fecdec_filter.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2009-2010 Andre Noll <maan@systemlinux.org>
   3  *
   4  * Licensed under the GPL v2. For licencing details see COPYING.
   5  */
   6
   7 /** \file fecdec_filter.c A filter that fec-decodes an audio stream. */
   8
   9 #include <regex.h>
  10 #include <stdbool.h>
  11
  12 #include <dirent.h>
  13 #include "para.h"
  14 #include "error.h"
  15 #include "list.h"
  16 #include "sched.h"
  17 #include "ggo.h"
  18 #include "buffer_tree.h"
  19 #include "filter.h"
  20 #include "string.h"
  21 #include "portable_io.h"
  22 #include "fec.h"
  23 #include "fd.h"
  24
  25 /**
  26  * How many FEC groups to store in memory.
  27  *
  28  * Packet reordering requires to keep more than one FEC group in memory because
  29  * slices belonging to the next FEC group may arrive before the current FEC group
  30  * is complete.
  31  */
  32 #define NUM_FEC_GROUPS 3
  33
  34 /** Data read from the header of a slice. */
  35 struct fec_header {
  36         /** Total number of slices in this group. */
  37         uint8_t slices_per_group;
  38         /** Number of slices needed to start decoding. */
  39         uint8_t data_slices_per_group;
  40         /** Size of the ogg vorbis/wma header (zero for mp3, aac). */
  41         uint32_t audio_header_size;
  42         /** Number of the FEC group this slice belongs to. */
  43         uint32_t group_num;
  44         /** Size of the data in this FEC group. */
  45         uint32_t group_bytes;
  46         /** Number of this slice in the group. */
  47         uint8_t slice_num;
  48         /** Used data bytes of this slice. */
  49         uint16_t slice_bytes;
  50         /** Non-zero if this group is the beginning of the stream. */
  51         uint8_t bos;
  52         /** Non-zero if this stream embedds audio headers into fec groups. */
  53         uint8_t header_stream;
  54 };
  55
  56 /**
  57  * The status of one partially received FEC group.
  58  */
  59 struct fecdec_group {
  60         /** The header read from the last slice. */
  61         struct fec_header h;
  62         /** How many slices received so far. */
  63         int num_received_slices;
  64         /** Bitmap of received slices. */
  65         uint8_t received_slices[32];
  66         /** The size of the \a idx and the \a data arrays below. */
  67         int num_slices;
  68         /** Array of indices of the received slices. */
  69         int *idx;
  70         /** Content of the received slices. */
  71         unsigned char **data;
  72 };
  73
  74 /**
  75  * Data private to the fecdec filter.
  76  */
  77 struct private_fecdec_data {
  78         /** Used by the fec core code. */
  79         struct fec_parms *fec;
  80         /** Keeps track of what was received so far. */
  81         struct fecdec_group groups[NUM_FEC_GROUPS];
  82         /** Whether an audio file header was already received. */
  83         int have_header;
  84         /** Points to the first received group. */
  85         struct fecdec_group *first_complete_group;
  86         struct btr_pool *btrp;
  87 };
  88
  89 /** Iterate over all fecdec groups. */
  90 #define FOR_EACH_FECDEC_GROUP(g, d) for (g = (d)->groups; \
  91         (g) < (d)->groups + NUM_FEC_GROUPS; (g)++)
  92
  93 static int group_complete(struct fecdec_group *fg)
  94 {
  95         return fg->num_received_slices >= fg->h.data_slices_per_group;
  96 }
  97
  98 static int group_empty(struct fecdec_group *fg)
  99 {
 100         return fg->num_received_slices == 0;
 101 }
 102
 103 static void clear_group(struct fecdec_group *fg)
 104 {
 105         int i;
 106
 107         for (i = 0; i < fg->num_slices; i++)
 108                 free(fg->data[i]);
 109         free(fg->data);
 110         free(fg->idx);
 111         memset(fg, 0, sizeof(*fg));
 112 }
 113
 114 static int find_group(struct fec_header *h,
