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 <config.h>
  25 #include "types.h"
  26
  27 #include <getopt.h>
  28 #include <unistd.h>
  29 #include <fcntl.h>
  30 #include <errno.h>
  31 #include <stdlib.h>
  32 #include <locale.h>
  33 #include <assert.h>
  34 #include <fnmatch.h>
  35 #include <mad.h>
  36 #include <vorbis/vorbisfile.h>
  37 #include <string.h>
  38
  39 /* libFLAC has had an API change and stupidly taken away the old API */
  40 #if HAVE_FLAC_FILE_DECODER_H
  41 # include <FLAC/file_decoder.h>
  42 #else
  43 # include <FLAC/stream_decoder.h>
  44 #define FLAC__FileDecoder FLAC__StreamDecoder
  45 #define FLAC__FileDecoderState FLAC__StreamDecoderState
  46 #endif
  47
  48 #include "log.h"
  49 #include "syscalls.h"
  50 #include "defs.h"
  51 #include "wav.h"
  52 #include "speaker-protocol.h"
  53 #include "version.h"
  54
  55 /** @brief Encoding lookup table type */
  56 struct decoder {
  57   /** @brief Glob pattern matching file */
  58   const char *pattern;
  59   /** @brief Decoder function */
  60   void (*decode)(void);
  61 };
  62
  63 /** @brief Input file */
  64 static int inputfd;
  65
  66 /** @brief Output file */
  67 static FILE *outputfp;
  68
  69 /** @brief Filename */
  70 static const char *path;
  71
  72 /** @brief Input buffer */
  73 static char input_buffer[1048576];
  74
  75 /** @brief Number of bytes read into buffer */
  76 static int input_count;
  77
  78 /** @brief Write an 8-bit word */
  79 static inline void output_8(int n) {
  80   if(putc(n, outputfp) < 0)
  81     fatal(errno, "decoding %s: output error", path);
  82 }
  83
  84 /** @brief Write a 16-bit word in bigendian format */
  85 static inline void output_16(uint16_t n) {
  86   if(putc(n >> 8, outputfp) < 0
  87      || putc(n, outputfp) < 0)
  88     fatal(errno, "decoding %s: output error", path);
  89 }
  90
  91 /** @brief Write a 24-bit word in bigendian format */
  92 static inline void output_24(uint32_t n) {
  93   if(putc(n >> 16, outputfp) < 0
  94      || putc(n >> 8, outputfp) < 0
  95      || putc(n, outputfp) < 0)
  96     fatal(errno, "decoding %s: output error", path);
  97 }
  98
  99 /** @brief Write a 32-bit word in bigendian format */
 100 static inline void output_32(uint32_t n) {
 101   if(putc(n >> 24, outputfp) < 0
 102      || putc(n >> 16, outputfp) < 0
 103      || putc(n >> 8, outputfp) < 0
 104      || putc(n, outputfp) < 0)
 105     fatal(errno, "decoding %s: output error", path);
 106 }
 107
 108 /** @brief Write a block header
 109  * @param rate Sample rate in Hz
 110  * @param channels Channel count (currently only 1 or 2 supported)
 111  * @param bits Bits per sample (must be a multiple of 8, no more than 64)
 112  * @param nbytes Total number of data bytes
 113  * @param endian @ref ENDIAN_BIG or @ref ENDIAN_LITTLE
 114  *
 115  * Checks that the sample format is a supported one (so other calls do not have
 116  * to) and calls fatal() on error.
