forked from aikiriao/IMA-ADPCM
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#include "ima_adpcm.h"
#include "byte_array.h"
#include <stdio.h>
#include <assert.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
/* アラインメント */
#define IMAADPCM_ALIGNMENT 16
/* エンコード時に書き出すヘッダサイズ（データブロック直前までのファイルサイズ） */
#define IMAADPCMWAVENCODER_HEADER_SIZE 60
/* nの倍数への切り上げ */
#define IMAADPCM_ROUND_UP(val, n) ((((val) + ((n) - 1)) / (n)) * (n))
/* 最大値を選択 */
#define IMAADPCM_MAX_VAL(a, b) (((a) > (b)) ? (a) : (b))
/* 最小値を選択 */
#define IMAADPCM_MIN_VAL(a, b) (((a) < (b)) ? (a) : (b))
/* min以上max未満に制限 */
#define IMAADPCM_INNER_VAL(val, min, max) \
IMAADPCM_MAX_VAL(min, IMAADPCM_MIN_VAL(max, val))
/* 指定サンプル数が占めるデータサイズ[byte]を計算 */
#define IMAADPCM_CALCULATE_DATASIZE_BYTE(num_samples, bits_per_sample) \
(IMAADPCM_ROUND_UP((num_samples) * (bits_per_sample), 8) / 8)
/* FourCCの一致確認 */
#define IMAADPCM_CHECK_FOURCC(u32lebuf, c1, c2, c3, c4) \
((u32lebuf) == ((c1 << 0) | (c2 << 8) | (c3 << 16) | (c4 << 24)))
/* 内部エラー型 */
typedef enum IMAADPCMErrorTag {
IMAADPCM_ERROR_OK = 0, /* OK */
IMAADPCM_ERROR_NG, /* 分類不能な失敗 */
IMAADPCM_ERROR_INVALID_ARGUMENT, /* 不正な引数 */
IMAADPCM_ERROR_INVALID_FORMAT, /* 不正なフォーマット */
IMAADPCM_ERROR_INSUFFICIENT_BUFFER, /* バッファサイズが足りない */
IMAADPCM_ERROR_INSUFFICIENT_DATA /* データサイズが足りない */
} IMAADPCMError;
/* コア処理デコーダ */
struct IMAADPCMCoreDecoder {
int16_t sample_val; /* サンプル値 */
int8_t stepsize_index; /* ステップサイズテーブルの参照インデックス */
};
/* デコーダ */
struct IMAADPCMWAVDecoder {
struct IMAADPCMWAVHeaderInfo header;
struct IMAADPCMCoreDecoder core_decoder[IMAADPCM_MAX_NUM_CHANNELS];
void *work;
};
/* コア処理エンコーダ */
struct IMAADPCMCoreEncoder {
int16_t prev_sample; /* サンプル値 */
int8_t stepsize_index; /* ステップサイズテーブルの参照インデックス */
};
/* エンコーダ */
struct IMAADPCMWAVEncoder {
struct IMAADPCMWAVEncodeParameter encode_paramemter;
uint8_t set_parameter;
struct IMAADPCMCoreEncoder core_encoder[IMAADPCM_MAX_NUM_CHANNELS];
void *work;
};
/* 1サンプルデコード */
static int16_t IMAADPCMCoreDecoder_DecodeSample(
struct IMAADPCMCoreDecoder *decoder, uint8_t nibble);
/* モノラルブロックのデコード */
static IMAADPCMError IMAADPCMWAVDecoder_DecodeBlockMono(
struct IMAADPCMCoreDecoder *core_decoder,
const uint8_t *read_pos, uint32_t data_size,
int16_t **buffer, uint32_t buffer_num_samples,
uint32_t *num_decode_samples);
/* ステレオブロックのデコード */
static IMAADPCMError IMAADPCMWAVDecoder_DecodeBlockStereo(
struct IMAADPCMCoreDecoder *core_decoder,
const uint8_t *read_pos, uint32_t data_size,
int16_t **buffer, uint32_t buffer_num_samples,
uint32_t *num_decode_samples);
/* 単一データブロックエンコード */
/* デコードとは違いstaticに縛る: エンコーダが内部的に状態を持ち、連続でEncodeBlockを呼ぶ必要があるから */
static IMAADPCMApiResult IMAADPCMWAVEncoder_EncodeBlock(
struct IMAADPCMWAVEncoder *encoder,
const int16_t *const *input, uint32_t num_samples,
uint8_t *data, uint32_t data_size, uint32_t *output_size);
/* モノラルブロックのエンコード */
static IMAADPCMError IMAADPCMWAVEncoder_EncodeBlockMono(
struct IMAADPCMCoreEncoder *core_encoder,
const int16_t *const *input, uint32_t num_samples,
uint8_t *data, uint32_t data_size, uint32_t *output_size);
/* ステレオブロックのエンコード */
static IMAADPCMError IMAADPCMWAVEncoder_EncodeBlockStereo(
struct IMAADPCMCoreEncoder *core_encoder,
const int16_t *const *input, uint32_t num_samples,
uint8_t *data, uint32_t data_size, uint32_t *output_size);
/* インデックス変動テーブル */
static const int8_t IMAADPCM_index_table[16] = {
-1, -1, -1, -1, 2, 4, 6, 8,
-1, -1, -1, -1, 2, 4, 6, 8
};
/* ステップサイズ量子化テーブル */
static const uint16_t IMAADPCM_stepsize_table[89] = {
7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14,
16, 17, 19, 21, 23, 25, 28, 31,
