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