git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/aac.h

   1 /*
   2  * AAC definitions and structures
   3  * Copyright (c) 2005-2006 Oded Shimon ( ods15 ods15 dyndns org )
   4  * Copyright (c) 2006-2007 Maxim Gavrilov ( maxim.gavrilov gmail com )
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  21  */
  22
  23 /**
  24  * @file
  25  * AAC definitions and structures
  26  * @author Oded Shimon  ( ods15 ods15 dyndns org )
  27  * @author Maxim Gavrilov ( maxim.gavrilov gmail com )
  28  */
  29
  30 #ifndef AVCODEC_AAC_H
  31 #define AVCODEC_AAC_H
  32
  33 #include "libavutil/float_dsp.h"
  34 #include "avcodec.h"
  35 #include "imdct15.h"
  36 #include "fft.h"
  37 #include "mpeg4audio.h"
  38 #include "sbr.h"
  39
  40 #include <stdint.h>
  41
  42 #define MAX_CHANNELS 64
  43 #define MAX_ELEM_ID 16
  44
  45 #define TNS_MAX_ORDER 20
  46 #define MAX_LTP_LONG_SFB 40
  47
  48 enum RawDataBlockType {
  49     TYPE_SCE,
  50     TYPE_CPE,
  51     TYPE_CCE,
  52     TYPE_LFE,
  53     TYPE_DSE,
  54     TYPE_PCE,
  55     TYPE_FIL,
  56     TYPE_END,
  57 };
  58
  59 enum ExtensionPayloadID {
  60     EXT_FILL,
  61     EXT_FILL_DATA,
  62     EXT_DATA_ELEMENT,
  63     EXT_DYNAMIC_RANGE = 0xb,
  64     EXT_SBR_DATA      = 0xd,
  65     EXT_SBR_DATA_CRC  = 0xe,
  66 };
  67
  68 enum WindowSequence {
  69     ONLY_LONG_SEQUENCE,
  70     LONG_START_SEQUENCE,
  71     EIGHT_SHORT_SEQUENCE,
  72     LONG_STOP_SEQUENCE,
  73 };
  74
  75 enum BandType {
  76     ZERO_BT        = 0,     ///< Scalefactors and spectral data are all zero.
  77     FIRST_PAIR_BT  = 5,     ///< This and later band types encode two values (rather than four) with one code word.
  78     ESC_BT         = 11,    ///< Spectral data are coded with an escape sequence.
  79     NOISE_BT       = 13,    ///< Spectral data are scaled white noise not coded in the bitstream.
  80     INTENSITY_BT2  = 14,    ///< Scalefactor data are intensity stereo positions.
  81     INTENSITY_BT   = 15,    ///< Scalefactor data are intensity stereo positions.
  82 };
  83
  84 #define IS_CODEBOOK_UNSIGNED(x) (((x) - 1) & 10)
  85
  86 enum ChannelPosition {
  87     AAC_CHANNEL_OFF   = 0,
  88     AAC_CHANNEL_FRONT = 1,
  89     AAC_CHANNEL_SIDE  = 2,
  90     AAC_CHANNEL_BACK  = 3,
  91     AAC_CHANNEL_LFE   = 4,
  92     AAC_CHANNEL_CC    = 5,
  93 };
  94
  95 /**
  96  * The point during decoding at which channel coupling is applied.