 117  */
 118 static void output_header(int rate,
 119                           int channels,
 120                           int bits,
 121                           int nbytes,
 122                           int endian) {
 123   struct stream_header header;
 124
 125   if(bits <= 0 || bits % 8 || bits > 64)
 126     fatal(0, "decoding %s: unsupported sample size %d bits", path, bits);
 127   if(channels <= 0 || channels > 2)
 128     fatal(0, "decoding %s: unsupported channel count %d", path, channels);
 129   if(rate <= 0)
 130     fatal(0, "decoding %s: nonsensical sample rate %dHz", path, rate);
 131   header.rate = rate;
 132   header.bits = bits;
 133   header.channels = channels;
 134   header.endian = endian;
 135   header.nbytes = nbytes;
 136   if(fwrite(&header, sizeof header, 1, outputfp) < 1)
 137     fatal(errno, "decoding %s: writing format header", path);
 138 }
 139
 140 /** @brief Dithering state
 141  * Filched from mpg321, which credits it to Robert Leslie */
 142 struct audio_dither {
 143   mad_fixed_t error[3];
 144   mad_fixed_t random;
 145 };
 146
 147 /** @brief 32-bit PRNG
 148  * Filched from mpg321, which credits it to Robert Leslie */
 149 static inline unsigned long prng(unsigned long state)
 150 {
 151   return (state * 0x0019660dL + 0x3c6ef35fL) & 0xffffffffL;
 152 }
 153
 154 /** @brief Generic linear sample quantize and dither routine
 155  * Filched from mpg321, which credits it to Robert Leslie */
 156 static long audio_linear_dither(mad_fixed_t sample,
 157                                 struct audio_dither *dither) {
 158   unsigned int scalebits;
 159   mad_fixed_t output, mask, rnd;
 160   const int bits = 16;
 161
 162   enum {
 163     MIN = -MAD_F_ONE,
 164     MAX =  MAD_F_ONE - 1
 165   };
 166
 167   /* noise shape */
 168   sample += dither->error[0] - dither->error[1] + dither->error[2];
 169
 170   dither->error[2] = dither->error[1];
 171   dither->error[1] = dither->error[0] / 2;
 172
 173   /* bias */
 174   output = sample + (1L << (MAD_F_FRACBITS + 1 - bits - 1));
 175
 176   scalebits = MAD_F_FRACBITS + 1 - bits;
 177   mask = (1L << scalebits) - 1;
 178
 179   /* dither */
 180   rnd  = prng(dither->random);
 181   output += (rnd & mask) - (dither->random & mask);
 182
 183   dither->random = rnd;
 184
 185   /* clip */
 186   if (output > MAX) {
 187     output = MAX;
 188
 189     if (sample > MAX)
 190       sample = MAX;
 191   }
 192   else if (output < MIN) {
 193     output = MIN;
 194
 195     if (sample < MIN)
 196       sample = MIN;
 197   }
 198
 199   /* quantize */
 200   output &= ~mask;
 201
 202   /* error feedback */
 203   dither->error[0] = sample - output;
 204
 205   /* scale */
 206   return output >> scalebits;
 207 }
 208
 209 /** @brief MP3 output callback */
 210 static enum mad_flow mp3_output(void attribute((unused)) *data,
 211                                 struct mad_header const *header,
 212                                 struct mad_pcm *pcm) {
 213   size_t n = pcm->length;
 214   const mad_fixed_t *l = pcm->samples[0], *r = pcm->samples[1];
 215   static struct audio_dither ld[1], rd[1];
 216
 217   output_header(header->samplerate,
 218                 pcm->channels,
 219                 16,
 220                 2 * pcm->channels * pcm->length,
 221                 ENDIAN_BIG);
 222   switch(pcm->channels) {
 223   case 1:
 224     while(n--)
 225       output_16(audio_linear_dither(*l++, ld));
 226     break;
 227   case 2:
 228     while(n--) {
 229       output_16(audio_linear_dither(*l++, ld));
 230       output_16(audio_linear_dither(*r++, rd));
 231     }
 232     break;
 233   }
 234   return MAD_FLOW_CONTINUE;
 235 }
 236
 237 /** @brief MP3 input callback */
 238 static enum mad_flow mp3_input(void attribute((unused)) *data,
 239                                struct mad_stream *stream) {
 240   int used, remain, n;
 241
 242   /* libmad requires its caller to do ALL the buffering work, including coping
 243    * with partial frames.  Given that it appears to be completely undocumented
 244    * you could perhaps be forgiven for not discovering this...  */
 245   if(input_count) {
 246     /* Compute total number of bytes consumed */
 247     used = (char *)stream->next_frame - input_buffer;
 248     /* Compute number of bytes left to consume */
 249     remain = input_count - used;
