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,
  32                           uint16_t **prun_table, 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 int ff_wma_init(AVCodecContext * avctx, int flags2)
  66 {
  67     WMADecodeContext *s = avctx->priv_data;
  68     int i;
  69     float *window;
  70     float bps1, high_freq;
  71     volatile float bps;
  72     int sample_rate1;
  73     int coef_vlc_table;
  74
  75     s->sample_rate = avctx->sample_rate;
  76     s->nb_channels = avctx->channels;
  77     s->bit_rate = avctx->bit_rate;
  78     s->block_align = avctx->block_align;
  79
  80     dsputil_init(&s->dsp, avctx);
  81
  82     if (avctx->codec->id == CODEC_ID_WMAV1) {
  83         s->version = 1;
  84     } else {
  85         s->version = 2;
  86     }
  87
  88     /* compute MDCT block size */
  89     if (s->sample_rate <= 16000) {
  90         s->frame_len_bits = 9;
  91     } else if (s->sample_rate <= 22050 ||
  92                (s->sample_rate <= 32000 && s->version == 1)) {
  93         s->frame_len_bits = 10;
  94     } else {
  95         s->frame_len_bits = 11;
  96     }
  97     s->frame_len = 1 << s->frame_len_bits;
  98     if (s->use_variable_block_len) {
  99         int nb_max, nb;
 100         nb = ((flags2 >> 3) & 3) + 1;
 101         if ((s->bit_rate / s->nb_channels) >= 32000)
 102             nb += 2;
 103         nb_max = s->frame_len_bits - BLOCK_MIN_BITS;
 104         if (nb > nb_max)
 105             nb = nb_max;
 106         s->nb_block_sizes = nb + 1;
 107     } else {
 108         s->nb_block_sizes = 1;
 109     }
 110
 111     /* init rate dependent parameters */
 112     s->use_noise_coding = 1;
 113     high_freq = s->sample_rate * 0.5;
 114
 115     /* if version 2, then the rates are normalized */
 116     sample_rate1 = s->sample_rate;
 117     if (s->version == 2) {
 118         if (sample_rate1 >= 44100)
 119             sample_rate1 = 44100;
 120         else if (sample_rate1 >= 22050)
 121             sample_rate1 = 22050;
 122         else if (sample_rate1 >= 16000)
 123             sample_rate1 = 16000;
 124         else if (sample_rate1 >= 11025)
 125             sample_rate1 = 11025;
 126         else if (sample_rate1 >= 8000)
 127             sample_rate1 = 8000;
 128     }
 129
 130     bps = (float)s->bit_rate / (float)(s->nb_channels * s->sample_rate);
 131     s->byte_offset_bits = av_log2((int)(bps * s->frame_len / 8.0 + 0.5)) + 2;
 132
 133     /* compute high frequency value and choose if noise coding should
 134        be activated */
 135     bps1 = bps;
 136     if (s->nb_channels == 2)
 137         bps1 = bps * 1.6;
 138     if (sample_rate1 == 44100) {
 139         if (bps1 >= 0.61)
 140             s->use_noise_coding = 0;
 141         else
 142             high_freq = high_freq * 0.4;
 143     } else if (sample_rate1 == 22050) {
 144         if (bps1 >= 1.16)
 145             s->use_noise_coding = 0;
 146         else if (bps1 >= 0.72)
 147             high_freq = high_freq * 0.7;
 148         else
 149             high_freq = high_freq * 0.6;
 150     } else if (sample_rate1 == 16000) {
 151         if (bps > 0.5)
 152             high_freq = high_freq * 0.5;
 153         else
 154             high_freq = high_freq * 0.3;
 155     } else if (sample_rate1 == 11025) {
 156         high_freq = high_freq * 0.7;
 157     } else if (sample_rate1 == 8000) {
 158         if (bps <= 0.625) {
 159             high_freq = high_freq * 0.5;
 160         } else if (bps > 0.75) {
 161             s->use_noise_coding = 0;
 162         } else {
 163             high_freq = high_freq * 0.65;
 164         }
 165     } else {
 166         if (bps >= 0.8) {
 167             high_freq = high_freq * 0.75;
 168         } else if (bps >= 0.6) {
 169             high_freq = high_freq * 0.6;
 170         } else {
 171             high_freq = high_freq * 0.5;
 172         }
 173     }
 174     dprintf("flags1=0x%x flags2=0x%x\n", flags1, flags2);
 175     dprintf("version=%d channels=%d sample_rate=%d bitrate=%d block_align=%d\n",
