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 "libavutil/ffmath.h"
  32 #include "aac.h"
  33 #include "aacenctab.h"
  34 #include "aactab.h"
  35
  36 #define ROUND_STANDARD 0.4054f
  37 #define ROUND_TO_ZERO 0.1054f
  38 #define C_QUANT 0.4054f
  39
  40 static inline void abs_pow34_v(float *out, const float *in, const int size)
  41 {
  42     int i;
  43     for (i = 0; i < size; i++) {
  44         float a = fabsf(in[i]);
  45         out[i] = sqrtf(a * sqrtf(a));
  46     }
  47 }
  48
  49 static inline float pos_pow34(float a)
  50 {
  51     return sqrtf(a * sqrtf(a));
  52 }
  53
  54 /**
  55  * Quantize one coefficient.
  56  * @return absolute value of the quantized coefficient
  57  * @see 3GPP TS26.403 5.6.2 "Scalefactor determination"
  58  */
  59 static inline int quant(float coef, const float Q, const float rounding)
  60 {
  61     float a = coef * Q;
  62     return sqrtf(a * sqrtf(a)) + rounding;
  63 }
  64
  65 static inline void quantize_bands(int *out, const float *in, const float *scaled,
  66                                   int size, int is_signed, int maxval, const float Q34,
  67                                   const float rounding)
  68 {
  69     int i;
  70     for (i = 0; i < size; i++) {
  71         float qc = scaled[i] * Q34;
  72         int tmp = (int)FFMIN(qc + rounding, (float)maxval);
  73         if (is_signed && in[i] < 0.0f) {
  74             tmp = -tmp;
  75         }
  76         out[i] = tmp;
  77     }
  78 }
  79
  80 static inline float find_max_val(int group_len, int swb_size, const float *scaled)
  81 {
  82     float maxval = 0.0f;
  83     int w2, i;
  84     for (w2 = 0; w2 < group_len; w2++) {
  85         for (i = 0; i < swb_size; i++) {
  86             maxval = FFMAX(maxval, scaled[w2*128+i]);
  87         }
  88     }
  89     return maxval;
  90 }
  91
  92 static inline int find_min_book(float maxval, int sf)
  93 {
  94     float Q34 = ff_aac_pow34sf_tab[POW_SF2_ZERO - sf + SCALE_ONE_POS - SCALE_DIV_512];
  95     int qmaxval, cb;
  96     qmaxval = maxval * Q34 + C_QUANT;
  97     if (qmaxval >= (FF_ARRAY_ELEMS(aac_maxval_cb)))
  98         cb = 11;
  99     else
 100         cb = aac_maxval_cb[qmaxval];
 101     return cb;
 102 }
 103
 104 static inline float find_form_factor(int group_len, int swb_size, float thresh,
 105                                      const float *scaled, float nzslope) {
 106     const float iswb_size = 1.0f / swb_size;
 107     const float iswb_sizem1 = 1.0f / (swb_size - 1);
 108     const float ethresh = thresh;
 109     float form = 0.0f, weight = 0.0f;
 110     int w2, i;
 111     for (w2 = 0; w2 < group_len; w2++) {
 112         float e = 0.0f, e2 = 0.0f, var = 0.0f, maxval = 0.0f;
 113         float nzl = 0;
 114         for (i = 0; i < swb_size; i++) {
 115             float s = fabsf(scaled[w2*128+i]);
 116             maxval = FFMAX(maxval, s);
 117             e += s;
 118             e2 += s *= s;
 119             /* We really don't want a hard non-zero-line count, since
 120              * even below-threshold lines do add up towards band spectral power.
 121              * So, fall steeply towards zero, but smoothly
 122              */
 123             if (s >= ethresh) {
 124                 nzl += 1.0f;
 125             } else {
 126                 if (nzslope == 2.f)
 127                     nzl += (s / ethresh) * (s / ethresh);
 128                 else
 129                     nzl += ff_fast_powf(s / ethresh, nzslope);
 130             }
 131         }
 132         if (e2 > thresh) {
 133             float frm;
 134             e *= iswb_size;
 135
 136             /** compute variance */
 137             for (i = 0; i < swb_size; i++) {
 138                 float d = fabsf(scaled[w2*128+i]) - e;
 139                 var += d*d;
 140             }
 141             var = sqrtf(var * iswb_sizem1);
 142
 143             e2 *= iswb_size;
 144             frm = e / FFMIN(e+4*var,maxval);
 145             form += e2 * sqrtf(frm) / FFMAX(0.5f,nzl);
 146             weight += e2;
 147         }
 148     }
 149     if (weight > 0) {
 150         return form / weight;
 151     } else {
 152         return 1.0f;
 153     }
 154 }
 155
 156 /** Return the minimum scalefactor where the quantized coef does not clip. */
 157 static inline uint8_t coef2minsf(float coef)
 158 {
 159     return av_clip_uint8(log2f(coef)*4 - 69 + SCALE_ONE_POS - SCALE_DIV_512);
 160 }
 161
 162 /** Return the maximum scalefactor where the quantized coef is not zero. */
 163 static inline uint8_t coef2maxsf(float coef)
 164 {
 165     return av_clip_uint8(log2f(coef)*4 +  6 + SCALE_ONE_POS - SCALE_DIV_512);
 166 }
 167
 168 /*
 169  * Returns the closest possible index to an array of float values, given a value.
