git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/wma.c

   1 /*
   2  * WMA compatible codec
   3  * Copyright (c) 2002-2007 The FFmpeg Project
   4  *
   5  * This file is part of FFmpeg.
   6  *
   7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   9  * License as published by the Free Software Foundation; either
  10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  11  *
  12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  15  * Lesser General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21
  22 #include "libavutil/attributes.h"
  23
  24 #include "avcodec.h"
  25 #include "internal.h"
  26 #include "sinewin.h"
  27 #include "wma.h"
  28 #include "wma_common.h"
  29 #include "wma_freqs.h"
  30 #include "wmadata.h"
  31
  32 /* XXX: use same run/length optimization as mpeg decoders */
  33 // FIXME maybe split decode / encode or pass flag
  34 static av_cold int init_coef_vlc(VLC *vlc, uint16_t **prun_table,
  35                                  float **plevel_table, uint16_t **pint_table,
  36                                  const CoefVLCTable *vlc_table)
  37 {
  38     int n                        = vlc_table->n;
  39     const uint8_t  *table_bits   = vlc_table->huffbits;
  40     const uint32_t *table_codes  = vlc_table->huffcodes;
  41     const uint16_t *levels_table = vlc_table->levels;
  42     uint16_t *run_table, *int_table;
  43     float *flevel_table;
  44     int i, l, j, k, level;
  45
  46     init_vlc(vlc, VLCBITS, n, table_bits, 1, 1, table_codes, 4, 4, 0);
  47
  48     run_table    = av_malloc_array(n, sizeof(uint16_t));
  49     flevel_table = av_malloc_array(n, sizeof(*flevel_table));
  50     int_table    = av_malloc_array(n, sizeof(uint16_t));
  51     if (!run_table || !flevel_table || !int_table) {
  52         av_freep(&run_table);
  53         av_freep(&flevel_table);
  54         av_freep(&int_table);
  55         return AVERROR(ENOMEM);
  56     }
  57     i            = 2;
  58     level        = 1;
  59     k            = 0;
  60     while (i < n) {
  61         int_table[k] = i;
  62         l            = levels_table[k++];
  63         for (j = 0; j < l; j++) {
  64             run_table[i]    = j;
  65             flevel_table[i] = level;
  66             i++;
  67         }
  68         level++;
  69     }
  70     *prun_table   = run_table;
  71     *plevel_table = flevel_table;
  72     *pint_table   = int_table;
  73
  74     return 0;
  75 }
  76
  77 av_cold int ff_wma_init(AVCodecContext *avctx, int flags2)
  78 {
  79     WMACodecContext *s = avctx->priv_data;
  80     int i, ret;
  81     float bps1, high_freq;
  82     volatile float bps;
  83     int sample_rate1;
  84     int coef_vlc_table;
  85
  86     if (avctx->sample_rate <= 0 || avctx->sample_rate > 50000 ||
  87         avctx->channels    <= 0 || avctx->channels    > 2     ||
  88         avctx->bit_rate    <= 0)
  89         return -1;
  90
  91
  92     if (avctx->codec->id == AV_CODEC_ID_WMAV1)
  93         s->version = 1;
  94     else
  95         s->version = 2;
  96
  97     /* compute MDCT block size */
  98     s->frame_len_bits = ff_wma_get_frame_len_bits(avctx->sample_rate,
  99                                                   s->version, 0);
 100     s->next_block_len_bits = s->frame_len_bits;
 101     s->prev_block_len_bits = s->frame_len_bits;
 102     s->block_len_bits      = s->frame_len_bits;
 103
 104     s->frame_len = 1 << s->frame_len_bits;
 105     if (s->use_variable_block_len) {
 106         int nb_max, nb;
 107         nb = ((flags2 >> 3) & 3) + 1;
 108         if ((avctx->bit_rate / avctx->channels) >= 32000)
 109             nb += 2;
 110         nb_max = s->frame_len_bits - BLOCK_MIN_BITS;
 111         if (nb > nb_max)
 112             nb = nb_max;
 113         s->nb_block_sizes = nb + 1;
 114     } else
 115         s->nb_block_sizes = 1;
 116
 117     /* init rate dependent parameters */
 118     s->use_noise_coding = 1;
 119     high_freq           = avctx->sample_rate * 0.5;
 120
 121     /* if version 2, then the rates are normalized */
 122     sample_rate1 = avctx->sample_rate;
 123     if (s->version == 2) {
 124         if (sample_rate1 >= 44100)
 125             sample_rate1 = 44100;
 126         else if (sample_rate1 >= 22050)
 127             sample_rate1 = 22050;
 128         else if (sample_rate1 >= 16000)
 129             sample_rate1 = 16000;
 130         else if (sample_rate1 >= 11025)
 131             sample_rate1 = 11025;
 132         else if (sample_rate1 >= 8000)
 133             sample_rate1 = 8000;
 134     }
 135
 136     bps                 = (float) avctx->bit_rate /
 137                           (float) (avctx->channels * avctx->sample_rate);
 138     s->byte_offset_bits = av_log2((int) (bps * s->frame_len / 8.0 + 0.5)) + 2;