  97  */
  98 enum CouplingPoint {
  99     BEFORE_TNS,
 100     BETWEEN_TNS_AND_IMDCT,
 101     AFTER_IMDCT = 3,
 102 };
 103
 104 /**
 105  * Output configuration status
 106  */
 107 enum OCStatus {
 108     OC_NONE,        ///< Output unconfigured
 109     OC_TRIAL_PCE,   ///< Output configuration under trial specified by an inband PCE
 110     OC_TRIAL_FRAME, ///< Output configuration under trial specified by a frame header
 111     OC_GLOBAL_HDR,  ///< Output configuration set in a global header but not yet locked
 112     OC_LOCKED,      ///< Output configuration locked in place
 113 };
 114
 115 typedef struct OutputConfiguration {
 116     MPEG4AudioConfig m4ac;
 117     uint8_t layout_map[MAX_ELEM_ID*4][3];
 118     int layout_map_tags;
 119     int channels;
 120     uint64_t channel_layout;
 121     enum OCStatus status;
 122 } OutputConfiguration;
 123
 124 /**
 125  * Predictor State
 126  */
 127 typedef struct PredictorState {
 128     float cor0;
 129     float cor1;
 130     float var0;
 131     float var1;
 132     float r0;
 133     float r1;
 134 } PredictorState;
 135
 136 #define MAX_PREDICTORS 672
 137
 138 #define SCALE_DIV_512    36    ///< scalefactor difference that corresponds to scale difference in 512 times
 139 #define SCALE_ONE_POS   140    ///< scalefactor index that corresponds to scale=1.0
 140 #define SCALE_MAX_POS   255    ///< scalefactor index maximum value
 141 #define SCALE_MAX_DIFF   60    ///< maximum scalefactor difference allowed by standard
 142 #define SCALE_DIFF_ZERO  60    ///< codebook index corresponding to zero scalefactor indices difference
 143
 144 #define NOISE_PRE       256    ///< preamble for NOISE_BT, put in bitstream with the first noise band
 145 #define NOISE_PRE_BITS    9    ///< length of preamble
 146 #define NOISE_OFFSET     90    ///< subtracted from global gain, used as offset for the preamble
 147
 148 /**
 149  * Long Term Prediction
 150  */
 151 typedef struct LongTermPrediction {
 152     int8_t present;
 153     int16_t lag;
 154     float coef;
 155     int8_t used[MAX_LTP_LONG_SFB];
 156 } LongTermPrediction;
 157
 158 /**
 159  * Individual Channel Stream
 160  */
 161 typedef struct IndividualChannelStream {
 162     uint8_t max_sfb;            ///< number of scalefactor bands per group
 163     enum WindowSequence window_sequence[2];
 164     uint8_t use_kb_window[2];   ///< If set, use Kaiser-Bessel window, otherwise use a sine window.
 165     int num_window_groups;
 166     uint8_t group_len[8];
 167     LongTermPrediction ltp;
 168     const uint16_t *swb_offset; ///< table of offsets to the lowest spectral coefficient of a scalefactor band, sfb, for a particular window
 169     const uint8_t *swb_sizes;   ///< table of scalefactor band sizes for a particular window
 170     int num_swb;                ///< number of scalefactor window bands
 171     int num_windows;
 172     int tns_max_bands;
 173     int predictor_present;
 174     int predictor_initialized;
 175     int predictor_reset_group;
 176     uint8_t prediction_used[41];
 177 } IndividualChannelStream;
 178
 179 /**
 180  * Temporal Noise Shaping
 181  */
 182 typedef struct TemporalNoiseShaping {
 183     int present;
 184     int n_filt[8];
 185     int length[8][4];
 186     int direction[8][4];
 187     int order[8][4];
 188     float coef[8][4][TNS_MAX_ORDER];
 189 } TemporalNoiseShaping;
 190
 191 /**
 192  * Dynamic Range Control - decoded from the bitstream but not processed further.
 193  */
 194 typedef struct DynamicRangeControl {
 195     int pce_instance_tag;                           ///< Indicates with which program the DRC info is associated.
 196     int dyn_rng_sgn[17];                            ///< DRC sign information; 0 - positive, 1 - negative
 197     int dyn_rng_ctl[17];                            ///< DRC magnitude information
 198     int exclude_mask[MAX_CHANNELS];                 ///< Channels to be excluded from DRC processing.
 199     int band_incr;                                  ///< Number of DRC bands greater than 1 having DRC info.
 200     int interpolation_scheme;                       ///< Indicates the interpolation scheme used in the SBR QMF domain.
 201     int band_top[17];                               ///< Indicates the top of the i-th DRC band in units of 4 spectral lines.
 202     int prog_ref_level;                             /**< A reference level for the long-term program audio level for all
 203                                                      *   channels combined.
 204                                                      */
 205 } DynamicRangeControl;
 206
 207 typedef struct Pulse {
 208     int num_pulse;
 209     int start;
 210     int pos[4];
 211     int amp[4];
 212 } Pulse;
 213
 214 /**
 215  * coupling parameters
 216  */
 217 typedef struct ChannelCoupling {
 218     enum CouplingPoint coupling_point;  ///< The point during decoding at which coupling is applied.
 219     int num_coupled;       ///< number of target elements
 220     enum RawDataBlockType type[8];   ///< Type of channel element to be coupled - SCE or CPE.
 221     int id_select[8];      ///< element id
 222     int ch_select[8];      /**< [0] shared list of gains; [1] list of gains for right channel;
 223                             *   [2] list of gains for left channel; [3] lists of gains for both channels
 224                             */
 225     float gain[16][120];
 226 } ChannelCoupling;
 227
 228 /**
 229  * Single Channel Element - used for both SCE and LFE elements.
