]> git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/aacenc.c
Merge commit '5f3a081b42b84404a40a52c80ef7a354cf048c56'
[ffmpeg] / libavcodec / aacenc.c
1 /*
2  * AAC encoder
3  * Copyright (C) 2008 Konstantin Shishkov
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 /**
23  * @file
24  * AAC encoder
25  */
26
27 /***********************************
28  *              TODOs:
29  * add sane pulse detection
30  ***********************************/
31
32 #include "libavutil/thread.h"
33 #include "libavutil/float_dsp.h"
34 #include "libavutil/opt.h"
35 #include "avcodec.h"
36 #include "put_bits.h"
37 #include "internal.h"
38 #include "mpeg4audio.h"
39 #include "kbdwin.h"
40 #include "sinewin.h"
41
42 #include "aac.h"
43 #include "aactab.h"
44 #include "aacenc.h"
45 #include "aacenctab.h"
46 #include "aacenc_utils.h"
47
48 #include "psymodel.h"
49
50 static AVOnce aac_table_init = AV_ONCE_INIT;
51
52 /**
53  * Make AAC audio config object.
54  * @see 1.6.2.1 "Syntax - AudioSpecificConfig"
55  */
56 static void put_audio_specific_config(AVCodecContext *avctx)
57 {
58     PutBitContext pb;
59     AACEncContext *s = avctx->priv_data;
60     int channels = s->channels - (s->channels == 8 ? 1 : 0);
61
62     init_put_bits(&pb, avctx->extradata, avctx->extradata_size);
63     put_bits(&pb, 5, s->profile+1); //profile
64     put_bits(&pb, 4, s->samplerate_index); //sample rate index
65     put_bits(&pb, 4, channels);
66     //GASpecificConfig
67     put_bits(&pb, 1, 0); //frame length - 1024 samples
68     put_bits(&pb, 1, 0); //does not depend on core coder
69     put_bits(&pb, 1, 0); //is not extension
70
71     //Explicitly Mark SBR absent
72     put_bits(&pb, 11, 0x2b7); //sync extension
73     put_bits(&pb, 5,  AOT_SBR);
74     put_bits(&pb, 1,  0);
75     flush_put_bits(&pb);
76 }
77
78 void ff_quantize_band_cost_cache_init(struct AACEncContext *s)
79 {
80     int sf, g;
81     for (sf = 0; sf < 256; sf++) {
82         for (g = 0; g < 128; g++) {
83             s->quantize_band_cost_cache[sf][g].bits = -1;
84         }
85     }
86 }
87
88 #define WINDOW_FUNC(type) \
89 static void apply_ ##type ##_window(AVFloatDSPContext *fdsp, \
90                                     SingleChannelElement *sce, \
91                                     const float *audio)
92
93 WINDOW_FUNC(only_long)
94 {
95     const float *lwindow = sce->ics.use_kb_window[0] ? ff_aac_kbd_long_1024 : ff_sine_1024;
96     const float *pwindow = sce->ics.use_kb_window[1] ? ff_aac_kbd_long_1024 : ff_sine_1024;
97     float *out = sce->ret_buf;
98
99     fdsp->vector_fmul        (out,        audio,        lwindow, 1024);
100     fdsp->vector_fmul_reverse(out + 1024, audio + 1024, pwindow, 1024);
101 }
102
103 WINDOW_FUNC(long_start)
104 {
105     const float *lwindow = sce->ics.use_kb_window[1] ? ff_aac_kbd_long_1024 : ff_sine_1024;
106     const float *swindow = sce->ics.use_kb_window[0] ? ff_aac_kbd_short_128 : ff_sine_128;
107     float *out = sce->ret_buf;
108
109     fdsp->vector_fmul(out, audio, lwindow, 1024);
110     memcpy(out + 1024, audio + 1024, sizeof(out[0]) * 448);
111     fdsp->vector_fmul_reverse(out + 1024 + 448, audio + 1024 + 448, swindow, 128);
112     memset(out + 1024 + 576, 0, sizeof(out[0]) * 448);
113 }
114
115 WINDOW_FUNC(long_stop)
116 {
117     const float *lwindow = sce->ics.use_kb_window[0] ? ff_aac_kbd_long_1024 : ff_sine_1024;
118     const float *swindow = sce->ics.use_kb_window[1] ? ff_aac_kbd_short_128 : ff_sine_128;
119     float *out = sce->ret_buf;
120
121     memset(out, 0, sizeof(out[0]) * 448);
122     fdsp->vector_fmul(out + 448, audio + 448, swindow, 128);
123     memcpy(out + 576, audio + 576, sizeof(out[0]) * 448);
124     fdsp->vector_fmul_reverse(out + 1024, audio + 1024, lwindow, 1024);
125 }
126
127 WINDOW_FUNC(eight_short)
128 {
129     const float *swindow = sce->ics.use_kb_window[0] ? ff_aac_kbd_short_128 : ff_sine_128;
130     const float *pwindow = sce->ics.use_kb_window[1] ? ff_aac_kbd_short_128 : ff_sine_128;
131     const float *in = audio + 448;
132     float *out = sce->ret_buf;
133     int w;
134
135     for (w = 0; w < 8; w++) {
136         fdsp->vector_fmul        (out, in, w ? pwindow : swindow, 128);
137         out += 128;
138         in  += 128;
139         fdsp->vector_fmul_reverse(out, in, swindow, 128);
140         out += 128;
141     }
142 }
143
144 static void (*const apply_window[4])(AVFloatDSPContext *fdsp,
145                                      SingleChannelElement *sce,
146                                      const float *audio) = {
147     [ONLY_LONG_SEQUENCE]   = apply_only_long_window,
148     [LONG_START_SEQUENCE]  = apply_long_start_window,
149     [EIGHT_SHORT_SEQUENCE] = apply_eight_short_window,
150     [LONG_STOP_SEQUENCE]   = apply_long_stop_window
151 };
152
153 static void apply_window_and_mdct(AACEncContext *s, SingleChannelElement *sce,
154                                   float *audio)
155 {
156     int i;
157     float *output = sce->ret_buf;
158
159     apply_window[sce->ics.window_sequence[0]](s->fdsp, sce, audio);
160
161     if (sce->ics.window_sequence[0] != EIGHT_SHORT_SEQUENCE)
162         s->mdct1024.mdct_calc(&s->mdct1024, sce->coeffs, output);
163     else
164         for (i = 0; i < 1024; i += 128)
165             s->mdct128.mdct_calc(&s->mdct128, &sce->coeffs[i], output + i*2);
166     memcpy(audio, audio + 1024, sizeof(audio[0]) * 1024);
167     memcpy(sce->pcoeffs, sce->coeffs, sizeof(sce->pcoeffs));
168 }
169
170 /**
171  * Encode ics_info element.