34, 37, 41, 45, 50, 55, 60, 66,
73, 80, 88, 97, 107, 118, 130, 143,
157, 173, 190, 209, 230, 253, 279, 307,
337, 371, 408, 449, 494, 544, 598, 658,
724, 796, 876, 963, 1060, 1166, 1282, 1411,
1552, 1707, 1878, 2066, 2272, 2499, 2749, 3024,
3327, 3660, 4026, 4428, 4871, 5358, 5894, 6484,
7132, 7845, 8630, 9493, 10442, 11487, 12635, 13899,
15289, 16818, 18500, 20350, 22385, 24623, 27086, 29794,
32767
};
/* ワークサイズ計算 */
int32_t IMAADPCMWAVDecoder_CalculateWorkSize(void)
{
return IMAADPCM_ALIGNMENT + sizeof(struct IMAADPCMWAVDecoder);
}
/* デコードハンドル作成 */
struct IMAADPCMWAVDecoder *IMAADPCMWAVDecoder_Create(void *work, int32_t work_size)
{
struct IMAADPCMWAVDecoder *decoder;
uint8_t *work_ptr;
uint32_t alloced_by_malloc = 0;
/* 領域自前確保の場合 */
if ((work == NULL) && (work_size == 0)) {
work_size = IMAADPCMWAVDecoder_CalculateWorkSize();
work = malloc((uint32_t)work_size);
alloced_by_malloc = 1;
}
/* 引数チェック */
if ((work == NULL) || (work_size < IMAADPCMWAVDecoder_CalculateWorkSize())) {
return NULL;
}
work_ptr = (uint8_t *)work;
/* アラインメントを揃えてから構造体を配置 */
work_ptr = (uint8_t *)IMAADPCM_ROUND_UP((uintptr_t)work_ptr, IMAADPCM_ALIGNMENT);
decoder = (struct IMAADPCMWAVDecoder *)work_ptr;
/* ハンドルの中身を0初期化 */
memset(decoder, 0, sizeof(struct IMAADPCMWAVDecoder));
/* 自前確保の場合はメモリを記憶しておく */
decoder->work = alloced_by_malloc ? work : NULL;
return decoder;
}
/* デコードハンドル破棄 */
void IMAADPCMWAVDecoder_Destroy(struct IMAADPCMWAVDecoder *decoder)
{
if (decoder != NULL) {
/* 自分で領域確保していたら破棄 */
if (decoder->work != NULL) {
free(decoder->work);
}
}
}
/* ヘッダデコード */
IMAADPCMApiResult IMAADPCMWAVDecoder_DecodeHeader(
const uint8_t *data, uint32_t data_size, struct IMAADPCMWAVHeaderInfo *header_info)
{
const uint8_t *data_pos;
uint32_t u32buf;
uint16_t u16buf;
uint32_t find_fact_chunk;
struct IMAADPCMWAVHeaderInfo tmp_header_info;
/* 引数チェック */
if ((data == NULL) || (header_info == NULL)) {
return IMAADPCM_APIRESULT_INVALID_ARGUMENT;
}
/* 読み出し用ポインタ設定 */
data_pos = data;
/* RIFFチャンクID */
ByteArray_GetUint32LE(data_pos, &u32buf);
if (!IMAADPCM_CHECK_FOURCC(u32buf, 'R', 'I', 'F', 'F')) {
fprintf(stderr, "Invalid RIFF chunk id. \n");
return IMAADPCM_APIRESULT_INVALID_FORMAT;
}
/* RIFFチャンクサイズ（読み飛ばし） */
ByteArray_GetUint32LE(data_pos, &u32buf);
/* WAVEチャンクID */
ByteArray_GetUint32LE(data_pos, &u32buf);
if (!IMAADPCM_CHECK_FOURCC(u32buf, 'W', 'A', 'V', 'E')) {
fprintf(stderr, "Invalid WAVE chunk id. \n");
return IMAADPCM_APIRESULT_INVALID_FORMAT;
}
/* FMTチャンクID */
ByteArray_GetUint32LE(data_pos, &u32buf);
if (!IMAADPCM_CHECK_FOURCC(u32buf, 'f', 'm', 't', ' ')) {
fprintf(stderr, "Invalid fmt chunk id. \n");
return IMAADPCM_APIRESULT_INVALID_FORMAT;
}
/* fmtチャンクサイズ */
ByteArray_GetUint32LE(data_pos, &u32buf);
if (data_size <= u32buf) {
fprintf(stderr, "Data size too small. fmt chunk size:%d data size:%d \n", u32buf, data_size);
return IMAADPCM_APIRESULT_INSUFFICIENT_DATA;
}
/* WAVEフォーマットタイプ: IMA-ADPCM以外は受け付けない */
ByteArray_GetUint16LE(data_pos, &u16buf);
if (u16buf != 17) {
fprintf(stderr, "Unsupported format: %d \n", u16buf);
return IMAADPCM_APIRESULT_INVALID_FORMAT;
}
/* チャンネル数 */
ByteArray_GetUint16LE(data_pos, &u16buf);
if (u16buf > IMAADPCM_MAX_NUM_CHANNELS) {
fprintf(stderr, "Unsupported channels: %d \n", u16buf);
return IMAADPCM_APIRESULT_INVALID_FORMAT;
}
tmp_header_info.num_channels = u16buf;
/* サンプリングレート */
ByteArray_GetUint32LE(data_pos, &u32buf);
tmp_header_info.sampling_rate = u32buf;
/* データ速度[byte/sec] */
ByteArray_GetUint32LE(data_pos, &u32buf);
tmp_header_info.bytes_per_sec = u32buf;
/* ブロックサイズ */
ByteArray_GetUint16LE(data_pos, &u16buf);
tmp_header_info.block_size = u16buf;
