git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/aacenc_tns.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 temporal noise shaping
  25  * @author Rostislav Pehlivanov ( atomnuker gmail com )
  26  */
  27
  28 #include "aacenc.h"
  29 #include "aacenc_tns.h"
  30 #include "aactab.h"
  31 #include "aacenc_utils.h"
  32 #include "aacenc_quantization.h"
  33
  34 static inline int compress_coef(int *coefs, int num)
  35 {
  36     int i, c = 0;
  37     for (i = 0; i < num; i++)
  38         c += coefs[i] < 4 || coefs[i] > 11;
  39     return c == num;
  40 }
  41
  42 /**
  43  * Encode TNS data.
  44  * Coefficient compression saves a single bit per coefficient.
  45  */
  46 void ff_aac_encode_tns_info(AACEncContext *s, SingleChannelElement *sce)
  47 {
  48     int i, w, filt, coef_len, coef_compress;
  49     const int is8 = sce->ics.window_sequence[0] == EIGHT_SHORT_SEQUENCE;
  50
  51     if (!sce->tns.present)
  52         return;
  53
  54     for (i = 0; i < sce->ics.num_windows; i++) {
  55         put_bits(&s->pb, 2 - is8, sce->tns.n_filt[i]);
  56         if (sce->tns.n_filt[i]) {
  57             put_bits(&s->pb, 1, 1);
  58             for (filt = 0; filt < sce->tns.n_filt[i]; filt++) {
  59                 put_bits(&s->pb, 6 - 2 * is8, sce->tns.length[i][filt]);
  60                 put_bits(&s->pb, 5 - 2 * is8, sce->tns.order[i][filt]);
  61                 if (sce->tns.order[i][filt]) {
  62                     coef_compress = compress_coef(sce->tns.coef_idx[i][filt],
  63                                                   sce->tns.order[i][filt]);
  64                     put_bits(&s->pb, 1, !!sce->tns.direction[i][filt]);
  65                     put_bits(&s->pb, 1, !!coef_compress);
  66                     coef_len = 4 - coef_compress;
  67                     for (w = 0; w < sce->tns.order[i][filt]; w++)
  68                         put_bits(&s->pb, coef_len, sce->tns.coef_idx[i][filt][w]);
  69                 }
  70             }
  71         }
  72     }
  73 }
  74
  75 static void process_tns_coeffs(TemporalNoiseShaping *tns, double *coef_raw,
  76                                int *order_p, int w, int filt)
  77 {
  78     int i, j, order = *order_p;
  79     int *idx = tns->coef_idx[w][filt];
  80     float *lpc = tns->coef[w][filt];
  81     float temp[TNS_MAX_ORDER] = {0.0f}, out[TNS_MAX_ORDER] = {0.0f};
  82
  83     if (!order)
  84         return;
  85
  86     /* Not what the specs say, but it's better */
  87     for (i = 0; i < order; i++) {
  88         idx[i] = quant_array_idx(coef_raw[i], tns_tmp2_map_0_4, 16);
  89         lpc[i] = tns_tmp2_map_0_4[idx[i]];
  90     }
  91
  92     /* Trim any coeff less than 0.1f from the end */
  93     for (i = order-1; i > -1; i--) {
  94         lpc[i] = (fabs(lpc[i]) > 0.1f) ? lpc[i] : 0.0f;
  95         if (lpc[i] != 0.0 ) {
  96             order = i;
  97             break;
  98         }
  99     }
 100     order = av_clip(order, 0, TNS_MAX_ORDER - 1);
 101     *order_p = order;
 102     if (!order)
 103         return;
 104
 105     /* Step up procedure, convert to LPC coeffs */
 106     out[0] = 1.0f;
 107     for (i = 1; i <= order; i++) {
 108         for (j = 1; j < i; j++) {
 109             temp[j] = out[j] + lpc[i]*out[i-j];
 110         }
 111         for (j = 1; j <= i; j++) {
 112             out[j] = temp[j];
 113         }
 114         out[i] = lpc[i-1];
 115     }
 116     memcpy(lpc, out, TNS_MAX_ORDER*sizeof(float));
 117 }
 118
 119 /* Apply TNS filter */
 120 void ff_aac_apply_tns(SingleChannelElement *sce)
 121 {
 122     float *coef = sce->pcoeffs;
 123     TemporalNoiseShaping *tns = &sce->tns;
 124     int w, filt, m, i;
 125     int bottom, top, order, start, end, size, inc;
 126     float *lpc, tmp[TNS_MAX_ORDER+1];
 127
 128     for (w = 0; w < sce->ics.num_windows; w++) {
 129         bottom = sce->ics.num_swb;
 130         for (filt = 0; filt < tns->n_filt[w]; filt++) {
 131             top    = bottom;
 132             bottom = FFMAX(0, top - tns->length[w][filt]);
 133             order  = tns->order[w][filt];
