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

   1 /*
   2  * WMA compatible encoder
   3  * Copyright (c) 2007 Michael Niedermayer
   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
  25 #undef NDEBUG
  26 #include <assert.h>
  27
  28
  29 static int encode_init(AVCodecContext * avctx){
  30     WMACodecContext *s = avctx->priv_data;
  31     int i, flags1, flags2;
  32     uint8_t *extradata;
  33
  34     s->avctx = avctx;
  35
  36     if(avctx->channels > MAX_CHANNELS) {
  37         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "too many channels: got %i, need %i or fewer",
  38                avctx->channels, MAX_CHANNELS);
  39         return AVERROR(EINVAL);
  40     }
  41
  42     if(avctx->bit_rate < 24*1000) {
  43         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "bitrate too low: got %i, need 24000 or higher\n",
  44                avctx->bit_rate);
  45         return AVERROR(EINVAL);
  46     }
  47
  48     /* extract flag infos */
  49     flags1 = 0;
  50     flags2 = 1;
  51     if (avctx->codec->id == CODEC_ID_WMAV1) {
  52         extradata= av_malloc(4);
  53         avctx->extradata_size= 4;
  54         AV_WL16(extradata, flags1);
  55         AV_WL16(extradata+2, flags2);
  56     } else if (avctx->codec->id == CODEC_ID_WMAV2) {
  57         extradata= av_mallocz(10);
  58         avctx->extradata_size= 10;
  59         AV_WL32(extradata, flags1);
  60         AV_WL16(extradata+4, flags2);
  61     }else
  62         assert(0);
  63     avctx->extradata= extradata;
  64     s->use_exp_vlc = flags2 & 0x0001;
  65     s->use_bit_reservoir = flags2 & 0x0002;
  66     s->use_variable_block_len = flags2 & 0x0004;
  67
  68     ff_wma_init(avctx, flags2);
  69
  70     /* init MDCT */
  71     for(i = 0; i < s->nb_block_sizes; i++)
  72         ff_mdct_init(&s->mdct_ctx[i], s->frame_len_bits - i + 1, 0, 1.0);
  73
  74     avctx->block_align=
  75     s->block_align= avctx->bit_rate*(int64_t)s->frame_len / (avctx->sample_rate*8);
  76 //av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "%d %d %d %d\n", s->block_align, avctx->bit_rate, s->frame_len, avctx->sample_rate);
  77     avctx->frame_size= s->frame_len;
  78
  79     return 0;
  80 }
  81
  82
  83 static void apply_window_and_mdct(AVCodecContext * avctx, const signed short * audio, int len) {
  84     WMACodecContext *s = avctx->priv_data;
  85     int window_index= s->frame_len_bits - s->block_len_bits;
  86     FFTContext *mdct = &s->mdct_ctx[window_index];
  87     int i, j, channel;
  88     const float * win = s->windows[window_index];
  89     int window_len = 1 << s->block_len_bits;
  90     float n = window_len/2;
  91
  92     for (channel = 0; channel < avctx->channels; channel++) {
  93         memcpy(s->output, s->frame_out[channel], sizeof(float)*window_len);
  94         j = channel;
  95         for (i = 0; i < len; i++, j += avctx->channels){
  96             s->output[i+window_len]  = audio[j] / n * win[window_len - i - 1];
  97             s->frame_out[channel][i] = audio[j] / n * win[i];
  98         }
  99         mdct->mdct_calc(mdct, s->coefs[channel], s->output);
 100     }
 101 }
 102
 103 //FIXME use for decoding too
 104 static void init_exp(WMACodecContext *s, int ch, const int *exp_param){
 105     int n;
 106     const uint16_t *ptr;
 107     float v, *q, max_scale, *q_end;
 108
 109     ptr = s->exponent_bands[s->frame_len_bits - s->block_len_bits];
 110     q = s->exponents[ch];
 111     q_end = q + s->block_len;
 112     max_scale = 0;
 113     while (q < q_end) {
 114         /* XXX: use a table */
 115         v = pow(10, *exp_param++ * (1.0 / 16.0));
 116         max_scale= FFMAX(max_scale, v);