/* サンプルあたりビット数 */
ByteArray_GetUint16LE(data_pos, &u16buf);
tmp_header_info.bits_per_sample = u16buf;
/* fmtチャンクのエキストラサイズ: 2以外は想定していない */
ByteArray_GetUint16LE(data_pos, &u16buf);
if (u16buf != 2) {
fprintf(stderr, "Unsupported fmt chunk extra size: %d \n", u16buf);
return IMAADPCM_APIRESULT_INVALID_FORMAT;
}
/* ブロックあたりサンプル数 */
ByteArray_GetUint16LE(data_pos, &u16buf);
tmp_header_info.num_samples_per_block = u16buf;
/* dataチャンクまで読み飛ばし */
find_fact_chunk = 0;
while (1) {
uint32_t chunkid;
/* サイズ超過 */
if (data_size < (uint32_t)(data_pos - data)) {
return IMAADPCM_APIRESULT_INSUFFICIENT_DATA;
}
/* チャンクID取得 */
ByteArray_GetUint32LE(data_pos, &chunkid);
if (IMAADPCM_CHECK_FOURCC(chunkid, 'd', 'a', 't', 'a')) {
/* データチャンクを見つけたら終わり */
break;
} else if (IMAADPCM_CHECK_FOURCC(chunkid, 'f', 'a', 'c', 't')) {
/* FACTチャンク（オプショナル） */
ByteArray_GetUint32LE(data_pos, &u32buf);
/* FACTチャンクサイズ: 4以外は想定していない */
if (u32buf != 4) {
fprintf(stderr, "Unsupported fact chunk size: %d \n", u16buf);
return IMAADPCM_APIRESULT_INVALID_FORMAT;
}
/* サンプル数 */
ByteArray_GetUint32LE(data_pos, &u32buf);
tmp_header_info.num_samples = u32buf;
/* factチャンクを見つけたことをマーク */
assert(find_fact_chunk == 0);
find_fact_chunk = 1;
} else {
uint32_t size;
/* 他のチャンクはサイズだけ取得してシークにより読み飛ばす */
ByteArray_GetUint32LE(data_pos, &size);
/* printf("chunk:%8X size:%d \n", chunkid, (int32_t)size); */
data_pos += size;
}
}
/* データチャンクサイズ（読み飛ばし） */
ByteArray_GetUint32LE(data_pos, &u32buf);
/* factチャンクがない場合は、サンプル数をブロックサイズから計算 */
if (find_fact_chunk == 0) {
uint32_t data_chunk_size = u32buf;
/* 末尾のブロック分も含めるため+1 */
uint32_t num_blocks = data_chunk_size / tmp_header_info.block_size + 1;
tmp_header_info.num_samples = tmp_header_info.num_samples_per_block * num_blocks;
}
/* データ領域先頭までのオフセット */
tmp_header_info.header_size = (uint32_t)(data_pos - data);
/* 成功終了 */
(*header_info) = tmp_header_info;
return IMAADPCM_APIRESULT_OK;
}
/* 1サンプルデコード */
static int16_t IMAADPCMCoreDecoder_DecodeSample(
struct IMAADPCMCoreDecoder *decoder, uint8_t nibble)
{
int8_t idx;
int32_t predict, qdiff, delta, stepsize;
assert(decoder != NULL);
/* 頻繁に参照する変数をオート変数に受ける */
predict = decoder->sample_val;
idx = decoder->stepsize_index;
/* ステップサイズの取得 */
stepsize = IMAADPCM_stepsize_table[idx];
/* インデックス更新 */
idx = (int8_t)(idx + IMAADPCM_index_table[nibble]);
idx = IMAADPCM_INNER_VAL(idx, 0, 88);
/* 差分算出 */
/* diff = stepsize * (delta * 2 + 1) / 8 */
/* memo:ffmpegを参考に、よくある分岐多用の実装はしない。
* 分岐多用の実装は近似で結果がおかしいし、分岐ミスの方が負荷が大きいと判断 */
delta = nibble & 7;
qdiff = (stepsize * ((delta << 1) + 1)) >> 3;
/* 差分を加える 符号ビットで加算/減算を切り替え */
if (nibble & 8) {
predict -= qdiff;
} else {
predict += qdiff;
}
/* 16bit幅にクリップ */
predict = IMAADPCM_INNER_VAL(predict, -32768, 32767);
/* 計算結果の反映 */
decoder->sample_val = (int16_t)predict;
decoder->stepsize_index = idx;
return decoder->sample_val;
}
/* モノラルブロックのデコード */
static IMAADPCMError IMAADPCMWAVDecoder_DecodeBlockMono(
struct IMAADPCMCoreDecoder *core_decoder,
const uint8_t *read_pos, uint32_t data_size,
int16_t **buffer, uint32_t buffer_num_samples,
uint32_t *num_decode_samples)
{
uint8_t u8buf;
uint8_t nibble[2];
uint32_t smp, smpl, tmp_num_decode_samples;
const uint8_t *read_head = read_pos;
/* 引数チェック */
if ((core_decoder == NULL) || (read_pos == NULL)
|| (buffer == NULL) || (buffer[0] == NULL)) {
return IMAADPCM_ERROR_INVALID_ARGUMENT;
}
/* デコード可能なサンプル数を計算 *2は1バイトに2サンプル, +1はヘッダ分 */
tmp_num_decode_samples = (data_size - 4) * 2;
tmp_num_decode_samples += 1;
/* バッファサイズで切り捨て */
tmp_num_decode_samples = IMAADPCM_MIN_VAL(tmp_num_decode_samples, buffer_num_samples);
/* ブロックヘッダデコード */