 134             lpc    = tns->coef[w][filt];
 135             if (!order)
 136                 continue;
 137
 138             start = sce->ics.swb_offset[bottom];
 139             end   = sce->ics.swb_offset[top];
 140             if ((size = end - start) <= 0)
 141                 continue;
 142             if (tns->direction[w][filt]) {
 143                 inc = -1;
 144                 start = end - 1;
 145             } else {
 146                 inc = 1;
 147             }
 148             start += w * 128;
 149
 150             if (!sce->ics.ltp.present) {
 151                 // ar filter
 152                 for (m = 0; m < size; m++, start += inc)
 153                     for (i = 1; i <= FFMIN(m, order); i++)
 154                         coef[start] += coef[start - i * inc]*lpc[i - 1];
 155             } else {
 156                 // ma filter
 157                 for (m = 0; m < size; m++, start += inc) {
 158                     tmp[0] = coef[start];
 159                     for (i = 1; i <= FFMIN(m, order); i++)
 160                         coef[start] += tmp[i]*lpc[i - 1];
 161                     for (i = order; i > 0; i--)
 162                         tmp[i] = tmp[i - 1];
 163                 }
 164             }
 165         }
 166     }
 167 }
 168
 169 void ff_aac_search_for_tns(AACEncContext *s, SingleChannelElement *sce)
 170 {
 171     TemporalNoiseShaping *tns = &sce->tns;
 172     int w, g, w2, prev_end_sfb = 0, count = 0;
 173     const int is8 = sce->ics.window_sequence[0] == EIGHT_SHORT_SEQUENCE;
 174     const int tns_max_order = is8 ? 7 : s->profile == FF_PROFILE_AAC_LOW ? 12 : TNS_MAX_ORDER;
 175
 176     for (w = 0; w < sce->ics.num_windows; w++) {
 177         int order = 0, filters = 1;
 178         int sfb_start = 0, sfb_len = 0;
 179         int coef_start = 0, coef_len = 0;
 180         float energy = 0.0f, threshold = 0.0f;
 181         double coefs[MAX_LPC_ORDER][MAX_LPC_ORDER] = {{0}};
 182         for (g = 0;  g < sce->ics.num_swb; g++) {
 183             if (!sfb_start && w*16+g > TNS_LOW_LIMIT && w*16+g > prev_end_sfb) {
 184                 sfb_start = w*16+g;
 185                 coef_start =  sce->ics.swb_offset[sfb_start];
 186             }
 187             if (sfb_start) {
 188                 for (w2 = 0; w2 < sce->ics.group_len[w]; w2++) {
 189                     FFPsyBand *band = &s->psy.ch[s->cur_channel].psy_bands[(w+w2)*16+g];
 190                     if (!sfb_len && band->energy < band->threshold*1.3f) {
 191                         sfb_len = (w+w2)*16+g - sfb_start;
 192                         prev_end_sfb = sfb_start + sfb_len;
 193                         coef_len = sce->ics.swb_offset[sfb_start + sfb_len] - coef_start;
 194                         break;
 195                     }
 196                     energy += band->energy;
 197                     threshold += band->threshold;
 198                 }
 199                 if (!sfb_len) {
 200                     sfb_len = (w+1)*16+g - sfb_start - 1;
 201                     coef_len = sce->ics.swb_offset[sfb_start + sfb_len] - coef_start;
 202                 }
 203             }
 204         }
 205
 206         if (sfb_len <= 0 || coef_len <= 0)
 207             continue;
 208         if (coef_start + coef_len >= 1024)
 209             coef_len = 1024 - coef_start;
 210
 211         /* LPC */
 212         order = ff_lpc_calc_levinson(&s->lpc, &sce->coeffs[coef_start], coef_len,
 213                                      coefs, 0, tns_max_order, ORDER_METHOD_LOG);
 214
 215         if (energy > threshold) {
 216             int direction = 0;
 217             tns->n_filt[w] = filters++;
 218             for (g = 0; g < tns->n_filt[w]; g++) {
 219                 process_tns_coeffs(tns, coefs[order], &order, w, g);
 220                 tns->order[w][g]     = order;
 221                 tns->length[w][g]    = sfb_len;
 222                 tns->direction[w][g] = direction;
 223             }
 224             count++;
 225         }
 226     }
 227
 228     sce->tns.present = !!count;
 229 }