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 /**
  49  * Quantize one coefficient.
  50  * @return absolute value of the quantized coefficient
  51  * @see 3GPP TS26.403 5.6.2 "Scalefactor determination"
  52  */
  53 static inline int quant(float coef, const float Q, const float rounding)
  54 {
  55     float a = coef * Q;
  56     return sqrtf(a * sqrtf(a)) + rounding;
  57 }
  58
  59 static inline void quantize_bands(int *out, const float *in, const float *scaled,
  60                                   int size, float Q34, int is_signed, int maxval,
  61                                   const float rounding)
  62 {
  63     int i;
  64     double qc;
  65     for (i = 0; i < size; i++) {
  66         qc = scaled[i] * Q34;
  67         out[i] = (int)FFMIN(qc + rounding, (double)maxval);
  68         if (is_signed && in[i] < 0.0f) {
  69             out[i] = -out[i];
  70         }
  71     }
  72 }
  73
  74 static inline float find_max_val(int group_len, int swb_size, const float *scaled)
  75 {
  76     float maxval = 0.0f;
  77     int w2, i;
  78     for (w2 = 0; w2 < group_len; w2++) {
  79         for (i = 0; i < swb_size; i++) {
  80             maxval = FFMAX(maxval, scaled[w2*128+i]);
  81         }
  82     }
  83     return maxval;
  84 }
  85
  86 static inline int find_min_book(float maxval, int sf)
  87 {
  88     float Q = ff_aac_pow2sf_tab[POW_SF2_ZERO - sf + SCALE_ONE_POS - SCALE_DIV_512];
  89     float Q34 = sqrtf(Q * sqrtf(Q));
  90     int qmaxval, cb;
  91     qmaxval = maxval * Q34 + C_QUANT;
  92     if (qmaxval >= (FF_ARRAY_ELEMS(aac_maxval_cb)))
  93         cb = 11;
  94     else
  95         cb = aac_maxval_cb[qmaxval];
  96     return cb;
  97 }
  98
  99 static inline float find_form_factor(int group_len, int swb_size, float thresh,
 100                                      const float *scaled, float nzslope) {
 101     const float iswb_size = 1.0f / swb_size;
 102     const float iswb_sizem1 = 1.0f / (swb_size - 1);
 103     const float ethresh = thresh;
 104     float form = 0.0f, weight = 0.0f;
 105     int w2, i;
 106     for (w2 = 0; w2 < group_len; w2++) {
 107         float e = 0.0f, e2 = 0.0f, var = 0.0f, maxval = 0.0f;
 108         float nzl = 0;
 109         for (i = 0; i < swb_size; i++) {
 110             float s = fabsf(scaled[w2*128+i]);
 111             maxval = FFMAX(maxval, s);
 112             e += s;
 113             e2 += s *= s;
 114             /* We really don't want a hard non-zero-line count, since
 115              * even below-threshold lines do add up towards band spectral power.
 116              * So, fall steeply towards zero, but smoothly
 117              */
 118             if (s >= ethresh) {
 119                 nzl += 1.0f;
 120             } else {
 121                 nzl += powf(s / ethresh, nzslope);
 122             }
 123         }
 124         if (e2 > thresh) {
 125             float frm;
 126             e *= iswb_size;
 127
 128             /** compute variance */
 129             for (i = 0; i < swb_size; i++) {
 130                 float d = fabsf(scaled[w2*128+i]) - e;
 131                 var += d*d;
 132             }
 133             var = sqrtf(var * iswb_sizem1);
 134
 135             e2 *= iswb_size;
 136             frm = e / FFMIN(e+4*var,maxval);
 137             form += e2 * sqrtf(frm) / FFMAX(0.5f,nzl);
 138             weight += e2;
 139         }
 140     }
 141     if (weight > 0) {
 142         return form / weight;
 143     } else {
 144         return 1.0f;
 145     }
 146 }
 147
 148 /** Return the minimum scalefactor where the quantized coef does not clip. */
 149 static inline uint8_t coef2minsf(float coef)
 150 {
 151     return av_clip_uint8(log2f(coef)*4 - 69 + SCALE_ONE_POS - SCALE_DIV_512);
 152 }
 153
 154 /** Return the maximum scalefactor where the quantized coef is not zero. */
 155 static inline uint8_t coef2maxsf(float coef)
 156 {
 157     return av_clip_uint8(log2f(coef)*4 +  6 + SCALE_ONE_POS - SCALE_DIV_512);
 158 }
 159
 160 /*
 161  * Returns the closest possible index to an array of float values, given a value.