 250     memmove(input_buffer, input_buffer + used, remain);
 251   } else {
 252     remain = 0;
 253   }
 254   /* Read new data */
 255   n = read(inputfd, input_buffer + remain, (sizeof input_buffer) - remain);
 256   if(n < 0)
 257     fatal(errno, "reading from %s", path);
 258   /* Compute total number of bytes available */
 259   input_count = remain + n;
 260   if(input_count)
 261     mad_stream_buffer(stream, (unsigned char *)input_buffer, input_count);
 262   if(n)
 263     return MAD_FLOW_CONTINUE;
 264   else
 265     return MAD_FLOW_STOP;
 266 }
 267
 268 /** @brief MP3 error callback */
 269 static enum mad_flow mp3_error(void attribute((unused)) *data,
 270                                struct mad_stream *stream,
 271                                struct mad_frame attribute((unused)) *frame) {
 272   if(0)
 273     /* Just generates pointless verbosity l-( */
 274     error(0, "decoding %s: %s (%#04x)",
 275           path, mad_stream_errorstr(stream), stream->error);
 276   return MAD_FLOW_CONTINUE;
 277 }
 278
 279 /** @brief MP3 decoder */
 280 static void decode_mp3(void) {
 281   struct mad_decoder mad[1];
 282
 283   if((inputfd = open(path, O_RDONLY)) < 0)
 284     fatal(errno, "opening %s", path);
 285   mad_decoder_init(mad, 0/*data*/, mp3_input, 0/*header*/, 0/*filter*/,
 286                    mp3_output, mp3_error, 0/*message*/);
 287   if(mad_decoder_run(mad, MAD_DECODER_MODE_SYNC))
 288     exit(1);
 289   mad_decoder_finish(mad);
 290 }
 291
 292 /** @brief OGG decoder */
 293 static void decode_ogg(void) {
 294   FILE *fp;
 295   OggVorbis_File vf[1];
 296   int err;
 297   long n;
 298   int bitstream;
 299   vorbis_info *vi;
 300
 301   if(!(fp = fopen(path, "rb")))
 302     fatal(errno, "cannot open %s", path);
 303   /* There doesn't seem to be any standard function for mapping the error codes
 304    * to strings l-( */
 305   if((err = ov_open(fp, vf, 0/*initial*/, 0/*ibytes*/)))
 306     fatal(0, "ov_fopen %s: %d", path, err);
 307   if(!(vi = ov_info(vf, 0/*link*/)))
 308     fatal(0, "ov_info %s: failed", path);
 309   while((n = ov_read(vf, input_buffer, sizeof input_buffer, 1/*bigendianp*/,
 310                      2/*bytes/word*/, 1/*signed*/, &bitstream))) {
 311     if(n < 0)
 312       fatal(0, "ov_read %s: %ld", path, n);
 313     if(bitstream > 0)
 314       fatal(0, "only single-bitstream ogg files are supported");
 315     output_header(vi->rate, vi->channels, 16/*bits*/, n, ENDIAN_BIG);
 316     if(fwrite(input_buffer, 1, n, outputfp) < (size_t)n)
 317       fatal(errno, "decoding %s: writing sample data", path);
 318   }
 319 }
 320
 321 /** @brief Sample data callback used by decode_wav() */
 322 static int wav_write(struct wavfile attribute((unused)) *f,
 323                      const char *data,
 324                      size_t nbytes,
 325                      void attribute((unused)) *u) {
 326   if(fwrite(data, 1, nbytes, outputfp) < nbytes)
 327     fatal(errno, "decoding %s: writing sample data", path);
 328   return 0;
 329 }
 330
 331 /** @brief WAV file decoder */
 332 static void decode_wav(void) {
 333   struct wavfile f[1];
 334   int err;
 335
 336   if((err = wav_init(f, path)))
 337     fatal(err, "opening %s", path);
 338   output_header(f->rate, f->channels, f->bits, f->datasize, ENDIAN_LITTLE);
 339   if((err = wav_data(f, wav_write, 0)))
 340     fatal(err, "error decoding %s", path);
 341 }
 342
 343 /** @brief Metadata callback for FLAC decoder
 344  *
 345  * This is a no-op here.
 346  */
 347 static void flac_metadata(const FLAC__FileDecoder attribute((unused)) *decoder,
 348                           const FLAC__StreamMetadata attribute((unused)) *metadata,
 349                           void attribute((unused)) *client_data) {
 350 }
 351
 352 /** @brief Error callback for FLAC decoder */
 353 static void flac_error(const FLAC__FileDecoder attribute((unused)) *decoder,
 354                        FLAC__StreamDecoderErrorStatus status,
 355                        void attribute((unused)) *client_data) {
 356   fatal(0, "error decoding %s: %s", path,
 357         FLAC__StreamDecoderErrorStatusString[status]);
 358 }
 359
 360 /** @brief Write callback for FLAC decoder */
 361 static FLAC__StreamDecoderWriteStatus flac_write
 362     (const FLAC__FileDecoder attribute((unused)) *decoder,