 115                 struct private_fecdec_data *pfd, struct fecdec_group **result)
 116 {
 117         struct fecdec_group *fg;
 118
 119         FOR_EACH_FECDEC_GROUP(fg, pfd) {
 120                 if (fg->h.group_num != h->group_num)
 121                         continue;
 122                 if (fg->num_received_slices == 0)
 123                         goto success;
 124                 if (fg->h.slices_per_group != h->slices_per_group)
 125                         return -E_BAD_FEC_HEADER;
 126                 if (fg->h.data_slices_per_group != h->data_slices_per_group)
 127                         return -E_BAD_FEC_HEADER;
 128                 if (fg->h.group_bytes != h->group_bytes)
 129                         return -E_BAD_FEC_HEADER;
 130 success:
 131                 *result = fg;
 132                 return 1;
 133         }
 134         return 0;
 135 }
 136
 137 static struct fecdec_group *find_unused_group(struct private_fecdec_data *pfd)
 138 {
 139         struct fecdec_group *fg;
 140
 141         FOR_EACH_FECDEC_GROUP(fg, pfd) {
 142                 if (fg->num_received_slices == 0)
 143                         return fg;
 144         }
 145         return NULL;
 146 }
 147
 148 static struct fecdec_group *try_to_free_group(struct private_fecdec_data *pfd)
 149 {
 150         struct fecdec_group *fg;
 151
 152         FOR_EACH_FECDEC_GROUP(fg, pfd) {
 153                 if (!group_complete(fg))
 154                         continue;
 155                 /*
 156                  * Don't clear the first complete group if it has not yet been
 157                  * decoded.
 158                  */
 159                 if (fg == pfd->first_complete_group)
 160                         continue;
 161                 clear_group(fg);
 162                 return fg;
 163         }
 164         return NULL;
 165 }
 166
 167 static struct fecdec_group *free_oldest_group(struct private_fecdec_data *pfd)
 168 {
 169         struct fecdec_group *fg, *oldest = NULL;
 170
 171         FOR_EACH_FECDEC_GROUP(fg, pfd) {
 172                 if (!oldest || oldest->h.group_num > fg->h.group_num)
 173                         oldest = fg;
 174         }
 175         if (!group_complete(oldest) && !group_empty(oldest))
 176                 PARA_WARNING_LOG("Clearing incomplete group %d "
 177                         "(contains %d slices)\n", oldest->h.group_num,
 178                         oldest->num_received_slices);
 179         if (oldest == pfd->first_complete_group)
 180                 pfd->first_complete_group = NULL;
 181         clear_group(oldest);
 182         return oldest;
 183 }
 184
 185 /* returns 1 if the group was found, 0 if not, negative on errors */
 186 static int get_group(struct fec_header *h, struct private_fecdec_data *pfd,
 187                 struct fecdec_group **result)
 188 {
 189         struct fecdec_group *fg;
 190         int ret = find_group(h, pfd, &fg);
 191
 192         if (ret < 0)
 193                 return ret;
 194         if (ret > 0) /* found group */
 195                 goto success;
 196         /* group not found */
 197         fg = find_unused_group(pfd);
 198         if (fg)
 199                 goto success;
 200         fg = try_to_free_group(pfd);
 201         if (fg)
 202                 goto success;
 203         fg = free_oldest_group(pfd);
 204         ret = 0;
 205 success:
 206         fg->h = *h;
 207         *result = fg;
 208         return ret;
 209 }
 210
 211 static bool test_and_set_slice_bit(struct fecdec_group *fg, uint8_t slice_num)
 212 {
 213         uint8_t *p = fg->received_slices + slice_num / 8, old = *p;
 214
 215         *p |= 1 << (slice_num % 8);
 216         return old == *p;
 217 }
 218
 219 /*
 220  * returns 1 if slice was added, zero otherwise (because the group was already
 221  * complete or a slice has been received twice).