 117         n = *ptr++;
 118         do {
 119             *q++ = v;
 120         } while (--n);
 121     }
 122     s->max_exponent[ch] = max_scale;
 123 }
 124
 125 static void encode_exp_vlc(WMACodecContext *s, int ch, const int *exp_param){
 126     int last_exp;
 127     const uint16_t *ptr;
 128     float *q, *q_end;
 129
 130     ptr = s->exponent_bands[s->frame_len_bits - s->block_len_bits];
 131     q = s->exponents[ch];
 132     q_end = q + s->block_len;
 133     if (s->version == 1) {
 134         last_exp= *exp_param++;
 135         assert(last_exp-10 >= 0 && last_exp-10 < 32);
 136         put_bits(&s->pb, 5, last_exp - 10);
 137         q+= *ptr++;
 138     }else
 139         last_exp = 36;
 140     while (q < q_end) {
 141         int exp = *exp_param++;
 142         int code = exp - last_exp + 60;
 143         assert(code >= 0 && code < 120);
 144         put_bits(&s->pb, ff_aac_scalefactor_bits[code], ff_aac_scalefactor_code[code]);
 145         /* XXX: use a table */
 146         q+= *ptr++;
 147         last_exp= exp;
 148     }
 149 }
 150
 151 static int encode_block(WMACodecContext *s, float (*src_coefs)[BLOCK_MAX_SIZE], int total_gain){
 152     int v, bsize, ch, coef_nb_bits, parse_exponents;
 153     float mdct_norm;
 154     int nb_coefs[MAX_CHANNELS];
 155     static const int fixed_exp[25]={20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20};
 156
 157     //FIXME remove duplication relative to decoder
 158     if (s->use_variable_block_len) {
 159         assert(0); //FIXME not implemented
 160     }else{
 161         /* fixed block len */
 162         s->next_block_len_bits = s->frame_len_bits;
 163         s->prev_block_len_bits = s->frame_len_bits;
 164         s->block_len_bits = s->frame_len_bits;
 165     }
 166
 167     s->block_len = 1 << s->block_len_bits;
 168 //     assert((s->block_pos + s->block_len) <= s->frame_len);
 169     bsize = s->frame_len_bits - s->block_len_bits;
 170
 171     //FIXME factor
 172     v = s->coefs_end[bsize] - s->coefs_start;
 173     for(ch = 0; ch < s->nb_channels; ch++)
 174         nb_coefs[ch] = v;
 175     {
 176         int n4 = s->block_len / 2;
 177         mdct_norm = 1.0 / (float)n4;
 178         if (s->version == 1) {
 179             mdct_norm *= sqrt(n4);
 180         }
 181     }
 182
 183     if (s->nb_channels == 2) {
 184         put_bits(&s->pb, 1, s->ms_stereo= 1);
 185     }
 186
 187     for(ch = 0; ch < s->nb_channels; ch++) {
 188         s->channel_coded[ch] = 1; //FIXME only set channel_coded when needed, instead of always
 189         if (s->channel_coded[ch]) {
 190             init_exp(s, ch, fixed_exp);
 191         }
 192     }
 193
 194     for(ch = 0; ch < s->nb_channels; ch++) {
 195         if (s->channel_coded[ch]) {
 196             WMACoef *coefs1;
 197             float *coefs, *exponents, mult;
 198             int i, n;
 199
 200             coefs1 = s->coefs1[ch];
 201             exponents = s->exponents[ch];
 202             mult = pow(10, total_gain * 0.05) / s->max_exponent[ch];
 203             mult *= mdct_norm;
 204             coefs = src_coefs[ch];
 205             if (s->use_noise_coding && 0) {
 206                 assert(0); //FIXME not implemented
 207             } else {
 208                 coefs += s->coefs_start;
 209                 n = nb_coefs[ch];
 210                 for(i = 0;i < n; i++){
 211                     double t= *coefs++ / (exponents[i] * mult);
 212                     if(t<-32768 || t>32767)
 213                         return -1;
 214
 215                     coefs1[i] = lrint(t);
 216                 }
 217             }
 218         }
 219     }
 220
