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

   1 /*
   2  * This file is part of DisOrder
   3  * Copyright (C) 2007, 2008 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 2 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, but
  11  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  13  * 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, write to the Free Software
  17  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA 02111-1307
  18  * USA
  19  */
  20 /** @file server/decode.c
  21  * @brief General-purpose decoder for use by speaker process
  22  */
  23
  24 #include "disorder-server.h"
  25
  26 #include <mad.h>
  27 #include <vorbis/vorbisfile.h>
  28
  29 /* libFLAC has had an API change and stupidly taken away the old API */
  30 #if HAVE_FLAC_FILE_DECODER_H
  31 # include <FLAC/file_decoder.h>
  32 #else
  33 # include <FLAC/stream_decoder.h>
  34 #define FLAC__FileDecoder FLAC__StreamDecoder
  35 #define FLAC__FileDecoderState FLAC__StreamDecoderState
  36 #endif
  37
  38 #include "wav.h"
  39 #include "speaker-protocol.h"
  40
  41 /** @brief Encoding lookup table type */
  42 struct decoder {
  43   /** @brief Glob pattern matching file */
  44   const char *pattern;
  45   /** @brief Decoder function */
  46   void (*decode)(void);
  47 };
  48
  49 /** @brief Input file */
  50 static int inputfd;
  51
  52 /** @brief Output file */
  53 static FILE *outputfp;
  54
  55 /** @brief Filename */
  56 static const char *path;
  57
  58 /** @brief Input buffer */
  59 static char input_buffer[1048576];
  60
  61 /** @brief Number of bytes read into buffer */
  62 static int input_count;
  63
  64 /** @brief Write an 8-bit word */
  65 static inline void output_8(int n) {
  66   if(putc(n, outputfp) < 0)
  67     fatal(errno, "decoding %s: output error", path);
  68 }
  69
  70 /** @brief Write a 16-bit word in bigendian format */
  71 static inline void output_16(uint16_t n) {
  72   if(putc(n >> 8, outputfp) < 0
  73      || putc(n, outputfp) < 0)
  74     fatal(errno, "decoding %s: output error", path);
  75 }
  76
  77 /** @brief Write a 24-bit word in bigendian format */
  78 static inline void output_24(uint32_t n) {
  79   if(putc(n >> 16, outputfp) < 0
  80      || putc(n >> 8, outputfp) < 0
  81      || putc(n, outputfp) < 0)
  82     fatal(errno, "decoding %s: output error", path);
  83 }
  84
  85 /** @brief Write a 32-bit word in bigendian format */
  86 static inline void output_32(uint32_t n) {
  87   if(putc(n >> 24, outputfp) < 0
  88      || putc(n >> 16, outputfp) < 0
  89      || putc(n >> 8, outputfp) < 0
  90      || putc(n, outputfp) < 0)
  91     fatal(errno, "decoding %s: output error", path);
  92 }
  93
  94 /** @brief Write a block header
  95  * @param rate Sample rate in Hz
  96  * @param channels Channel count (currently only 1 or 2 supported)
  97  * @param bits Bits per sample (must be a multiple of 8, no more than 64)
  98  * @param nbytes Total number of data bytes
  99  * @param endian @ref ENDIAN_BIG or @ref ENDIAN_LITTLE
 100  *
 101  * Checks that the sample format is a supported one (so other calls do not have
 102  * to) and calls fatal() on error.
