git.sesse.net Git - vlc/blob - modules/codec/fdkaac.c

   1 /*****************************************************************************
   2  * aac.c: FDK-AAC Encoder plugin for vlc.
   3  *****************************************************************************
   4  * Copyright (C) 2012 Sergio Ammirata
   5  *
   6  * Authors: Sergio Ammirata <sergio@ammirata.net>
   7  *
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  42  *  PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF
  43  *  LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING
  44  *  NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS
  45  *  SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  46  *
  47  *****************************************************************************/
  48
  49 /*****************************************************************************
  50  * Preamble
  51  *****************************************************************************/
  52 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  53 # include "config.h"
  54 #endif
  55
  56 #include <fdk-aac/aacenc_lib.h>
  57
  58 #include <vlc_common.h>
  59 #include <vlc_plugin.h>
  60 #include <vlc_codec.h>
  61
  62 static int OpenEncoder(vlc_object_t *);
  63 static void CloseEncoder(vlc_object_t *);
  64
  65 #define ENC_CFG_PREFIX "sout-fdkaac-"
  66
  67 #define AOT_TEXT N_("Encoder Profile")
  68 #define AOT_LONGTEXT N_("Encoder Algorithm to use")
  69
  70 #define SIDEBAND_TEXT N_("Enable spectral band replication")
  71 #define SIDEBAND_LONGTEXT N_("This is an optional feature only for the AAC-ELD profile")
  72
  73 #define VBR_QUALITY_TEXT N_("VBR Quality")
  74 #define VBR_QUALITY_LONGTEXT N_("Quality of the VBR Encoding (0=cbr, 1-5 constant quality vbr, 5 is best")
  75
  76 #define AFTERBURNER_TEXT N_("Enable afterburner library")
  77 #define AFTERBURNER_LONGTEXT N_("This library will produce higher quality audio at the expense of additional CPU usage (default is enabled)")
  78
  79 #define SIGNALING_TEXT N_("Signaling mode of the extension AOT")
  80 #define SIGNALING_LONGTEXT N_("1 is explicit for SBR and implicit for PS (default), 2 is explicit hierarchical")
  81
  82 #define  CH_ORDER_MPEG 0  /*!< MPEG channel ordering (e. g. 5.1: C, L, R, SL, SR, LFE)           */
  83 #define  CH_ORDER_WAV 1   /*!< WAV fileformat channel ordering (e. g. 5.1: L, R, C, LFE, SL, SR) */
  84 #define  CH_ORDER_WG4 2   /*!< WG4 fileformat channel ordering (e. g. 5.1: L, R, SL, SR, C, LFE) */
  85
  86 #define PROFILE_AAC_LC 2
  87 #define PROFILE_AAC_HE 5
  88 #define PROFILE_AAC_HE_v2 29
  89 #define PROFILE_AAC_LD 23
  90 #define PROFILE_AAC_ELD 39
  91
  92 #define SIGNALING_COMPATIBLE 1
  93 #define SIGNALING_HIERARCHICAL 2
  94
  95 static const int pi_aot_values[] = { PROFILE_AAC_LC, PROFILE_AAC_HE, PROFILE_AAC_HE_v2, PROFILE_AAC_LD, PROFILE_AAC_ELD };
  96 static const char *const ppsz_aot_descriptions[] =
  97 { N_("AAC-LC"), N_("HE-AAC"), N_("HE-AAC-v2"), N_("AAC-LD"), N_("AAC-ELD") };
  98
  99 vlc_module_begin ()
