path, rate);
 118   header.rate = rate;
 119   header.bits = bits;
 120   header.channels = channels;
 121   header.endian = endian;
 122   header.nbytes = nbytes;
 123   if(fwrite(&header, sizeof header, 1, outputfp) < 1)
 124     disorder_fatal(errno, "decoding %s: writing format header", path);
 125 }
 126
 127 /** @brief Dithering state
 128  * Filched from mpg321, which credits it to Robert Leslie */
 129 struct audio_dither {
 130   mad_fixed_t error[3];
 131   mad_fixed_t random;
 132 };
 133
 134 /** @brief 32-bit PRNG
 135  * Filched from mpg321, which credits it to Robert Leslie */
 136 static inline unsigned long prng(unsigned long state)
 137 {
 138   return (state * 0x0019660dL + 0x3c6ef35fL) & 0xffffffffL;
 139 }
 140
 141 /** @brief Generic linear sample quantize and dither routine
 142  * Filched from mpg321, which credits it to Robert Leslie */
 143 static long audio_linear_dither(mad_fixed_t sample,
 144                                 struct audio_dither *dither) {
 145   unsigned int scalebits;
 146   mad_fixed_t output, mask, rnd;
 147   const int bits = 16;
 148
 149   enum {
 150     MIN = -MAD_F_ONE,
 151     MAX =  MAD_F_ONE - 1
 152   };
 153
 154   /* noise shape */
 155   sample += dither->error[0] - dither->error[1] + dither->error[2];
 156
 157   dither->error[2] = dither->error[1];
 158   dither->error[1] = dither->error[0] / 2;
 159
 160   /* bias */
 161   output = sample + (1L << (MAD_F_FRACBITS + 1 - bits - 1));
 162
 163   scalebits = MAD_F_FRACBITS + 1 - bits;
 164   mask = (1L << scalebits) - 1;
 165
 166   /* dither */
 167   rnd  = prng(dither->random);
 168   output += (rnd & mask) - (dither->random & mask);
 169
 170   dither->random = rnd;
 171
 172   /* clip */
 173   if (output > MAX) {
 174     output = MAX;
 175
 176     if (sample > MAX)
 177       sample = MAX;
 178   }
 179   else if (output < MIN) {
 180     output = MIN;
 181
 182     if (sample < MIN)
 183       sample = MIN;
 184   }
 185
 186   /* quantize */
 187   output &= ~mask;
 188
 189   /* error feedback */
 190   dither->error[0] = sample - output;
 191
 192   /* scale */
 193   return output >> scalebits;
 194 }
 195
 196 /** @brief MP3 output callback */
 197 static enum mad_flow mp3_output(void attribute((unused)) *data,
 198                                 struct mad_header const *header,
 199                                 struct mad_pcm *pcm) {
 200   size_t n = pcm->length;
 201   const mad_fixed_t *l = pcm->samples[0], *r = pcm->samples[1];
 202   static struct audio_dither ld[1], rd[1];
 203
 204   output_header(header->samplerate,
 205                 pcm->channels,
 206                 16,
 207                 2 * pcm->channels * pcm->length,
 208                 ENDIAN_BIG);
 209   switch(pcm->channels) {
 210   case 1:
 211     while(n--)
 212       output_16(audio_linear_dither(*l++, ld));
 213     break;
 214   case 2:
 215     while(n--) {
 216       output_16(audio_linear_dither(*l++, ld));
 217       output_16(audio_linear_dither(*r++, rd));
 218     }
 219     break;
 220   }
 221   return MAD_FLOW_CONTINUE;
 222 }
 223
 224 /** @brief MP3 input callback */
 225 static enum mad_flow mp3_input(void attribute((unused)) *data,
 226                                struct mad_stream *stream) {
 227   int used, remain, n;
 228
 229   /* libmad requires its caller to do ALL the buffering work, including coping
 230    * with partial frames.  Given that it appears to be completely undocumented
 231    * you could perhaps be forgiven for not discovering this...  */
 232   if(input_count) {
 233     /* Compute total number of bytes consumed */
 234     used = (char *)stream->next_frame - input_buffer;
 235     /* Compute number of bytes left to consume */
 236     remain = input_count - used;
 237     memmove(input_buffer, input_buffer + used, remain);
 238   } else {
 239     remain = 0;
 240   }
 241   /* Read new data */
 242   n = read(inputfd, input_buffer + remain, (sizeof input_buffer) - remain);
 243   if(n < 0)
 244     disorder_fatal(errno, "reading from %s", path);
 245   /* Compute total number of bytes available */
 246   input_count = remain + n;
 247   if(input_count)
 248     mad_stream_buffer(stream, (unsigned char *)input_buffer, input_count);
 249   if(n)
 250     return MAD_FLOW_CONTINUE;
 251   else