ByteArray_GetUint16LE(read_pos, (uint16_t *)&(core_decoder->sample_val));
ByteArray_GetUint8(read_pos, (uint8_t *)&(core_decoder->stepsize_index));
ByteArray_GetUint8(read_pos, &u8buf); /* reserved */
if (u8buf != 0) {
return IMAADPCM_ERROR_INVALID_FORMAT;
}
/* 先頭サンプルはヘッダに入っている */
buffer[0][0] = core_decoder->sample_val;
/* ブロックデータデコード */
for (smpl = 1; smpl < tmp_num_decode_samples - 2; smpl += 2) {
assert((uint32_t)(read_pos - read_head) < data_size);
ByteArray_GetUint8(read_pos, &u8buf);
nibble[0] = (u8buf >> 0) & 0xF;
nibble[1] = (u8buf >> 4) & 0xF;
buffer[0][smpl + 0] = IMAADPCMCoreDecoder_DecodeSample(core_decoder, nibble[0]);
buffer[0][smpl + 1] = IMAADPCMCoreDecoder_DecodeSample(core_decoder, nibble[1]);
}
/* 末尾サンプル対処 */
ByteArray_GetUint8(read_pos, &u8buf);
nibble[0] = (u8buf >> 0) & 0xF;
nibble[1] = (u8buf >> 4) & 0xF;
for (smp = 0; (smp < 2) && ((smpl + smp) < tmp_num_decode_samples); smp++) {
buffer[0][smpl + smp] = IMAADPCMCoreDecoder_DecodeSample(core_decoder, nibble[smp]);
}
/* デコードしたサンプル数をセット */
(*num_decode_samples) = tmp_num_decode_samples;
return IMAADPCM_ERROR_OK;
}
/* ステレオブロックのデコード */
static IMAADPCMError IMAADPCMWAVDecoder_DecodeBlockStereo(
struct IMAADPCMCoreDecoder *core_decoder,
const uint8_t *read_pos, uint32_t data_size,
int16_t **buffer, uint32_t buffer_num_samples,
uint32_t *num_decode_samples)
{
uint32_t u32buf;
uint8_t nibble[8];
uint32_t ch, smpl, tmp_num_decode_samples;
const uint8_t *read_head = read_pos;
/* 引数チェック */
if ((core_decoder == NULL) || (read_pos == NULL)
|| (buffer == NULL) || (buffer[0] == NULL) || (buffer[1] == NULL)) {
return IMAADPCM_ERROR_INVALID_ARGUMENT;
}
/* デコード可能なサンプル数を計算 +1はヘッダ分 */
tmp_num_decode_samples = data_size - 8;
tmp_num_decode_samples += 1;
/* バッファサイズで切り捨て */
tmp_num_decode_samples = IMAADPCM_MIN_VAL(tmp_num_decode_samples, buffer_num_samples);
/* ブロックヘッダデコード */
for (ch = 0; ch < 2; ch++) {
uint8_t reserved;
ByteArray_GetUint16LE(read_pos, (uint16_t *)&(core_decoder[ch].sample_val));
ByteArray_GetUint8(read_pos, (uint8_t *)&(core_decoder[ch].stepsize_index));
ByteArray_GetUint8(read_pos, &reserved);
if (reserved != 0) {
return IMAADPCM_ERROR_INVALID_FORMAT;
}
}
/* 最初のサンプルの取得 */
for (ch = 0; ch < 2; ch++) {
buffer[ch][0] = core_decoder[ch].sample_val;
}
/* ブロックデータデコード */
for (smpl = 1; smpl < tmp_num_decode_samples; smpl += 8) {
uint32_t smp;
int16_t buf[8];
for (ch = 0; ch < 2; ch++) {
assert((uint32_t)(read_pos - read_head) < data_size);
ByteArray_GetUint32LE(read_pos, &u32buf);
nibble[0] = (uint8_t)((u32buf >> 0) & 0xF);
nibble[1] = (uint8_t)((u32buf >> 4) & 0xF);
nibble[2] = (uint8_t)((u32buf >> 8) & 0xF);
nibble[3] = (uint8_t)((u32buf >> 12) & 0xF);
nibble[4] = (uint8_t)((u32buf >> 16) & 0xF);
nibble[5] = (uint8_t)((u32buf >> 20) & 0xF);
nibble[6] = (uint8_t)((u32buf >> 24) & 0xF);
nibble[7] = (uint8_t)((u32buf >> 28) & 0xF);
/* サンプル数が 1 + (8の倍数) でない場合があるため、一旦バッファに受ける */
buf[0] = IMAADPCMCoreDecoder_DecodeSample(&(core_decoder[ch]), nibble[0]);
buf[1] = IMAADPCMCoreDecoder_DecodeSample(&(core_decoder[ch]), nibble[1]);
buf[2] = IMAADPCMCoreDecoder_DecodeSample(&(core_decoder[ch]), nibble[2]);
buf[3] = IMAADPCMCoreDecoder_DecodeSample(&(core_decoder[ch]), nibble[3]);
buf[4] = IMAADPCMCoreDecoder_DecodeSample(&(core_decoder[ch]), nibble[4]);
buf[5] = IMAADPCMCoreDecoder_DecodeSample(&(core_decoder[ch]), nibble[5]);
buf[6] = IMAADPCMCoreDecoder_DecodeSample(&(core_decoder[ch]), nibble[6]);
buf[7] = IMAADPCMCoreDecoder_DecodeSample(&(core_decoder[ch]), nibble[7]);
for (smp = 0; (smp < 8) && ((smpl + smp) < tmp_num_decode_samples); smp++) {
buffer[ch][smpl + smp] = buf[smp];