 100     set_shortname(N_("FDKAAC"))
 101     set_description(N_("FDK-AAC Audio encoder"))
 102     set_capability("encoder", 150)
 103     set_callbacks(OpenEncoder, CloseEncoder)
 104     add_shortcut("fdkaac")
 105     set_category(CAT_INPUT)
 106     set_subcategory(SUBCAT_INPUT_ACODEC)
 107     add_integer(ENC_CFG_PREFIX "profile", PROFILE_AAC_LC, AOT_TEXT,
 108              AOT_LONGTEXT, false)
 109     change_integer_list(pi_aot_values, ppsz_aot_descriptions);
 110     add_bool(ENC_CFG_PREFIX "sbr", false, SIDEBAND_TEXT,
 111               SIDEBAND_LONGTEXT, false)
 112     add_integer(ENC_CFG_PREFIX "vbr", 0, VBR_QUALITY_TEXT,
 113               VBR_QUALITY_LONGTEXT, false)
 114     change_integer_range (0, 5)
 115     add_bool(ENC_CFG_PREFIX "afterburner", true, AFTERBURNER_TEXT,
 116               AFTERBURNER_LONGTEXT, true)
 117     add_integer(ENC_CFG_PREFIX "signaling", SIGNALING_COMPATIBLE, SIGNALING_TEXT,
 118              SIGNALING_LONGTEXT, true)
 119     change_integer_range (0, 2)
 120 vlc_module_end ()
 121
 122 /*****************************************************************************
 123  * Local prototypes
 124  *****************************************************************************/
 125 static block_t *EncodeAudio(encoder_t *p_enc, block_t *p_buf);
 126
 127 static const char *const ppsz_enc_options[] = {
 128     "profile", "sbr", "vbr", "afterburner", "signaling", NULL
 129 };
 130
 131 /*****************************************************************************
 132  * encoder_sys_t : aac encoder descriptor
 133  *****************************************************************************/
 134 struct encoder_sys_t
 135 {
 136     double d_compression_ratio;
 137     mtime_t i_pts_last;
 138     int i_encoderdelay; /* Samples delay introduced by the profile */
 139     int i_frame_size;
 140     int i_maxoutputsize; /* Maximum buffer size for encoded output */
 141     HANDLE_AACENCODER handle;
 142 };
 143
 144 static const char *fdkaac_error(AACENC_ERROR erraac)
 145 {
 146     switch (erraac) {
 147     case AACENC_OK: return "No error";
 148     case AACENC_INVALID_HANDLE: return "Invalid handle";
 149     case AACENC_MEMORY_ERROR: return "Memory allocation error";
 150     case AACENC_UNSUPPORTED_PARAMETER: return "Unsupported parameter";
 151     case AACENC_INVALID_CONFIG: return "Invalid config";
 152     case AACENC_INIT_ERROR: return "Initialization error";
 153     case AACENC_INIT_AAC_ERROR: return "AAC library initialization error";
 154     case AACENC_INIT_SBR_ERROR: return "SBR library initialization error";
 155     case AACENC_INIT_TP_ERROR: return "Transport library initialization error";
 156     case AACENC_INIT_META_ERROR: return "Metadata library initialization error";
 157     case AACENC_ENCODE_ERROR: return "Encoding error";
 158     case AACENC_ENCODE_EOF: return "End of file";
 159     default: return "Unknown error";
 160     }
 161 }
 162
 163 /*****************************************************************************
 164  * OpenDecoder: open the encoder.