172  * @see Table 4.6 (syntax of ics_info)
173  */
174 static void put_ics_info(AACEncContext *s, IndividualChannelStream *info)
175 {
176     int w;
177
178     put_bits(&s->pb, 1, 0);                // ics_reserved bit
179     put_bits(&s->pb, 2, info->window_sequence[0]);
180     put_bits(&s->pb, 1, info->use_kb_window[0]);
181     if (info->window_sequence[0] != EIGHT_SHORT_SEQUENCE) {
182         put_bits(&s->pb, 6, info->max_sfb);
183         put_bits(&s->pb, 1, !!info->predictor_present);
184     } else {
185         put_bits(&s->pb, 4, info->max_sfb);
186         for (w = 1; w < 8; w++)
187             put_bits(&s->pb, 1, !info->group_len[w]);
188     }
189 }
190
191 /**
192  * Encode MS data.
193  * @see 4.6.8.1 "Joint Coding - M/S Stereo"
194  */
195 static void encode_ms_info(PutBitContext *pb, ChannelElement *cpe)
196 {
197     int i, w;
198
199     put_bits(pb, 2, cpe->ms_mode);
200     if (cpe->ms_mode == 1)
201         for (w = 0; w < cpe->ch[0].ics.num_windows; w += cpe->ch[0].ics.group_len[w])
202             for (i = 0; i < cpe->ch[0].ics.max_sfb; i++)
203                 put_bits(pb, 1, cpe->ms_mask[w*16 + i]);
204 }
205
206 /**
207  * Produce integer coefficients from scalefactors provided by the model.
208  */
209 static void adjust_frame_information(ChannelElement *cpe, int chans)
210 {
211     int i, w, w2, g, ch;
212     int maxsfb, cmaxsfb;
213
214     for (ch = 0; ch < chans; ch++) {
215         IndividualChannelStream *ics = &cpe->ch[ch].ics;
216         maxsfb = 0;
217         cpe->ch[ch].pulse.num_pulse = 0;
218         for (w = 0; w < ics->num_windows; w += ics->group_len[w]) {
219             for (w2 =  0; w2 < ics->group_len[w]; w2++) {
220                 for (cmaxsfb = ics->num_swb; cmaxsfb > 0 && cpe->ch[ch].zeroes[w*16+cmaxsfb-1]; cmaxsfb--)
221                     ;
222                 maxsfb = FFMAX(maxsfb, cmaxsfb);
223             }
224         }
225         ics->max_sfb = maxsfb;
226
227         //adjust zero bands for window groups
228         for (w = 0; w < ics->num_windows; w += ics->group_len[w]) {
229             for (g = 0; g < ics->max_sfb; g++) {
230                 i = 1;
231                 for (w2 = w; w2 < w + ics->group_len[w]; w2++) {
232                     if (!cpe->ch[ch].zeroes[w2*16 + g]) {
233                         i = 0;
234                         break;
235                     }
236                 }
237                 cpe->ch[ch].zeroes[w*16 + g] = i;
238             }
239         }
240     }
241
242     if (chans > 1 && cpe->common_window) {
243         IndividualChannelStream *ics0 = &cpe->ch[0].ics;
244         IndividualChannelStream *ics1 = &cpe->ch[1].ics;
245         int msc = 0;
246         ics0->max_sfb = FFMAX(ics0->max_sfb, ics1->max_sfb);
247         ics1->max_sfb = ics0->max_sfb;
248         for (w = 0; w < ics0->num_windows*16; w += 16)
249             for (i = 0; i < ics0->max_sfb; i++)
250                 if (cpe->ms_mask[w+i])
251                     msc++;
252         if (msc == 0 || ics0->max_sfb == 0)
253             cpe->ms_mode = 0;
254         else
255             cpe->ms_mode = msc < ics0->max_sfb * ics0->num_windows ? 1 : 2;
256     }
257 }
258
259 static void apply_intensity_stereo(ChannelElement *cpe)
260 {
261     int w, w2, g, i;
262     IndividualChannelStream *ics = &cpe->ch[0].ics;
263     if (!cpe->common_window)
264         return;
265     for (w = 0; w < ics->num_windows; w += ics->group_len[w]) {
266         for (w2 =  0; w2 < ics->group_len[w]; w2++) {
267             int start = (w+w2) * 128;
268             for (g = 0; g < ics->num_swb; g++) {
269                 int p  = -1 + 2 * (cpe->ch[1].band_type[w*16+g] - 14);
270                 float scale = cpe->ch[0].is_ener[w*16+g];
271                 if (!cpe->is_mask[w*16 + g]) {
272                     start += ics->swb_sizes[g];
273                     continue;
274                 }
275                 if (cpe->ms_mask[w*16 + g])
276                     p *= -1;
277                 for (i = 0; i < ics->swb_sizes[g]; i++) {
278                     float sum = (cpe->ch[0].coeffs[start+i] + p*cpe->ch[1].coeffs[start+i])*scale;
279                     cpe->ch[0].coeffs[start+i] = sum;
280                     cpe->ch[1].coeffs[start+i] = 0.0f;
281                 }
282                 start += ics->swb_sizes[g];
283             }
284         }
285     }
286 }
287
288 static void apply_mid_side_stereo(ChannelElement *cpe)
289 {
290     int w, w2, g, i;
291     IndividualChannelStream *ics = &cpe->ch[0].ics;
292     if (!cpe->common_window)
293         return;
294     for (w = 0; w < ics->num_windows; w += ics->group_len[w]) {
295         for (w2 =  0; w2 < ics->group_len[w]; w2++) {
296             int start = (w+w2) * 128;
297             for (g = 0; g < ics->num_swb; g++) {
298                 /* ms_mask can be used for other purposes in PNS and I/S,
299                  * so must not apply M/S if any band uses either, even if
300                  * ms_mask is set.
