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 "libavutil/attributes.h"
  23
  24 #include "avcodec.h"
  25 #include "internal.h"
  26 #include "sinewin.h"
  27 #include "wma.h"
  28 #include "wma_common.h"
  29 #include "wma_freqs.h"
  30 #include "wmadata.h"
  31
  32 /* XXX: use same run/length optimization as mpeg decoders */
  33 // FIXME maybe split decode / encode or pass flag
  34 static av_cold int init_coef_vlc(VLC *vlc, uint16_t **prun_table,
  35                                  float **plevel_table, uint16_t **pint_table,
  36                                  const CoefVLCTable *vlc_table)
  37 {
  38     int n                        = vlc_table->n;
  39     const uint8_t  *table_bits   = vlc_table->huffbits;
  40     const uint32_t *table_codes  = vlc_table->huffcodes;
  41     const uint16_t *levels_table = vlc_table->levels;
  42     uint16_t *run_table, *level_table, *int_table;
  43     float *flevel_table;
  44     int i, l, j, k, level;
  45
  46     init_vlc(vlc, VLCBITS, n, table_bits, 1, 1, table_codes, 4, 4, 0);
  47
  48     run_table    = av_malloc_array(n, sizeof(uint16_t));
  49     level_table  = av_malloc_array(n, sizeof(uint16_t));
  50     flevel_table = av_malloc_array(n, sizeof(*flevel_table));
  51     int_table    = av_malloc_array(n, sizeof(uint16_t));
  52     if (!run_table || !level_table || !flevel_table || !int_table) {
  53         av_freep(&run_table);
  54         av_freep(&level_table);
  55         av_freep(&flevel_table);
  56         av_freep(&int_table);
  57         return AVERROR(ENOMEM);
  58     }
  59     i            = 2;
  60     level        = 1;
  61     k            = 0;
  62     while (i < n) {
  63         int_table[k] = i;
  64         l            = levels_table[k++];
  65         for (j = 0; j < l; j++) {
  66             run_table[i]    = j;
  67             level_table[i]  = level;
  68             flevel_table[i] = level;
  69             i++;
  70         }
  71         level++;
  72     }
  73     *prun_table   = run_table;
  74     *plevel_table = flevel_table;
  75     *pint_table   = int_table;
  76     av_free(level_table);
  77
  78     return 0;
  79 }
  80
  81 av_cold int ff_wma_init(AVCodecContext *avctx, int flags2)
  82 {
  83     WMACodecContext *s = avctx->priv_data;
  84     int i, ret;
  85     float bps1, high_freq;
  86     volatile float bps;
  87     int sample_rate1;
  88     int coef_vlc_table;
  89
  90     if (avctx->sample_rate <= 0 || avctx->sample_rate > 50000 ||
  91         avctx->channels    <= 0 || avctx->channels    > 2     ||
  92         avctx->bit_rate    <= 0)
  93         return -1;
  94
  95
  96     if (avctx->codec->id == AV_CODEC_ID_WMAV1)
  97         s->version = 1;
  98     else
  99         s->version = 2;
 100
 101     /* compute MDCT block size */
 102     s->frame_len_bits = ff_wma_get_frame_len_bits(avctx->sample_rate,
 103                                                   s->version, 0);
 104     s->next_block_len_bits = s->frame_len_bits;
 105     s->prev_block_len_bits = s->frame_len_bits;
 106     s->block_len_bits      = s->frame_len_bits;
 107
 108     s->frame_len = 1 << s->frame_len_bits;
 109     if (s->use_variable_block_len) {
 110         int nb_max, nb;
 111         nb = ((flags2 >> 3) & 3) + 1;
 112         if ((avctx->bit_rate / avctx->channels) >= 32000)
 113             nb += 2;
 114         nb_max = s->frame_len_bits - BLOCK_MIN_BITS;
 115         if (nb > nb_max)
 116             nb = nb_max;
 117         s->nb_block_sizes = nb + 1;
 118     } else
 119         s->nb_block_sizes = 1;
 120
 121     /* init rate dependent parameters */