}
}
}
/* デコードしたサンプル数をセット */
(*num_decode_samples) = tmp_num_decode_samples;
return IMAADPCM_ERROR_OK;
}
/* 単一データブロックデコード */
static IMAADPCMApiResult IMAADPCMWAVDecoder_DecodeBlock(
struct IMAADPCMWAVDecoder *decoder,
const uint8_t *data, uint32_t data_size,
int16_t **buffer, uint32_t buffer_num_channels, uint32_t buffer_num_samples,
uint32_t *num_decode_samples)
{
IMAADPCMError err;
const struct IMAADPCMWAVHeaderInfo *header;
/* 引数チェック */
if ((decoder == NULL) || (data == NULL)
|| (buffer == NULL) || (num_decode_samples == NULL)) {
return IMAADPCM_APIRESULT_INVALID_ARGUMENT;
}
header = &(decoder->header);
/* バッファサイズチェック */
if (buffer_num_channels < header->num_channels) {
return IMAADPCM_APIRESULT_INSUFFICIENT_BUFFER;
}
/* ブロックデコード */
switch (header->num_channels) {
case 1:
err = IMAADPCMWAVDecoder_DecodeBlockMono(decoder->core_decoder,
data, data_size, buffer, buffer_num_samples, num_decode_samples);
break;
case 2:
err = IMAADPCMWAVDecoder_DecodeBlockStereo(decoder->core_decoder,
data, data_size, buffer, buffer_num_samples, num_decode_samples);
break;
default:
return IMAADPCM_APIRESULT_INVALID_FORMAT;
}
/* デコード時のエラーハンドル */
if (err != IMAADPCM_ERROR_OK) {
switch (err) {
case IMAADPCM_ERROR_INVALID_ARGUMENT:
return IMAADPCM_APIRESULT_INVALID_ARGUMENT;
case IMAADPCM_ERROR_INVALID_FORMAT:
return IMAADPCM_APIRESULT_INVALID_FORMAT;
case IMAADPCM_ERROR_INSUFFICIENT_BUFFER:
return IMAADPCM_APIRESULT_INSUFFICIENT_BUFFER;
default:
return IMAADPCM_APIRESULT_NG;
}
}
return IMAADPCM_APIRESULT_OK;
}
/* ヘッダ含めファイル全体をデコード */
IMAADPCMApiResult IMAADPCMWAVDecoder_DecodeWhole(
struct IMAADPCMWAVDecoder *decoder, const uint8_t *data, uint32_t data_size,
int16_t **buffer, uint32_t buffer_num_channels, uint32_t buffer_num_samples)
{
IMAADPCMApiResult ret;
uint32_t progress, ch, read_offset, read_block_size, num_decode_samples;
const uint8_t *read_pos;
int16_t *buffer_ptr[IMAADPCM_MAX_NUM_CHANNELS];
const struct IMAADPCMWAVHeaderInfo *header;
/* 引数チェック */
if ((decoder == NULL) || (data == NULL) || (buffer == NULL)) {
return IMAADPCM_APIRESULT_INVALID_ARGUMENT;
}
/* ヘッダデコード */
if ((ret = IMAADPCMWAVDecoder_DecodeHeader(data, data_size, &(decoder->header)))
!= IMAADPCM_APIRESULT_OK) {
return ret;
}
header = &(decoder->header);
/* バッファサイズチェック */
if ((buffer_num_channels < header->num_channels)
|| (buffer_num_samples < header->num_samples)) {
return IMAADPCM_APIRESULT_INSUFFICIENT_BUFFER;
}
progress = 0;
read_offset = header->header_size;
read_pos = data + header->header_size;
while ((progress < header->num_samples) && (read_offset < data_size)) {
/* 読み出しサイズの確定 */
read_block_size = IMAADPCM_MIN_VAL(data_size - read_offset, header->block_size);
/* サンプル書き出し位置のセット */
for (ch = 0; ch < header->num_channels; ch++) {
buffer_ptr[ch] = &buffer[ch][progress];
}
/* ブロックデコード */
if ((ret = IMAADPCMWAVDecoder_DecodeBlock(decoder,
read_pos, read_block_size,
buffer_ptr, buffer_num_channels, buffer_num_samples - progress,
&num_decode_samples)) != IMAADPCM_APIRESULT_OK) {
return ret;
}
/* 進捗更新 */
read_pos += read_block_size;
read_offset += read_block_size;
progress += num_decode_samples;
}
/* 成功終了 */
return IMAADPCM_APIRESULT_OK;
}
/* ヘッダエンコード */
IMAADPCMApiResult IMAADPCMWAVEncoder_EncodeHeader(
const struct IMAADPCMWAVHeaderInfo *header_info, uint8_t *data, uint32_t data_size)
{
uint8_t *data_pos;
uint32_t num_blocks, data_chunk_size;
uint32_t tail_block_num_samples, tail_block_size;
/* 引数チェック */
if ((header_info == NULL) || (data == NULL)) {
return IMAADPCM_APIRESULT_INVALID_ARGUMENT;
}
/* ヘッダサイズと入力データサイズの比較 */
if (data_size < IMAADPCMWAVENCODER_HEADER_SIZE) {