301                  */
302                 if (!cpe->ms_mask[w*16 + g] || cpe->is_mask[w*16 + g]
303                     || cpe->ch[0].band_type[w*16 + g] == NOISE_BT
304                     || cpe->ch[1].band_type[w*16 + g] == NOISE_BT) {
305                     start += ics->swb_sizes[g];
306                     continue;
307                 }
308                 for (i = 0; i < ics->swb_sizes[g]; i++) {
309                     float L = (cpe->ch[0].coeffs[start+i] + cpe->ch[1].coeffs[start+i]) * 0.5f;
310                     float R = L - cpe->ch[1].coeffs[start+i];
311                     cpe->ch[0].coeffs[start+i] = L;
312                     cpe->ch[1].coeffs[start+i] = R;
313                 }
314                 start += ics->swb_sizes[g];
315             }
316         }
317     }
318 }
319
320 /**
321  * Encode scalefactor band coding type.
322  */
323 static void encode_band_info(AACEncContext *s, SingleChannelElement *sce)
324 {
325     int w;
326
327     if (s->coder->set_special_band_scalefactors)
328         s->coder->set_special_band_scalefactors(s, sce);
329
330     for (w = 0; w < sce->ics.num_windows; w += sce->ics.group_len[w])
331         s->coder->encode_window_bands_info(s, sce, w, sce->ics.group_len[w], s->lambda);
332 }
333
334 /**
335  * Encode scalefactors.
336  */
337 static void encode_scale_factors(AVCodecContext *avctx, AACEncContext *s,
338                                  SingleChannelElement *sce)
339 {
340     int diff, off_sf = sce->sf_idx[0], off_pns = sce->sf_idx[0] - NOISE_OFFSET;
341     int off_is = 0, noise_flag = 1;
342     int i, w;
343
344     for (w = 0; w < sce->ics.num_windows; w += sce->ics.group_len[w]) {
345         for (i = 0; i < sce->ics.max_sfb; i++) {
346             if (!sce->zeroes[w*16 + i]) {
347                 if (sce->band_type[w*16 + i] == NOISE_BT) {
348                     diff = sce->sf_idx[w*16 + i] - off_pns;
349                     off_pns = sce->sf_idx[w*16 + i];
350                     if (noise_flag-- > 0) {
351                         put_bits(&s->pb, NOISE_PRE_BITS, diff + NOISE_PRE);
352                         continue;
353                     }
354                 } else if (sce->band_type[w*16 + i] == INTENSITY_BT  ||
355                            sce->band_type[w*16 + i] == INTENSITY_BT2) {
356                     diff = sce->sf_idx[w*16 + i] - off_is;
357                     off_is = sce->sf_idx[w*16 + i];
358                 } else {
359                     diff = sce->sf_idx[w*16 + i] - off_sf;
360                     off_sf = sce->sf_idx[w*16 + i];
361                 }
362                 diff += SCALE_DIFF_ZERO;
363                 av_assert0(diff >= 0 && diff <= 120);
364                 put_bits(&s->pb, ff_aac_scalefactor_bits[diff], ff_aac_scalefactor_code[diff]);
365             }
366         }
367     }
368 }
369
370 /**
371  * Encode pulse data.
372  */
373 static void encode_pulses(AACEncContext *s, Pulse *pulse)
374 {
375     int i;
376
377     put_bits(&s->pb, 1, !!pulse->num_pulse);
378     if (!pulse->num_pulse)
379         return;
380
381     put_bits(&s->pb, 2, pulse->num_pulse - 1);
382     put_bits(&s->pb, 6, pulse->start);
383     for (i = 0; i < pulse->num_pulse; i++) {
384         put_bits(&s->pb, 5, pulse->pos[i]);
385         put_bits(&s->pb, 4, pulse->amp[i]);
386     }
387 }
388
389 /**
390  * Encode spectral coefficients processed by psychoacoustic model.
391  */
392 static void encode_spectral_coeffs(AACEncContext *s, SingleChannelElement *sce)
393 {
394     int start, i, w, w2;
395
396     for (w = 0; w < sce->ics.num_windows; w += sce->ics.group_len[w]) {
397         start = 0;
398         for (i = 0; i < sce->ics.max_sfb; i++) {
399             if (sce->zeroes[w*16 + i]) {
400                 start += sce->ics.swb_sizes[i];
401                 continue;
402             }
403             for (w2 = w; w2 < w + sce->ics.group_len[w]; w2++) {
404                 s->coder->quantize_and_encode_band(s, &s->pb,
405                                                    &sce->coeffs[start + w2*128],
406                                                    NULL, sce->ics.swb_sizes[i],
407                                                    sce->sf_idx[w*16 + i],
408                                                    sce->band_type[w*16 + i],
409                                                    s->lambda,
410                                                    sce->ics.window_clipping[w]);
411             }
412             start += sce->ics.swb_sizes[i];
413         }
414     }
415 }
416
417 /**
418  * Downscale spectral coefficients for near-clipping windows to avoid artifacts
419  */
420 static void avoid_clipping(AACEncContext *s, SingleChannelElement *sce)
421 {
422     int start, i, j, w;
423
424     if (sce->ics.clip_avoidance_factor < 1.0f) {
425         for (w = 0; w < sce->ics.num_windows; w++) {
426             start = 0;
427             for (i = 0; i < sce->ics.max_sfb; i++) {
428                 float *swb_coeffs = &sce->coeffs[start + w*128];
429                 for (j = 0; j < sce->ics.swb_sizes[i]; j++)
430                     swb_coeffs[j] *= sce->ics.clip_avoidance_factor;
431                 start += sce->ics.swb_sizes[i];
432             }
433         }
434     }
435 }
436
437 /**
438  * Encode one channel of audio data.