 122     s->use_noise_coding = 1;
 123     high_freq           = avctx->sample_rate * 0.5;
 124
 125     /* if version 2, then the rates are normalized */
 126     sample_rate1 = avctx->sample_rate;
 127     if (s->version == 2) {
 128         if (sample_rate1 >= 44100)
 129             sample_rate1 = 44100;
 130         else if (sample_rate1 >= 22050)
 131             sample_rate1 = 22050;
 132         else if (sample_rate1 >= 16000)
 133             sample_rate1 = 16000;
 134         else if (sample_rate1 >= 11025)
 135             sample_rate1 = 11025;
 136         else if (sample_rate1 >= 8000)
 137             sample_rate1 = 8000;
 138     }
 139
 140     bps                 = (float) avctx->bit_rate /
 141                           (float) (avctx->channels * avctx->sample_rate);
 142     s->byte_offset_bits = av_log2((int) (bps * s->frame_len / 8.0 + 0.5)) + 2;
 143     if (s->byte_offset_bits + 3 > MIN_CACHE_BITS) {
 144         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "byte_offset_bits %d is too large\n", s->byte_offset_bits);
 145         return AVERROR_PATCHWELCOME;
 146     }
 147
 148     /* compute high frequency value and choose if noise coding should
 149      * be activated */
 150     bps1 = bps;
 151     if (avctx->channels == 2)
 152         bps1 = bps * 1.6;
 153     if (sample_rate1 == 44100) {
 154         if (bps1 >= 0.61)
 155             s->use_noise_coding = 0;
 156         else
 157             high_freq = high_freq * 0.4;
 158     } else if (sample_rate1 == 22050) {
 159         if (bps1 >= 1.16)
 160             s->use_noise_coding = 0;
 161         else if (bps1 >= 0.72)
 162             high_freq = high_freq * 0.7;
 163         else
 164             high_freq = high_freq * 0.6;
 165     } else if (sample_rate1 == 16000) {
 166         if (bps > 0.5)
 167             high_freq = high_freq * 0.5;
 168         else
 169             high_freq = high_freq * 0.3;
 170     } else if (sample_rate1 == 11025)
 171         high_freq = high_freq * 0.7;
 172     else if (sample_rate1 == 8000) {
 173         if (bps <= 0.625)
 174             high_freq = high_freq * 0.5;
 175         else if (bps > 0.75)
 176             s->use_noise_coding = 0;
 177         else
 178             high_freq = high_freq * 0.65;
 179     } else {
 180         if (bps >= 0.8)
 181             high_freq = high_freq * 0.75;
 182         else if (bps >= 0.6)
 183             high_freq = high_freq * 0.6;
 184         else
 185             high_freq = high_freq * 0.5;
 186     }
 187     ff_dlog(s->avctx, "flags2=0x%x\n", flags2);
 188     ff_dlog(s->avctx, "version=%d channels=%d sample_rate=%d bitrate=%d block_align=%d\n",
 189             s->version, avctx->channels, avctx->sample_rate, avctx->bit_rate,
 190             avctx->block_align);
 191     ff_dlog(s->avctx, "bps=%f bps1=%f high_freq=%f bitoffset=%d\n",
 192             bps, bps1, high_freq, s->byte_offset_bits);
 193     ff_dlog(s->avctx, "use_noise_coding=%d use_exp_vlc=%d nb_block_sizes=%d\n",
 194             s->use_noise_coding, s->use_exp_vlc, s->nb_block_sizes);
 195
 196     /* compute the scale factor band sizes for each MDCT block size */
 197     {
 198         int a, b, pos, lpos, k, block_len, i, j, n;
 199         const uint8_t *table;
 200
 201         if (s->version == 1)
 202             s->coefs_start = 3;
 203         else
 204             s->coefs_start = 0;
 205         for (k = 0; k < s->nb_block_sizes; k++) {
 206             block_len = s->frame_len >> k;
 207
 208             if (s->version == 1) {
 209                 lpos = 0;
 210                 for (i = 0; i < 25; i++) {
 211                     a   = ff_wma_critical_freqs[i];