 252     return MAD_FLOW_STOP;
 253 }
 254
 255 /** @brief MP3 error callback */
 256 static enum mad_flow mp3_error(void attribute((unused)) *data,
 257                                struct mad_stream *stream,
 258                                struct mad_frame attribute((unused)) *frame) {
 259   if(0)
 260     /* Just generates pointless verbosity l-( */
 261     disorder_error(0, "decoding %s: %s (%#04x)",
 262                    path, mad_stream_errorstr(stream), stream->error);
 263   return MAD_FLOW_CONTINUE;
 264 }
 265
 266 /** @brief MP3 decoder */
 267 static void decode_mp3(void) {
 268   struct mad_decoder mad[1];
 269
 270   if((inputfd = open(path, O_RDONLY)) < 0)
 271     disorder_fatal(errno, "opening %s", path);
 272   mad_decoder_init(mad, 0/*data*/, mp3_input, 0/*header*/, 0/*filter*/,
 273                    mp3_output, mp3_error, 0/*message*/);
 274   if(mad_decoder_run(mad, MAD_DECODER_MODE_SYNC))
 275     exit(1);
 276   mad_decoder_finish(mad);
 277 }
 278
 279 /** @brief OGG decoder */
 280 static void decode_ogg(void) {
 281   FILE *fp;
 282   OggVorbis_File vf[1];
 283   int err;
 284   long n;
 285   int bitstream;
 286   vorbis_info *vi;
 287
 288   if(!(fp = fopen(path, "rb")))
 289     disorder_fatal(errno, "cannot open %s", path);
 290   /* There doesn't seem to be any standard function for mapping the error codes
 291    * to strings l-( */
 292   if((err = ov_open(fp, vf, 0/*initial*/, 0/*ibytes*/)))
 293     disorder_fatal(0, "ov_fopen %s: %d", path, err);
 294   if(!(vi = ov_info(vf, 0/*link*/)))
 295     disorder_fatal(0, "ov_info %s: failed", path);
 296   while((n = ov_read(vf, input_buffer, sizeof input_buffer, 1/*bigendianp*/,
 297                      2/*bytes/word*/, 1/*signed*/, &bitstream))) {
 298     if(n < 0)
 299       disorder_fatal(0, "ov_read %s: %ld", path, n);
 300     if(bitstream > 0)
 301       disorder_fatal(0, "only single-bitstream ogg files are supported");
 302     output_header(vi->rate, vi->channels, 16/*bits*/, n, ENDIAN_BIG);
 303     if(fwrite(input_buffer, 1, n, outputfp) < (size_t)n)
 304       disorder_fatal(errno, "decoding %s: writing sample data", path);
 305   }
 306 }
 307
 308 /** @brief Sample data callback used by decode_wav() */
 309 static int wav_write(struct wavfile attribute((unused)) *f,
 310                      const char *data,
 311                      size_t nbytes,
 312                      void attribute((unused)) *u) {
 313   if(fwrite(data, 1, nbytes, outputfp) < nbytes)
 314     disorder_fatal(errno, "decoding %s: writing sample data", path);
 315   return 0;
 316 }
 317
 318 /** @brief WAV file decoder */
 319 static void decode_wav(void) {
 320   struct wavfile f[1];
 321   int err;
 322
 323   if((err = wav_init(f, path)))
 324     disorder_fatal(err, "opening %s", path);
 325   output_header(f->rate, f->channels, f->bits, f->datasize, ENDIAN_LITTLE);
 326   if((err = wav_data(f, wav_write, 0)))
 327     disorder_fatal(err, "error decoding %s", path);
 328 }
 329
 330 /** @brief Metadata callback for FLAC decoder
 331  *
 332  * This is a no-op here.
 333  */
 334 static void flac_metadata(const FLAC__FileDecoder attribute((unused)) *decoder,
 335                           const FLAC__StreamMetadata attribute((unused)) *metadata,
 336                           void attribute((unused)) *client_data) {
 337 }
 338
 339 /** @brief Error callback for FLAC decoder */
 340 static void flac_error(const FLAC__FileDecoder attribute((unused)) *decoder,
 341                        FLAC__StreamDecoderErrorStatus status,
 342                        void attribute((unused)) *client_data) {
 343   disorder_fatal(0, "error decoding %s: %s", path,
 344                  FLAC__StreamDecoderErrorStatusString[status]);
 345 }
 346
 347 /** @brief Write callback for FLAC decoder */
 348 static FLAC__StreamDecoderWriteStatus flac_write
 349     (const FLAC__FileDecoder attribute((unused)) *decoder,
 350      const FLAC__Frame *frame,
 351      const FLAC__int32 *const buffer[],
 352      void attribute((unused)) *client_data) {
 353   size_t n, c;
 354
 355   output_header(frame->header.sample_rate,
 356                 frame->header.channels,
 357                 frame->header.bits_per_sample,
 358                 (frame->header.channels * frame->header.blocksize