 165  *****************************************************************************/
 166 static int OpenEncoder(vlc_object_t *p_this)
 167 {
 168     encoder_t *p_enc = (encoder_t *)p_this;
 169
 170     config_ChainParse(p_enc, ENC_CFG_PREFIX, ppsz_enc_options, p_enc->p_cfg);
 171
 172     int i_aot;
 173     switch (p_enc->fmt_out.i_codec) {
 174     case VLC_CODEC_MP4A:
 175         i_aot = var_InheritInteger(p_enc, ENC_CFG_PREFIX "profile");
 176         break;
 177     case VLC_FOURCC('l', 'a', 'a', 'c'):
 178         i_aot = PROFILE_AAC_LC;
 179         break;
 180     case VLC_FOURCC('h', 'a', 'a', 'c'):
 181         i_aot = PROFILE_AAC_HE;
 182         break;
 183     case VLC_FOURCC('s', 'a', 'a', 'c'):
 184         i_aot = PROFILE_AAC_HE_v2;
 185         break;
 186     default:
 187         return VLC_EGENERIC;
 188     }
 189
 190     if (p_enc->fmt_in.audio.i_channels != 2)
 191         if (i_aot == PROFILE_AAC_HE_v2 || i_aot == PROFILE_AAC_ELD) {
 192             msg_Err(p_enc, "Selected profile %d can only be used with stereo", i_aot);
 193             return VLC_EGENERIC;
 194         }
 195
 196     uint16_t channel_config;
 197     CHANNEL_MODE mode;
 198     switch (p_enc->fmt_in.audio.i_channels) {
 199     case 1: mode = MODE_1; channel_config = AOUT_CHAN_CENTER; break;
 200     case 2: mode = MODE_2; channel_config = AOUT_CHANS_STEREO; break;
 201     case 3: mode = MODE_1_2; channel_config = AOUT_CHANS_3_0; break;
 202     case 4: mode = MODE_1_2_1; channel_config = AOUT_CHANS_4_CENTER_REAR; break;
 203     case 5: mode = MODE_1_2_2; channel_config = AOUT_CHANS_5_0; break;
 204     case 6: mode = MODE_1_2_2_1; channel_config = AOUT_CHANS_5_1; break;
 205     case 8: mode = MODE_1_2_2_2_1; channel_config = AOUT_CHANS_7_1; break;
 206     default:
 207         msg_Err(p_enc, "we do not support > 8 input channels, this input has %i",
 208                         p_enc->fmt_in.audio.i_channels);
 209         return VLC_EGENERIC;
 210     }
 211
 212     p_enc->fmt_in.audio.i_physical_channels = channel_config;
 213
 214     msg_Info(p_enc, "Initializing AAC Encoder, %i channels", p_enc->fmt_in.audio.i_channels);
 215
 216     /* Allocate the memory needed to store the encoder's structure */
 217     encoder_sys_t *p_sys = (encoder_sys_t *)malloc(sizeof(encoder_sys_t));
 218     if (unlikely(!p_sys))
 219         return VLC_ENOMEM;
 220     p_enc->p_sys = p_sys;
 221     p_enc->fmt_in.i_codec = VLC_CODEC_S16N;
 222     p_enc->fmt_out.i_cat = AUDIO_ES;
 223     p_enc->fmt_out.i_codec = VLC_CODEC_MP4A;
 224
 225     p_sys->i_pts_last = 0;
 226
 227     AACENC_ERROR erraac;
 228     erraac = aacEncOpen(&p_sys->handle, 0, p_enc->fmt_in.audio.i_channels);
 229     if (erraac != AACENC_OK) {
 230         msg_Err(p_enc, "Unable to open encoder: %s", fdkaac_error(erraac));
 231         free(p_sys);
 232         return VLC_EGENERIC;
 233     }
 234
 235 #define SET_PARAM(P, V) do { \
 236         AACENC_ERROR err = aacEncoder_SetParam(p_sys->handle, AACENC_ ## P, V); \
 237         if (err != AACENC_OK) { \
 238             msg_Err(p_enc, "Couldn't set " #P " to value %d: %s", V, fdkaac_error(err)); \
 239             goto error; \
 240         } \
 241     } while(0)
 242
 243     SET_PARAM(AOT, i_aot);
 244     bool b_eld_sbr = var_InheritBool(p_enc, ENC_CFG_PREFIX "sbr");
 245     if (i_aot == PROFILE_AAC_ELD && b_eld_sbr)
 246         SET_PARAM(SBR_MODE, 1);