 212                     b   = avctx->sample_rate;
 213                     pos = ((block_len * 2 * a) + (b >> 1)) / b;
 214                     if (pos > block_len)
 215                         pos = block_len;
 216                     s->exponent_bands[0][i] = pos - lpos;
 217                     if (pos >= block_len) {
 218                         i++;
 219                         break;
 220                     }
 221                     lpos = pos;
 222                 }
 223                 s->exponent_sizes[0] = i;
 224             } else {
 225                 /* hardcoded tables */
 226                 table = NULL;
 227                 a     = s->frame_len_bits - BLOCK_MIN_BITS - k;
 228                 if (a < 3) {
 229                     if (avctx->sample_rate >= 44100)
 230                         table = exponent_band_44100[a];
 231                     else if (avctx->sample_rate >= 32000)
 232                         table = exponent_band_32000[a];
 233                     else if (avctx->sample_rate >= 22050)
 234                         table = exponent_band_22050[a];
 235                 }
 236                 if (table) {
 237                     n = *table++;
 238                     for (i = 0; i < n; i++)
 239                         s->exponent_bands[k][i] = table[i];
 240                     s->exponent_sizes[k] = n;
 241                 } else {
 242                     j    = 0;
 243                     lpos = 0;
 244                     for (i = 0; i < 25; i++) {
 245                         a     = ff_wma_critical_freqs[i];
 246                         b     = avctx->sample_rate;
 247                         pos   = ((block_len * 2 * a) + (b << 1)) / (4 * b);
 248                         pos <<= 2;
 249                         if (pos > block_len)
 250                             pos = block_len;
 251                         if (pos > lpos)
 252                             s->exponent_bands[k][j++] = pos - lpos;
 253                         if (pos >= block_len)
 254                             break;
 255                         lpos = pos;
 256                     }
 257                     s->exponent_sizes[k] = j;
 258                 }
 259             }
 260
 261             /* max number of coefs */
 262             s->coefs_end[k] = (s->frame_len - ((s->frame_len * 9) / 100)) >> k;
 263             /* high freq computation */
 264             s->high_band_start[k] = (int) ((block_len * 2 * high_freq) /
 265                                            avctx->sample_rate + 0.5);
 266             n   = s->exponent_sizes[k];
 267             j   = 0;
 268             pos = 0;
 269             for (i = 0; i < n; i++) {
 270                 int start, end;
 271                 start = pos;
 272                 pos  += s->exponent_bands[k][i];
 273                 end   = pos;
 274                 if (start < s->high_band_start[k])
 275                     start = s->high_band_start[k];
 276                 if (end > s->coefs_end[k])
 277                     end = s->coefs_end[k];
 278                 if (end > start)
 279                     s->exponent_high_bands[k][j++] = end - start;
 280             }
 281             s->exponent_high_sizes[k] = j;
 282 #if 0
 283             ff_tlog(s->avctx, "%5d: coefs_end=%d high_band_start=%d nb_high_bands=%d: ",
 284                     s->frame_len >> k,
 285                     s->coefs_end[k],
 286                     s->high_band_start[k],
 287                     s->exponent_high_sizes[k]);
 288             for (j = 0; j < s->exponent_high_sizes[k]; j++)