439  */
440 static int encode_individual_channel(AVCodecContext *avctx, AACEncContext *s,
441                                      SingleChannelElement *sce,
442                                      int common_window)
443 {
444     put_bits(&s->pb, 8, sce->sf_idx[0]);
445     if (!common_window) {
446         put_ics_info(s, &sce->ics);
447         if (s->coder->encode_main_pred)
448             s->coder->encode_main_pred(s, sce);
449         if (s->coder->encode_ltp_info)
450             s->coder->encode_ltp_info(s, sce, 0);
451     }
452     encode_band_info(s, sce);
453     encode_scale_factors(avctx, s, sce);
454     encode_pulses(s, &sce->pulse);
455     put_bits(&s->pb, 1, !!sce->tns.present);
456     if (s->coder->encode_tns_info)
457         s->coder->encode_tns_info(s, sce);
458     put_bits(&s->pb, 1, 0); //ssr
459     encode_spectral_coeffs(s, sce);
460     return 0;
461 }
462
463 /**
464  * Write some auxiliary information about the created AAC file.
465  */
466 static void put_bitstream_info(AACEncContext *s, const char *name)
467 {
468     int i, namelen, padbits;
469
470     namelen = strlen(name) + 2;
471     put_bits(&s->pb, 3, TYPE_FIL);
472     put_bits(&s->pb, 4, FFMIN(namelen, 15));
473     if (namelen >= 15)
474         put_bits(&s->pb, 8, namelen - 14);
475     put_bits(&s->pb, 4, 0); //extension type - filler
476     padbits = -put_bits_count(&s->pb) & 7;
477     avpriv_align_put_bits(&s->pb);
478     for (i = 0; i < namelen - 2; i++)
479         put_bits(&s->pb, 8, name[i]);
480     put_bits(&s->pb, 12 - padbits, 0);
481 }
482
483 /*
484  * Copy input samples.
485  * Channels are reordered from libavcodec's default order to AAC order.
486  */
487 static void copy_input_samples(AACEncContext *s, const AVFrame *frame)
488 {
489     int ch;
490     int end = 2048 + (frame ? frame->nb_samples : 0);
491     const uint8_t *channel_map = aac_chan_maps[s->channels - 1];
492
493     /* copy and remap input samples */
494     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
495         /* copy last 1024 samples of previous frame to the start of the current frame */
496         memcpy(&s->planar_samples[ch][1024], &s->planar_samples[ch][2048], 1024 * sizeof(s->planar_samples[0][0]));
497
498         /* copy new samples and zero any remaining samples */
499         if (frame) {
500             memcpy(&s->planar_samples[ch][2048],
501                    frame->extended_data[channel_map[ch]],
502                    frame->nb_samples * sizeof(s->planar_samples[0][0]));
503         }
504         memset(&s->planar_samples[ch][end], 0,
505                (3072 - end) * sizeof(s->planar_samples[0][0]));
506     }
507 }
508
509 static int aac_encode_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *avpkt,
510                             const AVFrame *frame, int *got_packet_ptr)
511 {
512     AACEncContext *s = avctx->priv_data;
513     float **samples = s->planar_samples, *samples2, *la, *overlap;
514     ChannelElement *cpe;
515     SingleChannelElement *sce;
516     IndividualChannelStream *ics;
517     int i, its, ch, w, chans, tag, start_ch, ret, frame_bits;
518     int target_bits, rate_bits, too_many_bits, too_few_bits;
519     int ms_mode = 0, is_mode = 0, tns_mode = 0, pred_mode = 0;
520     int chan_el_counter[4];
521     FFPsyWindowInfo windows[AAC_MAX_CHANNELS];
522
523     if (s->last_frame == 2)
524         return 0;
525
526     /* add current frame to queue */
527     if (frame) {
528         if ((ret = ff_af_queue_add(&s->afq, frame)) < 0)
529             return ret;
530     }
531
532     copy_input_samples(s, frame);
533     if (s->psypp)
534         ff_psy_preprocess(s->psypp, s->planar_samples, s->channels);
535
536     if (!avctx->frame_number)
537         return 0;
538
539     start_ch = 0;
540     for (i = 0; i < s->chan_map[0]; i++) {
541         FFPsyWindowInfo* wi = windows + start_ch;
542         tag      = s->chan_map[i+1];
543         chans    = tag == TYPE_CPE ? 2 : 1;
544         cpe      = &s->cpe[i];
545         for (ch = 0; ch < chans; ch++) {
546             float clip_avoidance_factor;
547             sce = &cpe->ch[ch];
548             ics = &sce->ics;
549             s->cur_channel = start_ch + ch;
550             overlap  = &samples[s->cur_channel][0];
551             samples2 = overlap + 1024;
552             la       = samples2 + (448+64);
553             if (!frame)
554                 la = NULL;
555             if (tag == TYPE_LFE) {
556                 wi[ch].window_type[0] = ONLY_LONG_SEQUENCE;
557                 wi[ch].window_shape   = 0;
558                 wi[ch].num_windows    = 1;
559                 wi[ch].grouping[0]    = 1;
560
561                 /* Only the lowest 12 coefficients are used in a LFE channel.
562                  * The expression below results in only the bottom 8 coefficients
563                  * being used for 11.025kHz to 16kHz sample rates.
564                  */
565                 ics->num_swb = s->samplerate_index >= 8 ? 1 : 3;
566             } else {
567                 wi[ch] = s->psy.model->window(&s->psy, samples2, la, s->cur_channel,
568                                               ics->window_sequence[0]);
569             }
570             ics->window_sequence[1] = ics->window_sequence[0];
571             ics->window_sequence[0] = wi[ch].window_type[0];
572             ics->use_kb_window[1]   = ics->use_kb_window[0];
573             ics->use_kb_window[0]   = wi[ch].window_shape;
574             ics->num_windows        = wi[ch].num_windows;
575             ics->swb_sizes          = s->psy.bands    [ics->num_windows == 8];
576             ics->num_swb            = tag == TYPE_LFE ? ics->num_swb : s->psy.num_bands[ics->num_windows == 8];
577             ics->swb_offset         = wi[ch].window_type[0] == EIGHT_SHORT_SEQUENCE ?