 139     if (s->byte_offset_bits + 3 > MIN_CACHE_BITS) {
 140         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "byte_offset_bits %d is too large\n", s->byte_offset_bits);
 141         return AVERROR_PATCHWELCOME;
 142     }
 143
 144     /* compute high frequency value and choose if noise coding should
 145      * be activated */
 146     bps1 = bps;
 147     if (avctx->channels == 2)
 148         bps1 = bps * 1.6;
 149     if (sample_rate1 == 44100) {
 150         if (bps1 >= 0.61)
 151             s->use_noise_coding = 0;
 152         else
 153             high_freq = high_freq * 0.4;
 154     } else if (sample_rate1 == 22050) {
 155         if (bps1 >= 1.16)
 156             s->use_noise_coding = 0;
 157         else if (bps1 >= 0.72)
 158             high_freq = high_freq * 0.7;
 159         else
 160             high_freq = high_freq * 0.6;
 161     } else if (sample_rate1 == 16000) {
 162         if (bps > 0.5)
 163             high_freq = high_freq * 0.5;
 164         else
 165             high_freq = high_freq * 0.3;
 166     } else if (sample_rate1 == 11025)
 167         high_freq = high_freq * 0.7;
 168     else if (sample_rate1 == 8000) {
 169         if (bps <= 0.625)
 170             high_freq = high_freq * 0.5;
 171         else if (bps > 0.75)
 172             s->use_noise_coding = 0;
 173         else
 174             high_freq = high_freq * 0.65;
 175     } else {
 176         if (bps >= 0.8)
 177             high_freq = high_freq * 0.75;
 178         else if (bps >= 0.6)
 179             high_freq = high_freq * 0.6;
 180         else
 181             high_freq = high_freq * 0.5;
 182     }
 183     ff_dlog(s->avctx, "flags2=0x%x\n", flags2);
 184     ff_dlog(s->avctx, "version=%d channels=%d sample_rate=%d bitrate=%"PRId64" block_align=%d\n",
 185             s->version, avctx->channels, avctx->sample_rate, avctx->bit_rate,
 186             avctx->block_align);
 187     ff_dlog(s->avctx, "bps=%f bps1=%f high_freq=%f bitoffset=%d\n",
 188             bps, bps1, high_freq, s->byte_offset_bits);
 189     ff_dlog(s->avctx, "use_noise_coding=%d use_exp_vlc=%d nb_block_sizes=%d\n",
 190             s->use_noise_coding, s->use_exp_vlc, s->nb_block_sizes);
 191
 192     /* compute the scale factor band sizes for each MDCT block size */
 193     {
 194         int a, b, pos, lpos, k, block_len, i, j, n;
 195         const uint8_t *table;
 196
 197         if (s->version == 1)
 198             s->coefs_start = 3;
 199         else
 200             s->coefs_start = 0;
 201         for (k = 0; k < s->nb_block_sizes; k++) {
 202             block_len = s->frame_len >> k;
 203
 204             if (s->version == 1) {
 205                 lpos = 0;
 206                 for (i = 0; i < 25; i++) {
 207                     a   = ff_wma_critical_freqs[i];
 208                     b   = avctx->sample_rate;
 209                     pos = ((block_len * 2 * a) + (b >> 1)) / b;
 210                     if (pos > block_len)
 211                         pos = block_len;
 212                     s->exponent_bands[0][i] = pos - lpos;
 213                     if (pos >= block_len) {
 214                         i++;
 215                         break;
 216                     }
 217                     lpos = pos;
 218                 }
 219                 s->exponent_sizes[0] = i;
 220             } else {
 221                 /* hardcoded tables */
 222                 table = NULL;
 223                 a     = s->frame_len_bits - BLOCK_MIN_BITS - k;
 224                 if (a < 3) {
 225                     if (avctx->sample_rate >= 44100)
 226                         table = exponent_band_44100[a];
 227                     else if (avctx->sample_rate >= 32000)
 228                         table = exponent_band_32000[a];
 229                     else if (avctx->sample_rate >= 22050)
 230                         table = exponent_band_22050[a];
 231                 }
 232                 if (table) {
 233                     n = *table++;
 234                     for (i = 0; i < n; i++)
 235                         s->exponent_bands[k][i] = table[i];
 236                     s->exponent_sizes[k] = n;
 237                 } else {
 238                     j    = 0;
 239                     lpos = 0;
 240                     for (i = 0; i < 25; i++) {
 241                         a     = ff_wma_critical_freqs[i];
 242                         b     = avctx->sample_rate;
 243                         pos   = ((block_len * 2 * a) + (b << 1)) / (4 * b);
 244                         pos <<= 2;
 245                         if (pos > block_len)
 246                             pos = block_len;
 247                         if (pos > lpos)
 248                             s->exponent_bands[k][j++] = pos - lpos;
