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

   1 /*
   2  * WMA compatible codec
   3  * Copyright (c) 2002-2007 The FFmpeg Project
   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 #include "avcodec.h"
  23 #include "wma.h"
  24 #include "wmadata.h"
  25
  26 #undef NDEBUG
  27 #include <assert.h>
  28
  29 /* XXX: use same run/length optimization as mpeg decoders */
  30 //FIXME maybe split decode / encode or pass flag
  31 static void init_coef_vlc(VLC *vlc, uint16_t **prun_table,
  32                           uint16_t **plevel_table, uint16_t **pint_table,
  33                           const CoefVLCTable *vlc_table)
  34 {
  35     int n = vlc_table->n;
  36     const uint8_t  *table_bits   = vlc_table->huffbits;
  37     const uint32_t *table_codes  = vlc_table->huffcodes;
  38     const uint16_t *levels_table = vlc_table->levels;
  39     uint16_t *run_table, *level_table, *int_table;
  40     int i, l, j, k, level;
  41
  42     init_vlc(vlc, VLCBITS, n, table_bits, 1, 1, table_codes, 4, 4, 0);
  43
  44     run_table   = av_malloc(n * sizeof(uint16_t));
  45     level_table = av_malloc(n * sizeof(uint16_t));
  46     int_table   = av_malloc(n * sizeof(uint16_t));
  47     i = 2;
  48     level = 1;
  49     k = 0;
  50     while (i < n) {
  51         int_table[k] = i;
  52         l = levels_table[k++];
  53         for (j = 0; j < l; j++) {
  54             run_table[i]   = j;
  55             level_table[i] = level;
  56             i++;
  57         }
  58         level++;
  59     }
  60     *prun_table   = run_table;
  61     *plevel_table = level_table;
  62     *pint_table   = int_table;
  63 }
  64
  65 /**
  66  *@brief Get the samples per frame for this stream.
  67  *@param sample_rate output sample_rate
  68  *@param version wma version
  69  *@param decode_flags codec compression features
  70  *@return log2 of the number of output samples per frame
  71  */
  72 int av_cold ff_wma_get_frame_len_bits(int sample_rate, int version,
  73                                       unsigned int decode_flags)
  74 {
  75
  76     int frame_len_bits;
  77
  78     if (sample_rate <= 16000)
  79         frame_len_bits = 9;
  80     else if (sample_rate <= 22050 ||
  81              (sample_rate <= 32000 && version == 1))
  82         frame_len_bits = 10;
  83     else
  84         frame_len_bits = 11;
  85
  86     return frame_len_bits;
  87 }
  88
  89 int ff_wma_init(AVCodecContext *avctx, int flags2)
  90 {
  91     WMACodecContext *s = avctx->priv_data;
  92     int i;
  93     float bps1, high_freq;
  94     volatile float bps;
  95     int sample_rate1;
  96     int coef_vlc_table;
  97
  98     if (   avctx->sample_rate <= 0 || avctx->sample_rate > 50000
  99         || avctx->channels    <= 0 || avctx->channels    > 8
 100         || avctx->bit_rate    <= 0)
 101         return -1;
 102
 103     s->sample_rate = avctx->sample_rate;
 104     s->nb_channels = avctx->channels;
 105     s->bit_rate    = avctx->bit_rate;
 106     s->block_align = avctx->block_align;
 107
 108     dsputil_init(&s->dsp, avctx);
 109
 110     if (avctx->codec->id == CODEC_ID_WMAV1) {
 111         s->version = 1;
 112     } else {
 113         s->version = 2;
 114     }
 115
 116     /* compute MDCT block size */
 117     s->frame_len_bits = ff_wma_get_frame_len_bits(s->sample_rate, s->version, 0);
 118
 119     s->frame_len = 1 << s->frame_len_bits;
 120     if (s->use_variable_block_len) {
 121         int nb_max, nb;
 122         nb = ((flags2 >> 3) & 3) + 1;
 123         if ((s->bit_rate / s->nb_channels) >= 32000)
 124             nb += 2;
 125         nb_max = s->frame_len_bits - BLOCK_MIN_BITS;
 126         if (nb > nb_max)
 127             nb = nb_max;
 128         s->nb_block_sizes = nb + 1;
 129     } else {
 130         s->nb_block_sizes = 1;
 131     }
 132
 133     /* init rate dependent parameters */
 134     s->use_noise_coding = 1;
 135     high_freq = s->sample_rate * 0.5;
 136
 137     /* if version 2, then the rates are normalized */
 138     sample_rate1 = s->sample_rate;
 139     if (s->version == 2) {
 140         if (sample_rate1 >= 44100)
 141             sample_rate1 = 44100;
 142         else if (sample_rate1 >= 22050)
 143             sample_rate1 = 22050;
 144         else if (sample_rate1 >= 16000)
 145             sample_rate1 = 16000;
 146         else if (sample_rate1 >= 11025)
 147             sample_rate1 = 11025;
 148         else if (sample_rate1 >= 8000)
 149             sample_rate1 = 8000;
 150     }
 151
 152     bps = (float)s->bit_rate / (float)(s->nb_channels * s->sample_rate);
 153     s->byte_offset_bits = av_log2((int)(bps * s->frame_len / 8.0 + 0.5)) + 2;
 154
 155     /* compute high frequency value and choose if noise coding should