 162  */
 163 static inline int quant_array_idx(const float val, const float *arr, const int num)
 164 {
 165     int i, index = 0;
 166     float quant_min_err = INFINITY;
 167     for (i = 0; i < num; i++) {
 168         float error = (val - arr[i])*(val - arr[i]);
 169         if (error < quant_min_err) {
 170             quant_min_err = error;
 171             index = i;
 172         }
 173     }
 174     return index;
 175 }
 176
 177 /**
 178  * approximates exp10f(-3.0f*(0.5f + 0.5f * cosf(FFMIN(b,15.5f) / 15.5f)))
 179  */
 180 static av_always_inline float bval2bmax(float b)
 181 {
 182     return 0.001f + 0.0035f * (b*b*b) / (15.5f*15.5f*15.5f);
 183 }
 184
 185 /*
 186  * Compute a nextband map to be used with SF delta constraint utilities.
 187  * The nextband array should contain 128 elements, and positions that don't
 188  * map to valid, nonzero bands of the form w*16+g (with w being the initial
 189  * window of the window group, only) are left indetermined.
 190  */
 191 static inline void ff_init_nextband_map(const SingleChannelElement *sce, uint8_t *nextband)
 192 {
 193     unsigned char prevband = 0;
 194     int w, g;
 195     /** Just a safe default */
 196     for (g = 0; g < 128; g++)
 197         nextband[g] = g;
 198
 199     /** Now really navigate the nonzero band chain */
 200     for (w = 0; w < sce->ics.num_windows; w += sce->ics.group_len[w]) {
 201         for (g = 0; g < sce->ics.num_swb; g++) {
 202             if (!sce->zeroes[w*16+g] && sce->band_type[w*16+g] < RESERVED_BT)
 203                 prevband = nextband[prevband] = w*16+g;
 204         }
 205     }
 206     nextband[prevband] = prevband; /* terminate */
 207 }
 208
 209 /*
 210  * Updates nextband to reflect a removed band (equivalent to
 211  * calling ff_init_nextband_map after marking a band as zero)
 212  */
 213 static inline void ff_nextband_remove(uint8_t *nextband, int prevband, int band)
 214 {
 215     nextband[prevband] = nextband[band];
 216 }
 217
 218 /*
 219  * Checks whether the specified band could be removed without inducing
 220  * scalefactor delta that violates SF delta encoding constraints.
 221  * prev_sf has to be the scalefactor of the previous nonzero, nonspecial
 222  * band, in encoding order, or negative if there was no such band.
 223  */
 224 static inline int ff_sfdelta_can_remove_band(const SingleChannelElement *sce,
 225     const uint8_t *nextband, int prev_sf, int band)
 226 {
 227     return prev_sf >= 0
 228         && sce->sf_idx[nextband[band]] >= (prev_sf - SCALE_MAX_DIFF)
 229         && sce->sf_idx[nextband[band]] <= (prev_sf + SCALE_MAX_DIFF);
 230 }
 231
 232 /*
 233  * Checks whether the specified band's scalefactor could be replaced
 234  * with another one without violating SF delta encoding constraints.
 235  * prev_sf has to be the scalefactor of the previous nonzero, nonsepcial
 236  * band, in encoding order, or negative if there was no such band.
 237  */
 238 static inline int ff_sfdelta_can_replace(const SingleChannelElement *sce,
 239     const uint8_t *nextband, int prev_sf, int new_sf, int band)
 240 {
 241     return new_sf >= (prev_sf - SCALE_MAX_DIFF)
 242         && new_sf <= (prev_sf + SCALE_MAX_DIFF)
 243         && sce->sf_idx[nextband[band]] >= (new_sf - SCALE_MAX_DIFF)
 244         && sce->sf_idx[nextband[band]] <= (new_sf + SCALE_MAX_DIFF);
 245 }
 246
 247 #define ERROR_IF(cond, ...) \
 248     if (cond) { \
 249         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, __VA_ARGS__); \
 250         return AVERROR(EINVAL); \
 251     }
 252
 253 #define WARN_IF(cond, ...) \
 254     if (cond) { \
 255         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, __VA_ARGS__); \
 256     }
 257
 258 #endif /* AVCODEC_AACENC_UTILS_H */