 249                         if (pos >= block_len)
 250                             break;
 251                         lpos = pos;
 252                     }
 253                     s->exponent_sizes[k] = j;
 254                 }
 255             }
 256
 257             /* max number of coefs */
 258             s->coefs_end[k] = (s->frame_len - ((s->frame_len * 9) / 100)) >> k;
 259             /* high freq computation */
 260             s->high_band_start[k] = (int) ((block_len * 2 * high_freq) /
 261                                            avctx->sample_rate + 0.5);
 262             n   = s->exponent_sizes[k];
 263             j   = 0;
 264             pos = 0;
 265             for (i = 0; i < n; i++) {
 266                 int start, end;
 267                 start = pos;
 268                 pos  += s->exponent_bands[k][i];
 269                 end   = pos;
 270                 if (start < s->high_band_start[k])
 271                     start = s->high_band_start[k];
 272                 if (end > s->coefs_end[k])
 273                     end = s->coefs_end[k];
 274                 if (end > start)
 275                     s->exponent_high_bands[k][j++] = end - start;
 276             }
 277             s->exponent_high_sizes[k] = j;
 278         }
 279     }
 280
 281 #ifdef TRACE
 282     {
 283         int i, j;
 284         for (i = 0; i < s->nb_block_sizes; i++) {
 285             ff_tlog(s->avctx, "%5d: n=%2d:",
 286                     s->frame_len >> i,
 287                     s->exponent_sizes[i]);
 288             for (j = 0; j < s->exponent_sizes[i]; j++)
 289                 ff_tlog(s->avctx, " %d", s->exponent_bands[i][j]);
 290             ff_tlog(s->avctx, "\n");
 291         }
 292     }
 293 #endif /* TRACE */
 294
 295     /* init MDCT windows : simple sine window */
 296     for (i = 0; i < s->nb_block_sizes; i++) {
 297         ff_init_ff_sine_windows(s->frame_len_bits - i);
 298         s->windows[i] = ff_sine_windows[s->frame_len_bits - i];
 299     }
 300
 301     s->reset_block_lengths = 1;
 302
 303     if (s->use_noise_coding) {
 304         /* init the noise generator */
 305         if (s->use_exp_vlc)
 306             s->noise_mult = 0.02;
 307         else
 308             s->noise_mult = 0.04;
 309
 310 #ifdef TRACE
 311         for (i = 0; i < NOISE_TAB_SIZE; i++)
 312             s->noise_table[i] = 1.0 * s->noise_mult;
 313 #else
 314         {
 315             unsigned int seed;
 316             float norm;
 317             seed = 1;
 318             norm = (1.0 / (float) (1LL << 31)) * sqrt(3) * s->noise_mult;
 319             for (i = 0; i < NOISE_TAB_SIZE; i++) {
 320                 seed              = seed * 314159 + 1;
 321                 s->noise_table[i] = (float) ((int) seed) * norm;
 322             }
 323         }
 324 #endif /* TRACE */
 325     }
 326
 327     s->fdsp = avpriv_float_dsp_alloc(avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_BITEXACT);
 328     if (!s->fdsp)
 329         return AVERROR(ENOMEM);
 330
 331     /* choose the VLC tables for the coefficients */
 332     coef_vlc_table = 2;
 333     if (avctx->sample_rate >= 32000) {
 334         if (bps1 < 0.72)
 335             coef_vlc_table = 0;
 336         else if (bps1 < 1.16)
 337             coef_vlc_table = 1;
 338     }
 339     s->coef_vlcs[0] = &coef_vlcs[coef_vlc_table * 2];
 340     s->coef_vlcs[1] = &coef_vlcs[coef_vlc_table * 2 + 1];
 341     ret = init_coef_vlc(&s->coef_vlc[0], &s->run_table[0], &s->level_table[0],
 342                         &s->int_table[0], s->coef_vlcs[0]);
 343     if (ret < 0)
 344         return ret;
 345
 346     return init_coef_vlc(&s->coef_vlc[1], &s->run_table[1], &s->level_table[1],
 347                          &s->int_table[1], s->coef_vlcs[1]);
 348 }
 349
 350 int ff_wma_total_gain_to_bits(int total_gain)
 351 {
 352     if (total_gain < 15)
 353         return 13;
 354     else if (total_gain < 32)
 355         return 12;
 356     else if (total_gain < 40)
 357         return 11;
 358     else if (total_gain < 45)
 359         return 10;
 360     else
 361         return  9;
 362 }
 363
 364 int ff_wma_end(AVCodecContext *avctx)
 365 {
 366     WMACodecContext *s = avctx->priv_data;
 367     int i;
 368
 369     for (i = 0; i < s->nb_block_sizes; i++)
 370         ff_mdct_end(&s->mdct_ctx[i]);
 371
 372     if (s->use_exp_vlc)
 373         ff_free_vlc(&s->exp_vlc);
 374     if (s->use_noise_coding)
 375         ff_free_vlc(&s->hgain_vlc);
 376     for (i = 0; i < 2; i++) {
 377         ff_free_vlc(&s->coef_vlc[i]);
 378         av_freep(&s->run_table[i]);
 379         av_freep(&s->level_table[i]);
 380         av_freep(&s->int_table[i]);
 381     }
 382     av_freep(&s->fdsp);
 383
 384     return 0;
 385 }
 386
 387 /**
 388  * Decode an uncompressed coefficient.