return IMAADPCM_APIRESULT_INSUFFICIENT_DATA;
}
/* ヘッダの簡易チェック: ブロックサイズはサンプルデータを全て入れられるはず */
if (IMAADPCM_CALCULATE_DATASIZE_BYTE(header_info->num_samples_per_block, header_info->bits_per_sample) > header_info->block_size) {
return IMAADPCM_APIRESULT_INVALID_FORMAT;
}
/* データサイズ計算 */
assert(header_info->num_samples_per_block != 0);
num_blocks = (header_info->num_samples / header_info->num_samples_per_block) + 1;
data_chunk_size = header_info->block_size * num_blocks;
/* 末尾のブロックの剰余サンプルサイズだけ減じる */
tail_block_num_samples = header_info->num_samples % header_info->num_samples_per_block;
tail_block_size = IMAADPCM_CALCULATE_DATASIZE_BYTE(header_info->num_samples_per_block - tail_block_num_samples, header_info->bits_per_sample);
data_chunk_size -= tail_block_size;
/* 書き出し用ポインタ設定 */
data_pos = data;
/* RIFFチャンクID */
ByteArray_PutUint8(data_pos, 'R');
ByteArray_PutUint8(data_pos, 'I');
ByteArray_PutUint8(data_pos, 'F');
ByteArray_PutUint8(data_pos, 'F');
/* RIFFチャンクサイズ */
ByteArray_PutUint32LE(data_pos, IMAADPCMWAVENCODER_HEADER_SIZE + data_chunk_size - 8);
/* WAVEチャンクID */
ByteArray_PutUint8(data_pos, 'W');
ByteArray_PutUint8(data_pos, 'A');
ByteArray_PutUint8(data_pos, 'V');
ByteArray_PutUint8(data_pos, 'E');
/* FMTチャンクID */
ByteArray_PutUint8(data_pos, 'f');
ByteArray_PutUint8(data_pos, 'm');
ByteArray_PutUint8(data_pos, 't');
ByteArray_PutUint8(data_pos, ' ');
/* FMTチャンクサイズは20で決め打ち */
ByteArray_PutUint32LE(data_pos, 20);
/* WAVEフォーマットタイプ: IMA-ADPCM(17)で決め打ち */
ByteArray_PutUint16LE(data_pos, 17);
/* チャンネル数 */
if (header_info->num_channels > IMAADPCM_MAX_NUM_CHANNELS) {
return IMAADPCM_APIRESULT_INVALID_FORMAT;
}
ByteArray_PutUint16LE(data_pos, header_info->num_channels);
/* サンプリングレート */
ByteArray_PutUint32LE(data_pos, header_info->sampling_rate);
/* データ速度[byte/sec] */
ByteArray_PutUint32LE(data_pos, header_info->bytes_per_sec);
/* ブロックサイズ */
ByteArray_PutUint16LE(data_pos, header_info->block_size);
/* サンプルあたりビット数: 4で決め打ち */
if (header_info->bits_per_sample != IMAADPCM_BITS_PER_SAMPLE) {
return IMAADPCM_APIRESULT_INVALID_FORMAT;
}
ByteArray_PutUint16LE(data_pos, header_info->bits_per_sample);
/* fmtチャンクのエキストラサイズ: 2で決め打ち */
ByteArray_PutUint16LE(data_pos, 2);
/* ブロックあたりサンプル数 */
ByteArray_PutUint16LE(data_pos, header_info->num_samples_per_block);
/* FACTチャンクID */
ByteArray_PutUint8(data_pos, 'f');
ByteArray_PutUint8(data_pos, 'a');
ByteArray_PutUint8(data_pos, 'c');
ByteArray_PutUint8(data_pos, 't');
/* FACTチャンクのエキストラサイズ: 4で決め打ち */
ByteArray_PutUint32LE(data_pos, 4);
/* サンプル数 */
ByteArray_PutUint32LE(data_pos, header_info->num_samples);
/* その他のチャンクは書き出さず、すぐにdataチャンクへ */
/* dataチャンクID */
ByteArray_PutUint8(data_pos, 'd');
ByteArray_PutUint8(data_pos, 'a');
ByteArray_PutUint8(data_pos, 't');
ByteArray_PutUint8(data_pos, 'a');
/* データチャンクサイズ */
ByteArray_PutUint32LE(data_pos, data_chunk_size);
/* 成功終了 */
return IMAADPCM_APIRESULT_OK;
}
/* エンコーダワークサイズ計算 */
int32_t IMAADPCMWAVEncoder_CalculateWorkSize(void)
{
return IMAADPCM_ALIGNMENT + sizeof(struct IMAADPCMWAVEncoder);
}
/* エンコーダハンドル作成 */
struct IMAADPCMWAVEncoder *IMAADPCMWAVEncoder_Create(void *work, int32_t work_size)
{
struct IMAADPCMWAVEncoder *encoder;
uint8_t *work_ptr;
uint32_t alloced_by_malloc = 0;
/* 領域自前確保の場合 */
if ((work == NULL) && (work_size == 0)) {
work_size = IMAADPCMWAVEncoder_CalculateWorkSize();
work = malloc((uint32_t)work_size);
alloced_by_malloc = 1;
}
/* 引数チェック */
if ((work == NULL) || (work_size < IMAADPCMWAVEncoder_CalculateWorkSize())) {
return NULL;
}
work_ptr = (uint8_t *)work;
/* アラインメントを揃えてから構造体を配置 */
work_ptr = (uint8_t *)IMAADPCM_ROUND_UP((uintptr_t)work_ptr, IMAADPCM_ALIGNMENT);