 222  */
 223 static int add_slice(char *buf, struct fecdec_group *fg)
 224 {
 225         int r;
 226         uint8_t slice_num = fg->h.slice_num;
 227
 228         if (group_complete(fg)) {
 229                 PARA_DEBUG_LOG("group %d complete, ignoring slice %d\n",
 230                         fg->h.group_num, slice_num);
 231                 return 0;
 232         }
 233         if (fg->num_slices == 0) {
 234                 fg->num_slices = fg->h.slices_per_group;
 235                 fg->idx = para_malloc(fg->num_slices * sizeof(int));
 236                 fg->data = para_calloc(fg->num_slices * sizeof(unsigned char *));
 237         }
 238         r = fg->num_received_slices;
 239         /* Check if we already have this slice. */
 240         if (test_and_set_slice_bit(fg, slice_num)) {
 241                 PARA_INFO_LOG("ignoring duplicate slice %d:%d\n", fg->h.group_num,
 242                         slice_num);
 243                 return 0;
 244         }
 245         fg->idx[r] = slice_num;
 246         fg->data[r] = para_malloc(fg->h.slice_bytes);
 247         memcpy(fg->data[r], buf, fg->h.slice_bytes);
 248         fg->num_received_slices++;
 249         return 1;
 250 }
 251
 252 /**
 253  * The different states of a complete FEC group.
 254  *
 255  * Even if a FEC group has been received successfully, it probably can not be
 256  * used right away because some streams (ogg, wma) need to receive an audio
 257  * file header before decoding can start.
 258  */
 259 enum fec_group_usability {
 260         /** Drop the group (because we did not receive the header yet). */
 261         FEC_GROUP_UNUSABLE,
 262         /** Use all data in the group. */
 263         FEC_GROUP_USABLE,
 264         /** Use the group, but drop its audio file header. */
 265         FEC_GROUP_USABLE_SKIP_HEADER,
 266         /** Use the group, including its header. */
 267         FEC_GROUP_USABLE_WITH_HEADER
 268 };
 269
 270 static enum fec_group_usability group_is_usable(struct fecdec_group *fg,
 271                 struct private_fecdec_data *pfd)
 272 {
 273         struct fec_header *h = &fg->h;
 274
 275         if (!h->header_stream)
 276                 return FEC_GROUP_USABLE;
 277         if (pfd->have_header) {
 278                 if (h->audio_header_size)
 279                         return FEC_GROUP_USABLE_SKIP_HEADER;
 280                 return FEC_GROUP_USABLE;
 281         }
 282         if (fg->h.bos)
 283                 return FEC_GROUP_USABLE;
 284         if (fg->h.audio_header_size)
 285                 return FEC_GROUP_USABLE_WITH_HEADER;
 286         return FEC_GROUP_UNUSABLE;
 287 }
 288
 289 static int decode_group(struct fecdec_group *fg, struct filter_node *fn)
 290 {
 291         int i, ret, sb = fg->h.slice_bytes;
 292         size_t written, need;
 293         struct private_fecdec_data *pfd = fn->private_data;
 294         enum fec_group_usability u = group_is_usable(fg, pfd);
 295         char *buf = NULL, *p;
 296
 297         if (u == FEC_GROUP_UNUSABLE) {
 298                 PARA_INFO_LOG("dropping unusable group %d\n", fg->h.group_num);
 299                 return 0;
 300         }
 301         PARA_DEBUG_LOG("decoding group %d (%d slices)\n", fg->h.group_num,
 302                 fg->h.data_slices_per_group);
 303         ret = fec_decode(pfd->fec, fg->data, fg->idx, sb);
 304         if (ret < 0)
 305                 return ret;
 306         pfd->have_header = 1;
 307         i = 0;
 308         if (u == FEC_GROUP_USABLE_SKIP_HEADER) {
 309                 i = DIV_ROUND_UP(fg->h.audio_header_size, fg->h.slice_bytes);
 310                 PARA_DEBUG_LOG("skipping %d header slices\n", i);
 311         }