 230  */
 231 typedef struct SingleChannelElement {
 232     IndividualChannelStream ics;
 233     TemporalNoiseShaping tns;
 234     Pulse pulse;
 235     enum BandType band_type[128];                   ///< band types
 236     int band_type_run_end[120];                     ///< band type run end points
 237     float sf[120];                                  ///< scalefactors
 238     int sf_idx[128];                                ///< scalefactor indices (used by encoder)
 239     uint8_t zeroes[128];                            ///< band is not coded (used by encoder)
 240     DECLARE_ALIGNED(32, float,   pcoeffs)[1024];    ///< coefficients for IMDCT, pristine
 241     DECLARE_ALIGNED(32, float,   coeffs)[1024];     ///< coefficients for IMDCT, maybe processed
 242     DECLARE_ALIGNED(32, float,   saved)[1536];      ///< overlap
 243     DECLARE_ALIGNED(32, float,   ret_buf)[2048];    ///< PCM output buffer
 244     DECLARE_ALIGNED(16, float,   ltp_state)[3072];  ///< time signal for LTP
 245     PredictorState predictor_state[MAX_PREDICTORS];
 246     float *ret;                                     ///< PCM output
 247 } SingleChannelElement;
 248
 249 /**
 250  * channel element - generic struct for SCE/CPE/CCE/LFE
 251  */
 252 typedef struct ChannelElement {
 253     int present;
 254     // CPE specific
 255     int common_window;        ///< Set if channels share a common 'IndividualChannelStream' in bitstream.
 256     int     ms_mode;          ///< Signals mid/side stereo flags coding mode (used by encoder)
 257     uint8_t ms_mask[128];     ///< Set if mid/side stereo is used for each scalefactor window band
 258     // shared
 259     SingleChannelElement ch[2];
 260     // CCE specific
 261     ChannelCoupling coup;
 262     SpectralBandReplication sbr;
 263 } ChannelElement;
 264
 265 /**
 266  * main AAC context
 267  */
 268 struct AACContext {
 269     AVClass        *class;
 270     AVCodecContext *avctx;
 271     AVFrame *frame;
 272
 273     int is_saved;                 ///< Set if elements have stored overlap from previous frame.
 274     DynamicRangeControl che_drc;
 275
 276     /**
 277      * @name Channel element related data
 278      * @{
 279      */
 280     ChannelElement          *che[4][MAX_ELEM_ID];
 281     ChannelElement  *tag_che_map[4][MAX_ELEM_ID];
 282     int tags_mapped;
 283     int warned_remapping_once;
 284     /** @} */
 285
 286     /**
 287      * @name temporary aligned temporary buffers
 288      * (We do not want to have these on the stack.)
 289      * @{
 290      */
 291     DECLARE_ALIGNED(32, float, buf_mdct)[1024];
 292     /** @} */
 293
 294     /**
 295      * @name Computed / set up during initialization
 296      * @{
 297      */
 298     FFTContext mdct;
 299     FFTContext mdct_small;
 300     FFTContext mdct_ld;
 301     FFTContext mdct_ltp;
 302     IMDCT15Context *mdct480;
 303     AVFloatDSPContext *fdsp;
 304     int random_state;
 305     /** @} */
 306
 307     /**
 308      * @name Members used for output
 309      * @{
 310      */
 311     SingleChannelElement *output_element[MAX_CHANNELS]; ///< Points to each SingleChannelElement
 312     /** @} */
 313
 314
 315     /**
 316      * @name Japanese DTV specific extension
 317      * @{
 318      */
 319     int force_dmono_mode;///< 0->not dmono, 1->use first channel, 2->use second channel
 320     int dmono_mode;      ///< 0->not dmono, 1->use first channel, 2->use second channel
 321     /** @} */
 322
 323     DECLARE_ALIGNED(32, float, temp)[128];
 324
 325     OutputConfiguration oc[2];
 326     int warned_num_aac_frames;
 327
 328     /* aacdec functions pointers */
 329     void (*imdct_and_windowing)(AACContext *ac, SingleChannelElement *sce);
 330     void (*apply_ltp)(AACContext *ac, SingleChannelElement *sce);
 331     void (*apply_tns)(float coef[1024], TemporalNoiseShaping *tns,
 332                       IndividualChannelStream *ics, int decode);
 333     void (*windowing_and_mdct_ltp)(AACContext *ac, float *out,
 334                                    float *in, IndividualChannelStream *ics);
 335     void (*update_ltp)(AACContext *ac, SingleChannelElement *sce);
 336
 337 };
 338
 339 void ff_aacdec_init_mips(AACContext *c);
 340
 341 #endif /* AVCODEC_AAC_H */