 176            s->version, s->nb_channels, s->sample_rate, s->bit_rate,
 177            s->block_align);
 178     dprintf("bps=%f bps1=%f high_freq=%f bitoffset=%d\n",
 179            bps, bps1, high_freq, s->byte_offset_bits);
 180     dprintf("use_noise_coding=%d use_exp_vlc=%d nb_block_sizes=%d\n",
 181            s->use_noise_coding, s->use_exp_vlc, s->nb_block_sizes);
 182
 183     /* compute the scale factor band sizes for each MDCT block size */
 184     {
 185         int a, b, pos, lpos, k, block_len, i, j, n;
 186         const uint8_t *table;
 187
 188         if (s->version == 1) {
 189             s->coefs_start = 3;
 190         } else {
 191             s->coefs_start = 0;
 192         }
 193         for(k = 0; k < s->nb_block_sizes; k++) {
 194             block_len = s->frame_len >> k;
 195
 196             if (s->version == 1) {
 197                 lpos = 0;
 198                 for(i=0;i<25;i++) {
 199                     a = wma_critical_freqs[i];
 200                     b = s->sample_rate;
 201                     pos = ((block_len * 2 * a)  + (b >> 1)) / b;
 202                     if (pos > block_len)
 203                         pos = block_len;
 204                     s->exponent_bands[0][i] = pos - lpos;
 205                     if (pos >= block_len) {
 206                         i++;
 207                         break;
 208                     }
 209                     lpos = pos;
 210                 }
 211                 s->exponent_sizes[0] = i;
 212             } else {
 213                 /* hardcoded tables */
 214                 table = NULL;
 215                 a = s->frame_len_bits - BLOCK_MIN_BITS - k;
 216                 if (a < 3) {
 217                     if (s->sample_rate >= 44100)
 218                         table = exponent_band_44100[a];
 219                     else if (s->sample_rate >= 32000)
 220                         table = exponent_band_32000[a];
 221                     else if (s->sample_rate >= 22050)
 222                         table = exponent_band_22050[a];
 223                 }
 224                 if (table) {
 225                     n = *table++;
 226                     for(i=0;i<n;i++)
 227                         s->exponent_bands[k][i] = table[i];
 228                     s->exponent_sizes[k] = n;
 229                 } else {
 230                     j = 0;
 231                     lpos = 0;
 232                     for(i=0;i<25;i++) {
 233                         a = wma_critical_freqs[i];
 234                         b = s->sample_rate;
 235                         pos = ((block_len * 2 * a)  + (b << 1)) / (4 * b);
 236                         pos <<= 2;
 237                         if (pos > block_len)
 238                             pos = block_len;
 239                         if (pos > lpos)
 240                             s->exponent_bands[k][j++] = pos - lpos;
 241                         if (pos >= block_len)
 242                             break;
 243                         lpos = pos;
 244                     }
 245                     s->exponent_sizes[k] = j;
 246                 }
 247             }
 248
 249             /* max number of coefs */
 250             s->coefs_end[k] = (s->frame_len - ((s->frame_len * 9) / 100)) >> k;
 251             /* high freq computation */
 252             s->high_band_start[k] = (int)((block_len * 2 * high_freq) /
 253                                           s->sample_rate + 0.5);
 254             n = s->exponent_sizes[k];
 255             j = 0;
 256             pos = 0;
 257             for(i=0;i<n;i++) {
 258                 int start, end;
 259                 start = pos;
 260                 pos += s->exponent_bands[k][i];
 261                 end = pos;
 262                 if (start < s->high_band_start[k])
 263                     start = s->high_band_start[k];
 264                 if (end > s->coefs_end[k])
 265                     end = s->coefs_end[k];
 266                 if (end > start)
