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

   1 /*
   2  * AAC encoder utilities
   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 utilities
  25  * @author Rostislav Pehlivanov ( atomnuker gmail com )
  26  */
  27
  28 #ifndef AVCODEC_AACENC_UTILS_H
  29 #define AVCODEC_AACENC_UTILS_H
  30
  31 #include "aac.h"
  32 #include "aacenctab.h"
  33 #include "aactab.h"
  34
  35 #define ROUND_STANDARD 0.4054f
  36 #define ROUND_TO_ZERO 0.1054f
  37 #define C_QUANT 0.4054f
  38
  39 static inline void abs_pow34_v(float *out, const float *in, const int size)
  40 {
  41     int i;
  42     for (i = 0; i < size; i++) {
  43         float a = fabsf(in[i]);
  44         out[i] = sqrtf(a * sqrtf(a));
  45     }
  46 }
  47
  48 static inline float pos_pow34(float a)
  49 {
  50     return sqrtf(a * sqrtf(a));
  51 }
  52
  53 /**
  54  * Quantize one coefficient.
  55  * @return absolute value of the quantized coefficient
  56  * @see 3GPP TS26.403 5.6.2 "Scalefactor determination"
  57  */
  58 static inline int quant(float coef, const float Q, const float rounding)
  59 {
  60     float a = coef * Q;
  61     return sqrtf(a * sqrtf(a)) + rounding;
  62 }
  63
  64 static inline void quantize_bands(int *out, const float *in, const float *scaled,
  65                                   int size, float Q34, int is_signed, int maxval,
  66                                   const float rounding)
  67 {
  68     int i;
  69     for (i = 0; i < size; i++) {
  70         float qc = scaled[i] * Q34;
  71         int tmp = (int)FFMIN(qc + rounding, (float)maxval);
  72         if (is_signed && in[i] < 0.0f) {
  73             tmp = -tmp;
  74         }
  75         out[i] = tmp;
  76     }
  77 }
  78
  79 static inline float find_max_val(int group_len, int swb_size, const float *scaled)
  80 {
  81     float maxval = 0.0f;
  82     int w2, i;
  83     for (w2 = 0; w2 < group_len; w2++) {
  84         for (i = 0; i < swb_size; i++) {
  85             maxval = FFMAX(maxval, scaled[w2*128+i]);
  86         }
  87     }
  88     return maxval;
  89 }
  90
  91 static inline int find_min_book(float maxval, int sf)
  92 {
  93     float Q34 = ff_aac_pow34sf_tab[POW_SF2_ZERO - sf + SCALE_ONE_POS - SCALE_DIV_512];
  94     int qmaxval, cb;
  95     qmaxval = maxval * Q34 + C_QUANT;
  96     if (qmaxval >= (FF_ARRAY_ELEMS(aac_maxval_cb)))
  97         cb = 11;
  98     else
  99         cb = aac_maxval_cb[qmaxval];
 100     return cb;
 101 }
 102
 103 static inline float find_form_factor(int group_len, int swb_size, float thresh,
 104                                      const float *scaled, float nzslope) {
 105     const float iswb_size = 1.0f / swb_size;
 106     const float iswb_sizem1 = 1.0f / (swb_size - 1);
 107     const float ethresh = thresh;
 108     float form = 0.0f, weight = 0.0f;
 109     int w2, i;
 110     for (w2 = 0; w2 < group_len; w2++) {
 111         float e = 0.0f, e2 = 0.0f, var = 0.0f, maxval = 0.0f;
 112         float nzl = 0;
 113         for (i = 0; i < swb_size; i++) {
 114             float s = fabsf(scaled[w2*128+i]);
 115             maxval = FFMAX(maxval, s);
 116             e += s;
 117             e2 += s *= s;
 118             /* We really don't want a hard non-zero-line count, since
 119              * even below-threshold lines do add up towards band spectral power.
 120              * So, fall steeply towards zero, but smoothly
 121              */
 122             if (s >= ethresh) {
 123                 nzl += 1.0f;
 124             } else {
 125                 nzl += powf(s / ethresh, nzslope);
 126             }
 127         }
 128         if (e2 > thresh) {
 129             float frm;
 130             e *= iswb_size;
 131
 132             /** compute variance */
 133             for (i = 0; i < swb_size; i++) {
 134                 float d = fabsf(scaled[w2*128+i]) - e;
 135                 var += d*d;
 136             }
 137             var = sqrtf(var * iswb_sizem1);
 138
 139             e2 *= iswb_size;
 140             frm = e / FFMIN(e+4*var,maxval);
 141             form += e2 * sqrtf(frm) / FFMAX(0.5f,nzl);
 142             weight += e2;
 143         }
 144     }
 145     if (weight > 0) {
 146         return form / weight;
 147     } else {
 148         return 1.0f;
 149     }
 150 }
 151
 152 /** Return the minimum scalefactor where the quantized coef does not clip. */
 153 static inline uint8_t coef2minsf(float coef)
 154 {
 155     return av_clip_uint8(log2f(coef)*4 - 69 + SCALE_ONE_POS - SCALE_DIV_512);
 156 }
 157
 158 /** Return the maximum scalefactor where the quantized coef is not zero. */
 159 static inline uint8_t coef2maxsf(float coef)
 160 {
 161     return av_clip_uint8(log2f(coef)*4 +  6 + SCALE_ONE_POS - SCALE_DIV_512);
 162 }
 163
 164 /*
 165  * Returns the closest possible index to an array of float values, given a value.