 312         PARA_DEBUG_LOG("writing group %d (%d/%d decoded data bytes)\n",
 313                 fg->h.group_num, fg->h.group_bytes,
 314                 fg->h.data_slices_per_group * sb);
 315         need = (fg->h.data_slices_per_group - i) * sb;
 316         if (need > btr_pool_unused(pfd->btrp))
 317                 return -E_FECDEC_OVERRUN;
 318         btr_pool_get_buffer(pfd->btrp, &buf);
 319         p = buf;
 320         if (u == FEC_GROUP_USABLE_WITH_HEADER) {
 321                 PARA_INFO_LOG("writing audio file header\n");
 322                 written = 0;
 323                 for (i = 0; i < fg->h.data_slices_per_group; i++) {
 324                         size_t n = sb;
 325                         if (written >= fg->h.audio_header_size)
 326                                 break;
 327                         if (sb + written > fg->h.audio_header_size)
 328                                 n = fg->h.audio_header_size - written;
 329                         btr_copy(fg->data[i], n, pfd->btrp, fn->btrn);
 330                         written += n;
 331                 }
 332                 p += written;
 333         }
 334         written = 0;
 335         for (; i < fg->h.data_slices_per_group; i++) {
 336                 size_t n = sb;
 337                 if (n + written > fg->h.group_bytes)
 338                         n = fg->h.group_bytes - written;
 339                 btr_copy(fg->data[i], n, pfd->btrp, fn->btrn);
 340                 written += n;
 341         }
 342         p += written;
 343         return 0;
 344 }
 345
 346 /**
 347  * Read a fec header from a buffer.
 348  *
 349  * \param buf The buffer to write to.
 350  * \param h The fec header to write.
 351  */
 352 static int read_fec_header(char *buf, size_t len, struct fec_header *h)
 353 {
 354         uint32_t magic;
 355
 356         if (len < FEC_HEADER_SIZE)
 357                 return 0;
 358         magic = read_u32(buf);
 359         if (magic != FEC_MAGIC)
 360                 return -E_BAD_FEC_HEADER;
 361         h->slices_per_group = read_u8(buf + 4);
 362         h->data_slices_per_group = read_u8(buf + 5);
 363         h->audio_header_size = read_u32(buf + 6);
 364
 365         h->group_num = read_u32(buf + 10);
 366         h->group_bytes = read_u32(buf + 14);
 367
 368         h->slice_num = read_u8(buf + 18);
 369         h->slice_bytes = read_u16(buf + 20);
 370         h->bos = read_u8(buf + 22);
 371         h->header_stream = read_u8(buf + 23);
 372         if (!memcmp(buf, FEC_EOF_PACKET, FEC_EOF_PACKET_LEN))
 373                 return -E_FECDEC_EOF;
 374 //      PARA_DEBUG_LOG("group %u, slize %u, slices per group: %u\n",
 375 //              h->group_num, h->slice_num, h->slices_per_group);
 376         return 1;
 377 }
 378
 379 /* returns 1 if we used the buffer, 0 if we didn't, negative on errors */
 380 static int dispatch_slice(char *buf, size_t len, struct fec_header *h,
 381                 struct filter_node *fn)
 382 {
 383         struct fecdec_group *fg;
 384         int ret, k, n;
 385         struct private_fecdec_data *pfd = fn->private_data;
 386
 387         if (h->slice_bytes > len) { /* can not use the thing, try to read more */
 388                 fn->min_iqs = h->slice_bytes + FEC_HEADER_SIZE;
 389                 return 0;
 390         }
 391         ret = get_group(h, pfd, &fg);
 392         if (ret < 0)
 393                 return ret;
 394         if (!add_slice(buf, fg)) /* group already complete */
 395                 return 1;
 396         if (!group_complete(fg))
 397                 return 1;
 398         /* this slice completed the group */
 399         if (pfd->fec)
 400                 goto decode;