 221     v = 0;
 222     for(ch = 0; ch < s->nb_channels; ch++) {
 223         int a = s->channel_coded[ch];
 224         put_bits(&s->pb, 1, a);
 225         v |= a;
 226     }
 227
 228     if (!v)
 229         return 1;
 230
 231     for(v= total_gain-1; v>=127; v-= 127)
 232         put_bits(&s->pb, 7, 127);
 233     put_bits(&s->pb, 7, v);
 234
 235     coef_nb_bits= ff_wma_total_gain_to_bits(total_gain);
 236
 237     if (s->use_noise_coding) {
 238         for(ch = 0; ch < s->nb_channels; ch++) {
 239             if (s->channel_coded[ch]) {
 240                 int i, n;
 241                 n = s->exponent_high_sizes[bsize];
 242                 for(i=0;i<n;i++) {
 243                     put_bits(&s->pb, 1, s->high_band_coded[ch][i]= 0);
 244                     if (0)
 245                         nb_coefs[ch] -= s->exponent_high_bands[bsize][i];
 246                 }
 247             }
 248         }
 249     }
 250
 251     parse_exponents = 1;
 252     if (s->block_len_bits != s->frame_len_bits) {
 253         put_bits(&s->pb, 1, parse_exponents);
 254     }
 255
 256     if (parse_exponents) {
 257         for(ch = 0; ch < s->nb_channels; ch++) {
 258             if (s->channel_coded[ch]) {
 259                 if (s->use_exp_vlc) {
 260                     encode_exp_vlc(s, ch, fixed_exp);
 261                 } else {
 262                     assert(0); //FIXME not implemented
 263 //                    encode_exp_lsp(s, ch);
 264                 }
 265             }
 266         }
 267     } else {
 268         assert(0); //FIXME not implemented
 269     }
 270
 271     for(ch = 0; ch < s->nb_channels; ch++) {
 272         if (s->channel_coded[ch]) {
 273             int run, tindex;
 274             WMACoef *ptr, *eptr;
 275             tindex = (ch == 1 && s->ms_stereo);
 276             ptr = &s->coefs1[ch][0];
 277             eptr = ptr + nb_coefs[ch];
 278
 279             run=0;
 280             for(;ptr < eptr; ptr++){
 281                 if(*ptr){
 282                     int level= *ptr;
 283                     int abs_level= FFABS(level);
 284                     int code= 0;
 285                     if(abs_level <= s->coef_vlcs[tindex]->max_level){
 286                         if(run < s->coef_vlcs[tindex]->levels[abs_level-1])
 287                             code= run + s->int_table[tindex][abs_level-1];
 288                     }
 289
 290                     assert(code < s->coef_vlcs[tindex]->n);
 291                     put_bits(&s->pb, s->coef_vlcs[tindex]->huffbits[code], s->coef_vlcs[tindex]->huffcodes[code]);
 292
 293                     if(code == 0){
 294                         if(1<<coef_nb_bits <= abs_level)
 295                             return -1;
 296
 297
 298                         //Workaround minor rounding differences for the regression tests, FIXME we should find and replace the problematic float by fixpoint for reg tests
 299                         if(abs_level == 0x71B && (s->avctx->flags & CODEC_FLAG_BITEXACT)) abs_level=0x71A;
 300
 301                         put_bits(&s->pb, coef_nb_bits, abs_level);
 302                         put_bits(&s->pb, s->frame_len_bits, run);
 303                     }
 304                     put_bits(&s->pb, 1, level < 0); //FIXME the sign is fliped somewhere
 305                     run=0;
 306                 }else{
 307                     run++;
 308                 }
 309             }
 310             if(run)
 311                 put_bits(&s->pb, s->coef_vlcs[tindex]->huffbits[1], s->coef_vlcs[tindex]->huffcodes[1]);
 312         }
 313         if (s->version == 1 && s->nb_channels >= 2) {
 314             avpriv_align_put_bits(&s->pb);
