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

   1 /*
   2  * AAC encoder TNS
   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
  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         }
  70         start_ch += chans;
  71     }
  72 }
  73
  74 /**
  75  * Process LTP parameters
  76  * @see Patent WO2006070265A1
  77  */
  78 void ff_aac_update_ltp(AACEncContext *s, SingleChannelElement *sce)
  79 {
  80     int i, j, lag;
  81     float corr, s0, s1, max_corr = 0.0f;
  82     float *samples = &s->planar_samples[s->cur_channel][1024];
  83     float *pred_signal = &sce->ltp_state[0];
  84     int samples_num = 2048;
  85
  86     if (s->profile != FF_PROFILE_AAC_LTP)
  87         return;
  88
  89     /* Calculate lag */
  90     for (i = 0; i < samples_num; i++) {
  91         s0 = s1 = 0.0f;
  92         for (j = 0; j < samples_num; j++) {
  93             if (j + 1024 < i)
  94                 continue;
  95             s0 += samples[j]*pred_signal[j-i+1024];
  96             s1 += pred_signal[j-i+1024]*pred_signal[j-i+1024];
  97         }
  98         corr = s1 > 0.0f ? s0/sqrt(s1) : 0.0f;
  99         if (corr > max_corr) {
 100             max_corr = corr;
 101             lag = i;
 102         }
 103     }
 104     lag = av_clip(lag, 0, 2048); /* 11 bits => 2^11 = 2048 */
 105
 106     if (!lag) {
 107         sce->ics.ltp.lag = lag;
 108         return;
 109     }
 110
 111     s0 = s1 = 0.0f;
 112     for (i = 0; i < lag; i++) {
 113         s0 += samples[i];
 114         s1 += pred_signal[i-lag+1024];
 115     }
 116
 117     sce->ics.ltp.coef_idx = quant_array_idx(s0/s1, ltp_coef, 8);
 118     sce->ics.ltp.coef     = ltp_coef[sce->ics.ltp.coef_idx];
 119
 120     /* Predict the new samples */
 121     if (lag < 1024)
 122         samples_num = lag + 1024;
 123     for (i = 0; i < samples_num; i++)
 124         pred_signal[i+1024] = sce->ics.ltp.coef*pred_signal[i-lag+1024];
 125     memset(&pred_signal[samples_num], 0, (2048 - samples_num)*sizeof(float));
 126
 127     sce->ics.ltp.lag = lag;
 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         return;
 140
 141     for (sfb = 0; sfb < FFMIN(sce0->ics.max_sfb, MAX_LTP_LONG_SFB); sfb++) {
 142         int sum = sce0->ics.ltp.used[sfb] + sce1->ics.ltp.used[sfb];
 143         if (sum != 2) {
 144             sce0->ics.ltp.used[sfb] = 0;
 145         } else if (sum == 2) {
 146             count++;
 147         }
 148     }
 149
 150     sce0->ics.ltp.present = !!count;
 151     sce0->ics.predictor_present = !!count;
 152 }
 153
 154 /**
 155  * Mark LTP sfb's
 156  */
 157 void ff_aac_search_for_ltp(AACEncContext *s, SingleChannelElement *sce,
 158                            int common_window)
 159 {
 160     int w, g, w2, i, start = 0, count = 0;
 161     int saved_bits = -(15 + FFMIN(sce->ics.max_sfb, MAX_LTP_LONG_SFB));
 162     float *C34 = &s->scoefs[128*0], *PCD = &s->scoefs[128*1];
 163     float *PCD34 = &s->scoefs[128*2];
 164     const int max_ltp = FFMIN(sce->ics.max_sfb, MAX_LTP_LONG_SFB);
 165
 166     if (sce->ics.window_sequence[0] == EIGHT_SHORT_SEQUENCE ||
 167         !sce->ics.ltp.lag)
 168         return;
 169
 170     for (w = 0; w < sce->ics.num_windows; w += sce->ics.group_len[w]) {
 171         start = 0;
 172         for (g = 0;  g < sce->ics.num_swb; g++) {
 173             int bits1 = 0, bits2 = 0;
 174             float dist1 = 0.0f, dist2 = 0.0f;
 175             if (w*16+g > max_ltp) {
 176                 start += sce->ics.swb_sizes[g];
 177                 continue;
 178             }
 179             for (w2 = 0; w2 < sce->ics.group_len[w]; w2++) {
 180                 int bits_tmp1, bits_tmp2;
 181                 FFPsyBand *band = &s->psy.ch[s->cur_channel].psy_bands[(w+w2)*16+g];
 182                 for (i = 0; i < sce->ics.swb_sizes[g]; i++)
 183                     PCD[i] = sce->coeffs[start+(w+w2)*128+i] - sce->lcoeffs[start+(w+w2)*128+i];
 184                 abs_pow34_v(C34,  &sce->coeffs[start+(w+w2)*128],  sce->ics.swb_sizes[g]);
 185                 abs_pow34_v(PCD34, PCD, sce->ics.swb_sizes[g]);
 186                 dist1 += quantize_band_cost(s, &sce->coeffs[start+(w+w2)*128], C34, sce->ics.swb_sizes[g],
 187                                             sce->sf_idx[(w+w2)*16+g], sce->band_type[(w+w2)*16+g],
 188                                             s->lambda/band->threshold, INFINITY, &bits_tmp1, NULL, 0);
 189                 dist2 += quantize_band_cost(s, PCD, PCD34, sce->ics.swb_sizes[g],
 190                                             sce->sf_idx[(w+w2)*16+g],
 191                                             sce->band_type[(w+w2)*16+g],
 192                                             s->lambda/band->threshold, INFINITY, &bits_tmp2, NULL, 0);
 193                 bits1 += bits_tmp1;
 194                 bits2 += bits_tmp2;
 195             }
 196             if (dist2 < dist1 && bits2 < bits1) {
 197                 for (w2 = 0; w2 < sce->ics.group_len[w]; w2++)
 198                     for (i = 0; i < sce->ics.swb_sizes[g]; i++)
 199                         sce->coeffs[start+(w+w2)*128+i] -= sce->lcoeffs[start+(w+w2)*128+i];
 200                 sce->ics.ltp.used[w*16+g] = 1;
 201                 saved_bits += bits1 - bits2;
 202                 count++;
 203             }
 204             start += sce->ics.swb_sizes[g];
 205         }
 206     }
 207
 208     sce->ics.ltp.present = !!count && (saved_bits >= 0);
 209     sce->ics.predictor_present = !!sce->ics.ltp.present;
 210
 211     /* Reset any marked sfbs */
 212     if (!sce->ics.ltp.present && !!count) {
 213         for (w = 0; w < sce->ics.num_windows; w += sce->ics.group_len[w]) {
 214             start = 0;
 215             for (g = 0;  g < sce->ics.num_swb; g++) {
 216                 if (sce->ics.ltp.used[w*16+g]) {
 217                     for (w2 = 0; w2 < sce->ics.group_len[w]; w2++) {
 218                         for (i = 0; i < sce->ics.swb_sizes[g]; i++) {
 219                             sce->coeffs[start+(w+w2)*128+i] += sce->lcoeffs[start+(w+w2)*128+i];
 220                         }
 221                     }
 222                 }
 223                 start += sce->ics.swb_sizes[g];
 224             }
 225         }
 226     }
 227 }