578                                         ff_swb_offset_128 [s->samplerate_index]:
579                                         ff_swb_offset_1024[s->samplerate_index];
580             ics->tns_max_bands      = wi[ch].window_type[0] == EIGHT_SHORT_SEQUENCE ?
581                                         ff_tns_max_bands_128 [s->samplerate_index]:
582                                         ff_tns_max_bands_1024[s->samplerate_index];
583             clip_avoidance_factor = 0.0f;
584             for (w = 0; w < ics->num_windows; w++)
585                 ics->group_len[w] = wi[ch].grouping[w];
586             for (w = 0; w < ics->num_windows; w++) {
587                 if (wi[ch].clipping[w] > CLIP_AVOIDANCE_FACTOR) {
588                     ics->window_clipping[w] = 1;
589                     clip_avoidance_factor = FFMAX(clip_avoidance_factor, wi[ch].clipping[w]);
590                 } else {
591                     ics->window_clipping[w] = 0;
592                 }
593             }
594             if (clip_avoidance_factor > CLIP_AVOIDANCE_FACTOR) {
595                 ics->clip_avoidance_factor = CLIP_AVOIDANCE_FACTOR / clip_avoidance_factor;
596             } else {
597                 ics->clip_avoidance_factor = 1.0f;
598             }
599
600             apply_window_and_mdct(s, sce, overlap);
601
602             if (s->options.ltp && s->coder->update_ltp) {
603                 s->coder->update_ltp(s, sce);
604                 apply_window[sce->ics.window_sequence[0]](s->fdsp, sce, &sce->ltp_state[0]);
605                 s->mdct1024.mdct_calc(&s->mdct1024, sce->lcoeffs, sce->ret_buf);
606             }
607
608             if (isnan(cpe->ch->coeffs[0])) {
609                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Input contains NaN\n");
610                 return AVERROR(EINVAL);
611             }
612             avoid_clipping(s, sce);
613         }
614         start_ch += chans;
615     }
616     if ((ret = ff_alloc_packet2(avctx, avpkt, 8192 * s->channels, 0)) < 0)
617         return ret;
618     frame_bits = its = 0;
619     do {
620         init_put_bits(&s->pb, avpkt->data, avpkt->size);
621
622         if ((avctx->frame_number & 0xFF)==1 && !(avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_BITEXACT))
623             put_bitstream_info(s, LIBAVCODEC_IDENT);
624         start_ch = 0;
625         target_bits = 0;
626         memset(chan_el_counter, 0, sizeof(chan_el_counter));
627         for (i = 0; i < s->chan_map[0]; i++) {
628             FFPsyWindowInfo* wi = windows + start_ch;
629             const float *coeffs[2];
630             tag      = s->chan_map[i+1];
631             chans    = tag == TYPE_CPE ? 2 : 1;
632             cpe      = &s->cpe[i];
633             cpe->common_window = 0;
634             memset(cpe->is_mask, 0, sizeof(cpe->is_mask));
635             memset(cpe->ms_mask, 0, sizeof(cpe->ms_mask));
636             put_bits(&s->pb, 3, tag);
637             put_bits(&s->pb, 4, chan_el_counter[tag]++);
638             for (ch = 0; ch < chans; ch++) {
639                 sce = &cpe->ch[ch];
640                 coeffs[ch] = sce->coeffs;
641                 sce->ics.predictor_present = 0;
642                 sce->ics.ltp.present = 0;
643                 memset(sce->ics.ltp.used, 0, sizeof(sce->ics.ltp.used));
644                 memset(sce->ics.prediction_used, 0, sizeof(sce->ics.prediction_used));
645                 memset(&sce->tns, 0, sizeof(TemporalNoiseShaping));
646                 for (w = 0; w < 128; w++)
647                     if (sce->band_type[w] > RESERVED_BT)
648                         sce->band_type[w] = 0;
649             }
650             s->psy.bitres.alloc = -1;
651             s->psy.bitres.bits = avctx->frame_bits / s->channels;
652             s->psy.model->analyze(&s->psy, start_ch, coeffs, wi);
653             if (s->psy.bitres.alloc > 0) {
654                 /* Lambda unused here on purpose, we need to take psy's unscaled allocation */
655                 target_bits += s->psy.bitres.alloc
656                     * (s->lambda / (avctx->global_quality ? avctx->global_quality : 120));
657                 s->psy.bitres.alloc /= chans;
658             }
659             s->cur_type = tag;
660             for (ch = 0; ch < chans; ch++) {
661                 s->cur_channel = start_ch + ch;
662                 if (s->options.pns && s->coder->mark_pns)
663                     s->coder->mark_pns(s, avctx, &cpe->ch[ch]);
664                 s->coder->search_for_quantizers(avctx, s, &cpe->ch[ch], s->lambda);
665             }
666             if (chans > 1
667                 && wi[0].window_type[0] == wi[1].window_type[0]
668                 && wi[0].window_shape   == wi[1].window_shape) {
669
670                 cpe->common_window = 1;
671                 for (w = 0; w < wi[0].num_windows; w++) {
672                     if (wi[0].grouping[w] != wi[1].grouping[w]) {
673                         cpe->common_window = 0;
674                         break;
675                     }
676                 }
677             }
678             for (ch = 0; ch < chans; ch++) { /* TNS and PNS */
679                 sce = &cpe->ch[ch];
680                 s->cur_channel = start_ch + ch;
681                 if (s->options.tns && s->coder->search_for_tns)
682                     s->coder->search_for_tns(s, sce);
683                 if (s->options.tns && s->coder->apply_tns_filt)
684                     s->coder->apply_tns_filt(s, sce);
685                 if (sce->tns.present)
686                     tns_mode = 1;
687                 if (s->options.pns && s->coder->search_for_pns)