 103  */
 104 static void output_header(int rate,
 105                           int channels,
 106                           int bits,
 107                           int nbytes,
 108                           int endian) {
 109   struct stream_header header;
 110
 111   if(bits <= 0 || bits % 8 || bits > 64)
 112     fatal(0, "decoding %s: unsupported sample size %d bits", path, bits);
 113   if(channels <= 0 || channels > 2)
 114     fatal(0, "decoding %s: unsupported channel count %d", path, channels);
 115   if(rate <= 0)
 116     fatal(0, "decoding %s: nonsensical sample rate %dHz", path, rate);
 117   header.rate = rate;
 118   header.bits = bits;
 119   header.channels = channels;
 120   header.endian = endian;
 121   header.nbytes = nbytes;
 122   if(fwrite(&header, sizeof header, 1, outputfp) < 1)
 123     fatal(errno, "decoding %s: writing format header", path);
 124 }
 125
 126 /** @brief Dithering state
 127  * Filched from mpg321, which credits it to Robert Leslie */
 128 struct audio_dither {
 129   mad_fixed_t error[3];
 130   mad_fixed_t random;
 131 };
 132
 133 /** @brief 32-bit PRNG
 134  * Filched from mpg321, which credits it to Robert Leslie */
 135 static inline unsigned long prng(unsigned long state)
 136 {
 137   return (state * 0x0019660dL + 0x3c6ef35fL) & 0xffffffffL;
 138 }
 139
 140 /** @brief Generic linear sample quantize and dither routine
 141  * Filched from mpg321, which credits it to Robert Leslie */
 142 static long audio_linear_dither(mad_fixed_t sample,
 143                                 struct audio_dither *dither) {
 144   unsigned int scalebits;
 145   mad_fixed_t output, mask, rnd;
 146   const int bits = 16;
 147
 148   enum {
 149     MIN = -MAD_F_ONE,
 150     MAX =  MAD_F_ONE - 1
 151   };
 152
 153   /* noise shape */
 154   sample += dither->error[0] - dither->error[1] + dither->error[2];
 155
 156   dither->error[2] = dither->error[1];
 157   dither->error[1] = dither->error[0] / 2;
 158
 159   /* bias */
 160   output = sample + (1L << (MAD_F_FRACBITS + 1 - bits - 1));
 161
 162   scalebits = MAD_F_FRACBITS + 1 - bits;
 163   mask = (1L << scalebits) - 1;
 164
 165   /* dither */
 166   rnd  = prng(dither->random);
 167   output += (rnd & mask) - (dither->random & mask);
 168
 169   dither->random = rnd;
 170
 171   /* clip */
 172   if (output > MAX) {
 173     output = MAX;
 174
 175     if (sample > MAX)
 176       sample = MAX;
 177   }
 178   else if (output < MIN) {
 179     output = MIN;
 180
 181     if (sample < MIN)
 182       sample = MIN;
 183   }
 184
 185   /* quantize */
 186   output &= ~mask;
 187
 188   /* error feedback */
 189   dither->error[0] = sample - output;
 190
 191   /* scale */
 192   return output >> scalebits;
 193 }
 194
 195 /** @brief MP3 output callback */
 196 static enum mad_flow mp3_output(void attribute((unused)) *data,
 197                                 struct mad_header const *header,
 198                                 struct mad_pcm *pcm) {
 199   size_t n = pcm->length;
 200   const mad_fixed_t *l = pcm->samples[0], *r = pcm->samples[1];
 201   static struct audio_dither ld[1], rd[1];
 202
 203   output_header(header->samplerate,
 204                 pcm->channels,
 205                 16,
 206                 2 * pcm->channels * pcm->length,
 207                 ENDIAN_BIG);
 208   switch(pcm->channels) {
 209   case 1:
 210     while(n--)
 211       output_16(audio_linear_dither(*l++, ld));
 212     break;
 213   case 2:
 214     while(n--) {
 215       output_16(audio_linear_dither(*l++, ld));
 216       output_16(audio_linear_dither(*r++, rd));
 217     }
 218     break;
 219   }
 220   return MAD_FLOW_CONTINUE;
 221 }
 222
 223 /** @brief MP3 input callback */
 224 static enum mad_flow mp3_input(void attribute((unused)) *data,
 225                                struct mad_stream *stream) {
 226   int used, remain, n;
 227
 228   /* libmad requires its caller to do ALL the buffering work, including coping
 229    * with partial frames.  Given that it appears to be completely undocumented
 230    * you could perhaps be forgiven for not discovering this...  */
 231   if(input_count) {
 232     /* Compute total number of bytes consumed */
 233     used = (char *)stream->next_frame - input_buffer;
 234     /* Compute number of bytes left to consume */
 235     remain = input_count - used;