 289                 ff_tlog(s->avctx, " %d", s->exponent_high_bands[k][j]);
 290             ff_tlog(s->avctx, "\n");
 291 #endif /* 0 */
 292         }
 293     }
 294
 295 #ifdef TRACE
 296     {
 297         int i, j;
 298         for (i = 0; i < s->nb_block_sizes; i++) {
 299             ff_tlog(s->avctx, "%5d: n=%2d:",
 300                     s->frame_len >> i,
 301                     s->exponent_sizes[i]);
 302             for (j = 0; j < s->exponent_sizes[i]; j++)
 303                 ff_tlog(s->avctx, " %d", s->exponent_bands[i][j]);
 304             ff_tlog(s->avctx, "\n");
 305         }
 306     }
 307 #endif /* TRACE */
 308
 309     /* init MDCT windows : simple sine window */
 310     for (i = 0; i < s->nb_block_sizes; i++) {
 311         ff_init_ff_sine_windows(s->frame_len_bits - i);
 312         s->windows[i] = ff_sine_windows[s->frame_len_bits - i];
 313     }
 314
 315     s->reset_block_lengths = 1;
 316
 317     if (s->use_noise_coding) {
 318         /* init the noise generator */
 319         if (s->use_exp_vlc)
 320             s->noise_mult = 0.02;
 321         else
 322             s->noise_mult = 0.04;
 323
 324 #ifdef TRACE
 325         for (i = 0; i < NOISE_TAB_SIZE; i++)
 326             s->noise_table[i] = 1.0 * s->noise_mult;
 327 #else
 328         {
 329             unsigned int seed;
 330             float norm;
 331             seed = 1;
 332             norm = (1.0 / (float) (1LL << 31)) * sqrt(3) * s->noise_mult;
 333             for (i = 0; i < NOISE_TAB_SIZE; i++) {
 334                 seed              = seed * 314159 + 1;
 335                 s->noise_table[i] = (float) ((int) seed) * norm;
 336             }
 337         }
 338 #endif /* TRACE */
 339     }
 340
 341     s->fdsp = avpriv_float_dsp_alloc(avctx->flags & CODEC_FLAG_BITEXACT);
 342     if (!s->fdsp)
 343         return AVERROR(ENOMEM);
 344
 345     /* choose the VLC tables for the coefficients */
 346     coef_vlc_table = 2;
 347     if (avctx->sample_rate >= 32000) {
 348         if (bps1 < 0.72)
 349             coef_vlc_table = 0;
 350         else if (bps1 < 1.16)
 351             coef_vlc_table = 1;
 352     }
 353     s->coef_vlcs[0] = &coef_vlcs[coef_vlc_table * 2];
 354     s->coef_vlcs[1] = &coef_vlcs[coef_vlc_table * 2 + 1];
 355     ret = init_coef_vlc(&s->coef_vlc[0], &s->run_table[0], &s->level_table[0],
 356                         &s->int_table[0], s->coef_vlcs[0]);
 357     if (ret < 0)
 358         return ret;
 359
 360     return init_coef_vlc(&s->coef_vlc[1], &s->run_table[1], &s->level_table[1],
 361                          &s->int_table[1], s->coef_vlcs[1]);
 362 }
 363
 364 int ff_wma_total_gain_to_bits(int total_gain)
 365 {
 366     if (total_gain < 15)
 367         return 13;
 368     else if (total_gain < 32)
 369         return 12;
 370     else if (total_gain < 40)
 371         return 11;
 372     else if (total_gain < 45)
 373         return 10;
 374     else
 375         return  9;
 376 }
 377
 378 int ff_wma_end(AVCodecContext *avctx)
 379 {
 380     WMACodecContext *s = avctx->priv_data;
 381     int i;
 382
 383     for (i = 0; i < s->nb_block_sizes; i++)
 384         ff_mdct_end(&s->mdct_ctx[i]);
 385
 386     if (s->use_exp_vlc)
 387         ff_free_vlc(&s->exp_vlc);
 388     if (s->use_noise_coding)
 389         ff_free_vlc(&s->hgain_vlc);
 390     for (i = 0; i < 2; i++) {
 391         ff_free_vlc(&s->coef_vlc[i]);
 392         av_freep(&s->run_table[i]);
 393         av_freep(&s->level_table[i]);
 394         av_freep(&s->int_table[i]);
 395     }
 396     av_freep(&s->fdsp);
 397
 398     return 0;
 399 }
 400
 401 /**
 402  * Decode an uncompressed coefficient.