 359                  * frame->header.bits_per_sample) / 8,
 360                 ENDIAN_BIG);
 361   for(n = 0; n < frame->header.blocksize; ++n) {
 362     for(c = 0; c < frame->header.channels; ++c) {
 363       switch(frame->header.bits_per_sample) {
 364       case 8: output_8(buffer[c][n]); break;
 365       case 16: output_16(buffer[c][n]); break;
 366       case 24: output_24(buffer[c][n]); break;
 367       case 32: output_32(buffer[c][n]); break;
 368       }
 369     }
 370   }
 371   return FLAC__STREAM_DECODER_WRITE_STATUS_CONTINUE;
 372 }
 373
 374
 375 /** @brief FLAC file decoder */
 376 static void decode_flac(void) {
 377 #if HAVE_FLAC_FILE_DECODER_H
 378   FLAC__FileDecoder *fd = 0;
 379   FLAC__FileDecoderState fs;
 380
 381   if(!(fd = FLAC__file_decoder_new()))
 382     disorder_fatal(0, "FLAC__file_decoder_new failed");
 383   if(!(FLAC__file_decoder_set_filename(fd, path)))
 384     disorder_fatal(0, "FLAC__file_set_filename failed");
 385   FLAC__file_decoder_set_metadata_callback(fd, flac_metadata);
 386   FLAC__file_decoder_set_error_callback(fd, flac_error);
 387   FLAC__file_decoder_set_write_callback(fd, flac_write);
 388   if((fs = FLAC__file_decoder_init(fd)))
 389     disorder_fatal(0, "FLAC__file_decoder_init: %s", FLAC__FileDecoderStateString[fs]);
 390   FLAC__file_decoder_process_until_end_of_file(fd);
 391 #else
 392   FLAC__StreamDecoder *sd = FLAC__stream_decoder_new();
 393   FLAC__StreamDecoderInitStatus is;
 394
 395   if (!sd)
 396     disorder_fatal(0, "FLAC__stream_decoder_new failed");
 397
 398   if((is = FLAC__stream_decoder_init_file(sd, path, flac_write, flac_metadata,
 399                                           flac_error, 0)))
 400     disorder_fatal(0, "FLAC__stream_decoder_init_file %s: %s",
 401                    path, FLAC__StreamDecoderInitStatusString[is]);
 402
 403   FLAC__stream_decoder_process_until_end_of_stream(sd);
 404   FLAC__stream_decoder_finish(sd);
 405   FLAC__stream_decoder_delete(sd);
 406 #endif
 407 }
 408
 409 /** @brief Lookup table of decoders */
 410 static const struct decoder decoders[] = {
 411   { "*.mp3", decode_mp3 },
 412   { "*.MP3", decode_mp3 },
 413   { "*.ogg", decode_ogg },
 414   { "*.OGG", decode_ogg },
 415   { "*.flac", decode_flac },
 416   { "*.FLAC", decode_flac },
 417   { "*.wav", decode_wav },
 418   { "*.WAV", decode_wav },
 419   { 0, 0 }
 420 };
 421
 422 static const struct option options[] = {
 423   { "help", no_argument, 0, 'h' },
 424   { "version", no_argument, 0, 'V' },
 425   { 0, 0, 0, 0 }
 426 };
 427
 428 /* Display usage message and terminate. */
 429 static void help(void) {
 430   xprintf("Usage:\n"
 431           "  disorder-decode [OPTIONS] PATH\n"
 432           "Options:\n"
 433           "  --help, -h              Display usage message\n"
 434           "  --version, -V           Display version number\n"
 435           "\n"
 436           "Audio decoder for DisOrder.  Only intended to be used by speaker\n"
 437           "process, not for normal users.\n");
 438   xfclose(stdout);
 439   exit(0);
 440 }
 441
 442 int main(int argc, char **argv) {
 443   int n;
 444   const char *e;
 445
 446   set_progname(argv);
 447   if(!setlocale(LC_CTYPE, "")) disorder_fatal(errno, "calling setlocale");
 448   while((n = getopt_long(argc, argv, "hV", options, 0)) >= 0) {
 449     switch(n) {
 450     case 'h': help();
 451     case 'V': version("disorder-decode");
 452     default: disorder_fatal(0, "invalid option");
 453     }
 454   }
 455   if(optind >= argc)
 456     disorder_fatal(0, "missing filename");
 457   if(optind + 1 < argc)
 458     disorder_fatal(0, "excess arguments");
 459   if((e = getenv("DISORDER_RAW_FD"))) {
 460     if(!(outputfp = fdopen(atoi(e), "wb")))
 461       disorder_fatal(errno, "fdopen");
 462   } else
 463     outputfp = stdout;
 464   path = argv[optind];
 465   for(n = 0;
 466       decoders[n].pattern
 467         && fnmatch(decoders[n].pattern, path, 0) != 0;
 468       ++n)
 469     ;
 470   if(!decoders[n].pattern)
 471     disorder_fatal(0, "cannot determine file type for %s", path);
 472   decoders[n].decode();
 473   xfclose(outputfp);
 474   return 0;
 475 }
 476
 477 /*
 478 Local Variables:
 479 c-basic-offset:2
 480 comment-column:40
 481 fill-column:79
 482 indent-tabs-mode:nil
 483 End:
 484 */