 236     memmove(input_buffer, input_buffer + used, remain);
 237   } else {
 238     remain = 0;
 239   }
 240   /* Read new data */
 241   n = read(inputfd, input_buffer + remain, (sizeof input_buffer) - remain);
 242   if(n < 0)
 243     fatal(errno, "reading from %s", path);
 244   /* Compute total number of bytes available */
 245   input_count = remain + n;
 246   if(input_count)
 247     mad_stream_buffer(stream, (unsigned char *)input_buffer, input_count);
 248   if(n)
 249     return MAD_FLOW_CONTINUE;
 250   else
 251     return MAD_FLOW_STOP;
 252 }
 253
 254 /** @brief MP3 error callback */
 255 static enum mad_flow mp3_error(void attribute((unused)) *data,
 256                                struct mad_stream *stream,
 257                                struct mad_frame attribute((unused)) *frame) {
 258   if(0)
 259     /* Just generates pointless verbosity l-( */
 260     error(0, "decoding %s: %s (%#04x)",
 261           path, mad_stream_errorstr(stream), stream->error);
 262   return MAD_FLOW_CONTINUE;
 263 }
 264
 265 /** @brief MP3 decoder */
 266 static void decode_mp3(void) {
 267   struct mad_decoder mad[1];
 268
 269   if((inputfd = open(path, O_RDONLY)) < 0)
 270     fatal(errno, "opening %s", path);
 271   mad_decoder_init(mad, 0/*data*/, mp3_input, 0/*header*/, 0/*filter*/,
 272                    mp3_output, mp3_error, 0/*message*/);
 273   if(mad_decoder_run(mad, MAD_DECODER_MODE_SYNC))
 274     exit(1);
 275   mad_decoder_finish(mad);
 276 }
 277
 278 /** @brief OGG decoder */
 279 static void decode_ogg(void) {
 280   FILE *fp;
 281   OggVorbis_File vf[1];
 282   int err;
 283   long n;
 284   int bitstream;
 285   vorbis_info *vi;
 286
 287   if(!(fp = fopen(path, "rb")))
 288     fatal(errno, "cannot open %s", path);
 289   /* There doesn't seem to be any standard function for mapping the error codes
 290    * to strings l-( */
 291   if((err = ov_open(fp, vf, 0/*initial*/, 0/*ibytes*/)))
 292     fatal(0, "ov_fopen %s: %d", path, err);
 293   if(!(vi = ov_info(vf, 0/*link*/)))
 294     fatal(0, "ov_info %s: failed", path);
 295   while((n = ov_read(vf, input_buffer, sizeof input_buffer, 1/*bigendianp*/,
 296                      2/*bytes/word*/, 1/*signed*/, &bitstream))) {
 297     if(n < 0)
 298       fatal(0, "ov_read %s: %ld", path, n);
 299     if(bitstream > 0)
 300       fatal(0, "only single-bitstream ogg files are supported");
 301     output_header(vi->rate, vi->channels, 16/*bits*/, n, ENDIAN_BIG);
 302     if(fwrite(input_buffer, 1, n, outputfp) < (size_t)n)
 303       fatal(errno, "decoding %s: writing sample data", path);
 304   }
 305 }
 306
 307 /** @brief Sample data callback used by decode_wav() */
 308 static int wav_write(struct wavfile attribute((unused)) *f,
 309                      const char *data,
 310                      size_t nbytes,
 311                      void attribute((unused)) *u) {
 312   if(fwrite(data, 1, nbytes, outputfp) < nbytes)
 313     fatal(errno, "decoding %s: writing sample data", path);
 314   return 0;
 315 }
 316
 317 /** @brief WAV file decoder */
 318 static void decode_wav(void) {
 319   struct wavfile f[1];
 320   int err;
 321
 322   if((err = wav_init(f, path)))
 323     fatal(err, "opening %s", path);
 324   output_header(f->rate, f->channels, f->bits, f->datasize, ENDIAN_LITTLE);
 325   if((err = wav_data(f, wav_write, 0)))
 326     fatal(err, "error decoding %s", path);
 327 }
 328
 329 /** @brief Metadata callback for FLAC decoder
 330  *
 331  * This is a no-op here.
 332  */
 333 static void flac_metadata(const FLAC__FileDecoder attribute((unused)) *decoder,
 334                           const FLAC__StreamMetadata attribute((unused)) *metadata,
 335                           void attribute((unused)) *client_data) {
 336 }
 337
 338 /** @brief Error callback for FLAC decoder */
 339 static void flac_error(const FLAC__FileDecoder attribute((unused)) *decoder,
 340                        FLAC__StreamDecoderErrorStatus status,
 341                        void attribute((unused)) *client_data) {
 342   fatal(0, "error decoding %s: %s", path,
 343         FLAC__StreamDecoderErrorStatusString[status]);
 344 }
 345
 346 /** @brief Write callback for FLAC decoder */
 347 static FLAC__StreamDecoderWriteStatus flac_write
 348     (const FLAC__FileDecoder attribute((unused)) *decoder,