 247     SET_PARAM(SAMPLERATE, p_enc->fmt_out.audio.i_rate);
 248     SET_PARAM(CHANNELMODE, mode);
 249     SET_PARAM(CHANNELORDER, CH_ORDER_WG4);
 250
 251     int i_vbr = var_InheritInteger(p_enc, ENC_CFG_PREFIX "vbr");
 252     if (i_vbr != 0) {
 253         if ((i_aot == PROFILE_AAC_HE || i_aot == PROFILE_AAC_HE_v2) && i_vbr > 3) {
 254             msg_Warn(p_enc, "Maximum VBR quality for this profile is 3, setting vbr=3");
 255             i_vbr = 3;
 256         }
 257         SET_PARAM(BITRATEMODE, i_vbr);
 258     } else {
 259         int i_bitrate = p_enc->fmt_out.i_bitrate;
 260         if (i_bitrate == 0) {
 261             i_bitrate = 96 * p_enc->fmt_in.audio.i_channels * p_enc->fmt_out.audio.i_rate / 44;
 262             if (i_aot == PROFILE_AAC_HE || i_aot == PROFILE_AAC_HE_v2 || b_eld_sbr)
 263                 i_bitrate /= 2;
 264             p_enc->fmt_out.i_bitrate = i_bitrate;
 265             msg_Info(p_enc, "Setting optimal bitrate of %i", i_bitrate);
 266         }
 267         SET_PARAM(BITRATE, i_bitrate);
 268     }
 269     SET_PARAM(TRANSMUX, 0);
 270     SET_PARAM(SIGNALING_MODE, (int)var_InheritInteger(p_enc, ENC_CFG_PREFIX "signaling"));
 271     SET_PARAM(AFTERBURNER, !!var_InheritBool(p_enc, ENC_CFG_PREFIX "afterburner"));
 272 #undef SET_PARAM
 273
 274     erraac = aacEncEncode(p_sys->handle, NULL, NULL, NULL, NULL);
 275     if (erraac != AACENC_OK) {
 276         msg_Err(p_enc, "Unable to initialize the encoder: %s", fdkaac_error(erraac));
 277         goto error;
 278     }
 279
 280     AACENC_InfoStruct info = { 0 };
 281     erraac = aacEncInfo(p_sys->handle, &info);
 282     if (erraac != AACENC_OK) {
 283         msg_Err(p_enc, "Unable to get the encoder info: %s", fdkaac_error(erraac));
 284         goto error;
 285     }
 286
 287     /* The maximum packet size is 6144 bits aka 768 bytes per channel. */
 288     p_sys->i_maxoutputsize = 768*p_enc->fmt_in.audio.i_channels;
 289     p_enc->fmt_in.audio.i_bitspersample = 16;
 290     p_sys->i_frame_size = info.frameLength;
 291     p_sys->i_encoderdelay = info.encoderDelay;
 292
 293     p_enc->fmt_out.i_extra = info.confSize;
 294     if (p_enc->fmt_out.i_extra) {
 295         p_enc->fmt_out.p_extra = malloc(p_enc->fmt_out.i_extra);
 296         if (p_enc->fmt_out.p_extra == NULL) {
 297             msg_Err(p_enc, "Unable to allocate fmt_out.p_extra");
 298             goto error;
 299         }
 300         memcpy(p_enc->fmt_out.p_extra, info.confBuf, p_enc->fmt_out.i_extra);
 301     }
 302
 303     p_enc->pf_encode_audio = EncodeAudio;
 304
 305 #ifndef NDEBUG
 306     // TODO: Add more debug info to this config printout
 307     msg_Dbg(p_enc, "fmt_out.p_extra = %i", p_enc->fmt_out.i_extra);
 308 #endif
 309
 310     return VLC_SUCCESS;
 311
 312 error:
 313     CloseEncoder(p_this);
 314     return VLC_EGENERIC;
 315 }
 316
 317 /****************************************************************************
 318  * EncodeAudio: the whole thing
 319  ****************************************************************************/
 320 static block_t *EncodeAudio(encoder_t *p_enc, block_t *p_aout_buf)
 321 {
 322     int16_t *p_buffer;
 323     int i_samples;
 324     mtime_t i_pts_out;
 325
 326     encoder_sys_t *p_sys = p_enc->p_sys;
 327
 328     if (likely(p_aout_buf)) {
 329         p_buffer = (int16_t *)p_aout_buf->p_buffer;
 330         i_samples = p_aout_buf->i_nb_samples;