encoder = (struct IMAADPCMWAVEncoder *)work_ptr;
/* ハンドルの中身を0初期化 */
memset(encoder, 0, sizeof(struct IMAADPCMWAVEncoder));
/* パラメータは未セット状態に */
encoder->set_parameter = 0;
/* 自前確保の場合はメモリを記憶しておく */
encoder->work = alloced_by_malloc ? work : NULL;
return encoder;
}
/* エンコーダハンドル破棄 */
void IMAADPCMWAVEncoder_Destroy(struct IMAADPCMWAVEncoder *encoder)
{
if (encoder != NULL) {
/* 自分で領域確保していたら破棄 */
if (encoder->work != NULL) {
free(encoder->work);
}
}
}
/* 1サンプルエンコード */
static uint8_t IMAADPCMCoreEncoder_EncodeSample(
struct IMAADPCMCoreEncoder *encoder, int16_t sample)
{
uint8_t nibble;
int8_t idx;
int32_t prev, diff, qdiff, delta, stepsize, diffabs, sign;
assert(encoder != NULL);
/* 頻繁に参照する変数をオート変数に受ける */
prev = encoder->prev_sample;
idx = encoder->stepsize_index;
/* ステップサイズの取得 */
stepsize = IMAADPCM_stepsize_table[idx];
/* 差分 */
diff = sample - prev;
sign = diff < 0;
diffabs = sign ? -diff : diff;
/* 差分を符号表現に変換 */
/* nibble = sign(diff) * round(|diff| * 4 / stepsize) */
nibble = (uint8_t)IMAADPCM_MIN_VAL((diffabs << 2) / stepsize, 7);
/* nibbleの最上位ビットは符号ビット */
if (sign) {
nibble |= 0x8;
}
/* 量子化した差分を計算 */
delta = nibble & 7;
qdiff = (stepsize * ((delta << 1) + 1)) >> 3;
/* ここで量子化誤差が出る */
/* printf("%d \n", sign ? (-qdiff - diff) : (qdiff - diff)); */
/* 量子化した差分を加える */
if (sign) {
prev -= qdiff;
} else {
prev += qdiff;
}
prev = IMAADPCM_INNER_VAL(prev, -32768, 32767);
/* インデックス更新 */
idx = (int8_t)(idx + IMAADPCM_index_table[nibble]);
idx = IMAADPCM_INNER_VAL(idx, 0, 88);
/* 計算結果の反映 */
encoder->prev_sample = (int16_t)prev;
encoder->stepsize_index = idx;
return nibble;
}
/* モノラルブロックのエンコード */
static IMAADPCMError IMAADPCMWAVEncoder_EncodeBlockMono(
struct IMAADPCMCoreEncoder *core_encoder,
const int16_t *const *input, uint32_t num_samples,
uint8_t *data, uint32_t data_size, uint32_t *output_size)
{
uint8_t u8buf;
uint8_t nibble[2];
uint32_t smpl;
uint8_t *data_pos = data;
/* 引数チェック */
if ((core_encoder == NULL) || (input == NULL)
|| (data == NULL) || (output_size == NULL)) {
return IMAADPCM_ERROR_INVALID_ARGUMENT;
}
/* 十分なデータサイズがあるか確認 */
if (data_size < (num_samples / 2 + 4)) {
return IMAADPCM_ERROR_INSUFFICIENT_DATA;
}
/* 先頭サンプルをエンコーダにセット */
core_encoder->prev_sample = input[0][0];
/* ブロックヘッダエンコード */
ByteArray_PutUint16LE(data_pos, core_encoder->prev_sample);
ByteArray_PutUint8(data_pos, core_encoder->stepsize_index);
ByteArray_PutUint8(data_pos, 0); /* reserved */
/* ブロックデータエンコード */
for (smpl = 1; smpl < num_samples; smpl += 2) {
assert((uint32_t)(data_pos - data) < data_size);
nibble[0] = IMAADPCMCoreEncoder_EncodeSample(core_encoder, input[0][smpl + 0]);
nibble[1] = IMAADPCMCoreEncoder_EncodeSample(core_encoder, input[0][smpl + 1]);
assert((nibble[0] <= 0xF) && (nibble[1] <= 0xF));
u8buf = (uint8_t)((nibble[0] << 0) | (nibble[1] << 4));
ByteArray_PutUint8(data_pos, u8buf);
}
/* 書き出しサイズをセット */
(*output_size) = (uint32_t)(data_pos - data);
return IMAADPCM_ERROR_OK;
}
/* ステレオブロックのエンコード */
static IMAADPCMError IMAADPCMWAVEncoder_EncodeBlockStereo(
struct IMAADPCMCoreEncoder *core_encoder,
const int16_t *const *input, uint32_t num_samples,
uint8_t *data, uint32_t data_size, uint32_t *output_size)
{
uint32_t u32buf;
uint8_t nibble[8];
uint32_t ch, smpl;
uint8_t *data_pos = data;
/* 引数チェック */
if ((core_encoder == NULL) || (input == NULL)
|| (data == NULL) || (output_size == NULL)) {
return IMAADPCM_ERROR_INVALID_ARGUMENT;
}
/* 十分なデータサイズがあるか確認 */
if (data_size < (num_samples + 4)) {
return IMAADPCM_ERROR_INSUFFICIENT_DATA;
}
/* 先頭サンプルをエンコーダにセット */
for (ch = 0; ch < 2; ch++) {
core_encoder[ch].prev_sample = input[ch][0];
}