 349      const FLAC__Frame *frame,
 350      const FLAC__int32 *const buffer[],
 351      void attribute((unused)) *client_data) {
 352   size_t n, c;
 353
 354   output_header(frame->header.sample_rate,
 355                 frame->header.channels,
 356                 frame->header.bits_per_sample,
 357                 (frame->header.channels * frame->header.blocksize
 358                  * frame->header.bits_per_sample) / 8,
 359                 ENDIAN_BIG);
 360   for(n = 0; n < frame->header.blocksize; ++n) {
 361     for(c = 0; c < frame->header.channels; ++c) {
 362       switch(frame->header.bits_per_sample) {
 363       case 8: output_8(buffer[c][n]); break;
 364       case 16: output_16(buffer[c][n]); break;
 365       case 24: output_24(buffer[c][n]); break;
 366       case 32: output_32(buffer[c][n]); break;
 367       }
 368     }
 369   }
 370   return FLAC__STREAM_DECODER_WRITE_STATUS_CONTINUE;
 371 }
 372
 373
 374 /** @brief FLAC file decoder */
 375 static void decode_flac(void) {
 376 #if HAVE_FLAC_FILE_DECODER_H
 377   FLAC__FileDecoder *fd = 0;
 378   FLAC__FileDecoderState fs;
 379
 380   if(!(fd = FLAC__file_decoder_new()))
 381     fatal(0, "FLAC__file_decoder_new failed");
 382   if(!(FLAC__file_decoder_set_filename(fd, path)))
 383     fatal(0, "FLAC__file_set_filename failed");
 384   FLAC__file_decoder_set_metadata_callback(fd, flac_metadata);
 385   FLAC__file_decoder_set_error_callback(fd, flac_error);
 386   FLAC__file_decoder_set_write_callback(fd, flac_write);
 387   if((fs = FLAC__file_decoder_init(fd)))
 388     fatal(0, "FLAC__file_decoder_init: %s", FLAC__FileDecoderStateString[fs]);
 389   FLAC__file_decoder_process_until_end_of_file(fd);
 390 #else
 391   FLAC__StreamDecoder *sd = 0;
 392   FLAC__StreamDecoderInitStatus is;
 393
 394   if((is = FLAC__stream_decoder_init_file(sd, path, flac_write, flac_metadata,
 395                                           flac_error, 0)))
 396     fatal(0, "FLAC__stream_decoder_init_file %s: %s",
 397           path, FLAC__StreamDecoderInitStatusString[is]);
 398 #endif
 399 }
 400
 401 /** @brief Lookup table of decoders */
 402 static const struct decoder decoders[] = {
 403   { "*.mp3", decode_mp3 },
 404   { "*.MP3", decode_mp3 },
 405   { "*.ogg", decode_ogg },
 406   { "*.OGG", decode_ogg },
 407   { "*.flac", decode_flac },
 408   { "*.FLAC", decode_flac },
 409   { "*.wav", decode_wav },
 410   { "*.WAV", decode_wav },
 411   { 0, 0 }
 412 };
 413
 414 static const struct option options[] = {
 415   { "help", no_argument, 0, 'h' },
 416   { "version", no_argument, 0, 'V' },
 417   { 0, 0, 0, 0 }
 418 };
 419
 420 /* Display usage message and terminate. */
 421 static void help(void) {
 422   xprintf("Usage:\n"
 423           "  disorder-decode [OPTIONS] PATH\n"
 424           "Options:\n"
 425           "  --help, -h              Display usage message\n"
 426           "  --version, -V           Display version number\n"
 427           "\n"
 428           "Audio decoder for DisOrder.  Only intended to be used by speaker\n"
 429           "process, not for normal users.\n");
 430   xfclose(stdout);
 431   exit(0);
 432 }
 433
 434 int main(int argc, char **argv) {
 435   int n;
 436   const char *e;
 437
 438   set_progname(argv);
 439   if(!setlocale(LC_CTYPE, "")) fatal(errno, "calling setlocale");
 440   while((n = getopt_long(argc, argv, "hV", options, 0)) >= 0) {
 441     switch(n) {
 442     case 'h': help();
 443     case 'V': version("disorder-decode");
 444     default: fatal(0, "invalid option");
 445     }
 446   }
 447   if(optind >= argc)
 448     fatal(0, "missing filename");
 449   if(optind + 1 < argc)
 450     fatal(0, "excess arguments");
 451   if((e = getenv("DISORDER_RAW_FD"))) {
 452     if(!(outputfp = fdopen(atoi(e), "wb")))
 453       fatal(errno, "fdopen");
 454   } else
 455     outputfp = stdout;
 456   path = argv[optind];
 457   for(n = 0;
 458       decoders[n].pattern
 459         && fnmatch(decoders[n].pattern, path, 0) != 0;
 460       ++n)
 461     ;
 462   if(!decoders[n].pattern)
 463     fatal(0, "cannot determine file type for %s", path);
 464   decoders[n].decode();
 465   xfclose(outputfp);
 466   return 0;
 467 }
 468
 469 /*
 470 Local Variables:
 471 c-basic-offset:2
 472 comment-column:40
 473 fill-column:79
 474 indent-tabs-mode:nil
 475 End:
 476 */