 363      const FLAC__Frame *frame,
 364      const FLAC__int32 *const buffer[],
 365      void attribute((unused)) *client_data) {
 366   size_t n, c;
 367
 368   output_header(frame->header.sample_rate,
 369                 frame->header.channels,
 370                 frame->header.bits_per_sample,
 371                 (frame->header.channels * frame->header.blocksize
 372                  * frame->header.bits_per_sample) / 8,
 373                 ENDIAN_BIG);
 374   for(n = 0; n < frame->header.blocksize; ++n) {
 375     for(c = 0; c < frame->header.channels; ++c) {
 376       switch(frame->header.bits_per_sample) {
 377       case 8: output_8(buffer[c][n]); break;
 378       case 16: output_16(buffer[c][n]); break;
 379       case 24: output_24(buffer[c][n]); break;
 380       case 32: output_32(buffer[c][n]); break;
 381       }
 382     }
 383   }
 384   return FLAC__STREAM_DECODER_WRITE_STATUS_CONTINUE;
 385 }
 386
 387
 388 /** @brief FLAC file decoder */
 389 static void decode_flac(void) {
 390 #if HAVE_FLAC_FILE_DECODER_H
 391   FLAC__FileDecoder *fd = 0;
 392   FLAC__FileDecoderState fs;
 393
 394   if(!(fd = FLAC__file_decoder_new()))
 395     fatal(0, "FLAC__file_decoder_new failed");
 396   if(!(FLAC__file_decoder_set_filename(fd, path)))
 397     fatal(0, "FLAC__file_set_filename failed");
 398   FLAC__file_decoder_set_metadata_callback(fd, flac_metadata);
 399   FLAC__file_decoder_set_error_callback(fd, flac_error);
 400   FLAC__file_decoder_set_write_callback(fd, flac_write);
 401   if((fs = FLAC__file_decoder_init(fd)))
 402     fatal(0, "FLAC__file_decoder_init: %s", FLAC__FileDecoderStateString[fs]);
 403   FLAC__file_decoder_process_until_end_of_file(fd);
 404 #else
 405   FLAC__StreamDecoder *sd = 0;
 406   FLAC__StreamDecoderInitStatus is;
 407
 408   if((is = FLAC__stream_decoder_init_file(sd, path, flac_write, flac_metadata,
 409                                           flac_error, 0)))
 410     fatal(0, "FLAC__stream_decoder_init_file %s: %s",
 411           path, FLAC__StreamDecoderInitStatusString[is]);
 412 #endif
 413 }
 414
 415 /** @brief Lookup table of decoders */
 416 static const struct decoder decoders[] = {
 417   { "*.mp3", decode_mp3 },
 418   { "*.MP3", decode_mp3 },
 419   { "*.ogg", decode_ogg },
 420   { "*.OGG", decode_ogg },
 421   { "*.flac", decode_flac },
 422   { "*.FLAC", decode_flac },
 423   { "*.wav", decode_wav },
 424   { "*.WAV", decode_wav },
 425   { 0, 0 }
 426 };
 427
 428 static const struct option options[] = {
 429   { "help", no_argument, 0, 'h' },
 430   { "version", no_argument, 0, 'V' },
 431   { 0, 0, 0, 0 }
 432 };
 433
 434 /* Display usage message and terminate. */
 435 static void help(void) {
 436   xprintf("Usage:\n"
 437           "  disorder-decode [OPTIONS] PATH\n"
 438           "Options:\n"
 439           "  --help, -h              Display usage message\n"
 440           "  --version, -V           Display version number\n"
 441           "\n"
 442           "Audio decoder for DisOrder.  Only intended to be used by speaker\n"
 443           "process, not for normal users.\n");
 444   xfclose(stdout);
 445   exit(0);
 446 }
 447
 448 int main(int argc, char **argv) {
 449   int n;
 450   const char *e;
 451
 452   set_progname(argv);
 453   if(!setlocale(LC_CTYPE, "")) fatal(errno, "calling setlocale");
 454   while((n = getopt_long(argc, argv, "hV", options, 0)) >= 0) {
 455     switch(n) {
 456     case 'h': help();
 457     case 'V': version("disorder-decode");
 458     default: fatal(0, "invalid option");
 459     }
 460   }
 461   if(optind >= argc)
 462     fatal(0, "missing filename");
 463   if(optind + 1 < argc)
 464     fatal(0, "excess arguments");
 465   if((e = getenv("DISORDER_RAW_FD"))) {
 466     if(!(outputfp = fdopen(atoi(e), "wb")))
 467       fatal(errno, "fdopen");
 468   } else
 469     outputfp = stdout;
 470   path = argv[optind];
 471   for(n = 0;
 472       decoders[n].pattern
 473         && fnmatch(decoders[n].pattern, path, 0) != 0;
 474       ++n)
 475     ;
 476   if(!decoders[n].pattern)
 477     fatal(0, "cannot determine file type for %s", path);
 478   decoders[n].decode();
 479   xfclose(outputfp);
 480   return 0;
 481 }
 482
 483 /*
 484 Local Variables:
 485 c-basic-offset:2
 486 comment-column:40
 487 fill-column:79
 488 indent-tabs-mode:nil
 489 End:
 490 */