/* ブロックヘッダエンコード */
for (ch = 0; ch < 2; ch++) {
ByteArray_PutUint16LE(data_pos, core_encoder[ch].prev_sample);
ByteArray_PutUint8(data_pos, core_encoder[ch].stepsize_index);
ByteArray_PutUint8(data_pos, 0); /* reserved */
}
/* ブロックデータエンコード */
for (smpl = 1; smpl < num_samples; smpl += 8) {
for (ch = 0; ch < 2; ch++) {
assert((uint32_t)(data_pos - data) < data_size);
nibble[0] = IMAADPCMCoreEncoder_EncodeSample(&(core_encoder[ch]), input[ch][smpl + 0]);
nibble[1] = IMAADPCMCoreEncoder_EncodeSample(&(core_encoder[ch]), input[ch][smpl + 1]);
nibble[2] = IMAADPCMCoreEncoder_EncodeSample(&(core_encoder[ch]), input[ch][smpl + 2]);
nibble[3] = IMAADPCMCoreEncoder_EncodeSample(&(core_encoder[ch]), input[ch][smpl + 3]);
nibble[4] = IMAADPCMCoreEncoder_EncodeSample(&(core_encoder[ch]), input[ch][smpl + 4]);
nibble[5] = IMAADPCMCoreEncoder_EncodeSample(&(core_encoder[ch]), input[ch][smpl + 5]);
nibble[6] = IMAADPCMCoreEncoder_EncodeSample(&(core_encoder[ch]), input[ch][smpl + 6]);
nibble[7] = IMAADPCMCoreEncoder_EncodeSample(&(core_encoder[ch]), input[ch][smpl + 7]);
assert((nibble[0] <= 0xF) && (nibble[1] <= 0xF) && (nibble[2] <= 0xF) && (nibble[3] <= 0xF)
&& (nibble[4] <= 0xF) && (nibble[5] <= 0xF) && (nibble[6] <= 0xF) && (nibble[7] <= 0xF));
u32buf = (uint32_t)(nibble[0] << 0);
u32buf |= (uint32_t)(nibble[1] << 4);
u32buf |= (uint32_t)(nibble[2] << 8);
u32buf |= (uint32_t)(nibble[3] << 12);
u32buf |= (uint32_t)(nibble[4] << 16);
u32buf |= (uint32_t)(nibble[5] << 20);
u32buf |= (uint32_t)(nibble[6] << 24);
u32buf |= (uint32_t)(nibble[7] << 28);
ByteArray_PutUint32LE(data_pos, u32buf);
}
}
/* 書き出しサイズをセット */
(*output_size) = (uint32_t)(data_pos - data);
return IMAADPCM_ERROR_OK;
}
/* 単一データブロックエンコード */
static IMAADPCMApiResult IMAADPCMWAVEncoder_EncodeBlock(
struct IMAADPCMWAVEncoder *encoder,
const int16_t *const *input, uint32_t num_samples,
uint8_t *data, uint32_t data_size, uint32_t *output_size)
{
IMAADPCMError err;
const struct IMAADPCMWAVEncodeParameter *enc_param;
/* 引数チェック */
if ((encoder == NULL) || (data == NULL)
|| (input == NULL) || (output_size == NULL)) {
return IMAADPCM_APIRESULT_INVALID_ARGUMENT;
}
enc_param = &(encoder->encode_paramemter);
/* ブロックデコード */
switch (enc_param->num_channels) {
case 1:
err = IMAADPCMWAVEncoder_EncodeBlockMono(encoder->core_encoder,
input, num_samples, data, data_size, output_size);
break;
case 2:
err = IMAADPCMWAVEncoder_EncodeBlockStereo(encoder->core_encoder,
input, num_samples, data, data_size, output_size);
break;
default:
return IMAADPCM_APIRESULT_INVALID_FORMAT;
}
/* デコード時のエラーハンドル */
if (err != IMAADPCM_ERROR_OK) {
switch (err) {
case IMAADPCM_ERROR_INVALID_ARGUMENT:
return IMAADPCM_APIRESULT_INVALID_ARGUMENT;
case IMAADPCM_ERROR_INVALID_FORMAT:
return IMAADPCM_APIRESULT_INVALID_FORMAT;
case IMAADPCM_ERROR_INSUFFICIENT_BUFFER:
return IMAADPCM_APIRESULT_INSUFFICIENT_BUFFER;
default:
return IMAADPCM_APIRESULT_NG;
}
}
return IMAADPCM_APIRESULT_OK;
}
/* エンコードパラメータをヘッダに変換 */
static IMAADPCMError IMAADPCMWAVEncoder_ConvertParameterToHeader(
const struct IMAADPCMWAVEncodeParameter *enc_param, uint32_t num_samples,
struct IMAADPCMWAVHeaderInfo *header_info)
{
uint32_t block_data_size;
struct IMAADPCMWAVHeaderInfo tmp_header = {0, };
/* 引数チェック */
if ((enc_param == NULL) || (header_info == NULL)) {
return IMAADPCM_ERROR_INVALID_ARGUMENT;
}
/* サンプルあたりビット数は4固定 */
if (enc_param->bits_per_sample != IMAADPCM_BITS_PER_SAMPLE) {
return IMAADPCM_ERROR_INVALID_FORMAT;
}
/* ヘッダサイズは決め打ち */
tmp_header.header_size = IMAADPCMWAVENCODER_HEADER_SIZE;
/* 総サンプル数 */
tmp_header.num_samples = num_samples;
/* そのままヘッダに入れられるメンバ */