 166  */
 167 static inline int quant_array_idx(const float val, const float *arr, const int num)
 168 {
 169     int i, index = 0;
 170     float quant_min_err = INFINITY;
 171     for (i = 0; i < num; i++) {
 172         float error = (val - arr[i])*(val - arr[i]);
 173         if (error < quant_min_err) {
 174             quant_min_err = error;
 175             index = i;
 176         }
 177     }
 178     return index;
 179 }
 180
 181 /**
 182  * approximates exp10f(-3.0f*(0.5f + 0.5f * cosf(FFMIN(b,15.5f) / 15.5f)))
 183  */
 184 static av_always_inline float bval2bmax(float b)
 185 {
 186     return 0.001f + 0.0035f * (b*b*b) / (15.5f*15.5f*15.5f);
 187 }
 188
 189 /*
 190  * Compute a nextband map to be used with SF delta constraint utilities.
 191  * The nextband array should contain 128 elements, and positions that don't
 192  * map to valid, nonzero bands of the form w*16+g (with w being the initial
 193  * window of the window group, only) are left indetermined.
 194  */
 195 static inline void ff_init_nextband_map(const SingleChannelElement *sce, uint8_t *nextband)
 196 {
 197     unsigned char prevband = 0;
 198     int w, g;
 199     /** Just a safe default */
 200     for (g = 0; g < 128; g++)
 201         nextband[g] = g;
 202
 203     /** Now really navigate the nonzero band chain */
 204     for (w = 0; w < sce->ics.num_windows; w += sce->ics.group_len[w]) {
 205         for (g = 0; g < sce->ics.num_swb; g++) {
 206             if (!sce->zeroes[w*16+g] && sce->band_type[w*16+g] < RESERVED_BT)
 207                 prevband = nextband[prevband] = w*16+g;
 208         }
 209     }
 210     nextband[prevband] = prevband; /* terminate */
 211 }
 212
 213 /*
 214  * Updates nextband to reflect a removed band (equivalent to
 215  * calling ff_init_nextband_map after marking a band as zero)
 216  */
 217 static inline void ff_nextband_remove(uint8_t *nextband, int prevband, int band)
 218 {
 219     nextband[prevband] = nextband[band];
 220 }
 221
 222 /*
 223  * Checks whether the specified band could be removed without inducing
 224  * scalefactor delta that violates SF delta encoding constraints.
 225  * prev_sf has to be the scalefactor of the previous nonzero, nonspecial
 226  * band, in encoding order, or negative if there was no such band.
 227  */
 228 static inline int ff_sfdelta_can_remove_band(const SingleChannelElement *sce,
 229     const uint8_t *nextband, int prev_sf, int band)
 230 {
 231     return prev_sf >= 0
 232         && sce->sf_idx[nextband[band]] >= (prev_sf - SCALE_MAX_DIFF)
 233         && sce->sf_idx[nextband[band]] <= (prev_sf + SCALE_MAX_DIFF);
 234 }
 235
 236 /*
 237  * Checks whether the specified band's scalefactor could be replaced
 238  * with another one without violating SF delta encoding constraints.
 239  * prev_sf has to be the scalefactor of the previous nonzero, nonsepcial
 240  * band, in encoding order, or negative if there was no such band.
 241  */
 242 static inline int ff_sfdelta_can_replace(const SingleChannelElement *sce,
 243     const uint8_t *nextband, int prev_sf, int new_sf, int band)
 244 {
 245     return new_sf >= (prev_sf - SCALE_MAX_DIFF)
 246         && new_sf <= (prev_sf + SCALE_MAX_DIFF)
 247         && sce->sf_idx[nextband[band]] >= (new_sf - SCALE_MAX_DIFF)
 248         && sce->sf_idx[nextband[band]] <= (new_sf + SCALE_MAX_DIFF);
 249 }
 250
 251 #define ERROR_IF(cond, ...) \
 252     if (cond) { \
 253         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, __VA_ARGS__); \
 254         return AVERROR(EINVAL); \
 255     }
 256
 257 #define WARN_IF(cond, ...) \
 258     if (cond) { \
 259         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, __VA_ARGS__); \
 260     }
 261
 262 #endif /* AVCODEC_AACENC_UTILS_H */