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

   1 /*
   2  * AAC encoder long term prediction extension
   3  * Copyright (C) 2015 Rostislav Pehlivanov
   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 long term prediction extension
  25  * @author Rostislav Pehlivanov ( atomnuker gmail com )
  26  */
  27
  28 #include "aacenc_ltp.h"
  29 #include "aacenc_quantization.h"
  30 #include "aacenc_utils.h"
  31
  32 /**
  33  * Encode LTP data.
  34  */
  35 void ff_aac_encode_ltp_info(AACEncContext *s, SingleChannelElement *sce,
  36                             int common_window)
  37 {
  38     int i;
  39     IndividualChannelStream *ics = &sce->ics;
  40     if (s->profile != FF_PROFILE_AAC_LTP || !ics->predictor_present)
  41         return;
  42     if (common_window)
  43         put_bits(&s->pb, 1, 0);
  44     put_bits(&s->pb, 1, ics->ltp.present);
  45     if (!ics->ltp.present)
  46         return;
  47     put_bits(&s->pb, 11, ics->ltp.lag);
  48     put_bits(&s->pb, 3,  ics->ltp.coef_idx);
  49     for (i = 0; i < FFMIN(ics->max_sfb, MAX_LTP_LONG_SFB); i++)
  50         put_bits(&s->pb, 1, ics->ltp.used[i]);
  51 }
  52
  53 void ff_aac_ltp_insert_new_frame(AACEncContext *s)
  54 {
  55     int i, ch, tag, chans, cur_channel, start_ch = 0;
  56     ChannelElement *cpe;
  57     SingleChannelElement *sce;
  58     for (i = 0; i < s->chan_map[0]; i++) {
  59         cpe = &s->cpe[i];
  60         tag      = s->chan_map[i+1];
  61         chans    = tag == TYPE_CPE ? 2 : 1;
  62         for (ch = 0; ch < chans; ch++) {
  63             sce = &cpe->ch[ch];
  64             cur_channel = start_ch + ch;
  65             /* New sample + overlap */
  66             memcpy(&sce->ltp_state[0],    &sce->ltp_state[1024], 1024*sizeof(sce->ltp_state[0]));
  67             memcpy(&sce->ltp_state[1024], &s->planar_samples[cur_channel][2048], 1024*sizeof(sce->ltp_state[0]));
  68             memcpy(&sce->ltp_state[2048], &sce->ret_buf[0], 1024*sizeof(sce->ltp_state[0]));
  69             sce->ics.ltp.lag = 0;
  70         }
  71         start_ch += chans;
  72     }
  73 }
  74
  75 static void get_lag(float *buf, const float *new, LongTermPrediction *ltp)
  76 {
  77     int i, j, lag = 0, max_corr = 0;
  78     float max_ratio = 0.0f;
  79     for (i = 0; i < 2048; i++) {
  80         float corr, s0 = 0.0f, s1 = 0.0f;
  81         const int start = FFMAX(0, i - 1024);
  82         for (j = start; j < 2048; j++) {
  83             const int idx = j - i + 1024;
  84             s0 += new[j]*buf[idx];
  85             s1 += buf[idx]*buf[idx];
  86         }
  87         corr = s1 > 0.0f ? s0/sqrt(s1) : 0.0f;
  88         if (corr > max_corr) {
  89             max_corr = corr;
  90             lag = i;
  91             max_ratio = corr/(2048-start);
  92         }
  93     }
  94     ltp->lag = FFMAX(av_clip_uintp2(lag, 11), 0);
  95     ltp->coef_idx = quant_array_idx(max_ratio, ltp_coef, 8);
  96     ltp->coef = ltp_coef[ltp->coef_idx];
  97 }
  98
  99 static void generate_samples(float *buf, LongTermPrediction *ltp)
 100 {
 101     int i, samples_num = 2048;
 102     if (!ltp->lag) {
 103         ltp->present = 0;
 104         return;
 105     } else if (ltp->lag < 1024) {
 106         samples_num = ltp->lag + 1024;
 107     }
 108     for (i = 0; i < samples_num; i++)
 109         buf[i] = ltp->coef*buf[i + 2048 - ltp->lag];
 110     memset(&buf[i], 0, (2048 - i)*sizeof(float));
 111 }
 112
 113 /**
 114  * Process LTP parameters
 115  * @see Patent WO2006070265A1
 116  */
 117 void ff_aac_update_ltp(AACEncContext *s, SingleChannelElement *sce)
 118 {
 119     float *pred_signal = &sce->ltp_state[0];
 120     const float *samples = &s->planar_samples[s->cur_channel][1024];
 121
 122     if (s->profile != FF_PROFILE_AAC_LTP)
 123         return;
 124
 125     /* Calculate lag */
 126     get_lag(pred_signal, samples, &sce->ics.ltp);
 127     generate_samples(pred_signal, &sce->ics.ltp);
 128 }
 129
 130 void ff_aac_adjust_common_ltp(AACEncContext *s, ChannelElement *cpe)
 131 {
 132     int sfb, count = 0;
 133     SingleChannelElement *sce0 = &cpe->ch[0];
 134     SingleChannelElement *sce1 = &cpe->ch[1];
 135
 136     if (!cpe->common_window ||
 137         sce0->ics.window_sequence[0] == EIGHT_SHORT_SEQUENCE ||
 138         sce1->ics.window_sequence[0] == EIGHT_SHORT_SEQUENCE) {
 139         sce0->ics.ltp.present = 0;
 140         return;