688                     s->coder->search_for_pns(s, avctx, sce);
689             }
690             s->cur_channel = start_ch;
691             if (s->options.intensity_stereo) { /* Intensity Stereo */
692                 if (s->coder->search_for_is)
693                     s->coder->search_for_is(s, avctx, cpe);
694                 if (cpe->is_mode) is_mode = 1;
695                 apply_intensity_stereo(cpe);
696             }
697             if (s->options.pred) { /* Prediction */
698                 for (ch = 0; ch < chans; ch++) {
699                     sce = &cpe->ch[ch];
700                     s->cur_channel = start_ch + ch;
701                     if (s->options.pred && s->coder->search_for_pred)
702                         s->coder->search_for_pred(s, sce);
703                     if (cpe->ch[ch].ics.predictor_present) pred_mode = 1;
704                 }
705                 if (s->coder->adjust_common_pred)
706                     s->coder->adjust_common_pred(s, cpe);
707                 for (ch = 0; ch < chans; ch++) {
708                     sce = &cpe->ch[ch];
709                     s->cur_channel = start_ch + ch;
710                     if (s->options.pred && s->coder->apply_main_pred)
711                         s->coder->apply_main_pred(s, sce);
712                 }
713                 s->cur_channel = start_ch;
714             }
715             if (s->options.mid_side) { /* Mid/Side stereo */
716                 if (s->options.mid_side == -1 && s->coder->search_for_ms)
717                     s->coder->search_for_ms(s, cpe);
718                 else if (cpe->common_window)
719                     memset(cpe->ms_mask, 1, sizeof(cpe->ms_mask));
720                 apply_mid_side_stereo(cpe);
721             }
722             adjust_frame_information(cpe, chans);
723             if (s->options.ltp) { /* LTP */
724                 for (ch = 0; ch < chans; ch++) {
725                     sce = &cpe->ch[ch];
726                     s->cur_channel = start_ch + ch;
727                     if (s->coder->search_for_ltp)
728                         s->coder->search_for_ltp(s, sce, cpe->common_window);
729                     if (sce->ics.ltp.present) pred_mode = 1;
730                 }
731                 s->cur_channel = start_ch;
732                 if (s->coder->adjust_common_ltp)
733                     s->coder->adjust_common_ltp(s, cpe);
734             }
735             if (chans == 2) {
736                 put_bits(&s->pb, 1, cpe->common_window);
737                 if (cpe->common_window) {
738                     put_ics_info(s, &cpe->ch[0].ics);
739                     if (s->coder->encode_main_pred)
740                         s->coder->encode_main_pred(s, &cpe->ch[0]);
741                     if (s->coder->encode_ltp_info)
742                         s->coder->encode_ltp_info(s, &cpe->ch[0], 1);
743                     encode_ms_info(&s->pb, cpe);
744                     if (cpe->ms_mode) ms_mode = 1;
745                 }
746             }
747             for (ch = 0; ch < chans; ch++) {
748                 s->cur_channel = start_ch + ch;
749                 encode_individual_channel(avctx, s, &cpe->ch[ch], cpe->common_window);
750             }
751             start_ch += chans;
752         }
753
754         if (avctx->flags & CODEC_FLAG_QSCALE) {
755             /* When using a constant Q-scale, don't mess with lambda */
756             break;
757         }
758
759         /* rate control stuff
760          * allow between the nominal bitrate, and what psy's bit reservoir says to target
761          * but drift towards the nominal bitrate always
762          */
763         frame_bits = put_bits_count(&s->pb);
764         rate_bits = avctx->bit_rate * 1024 / avctx->sample_rate;
765         rate_bits = FFMIN(rate_bits, 6144 * s->channels - 3);
766         too_many_bits = FFMAX(target_bits, rate_bits);
767         too_many_bits = FFMIN(too_many_bits, 6144 * s->channels - 3);
768         too_few_bits = FFMIN(FFMAX(rate_bits - rate_bits/4, target_bits), too_many_bits);
769
770         /* When using ABR, be strict (but only for increasing) */
771         too_few_bits = too_few_bits - too_few_bits/8;
772         too_many_bits = too_many_bits + too_many_bits/2;
773
774         if (   its == 0 /* for steady-state Q-scale tracking */
775             || (its < 5 && (frame_bits < too_few_bits || frame_bits > too_many_bits))
776             || frame_bits >= 6144 * s->channels - 3  )
777         {
778             float ratio = ((float)rate_bits) / frame_bits;
779
780             if (frame_bits >= too_few_bits && frame_bits <= too_many_bits) {
781                 /*
782                  * This path is for steady-state Q-scale tracking
783                  * When frame bits fall within the stable range, we still need to adjust
784                  * lambda to maintain it like so in a stable fashion (large jumps in lambda
785                  * create artifacts and should be avoided), but slowly
786                  */
787                 ratio = sqrtf(sqrtf(ratio));
788                 ratio = av_clipf(ratio, 0.9f, 1.1f);
789             } else {
790                 /* Not so fast though */
791                 ratio = sqrtf(ratio);
792             }
793             s->lambda = FFMIN(s->lambda * ratio, 65536.f);
794
795             /* Keep iterating if we must reduce and lambda is in the sky */
796             if (ratio > 0.9f && ratio < 1.1f) {
797                 break;
798             } else {
799                 if (is_mode || ms_mode || tns_mode || pred_mode) {
800                     for (i = 0; i < s->chan_map[0]; i++) {