 156        be activated */
 157     bps1 = bps;
 158     if (s->nb_channels == 2)
 159         bps1 = bps * 1.6;
 160     if (sample_rate1 == 44100) {
 161         if (bps1 >= 0.61)
 162             s->use_noise_coding = 0;
 163         else
 164             high_freq = high_freq * 0.4;
 165     } else if (sample_rate1 == 22050) {
 166         if (bps1 >= 1.16)
 167             s->use_noise_coding = 0;
 168         else if (bps1 >= 0.72)
 169             high_freq = high_freq * 0.7;
 170         else
 171             high_freq = high_freq * 0.6;
 172     } else if (sample_rate1 == 16000) {
 173         if (bps > 0.5)
 174             high_freq = high_freq * 0.5;
 175         else
 176             high_freq = high_freq * 0.3;
 177     } else if (sample_rate1 == 11025) {
 178         high_freq = high_freq * 0.7;
 179     } else if (sample_rate1 == 8000) {
 180         if (bps <= 0.625) {
 181             high_freq = high_freq * 0.5;
 182         } else if (bps > 0.75) {
 183             s->use_noise_coding = 0;
 184         } else {
 185             high_freq = high_freq * 0.65;
 186         }
 187     } else {
 188         if (bps >= 0.8) {
 189             high_freq = high_freq * 0.75;
 190         } else if (bps >= 0.6) {
 191             high_freq = high_freq * 0.6;
 192         } else {
 193             high_freq = high_freq * 0.5;
 194         }
 195     }
 196     dprintf(s->avctx, "flags2=0x%x\n", flags2);
 197     dprintf(s->avctx, "version=%d channels=%d sample_rate=%d bitrate=%d block_align=%d\n",
 198             s->version, s->nb_channels, s->sample_rate, s->bit_rate,
 199             s->block_align);
 200     dprintf(s->avctx, "bps=%f bps1=%f high_freq=%f bitoffset=%d\n",
 201             bps, bps1, high_freq, s->byte_offset_bits);
 202     dprintf(s->avctx, "use_noise_coding=%d use_exp_vlc=%d nb_block_sizes=%d\n",
 203             s->use_noise_coding, s->use_exp_vlc, s->nb_block_sizes);
 204
 205     /* compute the scale factor band sizes for each MDCT block size */
 206     {
 207         int a, b, pos, lpos, k, block_len, i, j, n;
 208         const uint8_t *table;
 209
 210         if (s->version == 1) {
 211             s->coefs_start = 3;
 212         } else {
 213             s->coefs_start = 0;
 214         }
 215         for (k = 0; k < s->nb_block_sizes; k++) {
 216             block_len = s->frame_len >> k;
 217
 218             if (s->version == 1) {
 219                 lpos = 0;
 220                 for (i = 0; i < 25; i++) {
 221                     a = wma_critical_freqs[i];
 222                     b = s->sample_rate;
 223                     pos = ((block_len * 2 * a) + (b >> 1)) / b;
 224                     if (pos > block_len)
 225                         pos = block_len;
 226                     s->exponent_bands[0][i] = pos - lpos;
 227                     if (pos >= block_len) {
 228                         i++;
 229                         break;
 230                     }
 231                     lpos = pos;
 232                 }
 233                 s->exponent_sizes[0] = i;
 234             } else {
 235                 /* hardcoded tables */
 236                 table = NULL;
 237                 a = s->frame_len_bits - BLOCK_MIN_BITS - k;
 238                 if (a < 3) {
 239                     if (s->sample_rate >= 44100)
 240                         table = exponent_band_44100[a];
 241                     else if (s->sample_rate >= 32000)
 242                         table = exponent_band_32000[a];
 243                     else if (s->sample_rate >= 22050)
 244                         table = exponent_band_22050[a];
 245                 }
 246                 if (table) {
 247                     n = *table++;
 248                     for (i = 0; i < n; i++)
 249                         s->exponent_bands[k][i] = table[i];
 250                     s->exponent_sizes[k] = n;
 251                 } else {
 252                     j = 0;
 253                     lpos = 0;
 254                     for (i = 0; i < 25; i++) {
 255                         a = wma_critical_freqs[i];
 256                         b = s->sample_rate;
 257                         pos = ((block_len * 2 * a) + (b << 1)) / (4 * b);
 258                         pos <<= 2;
 259                         if (pos > block_len)
 260                             pos = block_len;
 261                         if (pos > lpos)
 262                             s->exponent_bands[k][j++] = pos - lpos;
 263                         if (pos >= block_len)
 264                             break;
 265                         lpos = pos;
 266                     }
 267                     s->exponent_sizes[k] = j;
 268                 }
 269             }
 270