 389  * @param gb GetBitContext
 390  * @return the decoded coefficient
 391  */
 392 unsigned int ff_wma_get_large_val(GetBitContext *gb)
 393 {
 394     /** consumes up to 34 bits */
 395     int n_bits = 8;
 396     /** decode length */
 397     if (get_bits1(gb)) {
 398         n_bits += 8;
 399         if (get_bits1(gb)) {
 400             n_bits += 8;
 401             if (get_bits1(gb))
 402                 n_bits += 7;
 403         }
 404     }
 405     return get_bits_long(gb, n_bits);
 406 }
 407
 408 /**
 409  * Decode run level compressed coefficients.
 410  * @param avctx codec context
 411  * @param gb bitstream reader context
 412  * @param vlc vlc table for get_vlc2
 413  * @param level_table level codes
 414  * @param run_table run codes
 415  * @param version 0 for wma1,2 1 for wmapro
 416  * @param ptr output buffer
 417  * @param offset offset in the output buffer
 418  * @param num_coefs number of input coefficients
 419  * @param block_len input buffer length (2^n)
 420  * @param frame_len_bits number of bits for escaped run codes
 421  * @param coef_nb_bits number of bits for escaped level codes
 422  * @return 0 on success, -1 otherwise
 423  */
 424 int ff_wma_run_level_decode(AVCodecContext *avctx, GetBitContext *gb,
 425                             VLC *vlc, const float *level_table,
 426                             const uint16_t *run_table, int version,
 427                             WMACoef *ptr, int offset, int num_coefs,
 428                             int block_len, int frame_len_bits,
 429                             int coef_nb_bits)
 430 {
 431     int code, level, sign;
 432     const uint32_t *ilvl = (const uint32_t *) level_table;
 433     uint32_t *iptr = (uint32_t *) ptr;
 434     const unsigned int coef_mask = block_len - 1;
 435     for (; offset < num_coefs; offset++) {
 436         code = get_vlc2(gb, vlc->table, VLCBITS, VLCMAX);
 437         if (code > 1) {
 438             /** normal code */
 439             offset                  += run_table[code];
 440             sign                     = get_bits1(gb) - 1;
 441             iptr[offset & coef_mask] = ilvl[code] ^ (sign & 0x80000000);
 442         } else if (code == 1) {
 443             /** EOB */
 444             break;
 445         } else {
 446             /** escape */
 447             if (!version) {
 448                 level = get_bits(gb, coef_nb_bits);
 449                 /** NOTE: this is rather suboptimal. reading
 450                  *  block_len_bits would be better */
 451                 offset += get_bits(gb, frame_len_bits);
 452             } else {
 453                 level = ff_wma_get_large_val(gb);
 454                 /** escape decode */
 455                 if (get_bits1(gb)) {
 456                     if (get_bits1(gb)) {
 457                         if (get_bits1(gb)) {
 458                             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 459                                    "broken escape sequence\n");
 460                             return -1;
 461                         } else
 462                             offset += get_bits(gb, frame_len_bits) + 4;
 463                     } else
 464                         offset += get_bits(gb, 2) + 1;
 465                 }
 466             }
 467             sign                    = get_bits1(gb) - 1;
 468             ptr[offset & coef_mask] = (level ^ sign) - sign;
 469         }
 470     }
 471     /** NOTE: EOB can be omitted */
 472     if (offset > num_coefs) {
 473         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 474                "overflow (%d > %d) in spectral RLE, ignoring\n",
 475                offset,
 476                num_coefs
 477               );
 478         return -1;
 479     }
 480
 481     return 0;
 482 }