 331         i_pts_out = p_aout_buf->i_pts - (mtime_t)((double)CLOCK_FREQ *
 332                (double)p_sys->i_encoderdelay /
 333                (double)p_enc->fmt_out.audio.i_rate);
 334         if (p_sys->i_pts_last == 0)
 335             p_sys->i_pts_last = i_pts_out - (mtime_t)((double)CLOCK_FREQ *
 336                (double)(p_sys->i_frame_size) /
 337                (double)p_enc->fmt_out.audio.i_rate);
 338     } else {
 339         i_samples = 0;
 340         i_pts_out = p_sys->i_pts_last;
 341     }
 342
 343     int i_samples_left = i_samples;
 344     int i_loop_count = 0;
 345
 346     block_t *p_chain = NULL;
 347     while (i_samples_left >= 0) {
 348         AACENC_BufDesc in_buf = { 0 }, out_buf = { 0 };
 349         AACENC_InArgs in_args = { 0 };
 350         AACENC_OutArgs out_args = { 0 };
 351         int in_identifier = IN_AUDIO_DATA;
 352         int in_size, in_elem_size;
 353         int out_identifier = OUT_BITSTREAM_DATA;
 354         int out_size, out_elem_size;
 355         void *in_ptr, *out_ptr;
 356
 357         if (unlikely(i_samples == 0)) {
 358             // this forces the encoder to purge whatever is left in the internal buffer
 359             in_args.numInSamples = -1;
 360         } else {
 361             in_ptr = p_buffer + (i_samples - i_samples_left)*p_enc->fmt_in.audio.i_channels;
 362             in_size = 2*p_enc->fmt_in.audio.i_channels*i_samples_left;
 363             in_elem_size = 2;
 364             in_args.numInSamples = p_enc->fmt_in.audio.i_channels*i_samples_left;
 365             in_buf.numBufs = 1;
 366             in_buf.bufs = &in_ptr;
 367             in_buf.bufferIdentifiers = &in_identifier;
 368             in_buf.bufSizes = &in_size;
 369             in_buf.bufElSizes = &in_elem_size;
 370         }
 371         block_t *p_block;
 372         p_block = block_Alloc(p_sys->i_maxoutputsize);
 373         p_block->i_buffer = p_sys->i_maxoutputsize;
 374         out_ptr = p_block->p_buffer;
 375         out_size = p_block->i_buffer;
 376         out_elem_size = 1;
 377         out_buf.numBufs = 1;
 378         out_buf.bufs = &out_ptr;
 379         out_buf.bufferIdentifiers = &out_identifier;
 380         out_buf.bufSizes = &out_size;
 381         out_buf.bufElSizes = &out_elem_size;
 382
 383         AACENC_ERROR erraac;
 384         if ((erraac = aacEncEncode(p_sys->handle, &in_buf, &out_buf, &in_args, &out_args)) != AACENC_OK) {
 385             if (erraac == AACENC_ENCODE_EOF) {
 386                 msg_Info(p_enc, "Encoding final bytes (EOF)");
 387             } else {
 388                 msg_Err(p_enc, "Encoding failed: %s", fdkaac_error(erraac));
 389                 block_Release(p_block);
 390                 break;
 391             }
 392         }
 393         if (out_args.numOutBytes > 0) {
 394             p_block->i_buffer = out_args.numOutBytes;
 395             if (unlikely(i_samples == 0)) {
 396                 // I only have the numOutBytes so approximate based on compression factor
 397                 double d_samples_forward = p_sys->d_compression_ratio*(double)out_args.numOutBytes;
 398                 i_pts_out += (mtime_t)d_samples_forward;
 399                 p_block->i_length = (mtime_t)d_samples_forward;
 400                 // TODO: It would be more precise (a few microseconds) to use d_samples_forward =
 401                 // (mtime_t)CLOCK_FREQ * (mtime_t)p_sys->i_frame_size/(mtime_t)p_enc->fmt_out.audio.i_rate