 141     }
 142
 143     for (sfb = 0; sfb < FFMIN(sce0->ics.max_sfb, MAX_LTP_LONG_SFB); sfb++) {
 144         int sum = sce0->ics.ltp.used[sfb] + sce1->ics.ltp.used[sfb];
 145         if (sum != 2) {
 146             sce0->ics.ltp.used[sfb] = 0;
 147         } else if (sum == 2) {
 148             count++;
 149         }
 150     }
 151
 152     sce0->ics.ltp.present = !!count;
 153     sce0->ics.predictor_present = !!count;
 154 }
 155
 156 /**
 157  * Mark LTP sfb's
 158  */
 159 void ff_aac_search_for_ltp(AACEncContext *s, SingleChannelElement *sce,
 160                            int common_window)
 161 {
 162     int w, g, w2, i, start = 0, count = 0;
 163     int saved_bits = -(15 + FFMIN(sce->ics.max_sfb, MAX_LTP_LONG_SFB));
 164     float *C34 = &s->scoefs[128*0], *PCD = &s->scoefs[128*1];
 165     float *PCD34 = &s->scoefs[128*2];
 166     const int max_ltp = FFMIN(sce->ics.max_sfb, MAX_LTP_LONG_SFB);
 167
 168     if (sce->ics.window_sequence[0] == EIGHT_SHORT_SEQUENCE) {
 169         if (sce->ics.ltp.lag) {
 170             memset(&sce->ltp_state[0], 0, 3072*sizeof(sce->ltp_state[0]));
 171             memset(&sce->ics.ltp, 0, sizeof(LongTermPrediction));
 172         }
 173         return;
 174     }
 175
 176     if (!sce->ics.ltp.lag || s->lambda > 120.0f)
 177         return;
 178
 179     for (w = 0; w < sce->ics.num_windows; w += sce->ics.group_len[w]) {
 180         start = 0;
 181         for (g = 0;  g < sce->ics.num_swb; g++) {
 182             int bits1 = 0, bits2 = 0;
 183             float dist1 = 0.0f, dist2 = 0.0f;
 184             if (w*16+g > max_ltp) {
 185                 start += sce->ics.swb_sizes[g];
 186                 continue;
 187             }
 188             for (w2 = 0; w2 < sce->ics.group_len[w]; w2++) {
 189                 int bits_tmp1, bits_tmp2;
 190                 FFPsyBand *band = &s->psy.ch[s->cur_channel].psy_bands[(w+w2)*16+g];
 191                 for (i = 0; i < sce->ics.swb_sizes[g]; i++)
 192                     PCD[i] = sce->coeffs[start+(w+w2)*128+i] - sce->lcoeffs[start+(w+w2)*128+i];
 193                 s->abs_pow34(C34,  &sce->coeffs[start+(w+w2)*128],  sce->ics.swb_sizes[g]);
 194                 s->abs_pow34(PCD34, PCD, sce->ics.swb_sizes[g]);
 195                 dist1 += quantize_band_cost(s, &sce->coeffs[start+(w+w2)*128], C34, sce->ics.swb_sizes[g],
 196                                             sce->sf_idx[(w+w2)*16+g], sce->band_type[(w+w2)*16+g],
 197                                             s->lambda/band->threshold, INFINITY, &bits_tmp1, NULL, 0);
 198                 dist2 += quantize_band_cost(s, PCD, PCD34, sce->ics.swb_sizes[g],
 199                                             sce->sf_idx[(w+w2)*16+g],
 200                                             sce->band_type[(w+w2)*16+g],
 201                                             s->lambda/band->threshold, INFINITY, &bits_tmp2, NULL, 0);
 202                 bits1 += bits_tmp1;
 203                 bits2 += bits_tmp2;
 204             }
 205             if (dist2 < dist1 && bits2 < bits1) {
 206                 for (w2 = 0; w2 < sce->ics.group_len[w]; w2++)
 207                     for (i = 0; i < sce->ics.swb_sizes[g]; i++)
 208                         sce->coeffs[start+(w+w2)*128+i] -= sce->lcoeffs[start+(w+w2)*128+i];
 209                 sce->ics.ltp.used[w*16+g] = 1;
 210                 saved_bits += bits1 - bits2;
 211                 count++;
 212             }
 213             start += sce->ics.swb_sizes[g];
 214         }
 215     }
 216
 217     sce->ics.ltp.present = !!count && (saved_bits >= 0);
 218     sce->ics.predictor_present = !!sce->ics.ltp.present;
 219
 220     /* Reset any marked sfbs */
 221     if (!sce->ics.ltp.present && !!count) {
 222         for (w = 0; w < sce->ics.num_windows; w += sce->ics.group_len[w]) {
 223             start = 0;
 224             for (g = 0;  g < sce->ics.num_swb; g++) {
 225                 if (sce->ics.ltp.used[w*16+g]) {
 226                     for (w2 = 0; w2 < sce->ics.group_len[w]; w2++) {
 227                         for (i = 0; i < sce->ics.swb_sizes[g]; i++) {
 228                             sce->coeffs[start+(w+w2)*128+i] += sce->lcoeffs[start+(w+w2)*128+i];
 229                         }
 230                     }
 231                 }
 232                 start += sce->ics.swb_sizes[g];
 233             }
 234         }
 235     }
 236 }