801                         // Must restore coeffs
802                         chans = tag == TYPE_CPE ? 2 : 1;
803                         cpe = &s->cpe[i];
804                         for (ch = 0; ch < chans; ch++)
805                             memcpy(cpe->ch[ch].coeffs, cpe->ch[ch].pcoeffs, sizeof(cpe->ch[ch].coeffs));
806                     }
807                 }
808                 its++;
809             }
810         } else {
811             break;
812         }
813     } while (1);
814
815     if (s->options.ltp && s->coder->ltp_insert_new_frame)
816         s->coder->ltp_insert_new_frame(s);
817
818     put_bits(&s->pb, 3, TYPE_END);
819     flush_put_bits(&s->pb);
820     avctx->frame_bits = put_bits_count(&s->pb);
821     s->lambda_sum += s->lambda;
822     s->lambda_count++;
823
824     if (!frame)
825         s->last_frame++;
826
827     ff_af_queue_remove(&s->afq, avctx->frame_size, &avpkt->pts,
828                        &avpkt->duration);
829
830     avpkt->size = put_bits_count(&s->pb) >> 3;
831     *got_packet_ptr = 1;
832     return 0;
833 }
834
835 static av_cold int aac_encode_end(AVCodecContext *avctx)
836 {
837     AACEncContext *s = avctx->priv_data;
838
839     av_log(avctx, AV_LOG_INFO, "Qavg: %.3f\n", s->lambda_sum / s->lambda_count);
840
841     ff_mdct_end(&s->mdct1024);
842     ff_mdct_end(&s->mdct128);
843     ff_psy_end(&s->psy);
844     ff_lpc_end(&s->lpc);
845     if (s->psypp)
846         ff_psy_preprocess_end(s->psypp);
847     av_freep(&s->buffer.samples);
848     av_freep(&s->cpe);
849     av_freep(&s->fdsp);
850     ff_af_queue_close(&s->afq);
851     return 0;
852 }
853
854 static av_cold int dsp_init(AVCodecContext *avctx, AACEncContext *s)
855 {
856     int ret = 0;
857
858     s->fdsp = avpriv_float_dsp_alloc(avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_BITEXACT);
859     if (!s->fdsp)
860         return AVERROR(ENOMEM);
861
862     // window init
863     ff_kbd_window_init(ff_aac_kbd_long_1024, 4.0, 1024);
864     ff_kbd_window_init(ff_aac_kbd_short_128, 6.0, 128);
865     ff_init_ff_sine_windows(10);
866     ff_init_ff_sine_windows(7);
867
868     if ((ret = ff_mdct_init(&s->mdct1024, 11, 0, 32768.0)) < 0)
869         return ret;
870     if ((ret = ff_mdct_init(&s->mdct128,   8, 0, 32768.0)) < 0)
871         return ret;
872
873     return 0;
874 }
875
876 static av_cold int alloc_buffers(AVCodecContext *avctx, AACEncContext *s)
877 {
878     int ch;
879     FF_ALLOCZ_ARRAY_OR_GOTO(avctx, s->buffer.samples, s->channels, 3 * 1024 * sizeof(s->buffer.samples[0]), alloc_fail);
880     FF_ALLOCZ_ARRAY_OR_GOTO(avctx, s->cpe, s->chan_map[0], sizeof(ChannelElement), alloc_fail);
881     FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, avctx->extradata, 5 + AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE, alloc_fail);
882
883     for(ch = 0; ch < s->channels; ch++)
884         s->planar_samples[ch] = s->buffer.samples + 3 * 1024 * ch;
885
886     return 0;
887 alloc_fail:
888     return AVERROR(ENOMEM);
889 }
890
891 static av_cold void aac_encode_init_tables(void)
892 {
893     ff_aac_tableinit();
894 }
895
896 static av_cold int aac_encode_init(AVCodecContext *avctx)
897 {
898     AACEncContext *s = avctx->priv_data;
899     int i, ret = 0;
900     const uint8_t *sizes[2];
901     uint8_t grouping[AAC_MAX_CHANNELS];
902     int lengths[2];
903
904     s->channels = avctx->channels;
905     s->chan_map = aac_chan_configs[s->channels-1];
906     s->random_state = 0x1f2e3d4c;
907     s->lambda = avctx->global_quality > 0 ? avctx->global_quality : 120;
908     avctx->extradata_size = 5;
909     avctx->frame_size = 1024;
910     avctx->initial_padding = 1024;
911     avctx->bit_rate = (int)FFMIN(
912         6144 * s->channels / 1024.0 * avctx->sample_rate,
913         avctx->bit_rate);
914     avctx->profile = avctx->profile == FF_PROFILE_UNKNOWN ? FF_PROFILE_AAC_LOW :
915                      avctx->profile;
916
917     for (i = 0; i < 16; i++)
918         if (avctx->sample_rate == avpriv_mpeg4audio_sample_rates[i])
919             break;
920     s->samplerate_index = i;
921
922     ERROR_IF(s->samplerate_index == 16 ||
923              s->samplerate_index >= ff_aac_swb_size_1024_len ||
924              s->samplerate_index >= ff_aac_swb_size_128_len,
925              "Unsupported sample rate %d\n", avctx->sample_rate);
926     ERROR_IF(s->channels > AAC_MAX_CHANNELS || s->channels == 7,
927              "Unsupported number of channels: %d\n", s->channels);
928     WARN_IF(1024.0 * avctx->bit_rate / avctx->sample_rate > 6144 * s->channels,
929              "Too many bits per frame requested, clamping to max\n");
930
931     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(aacenc_profiles); i++)
932         if (avctx->profile == aacenc_profiles[i])
933             break;
934     ERROR_IF(i == FF_ARRAY_ELEMS(aacenc_profiles),
935              "Unsupported encoding profile: %d\n", avctx->profile);
936     if (avctx->profile == FF_PROFILE_MPEG2_AAC_LOW) {
937         avctx->profile = FF_PROFILE_AAC_LOW;
938         ERROR_IF(s->options.pred,
939                  "Main prediction unavailable in the \"mpeg2_aac_low\" profile\n");
940         ERROR_IF(s->options.ltp,
941                  "LTP prediction unavailable in the \"mpeg2_aac_low\" profile\n");
942         WARN_IF(s->options.pns,
943                 "PNS unavailable in the \"mpeg2_aac_low\" profile, turning off\n");
944         s->options.pns = 0;
945     } else if (avctx->profile == FF_PROFILE_AAC_LTP) {
946         s->options.ltp = 1;
947         ERROR_IF(s->options.pred,