 403  * @param gb GetBitContext
 404  * @return the decoded coefficient
 405  */
 406 unsigned int ff_wma_get_large_val(GetBitContext *gb)
 407 {
 408     /** consumes up to 34 bits */
 409     int n_bits = 8;
 410     /** decode length */
 411     if (get_bits1(gb)) {
 412         n_bits += 8;
 413         if (get_bits1(gb)) {
 414             n_bits += 8;
 415             if (get_bits1(gb))
 416                 n_bits += 7;
 417         }
 418     }
 419     return get_bits_long(gb, n_bits);
 420 }
 421
 422 /**
 423  * Decode run level compressed coefficients.
 424  * @param avctx codec context
 425  * @param gb bitstream reader context
 426  * @param vlc vlc table for get_vlc2
 427  * @param level_table level codes
 428  * @param run_table run codes
 429  * @param version 0 for wma1,2 1 for wmapro
 430  * @param ptr output buffer
 431  * @param offset offset in the output buffer
 432  * @param num_coefs number of input coefficents
 433  * @param block_len input buffer length (2^n)
 434  * @param frame_len_bits number of bits for escaped run codes
 435  * @param coef_nb_bits number of bits for escaped level codes
 436  * @return 0 on success, -1 otherwise
 437  */
 438 int ff_wma_run_level_decode(AVCodecContext *avctx, GetBitContext *gb,
 439                             VLC *vlc, const float *level_table,
 440                             const uint16_t *run_table, int version,
 441                             WMACoef *ptr, int offset, int num_coefs,
 442                             int block_len, int frame_len_bits,
 443                             int coef_nb_bits)
 444 {
 445     int code, level, sign;
 446     const uint32_t *ilvl = (const uint32_t *) level_table;
 447     uint32_t *iptr = (uint32_t *) ptr;
 448     const unsigned int coef_mask = block_len - 1;
 449     for (; offset < num_coefs; offset++) {
 450         code = get_vlc2(gb, vlc->table, VLCBITS, VLCMAX);
 451         if (code > 1) {
 452             /** normal code */
 453             offset                  += run_table[code];
 454             sign                     = get_bits1(gb) - 1;
 455             iptr[offset & coef_mask] = ilvl[code] ^ (sign & 0x80000000);
 456         } else if (code == 1) {
 457             /** EOB */
 458             break;
 459         } else {
 460             /** escape */
 461             if (!version) {
 462                 level = get_bits(gb, coef_nb_bits);
 463                 /** NOTE: this is rather suboptimal. reading
 464                  *  block_len_bits would be better */
 465                 offset += get_bits(gb, frame_len_bits);
 466             } else {
 467                 level = ff_wma_get_large_val(gb);
 468                 /** escape decode */
 469                 if (get_bits1(gb)) {
 470                     if (get_bits1(gb)) {
 471                         if (get_bits1(gb)) {
 472                             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 473                                    "broken escape sequence\n");
 474                             return -1;
 475                         } else
 476                             offset += get_bits(gb, frame_len_bits) + 4;
 477                     } else
 478                         offset += get_bits(gb, 2) + 1;
 479                 }
 480             }
 481             sign                    = get_bits1(gb) - 1;
 482             ptr[offset & coef_mask] = (level ^ sign) - sign;
 483         }
 484     }
 485     /** NOTE: EOB can be omitted */
 486     if (offset > num_coefs) {
 487         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 488                "overflow (%d > %d) in spectral RLE, ignoring\n",
 489                offset,
 490                num_coefs
 491               );
 492         return -1;
 493     }
 494
 495     return 0;
 496 }