 402                 // but I am not sure if the lib always outputs a full frame when
 403                 // emptying the internal buffer in the EOF scenario
 404             } else {
 405                 if (i_loop_count == 0) {
 406                     // There can be an implicit delay in the first loop cycle because leftover bytes
 407                     // in the library buffer from the prior block
 408                     double d_samples_delay = (double)p_sys->i_frame_size - (double)out_args.numInSamples /
 409                                              (double)p_enc->fmt_in.audio.i_channels;
 410                     i_pts_out -= (mtime_t)((double)CLOCK_FREQ * d_samples_delay /
 411                                            (double)p_enc->fmt_out.audio.i_rate);
 412                     p_block->i_length = (mtime_t)((double)CLOCK_FREQ * (double)p_sys->i_frame_size /
 413                         (double)p_enc->fmt_out.audio.i_rate);
 414                     p_block->i_nb_samples = d_samples_delay;
 415                     //p_block->i_length = i_pts_out - p_sys->i_pts_last;
 416                 } else {
 417                     double d_samples_forward = (double)out_args.numInSamples/(double)p_enc->fmt_in.audio.i_channels;
 418                     double d_length = ((double)CLOCK_FREQ * d_samples_forward /
 419                                             (double)p_enc->fmt_out.audio.i_rate);
 420                     i_pts_out += (mtime_t) d_length;
 421                     p_block->i_length = (mtime_t) d_length;
 422                     p_block->i_nb_samples = d_samples_forward;
 423                 }
 424             }
 425             p_block->i_dts = p_block->i_pts = i_pts_out;
 426             block_ChainAppend(&p_chain, p_block);
 427 #if 0
 428             msg_Dbg(p_enc, "dts %"PRId64", length %"PRId64", " "pts_last "
 429                             "%"PRId64" numOutBytes = %i, numInSamples = %i, "
 430                             "i_samples %i, i_loop_count %i",
 431                               p_block->i_dts, p_block->i_length,
 432                               p_sys->i_pts_last, out_args.numOutBytes,
 433                               out_args.numInSamples, i_samples, i_loop_count);
 434 #endif
 435             if (likely(i_samples > 0)) {
 436                 p_sys->d_compression_ratio = (double)p_block->i_length / (double)out_args.numOutBytes;
 437                 i_samples_left -= out_args.numInSamples/p_enc->fmt_in.audio.i_channels;
 438                 p_sys->i_pts_last = i_pts_out;
 439             }
 440         } else {
 441             block_Release(p_block);
 442             //msg_Dbg(p_enc, "aac_encode_audio: not enough data yet");
 443             break;
 444         }
 445         if (unlikely(i_loop_count++ > 100)) {
 446             msg_Err(p_enc, "Loop count greater than 100!!!, something must be wrong with the encoder library");
 447             break;
 448         }
 449     }
 450
 451     return p_chain;
 452 }
 453
 454 /*****************************************************************************
 455  * CloseDecoder: decoder destruction
 456  *****************************************************************************/
 457 static void CloseEncoder(vlc_object_t *p_this)
 458 {
 459     encoder_t *p_enc = (encoder_t *)p_this;
 460     encoder_sys_t *p_sys = p_enc->p_sys;
 461
 462     aacEncClose(&p_sys->handle);
 463     free(p_sys);
 464 }