 267                     s->exponent_high_bands[k][j++] = end - start;
 268             }
 269             s->exponent_high_sizes[k] = j;
 270 #if 0
 271             tprintf(s->avctx, "%5d: coefs_end=%d high_band_start=%d nb_high_bands=%d: ",
 272                   s->frame_len >> k,
 273                   s->coefs_end[k],
 274                   s->high_band_start[k],
 275                   s->exponent_high_sizes[k]);
 276             for(j=0;j<s->exponent_high_sizes[k];j++)
 277                 tprintf(s->avctx, " %d", s->exponent_high_bands[k][j]);
 278             tprintf(s->avctx, "\n");
 279 #endif
 280         }
 281     }
 282
 283 #ifdef TRACE
 284     {
 285         int i, j;
 286         for(i = 0; i < s->nb_block_sizes; i++) {
 287             tprintf(s->avctx, "%5d: n=%2d:",
 288                    s->frame_len >> i,
 289                    s->exponent_sizes[i]);
 290             for(j=0;j<s->exponent_sizes[i];j++)
 291                 tprintf(s->avctx, " %d", s->exponent_bands[i][j]);
 292             tprintf(s->avctx, "\n");
 293         }
 294     }
 295 #endif
 296
 297     /* init MDCT windows : simple sinus window */
 298     for(i = 0; i < s->nb_block_sizes; i++) {
 299         int n, j;
 300         float alpha;
 301         n = 1 << (s->frame_len_bits - i);
 302         window = av_malloc(sizeof(float) * n);
 303         alpha = M_PI / (2.0 * n);
 304         for(j=0;j<n;j++) {
 305             window[n - j - 1] = sin((j + 0.5) * alpha);
 306         }
 307         s->windows[i] = window;
 308     }
 309
 310     s->reset_block_lengths = 1;
 311
 312     if (s->use_noise_coding) {
 313
 314         /* init the noise generator */
 315         if (s->use_exp_vlc)
 316             s->noise_mult = 0.02;
 317         else
 318             s->noise_mult = 0.04;
 319
 320 #ifdef TRACE
 321         for(i=0;i<NOISE_TAB_SIZE;i++)
 322             s->noise_table[i] = 1.0 * s->noise_mult;
 323 #else
 324         {
 325             unsigned int seed;
 326             float norm;
 327             seed = 1;
 328             norm = (1.0 / (float)(1LL << 31)) * sqrt(3) * s->noise_mult;
 329             for(i=0;i<NOISE_TAB_SIZE;i++) {
 330                 seed = seed * 314159 + 1;
 331                 s->noise_table[i] = (float)((int)seed) * norm;
 332             }
 333         }
 334 #endif
 335     }
 336
 337     /* choose the VLC tables for the coefficients */
 338     coef_vlc_table = 2;
 339     if (s->sample_rate >= 32000) {
 340         if (bps1 < 0.72)
 341             coef_vlc_table = 0;
 342         else if (bps1 < 1.16)
 343             coef_vlc_table = 1;
 344     }
 345     s->coef_vlcs[0]= &coef_vlcs[coef_vlc_table * 2    ];
 346     s->coef_vlcs[1]= &coef_vlcs[coef_vlc_table * 2 + 1];
 347     init_coef_vlc(&s->coef_vlc[0], &s->run_table[0], &s->level_table[0], &s->int_table[0],
 348                   s->coef_vlcs[0]);
 349     init_coef_vlc(&s->coef_vlc[1], &s->run_table[1], &s->level_table[1], &s->int_table[1],
 350                   s->coef_vlcs[1]);
 351
 352     return 0;
 353 }
 354
 355 int ff_wma_total_gain_to_bits(int total_gain){
 356          if (total_gain < 15) return 13;
 357     else if (total_gain < 32) return 12;
 358     else if (total_gain < 40) return 11;
 359     else if (total_gain < 45) return 10;
 360     else                      return  9;
 361 }
 362
 363 int ff_wma_end(AVCodecContext *avctx)
 364 {
 365     WMADecodeContext *s = avctx->priv_data;
 366     int i;
 367
 368     for(i = 0; i < s->nb_block_sizes; i++)
 369         ff_mdct_end(&s->mdct_ctx[i]);
 370     for(i = 0; i < s->nb_block_sizes; i++)
 371         av_free(s->windows[i]);
 372
 373     if (s->use_exp_vlc) {
 374         free_vlc(&s->exp_vlc);
 375     }
 376     if (s->use_noise_coding) {
 377         free_vlc(&s->hgain_vlc);
 378     }
 379     for(i = 0;i < 2; i++) {
 380         free_vlc(&s->coef_vlc[i]);
 381         av_free(s->run_table[i]);
 382         av_free(s->level_table[i]);
 383     }
 384
 385     return 0;
 386 }