 315         }
 316     }
 317     return 0;
 318 }
 319
 320 static int encode_frame(WMACodecContext *s, float (*src_coefs)[BLOCK_MAX_SIZE], uint8_t *buf, int buf_size, int total_gain){
 321     init_put_bits(&s->pb, buf, buf_size);
 322
 323     if (s->use_bit_reservoir) {
 324         assert(0);//FIXME not implemented
 325     }else{
 326         if(encode_block(s, src_coefs, total_gain) < 0)
 327             return INT_MAX;
 328     }
 329
 330     avpriv_align_put_bits(&s->pb);
 331
 332     return put_bits_count(&s->pb)/8 - s->block_align;
 333 }
 334
 335 static int encode_superframe(AVCodecContext *avctx,
 336                             unsigned char *buf, int buf_size, void *data){
 337     WMACodecContext *s = avctx->priv_data;
 338     const short *samples = data;
 339     int i, total_gain;
 340
 341     s->block_len_bits= s->frame_len_bits; //required by non variable block len
 342     s->block_len = 1 << s->block_len_bits;
 343
 344     apply_window_and_mdct(avctx, samples, avctx->frame_size);
 345
 346     if (s->ms_stereo) {
 347         float a, b;
 348         int i;
 349
 350         for(i = 0; i < s->block_len; i++) {
 351             a = s->coefs[0][i]*0.5;
 352             b = s->coefs[1][i]*0.5;
 353             s->coefs[0][i] = a + b;
 354             s->coefs[1][i] = a - b;
 355         }
 356     }
 357
 358 #if 1
 359     total_gain= 128;
 360     for(i=64; i; i>>=1){
 361         int error= encode_frame(s, s->coefs, buf, buf_size, total_gain-i);
 362         if(error<0)
 363             total_gain-= i;
 364     }
 365 #else
 366     total_gain= 90;
 367     best= encode_frame(s, s->coefs, buf, buf_size, total_gain);
 368     for(i=32; i; i>>=1){
 369         int scoreL= encode_frame(s, s->coefs, buf, buf_size, total_gain-i);
 370         int scoreR= encode_frame(s, s->coefs, buf, buf_size, total_gain+i);
 371         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "%d %d %d (%d)\n", scoreL, best, scoreR, total_gain);
 372         if(scoreL < FFMIN(best, scoreR)){
 373             best = scoreL;
 374             total_gain -= i;
 375         }else if(scoreR < best){
 376             best = scoreR;
 377             total_gain += i;
 378         }
 379     }
 380 #endif
 381
 382     encode_frame(s, s->coefs, buf, buf_size, total_gain);
 383     assert((put_bits_count(&s->pb) & 7) == 0);
 384     i= s->block_align - (put_bits_count(&s->pb)+7)/8;
 385     assert(i>=0);
 386     while(i--)
 387         put_bits(&s->pb, 8, 'N');
 388
 389     flush_put_bits(&s->pb);
 390     return put_bits_ptr(&s->pb) - s->pb.buf;
 391 }
 392
 393 AVCodec ff_wmav1_encoder = {
 394     .name           = "wmav1",
 395     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 396     .id             = CODEC_ID_WMAV1,
 397     .priv_data_size = sizeof(WMACodecContext),
 398     .init           = encode_init,
 399     .encode         = encode_superframe,
 400     .close          = ff_wma_end,
 401     .sample_fmts    = (const enum AVSampleFormat[]){AV_SAMPLE_FMT_S16,AV_SAMPLE_FMT_NONE},
 402     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Windows Media Audio 1"),
 403 };
 404
 405 AVCodec ff_wmav2_encoder = {
 406     .name           = "wmav2",
 407     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 408     .id             = CODEC_ID_WMAV2,
 409     .priv_data_size = sizeof(WMACodecContext),
 410     .init           = encode_init,
 411     .encode         = encode_superframe,
 412     .close          = ff_wma_end,
 413     .sample_fmts    = (const enum AVSampleFormat[]){AV_SAMPLE_FMT_S16,AV_SAMPLE_FMT_NONE},
 414     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Windows Media Audio 2"),
 415 };