 170  */
 171 static inline int quant_array_idx(const float val, const float *arr, const int num)
 172 {
 173     int i, index = 0;
 174     float quant_min_err = INFINITY;
 175     for (i = 0; i < num; i++) {
 176         float error = (val - arr[i])*(val - arr[i]);
 177         if (error < quant_min_err) {
 178             quant_min_err = error;
 179             index = i;
 180         }
 181     }
 182     return index;
 183 }
 184
 185 /**
 186  * approximates exp10f(-3.0f*(0.5f + 0.5f * cosf(FFMIN(b,15.5f) / 15.5f)))
 187  */
 188 static av_always_inline float bval2bmax(float b)
 189 {
 190     return 0.001f + 0.0035f * (b*b*b) / (15.5f*15.5f*15.5f);
 191 }
 192
 193 /*
 194  * Compute a nextband map to be used with SF delta constraint utilities.
 195  * The nextband array should contain 128 elements, and positions that don't
 196  * map to valid, nonzero bands of the form w*16+g (with w being the initial
 197  * window of the window group, only) are left indetermined.
 198  */
 199 static inline void ff_init_nextband_map(const SingleChannelElement *sce, uint8_t *nextband)
 200 {
 201     unsigned char prevband = 0;
 202     int w, g;
 203     /** Just a safe default */
 204     for (g = 0; g < 128; g++)
 205         nextband[g] = g;
 206
 207     /** Now really navigate the nonzero band chain */
 208     for (w = 0; w < sce->ics.num_windows; w += sce->ics.group_len[w]) {
 209         for (g = 0; g < sce->ics.num_swb; g++) {
 210             if (!sce->zeroes[w*16+g] && sce->band_type[w*16+g] < RESERVED_BT)
 211                 prevband = nextband[prevband] = w*16+g;
 212         }
 213     }
 214     nextband[prevband] = prevband; /* terminate */
 215 }
 216
 217 /*
 218  * Updates nextband to reflect a removed band (equivalent to
 219  * calling ff_init_nextband_map after marking a band as zero)
 220  */
 221 static inline void ff_nextband_remove(uint8_t *nextband, int prevband, int band)
 222 {
 223     nextband[prevband] = nextband[band];
 224 }
 225
 226 /*
 227  * Checks whether the specified band could be removed without inducing
 228  * scalefactor delta that violates SF delta encoding constraints.
 229  * prev_sf has to be the scalefactor of the previous nonzero, nonspecial
 230  * band, in encoding order, or negative if there was no such band.
 231  */
 232 static inline int ff_sfdelta_can_remove_band(const SingleChannelElement *sce,
 233     const uint8_t *nextband, int prev_sf, int band)
 234 {
 235     return prev_sf >= 0
 236         && sce->sf_idx[nextband[band]] >= (prev_sf - SCALE_MAX_DIFF)
 237         && sce->sf_idx[nextband[band]] <= (prev_sf + SCALE_MAX_DIFF);
 238 }
 239
 240 /*
 241  * Checks whether the specified band's scalefactor could be replaced
 242  * with another one without violating SF delta encoding constraints.
 243  * prev_sf has to be the scalefactor of the previous nonzero, nonsepcial
 244  * band, in encoding order, or negative if there was no such band.
 245  */
 246 static inline int ff_sfdelta_can_replace(const SingleChannelElement *sce,
 247     const uint8_t *nextband, int prev_sf, int new_sf, int band)
 248 {
 249     return new_sf >= (prev_sf - SCALE_MAX_DIFF)
 250         && new_sf <= (prev_sf + SCALE_MAX_DIFF)
 251         && sce->sf_idx[nextband[band]] >= (new_sf - SCALE_MAX_DIFF)
 252         && sce->sf_idx[nextband[band]] <= (new_sf + SCALE_MAX_DIFF);
 253 }
 254
 255 /**
 256  * linear congruential pseudorandom number generator
 257  *
 258  * @param   previous_val    pointer to the current state of the generator
 259  *
 260  * @return  Returns a 32-bit pseudorandom integer
 261  */
 262 static av_always_inline int lcg_random(unsigned previous_val)
 263 {
 264     union { unsigned u; int s; } v = { previous_val * 1664525u + 1013904223 };
 265     return v.s;
 266 }
 267
 268 #define ERROR_IF(cond, ...) \
 269     if (cond) { \
 270         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, __VA_ARGS__); \
 271         return AVERROR(EINVAL); \
 272     }
 273
 274 #define WARN_IF(cond, ...) \
 275     if (cond) { \
 276         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, __VA_ARGS__); \
 277     }
 278
 279 #endif /* AVCODEC_AACENC_UTILS_H */