948                  "Main prediction unavailable in the \"aac_ltp\" profile\n");
949     } else if (avctx->profile == FF_PROFILE_AAC_MAIN) {
950         s->options.pred = 1;
951         ERROR_IF(s->options.ltp,
952                  "LTP prediction unavailable in the \"aac_main\" profile\n");
953     } else if (s->options.ltp) {
954         avctx->profile = FF_PROFILE_AAC_LTP;
955         WARN_IF(1,
956                 "Chainging profile to \"aac_ltp\"\n");
957         ERROR_IF(s->options.pred,
958                  "Main prediction unavailable in the \"aac_ltp\" profile\n");
959     } else if (s->options.pred) {
960         avctx->profile = FF_PROFILE_AAC_MAIN;
961         WARN_IF(1,
962                 "Chainging profile to \"aac_main\"\n");
963         ERROR_IF(s->options.ltp,
964                  "LTP prediction unavailable in the \"aac_main\" profile\n");
965     }
966     s->profile = avctx->profile;
967     s->coder = &ff_aac_coders[s->options.coder];
968
969     if (s->options.coder != AAC_CODER_TWOLOOP) {
970         ERROR_IF(avctx->strict_std_compliance > FF_COMPLIANCE_EXPERIMENTAL,
971                  "Coders other than twoloop require -strict -2 and some may be removed in the future\n");
972         WARN_IF(s->options.coder == AAC_CODER_FAAC,
973                 "The FAAC-like coder will be removed in the near future, please use twoloop!\n");
974         s->options.intensity_stereo = 0;
975         s->options.pns = 0;
976     }
977
978     if ((ret = dsp_init(avctx, s)) < 0)
979         goto fail;
980
981     if ((ret = alloc_buffers(avctx, s)) < 0)
982         goto fail;
983
984     put_audio_specific_config(avctx);
985
986     sizes[0]   = ff_aac_swb_size_1024[s->samplerate_index];
987     sizes[1]   = ff_aac_swb_size_128[s->samplerate_index];
988     lengths[0] = ff_aac_num_swb_1024[s->samplerate_index];
989     lengths[1] = ff_aac_num_swb_128[s->samplerate_index];
990     for (i = 0; i < s->chan_map[0]; i++)
991         grouping[i] = s->chan_map[i + 1] == TYPE_CPE;
992     if ((ret = ff_psy_init(&s->psy, avctx, 2, sizes, lengths,
993                            s->chan_map[0], grouping)) < 0)
994         goto fail;
995     s->psypp = ff_psy_preprocess_init(avctx);
996     ff_lpc_init(&s->lpc, 2*avctx->frame_size, TNS_MAX_ORDER, FF_LPC_TYPE_LEVINSON);
997
998     if (HAVE_MIPSDSP)
999         ff_aac_coder_init_mips(s);
1000
1001     if ((ret = ff_thread_once(&aac_table_init, &aac_encode_init_tables)) != 0)
1002         return AVERROR_UNKNOWN;
1003
1004     ff_af_queue_init(avctx, &s->afq);
1005
1006     return 0;
1007 fail:
1008     aac_encode_end(avctx);
1009     return ret;
1010 }
1011
1012 #define AACENC_FLAGS AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM | AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM
1013 static const AVOption aacenc_options[] = {
1014     {"aac_coder", "Coding algorithm", offsetof(AACEncContext, options.coder), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = AAC_CODER_TWOLOOP}, -1, AAC_CODER_NB-1, AACENC_FLAGS, "coder"},
1015         {"faac",     "FAAC-inspired method",      0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = AAC_CODER_FAAC},    INT_MIN, INT_MAX, AACENC_FLAGS, "coder"},
1016         {"anmr",     "ANMR method",               0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = AAC_CODER_ANMR},    INT_MIN, INT_MAX, AACENC_FLAGS, "coder"},
1017         {"twoloop",  "Two loop searching method", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = AAC_CODER_TWOLOOP}, INT_MIN, INT_MAX, AACENC_FLAGS, "coder"},
1018         {"fast",     "Constant quantizer",        0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = AAC_CODER_FAST},    INT_MIN, INT_MAX, AACENC_FLAGS, "coder"},
1019     {"aac_ms", "Force M/S stereo coding", offsetof(AACEncContext, options.mid_side), AV_OPT_TYPE_BOOL, {.i64 = -1}, -1, 1, AACENC_FLAGS},
1020     {"aac_is", "Intensity stereo coding", offsetof(AACEncContext, options.intensity_stereo), AV_OPT_TYPE_BOOL, {.i64 = 1}, -1, 1, AACENC_FLAGS},
1021     {"aac_pns", "Perceptual noise substitution", offsetof(AACEncContext, options.pns), AV_OPT_TYPE_BOOL, {.i64 = 1}, -1, 1, AACENC_FLAGS},
1022     {"aac_tns", "Temporal noise shaping", offsetof(AACEncContext, options.tns), AV_OPT_TYPE_BOOL, {.i64 = 1}, -1, 1, AACENC_FLAGS},
1023     {"aac_ltp", "Long term prediction", offsetof(AACEncContext, options.ltp), AV_OPT_TYPE_BOOL, {.i64 = 0}, -1, 1, AACENC_FLAGS},
1024     {"aac_pred", "AAC-Main prediction", offsetof(AACEncContext, options.pred), AV_OPT_TYPE_BOOL, {.i64 = 0}, -1, 1, AACENC_FLAGS},
1025     {NULL}
1026 };
1027
1028 static const AVClass aacenc_class = {
1029     "AAC encoder",
1030     av_default_item_name,
1031     aacenc_options,
1032     LIBAVUTIL_VERSION_INT,
1033 };
1034
1035 AVCodec ff_aac_encoder = {
1036     .name           = "aac",
1037     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("AAC (Advanced Audio Coding)"),
1038     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
1039     .id             = AV_CODEC_ID_AAC,
1040     .priv_data_size = sizeof(AACEncContext),
1041     .init           = aac_encode_init,
1042     .encode2        = aac_encode_frame,
1043     .close          = aac_encode_end,
1044     .supported_samplerates = mpeg4audio_sample_rates,
1045     .caps_internal  = FF_CODEC_CAP_INIT_THREADSAFE,
1046     .capabilities   = AV_CODEC_CAP_SMALL_LAST_FRAME | AV_CODEC_CAP_DELAY,
1047     .sample_fmts    = (const enum AVSampleFormat[]){ AV_SAMPLE_FMT_FLTP,
1048                                                      AV_SAMPLE_FMT_NONE },
1049     .priv_class     = &aacenc_class,
1050 };