 401         /* it's either the first or the second complete group */
 402         if (!pfd->first_complete_group) { /* it's the first group */
 403                 enum fec_group_usability u = group_is_usable(fg, pfd);
 404                 assert(u != FEC_GROUP_USABLE_SKIP_HEADER);
 405                 if (u == FEC_GROUP_UNUSABLE) /* forget it */
 406                         return 1;
 407                 pfd->first_complete_group = fg; /* remember it */
 408                 return 1;
 409         }
 410         /* we have two complete groups, let's go */
 411         k = h->data_slices_per_group;
 412         n = h->slices_per_group;
 413         PARA_NOTICE_LOG("init fec (%d, %d)\n", k, n);
 414         ret = fec_new(k, n, &pfd->fec);
 415         if (ret < 0)
 416                 return ret;
 417         pfd->btrp = btr_pool_new("fecdec", 20 * k *  h->slice_bytes);
 418         /* decode and clear the first group */
 419         ret = decode_group(pfd->first_complete_group, fn);
 420         if (ret < 0)
 421                 return ret;
 422         clear_group(pfd->first_complete_group);
 423         pfd->first_complete_group = NULL;
 424 decode:
 425         ret = decode_group(fg, fn);
 426         if (ret < 0)
 427                 return ret;
 428         return 1;
 429 }
 430
 431 static void fecdec_close(struct filter_node *fn)
 432 {
 433         struct private_fecdec_data *pfd = fn->private_data;
 434         struct fecdec_group *fg;
 435
 436         FOR_EACH_FECDEC_GROUP(fg, pfd)
 437                 clear_group(fg);
 438         fec_free(pfd->fec);
 439         btr_pool_free(pfd->btrp);
 440         free(fn->private_data);
 441         fn->private_data = NULL;
 442 }
 443
 444 static void fecdec_post_select(__a_unused struct sched *s, struct task *t)
 445 {
 446         struct filter_node *fn = container_of(t, struct filter_node, task);
 447         struct btr_node *btrn = fn->btrn;
 448         int ret;
 449         struct fec_header h;
 450         char *buf;
 451         size_t len;
 452
 453 next_buffer:
 454         ret = btr_node_status(btrn, fn->min_iqs, BTR_NT_INTERNAL);
 455         if (ret <= 0)
 456                 goto out;
 457         btr_merge(btrn, fn->min_iqs);
 458         len = btr_next_buffer(btrn, &buf);
 459         ret = read_fec_header(buf, len, &h);
 460         if (ret <= 0)
 461                 goto out;
 462         ret = -E_BAD_SLICE_SIZE;
 463         if (!h.slice_bytes)
 464                 goto out;
 465         ret = -E_BAD_SLICE_NUM;
 466         if (h.slice_num > h.slices_per_group)
 467                 goto out;
 468         ret = dispatch_slice(buf + FEC_HEADER_SIZE, len - FEC_HEADER_SIZE,
 469                 &h, fn);
 470         //PARA_INFO_LOG("ret: %d, len: %d, slice_bytes: %d\n", ret, len, h.slice_bytes);
 471         if (ret <= 0)
 472                 goto out;
 473         btr_consume(btrn, FEC_HEADER_SIZE + h.slice_bytes);
 474         goto next_buffer;
 475 out:
 476         t->error = ret;
 477         if (ret < 0)
 478                 btr_remove_node(btrn);
 479 }
 480
 481 static void fecdec_open(struct filter_node *fn)
 482 {
 483         struct private_fecdec_data *pfd;
 484         pfd = para_calloc(sizeof(*pfd));
 485         fn->private_data = pfd;
 486         fn->min_iqs = FEC_HEADER_SIZE;
 487 }
 488
 489 /**
 490  * The init function of the fecdec filter.
 491  *
 492  * \param f Struct to initialize.
 493  */
 494 void fecdec_filter_init(struct filter *f)
 495 {
 496         f->close = fecdec_close;
 497         f->open = fecdec_open;
 498         f->pre_select = generic_filter_pre_select;
 499         f->post_select = fecdec_post_select;
 500 }