 271             /* max number of coefs */
 272             s->coefs_end[k] = (s->frame_len - ((s->frame_len * 9) / 100)) >> k;
 273             /* high freq computation */
 274             s->high_band_start[k] = (int)((block_len * 2 * high_freq) /
 275                                           s->sample_rate + 0.5);
 276             n = s->exponent_sizes[k];
 277             j = 0;
 278             pos = 0;
 279             for (i = 0; i < n; i++) {
 280                 int start, end;
 281                 start = pos;
 282                 pos += s->exponent_bands[k][i];
 283                 end = pos;
 284                 if (start < s->high_band_start[k])
 285                     start = s->high_band_start[k];
 286                 if (end > s->coefs_end[k])
 287                     end = s->coefs_end[k];
 288                 if (end > start)
 289                     s->exponent_high_bands[k][j++] = end - start;
 290             }
 291             s->exponent_high_sizes[k] = j;
 292 #if 0
 293             tprintf(s->avctx, "%5d: coefs_end=%d high_band_start=%d nb_high_bands=%d: ",
 294                     s->frame_len >> k,
 295                     s->coefs_end[k],
 296                     s->high_band_start[k],
 297                     s->exponent_high_sizes[k]);
 298             for (j = 0; j < s->exponent_high_sizes[k]; j++)
 299                 tprintf(s->avctx, " %d", s->exponent_high_bands[k][j]);
 300             tprintf(s->avctx, "\n");
 301 #endif
 302         }
 303     }
 304
 305 #ifdef TRACE
 306     {
 307         int i, j;
 308         for (i = 0; i < s->nb_block_sizes; i++) {
 309             tprintf(s->avctx, "%5d: n=%2d:",
 310                     s->frame_len >> i,
 311                     s->exponent_sizes[i]);
 312             for (j = 0; j < s->exponent_sizes[i]; j++)
 313                 tprintf(s->avctx, " %d", s->exponent_bands[i][j]);
 314             tprintf(s->avctx, "\n");
 315         }
 316     }
 317 #endif
 318
 319     /* init MDCT windows : simple sinus window */
 320     for (i = 0; i < s->nb_block_sizes; i++) {
 321         int n;
 322         n = 1 << (s->frame_len_bits - i);
 323         ff_sine_window_init(ff_sine_windows[s->frame_len_bits - i - 7], n);
 324         s->windows[i] = ff_sine_windows[s->frame_len_bits - i - 7];
 325     }
 326
 327     s->reset_block_lengths = 1;
 328
 329     if (s->use_noise_coding) {
 330
 331         /* init the noise generator */
 332         if (s->use_exp_vlc)
 333             s->noise_mult = 0.02;
 334         else
 335             s->noise_mult = 0.04;
 336
 337 #ifdef TRACE
 338         for (i = 0; i < NOISE_TAB_SIZE; i++)
 339             s->noise_table[i] = 1.0 * s->noise_mult;
 340 #else
 341         {
 342             unsigned int seed;
 343             float norm;
 344             seed = 1;
 345             norm = (1.0 / (float)(1LL << 31)) * sqrt(3) * s->noise_mult;
 346             for (i = 0; i < NOISE_TAB_SIZE; i++) {
 347                 seed = seed * 314159 + 1;
 348                 s->noise_table[i] = (float)((int)seed) * norm;
 349             }
 350         }
 351 #endif
 352     }
 353
 354     /* choose the VLC tables for the coefficients */
 355     coef_vlc_table = 2;
 356     if (s->sample_rate >= 32000) {
 357         if (bps1 < 0.72)
 358             coef_vlc_table = 0;
 359         else if (bps1 < 1.16)
 360             coef_vlc_table = 1;
 361     }
 362     s->coef_vlcs[0]= &coef_vlcs[coef_vlc_table * 2    ];
 363     s->coef_vlcs[1]= &coef_vlcs[coef_vlc_table * 2 + 1];
 364     init_coef_vlc(&s->coef_vlc[0], &s->run_table[0], &s->level_table[0], &s->int_table[0],
 365                   s->coef_vlcs[0]);
 366     init_coef_vlc(&s->coef_vlc[1], &s->run_table[1], &s->level_table[1], &s->int_table[1],
 367                   s->coef_vlcs[1]);
 368
 369     return 0;
 370 }
 371
 372 int ff_wma_total_gain_to_bits(int total_gain)
 373 {
 374          if (total_gain < 15) return 13;
 375     else if (total_gain < 32) return 12;
 376     else if (total_gain < 40) return 11;
 377     else if (total_gain < 45) return 10;
 378     else                      return  9;
 379 }
 380
 381 int ff_wma_end(AVCodecContext *avctx)
 382 {
 383     WMACodecContext *s = avctx->priv_data;
 384     int i;
 385
 386     for (i = 0; i < s->nb_block_sizes; i++)
 387         ff_mdct_end(&s->mdct_ctx[i]);
 388
 389     if (s->use_exp_vlc) {
 390         free_vlc(&s->exp_vlc);
 391     }
 392     if (s->use_noise_coding) {
 393         free_vlc(&s->hgain_vlc);
 394     }
 395     for (i = 0; i < 2; i++) {
 396         free_vlc(&s->coef_vlc[i]);
 397         av_free(s->run_table[i]);
 398         av_free(s->level_table[i]);
 399         av_free(s->int_table[i]);
 400     }
 401
 402     return 0;
 403 }