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 "internal.h"
  24 #include "wma.h"
  25 #include "libavutil/avassert.h"
  26
  27
  28 static int encode_init(AVCodecContext * avctx){
  29     WMACodecContext *s = avctx->priv_data;
  30     int i, flags1, flags2, block_align;
  31     uint8_t *extradata;
  32
  33     s->avctx = avctx;
  34
  35     if(avctx->channels > MAX_CHANNELS) {
  36         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "too many channels: got %i, need %i or fewer\n",
  37                avctx->channels, MAX_CHANNELS);
  38         return AVERROR(EINVAL);
  39     }
  40
  41     if (avctx->sample_rate > 48000) {
  42         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "sample rate is too high: %d > 48kHz\n",
  43                avctx->sample_rate);
  44         return AVERROR(EINVAL);
  45     }
  46
  47     if(avctx->bit_rate < 24*1000) {
  48         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "bitrate too low: got %i, need 24000 or higher\n",
  49                avctx->bit_rate);
  50         return AVERROR(EINVAL);
  51     }
  52
  53     /* extract flag infos */
  54     flags1 = 0;
  55     flags2 = 1;
  56     if (avctx->codec->id == AV_CODEC_ID_WMAV1) {
  57         extradata= av_malloc(4);
  58         avctx->extradata_size= 4;
  59         AV_WL16(extradata, flags1);
  60         AV_WL16(extradata+2, flags2);
  61     } else if (avctx->codec->id == AV_CODEC_ID_WMAV2) {
  62         extradata= av_mallocz(10);
  63         avctx->extradata_size= 10;
  64         AV_WL32(extradata, flags1);
  65         AV_WL16(extradata+4, flags2);
  66     }else
  67         av_assert0(0);
  68     avctx->extradata= extradata;
  69     s->use_exp_vlc = flags2 & 0x0001;
  70     s->use_bit_reservoir = flags2 & 0x0002;
  71     s->use_variable_block_len = flags2 & 0x0004;
  72     if (avctx->channels == 2)
  73         s->ms_stereo = 1;
  74
  75     ff_wma_init(avctx, flags2);
  76
  77     /* init MDCT */
  78     for(i = 0; i < s->nb_block_sizes; i++)
  79         ff_mdct_init(&s->mdct_ctx[i], s->frame_len_bits - i + 1, 0, 1.0);
  80
  81     block_align        = avctx->bit_rate * (int64_t)s->frame_len /
  82                          (avctx->sample_rate * 8);
  83     block_align        = FFMIN(block_align, MAX_CODED_SUPERFRAME_SIZE);
  84     avctx->block_align = block_align;
  85
  86     avctx->frame_size = avctx->delay = s->frame_len;
  87
  88     return 0;
  89 }
  90
  91
  92 static void apply_window_and_mdct(AVCodecContext * avctx, const AVFrame *frame)
  93 {
  94     WMACodecContext *s = avctx->priv_data;
  95     float **audio      = (float **)frame->extended_data;
  96     int len            = frame->nb_samples;
  97     int window_index= s->frame_len_bits - s->block_len_bits;
  98     FFTContext *mdct = &s->mdct_ctx[window_index];
  99     int ch;
 100     const float * win = s->windows[window_index];
 101     int window_len = 1 << s->block_len_bits;
 102     float n = 2.0 * 32768.0 / window_len;
 103
 104     for (ch = 0; ch < avctx->channels; ch++) {
 105         memcpy(s->output, s->frame_out[ch], window_len * sizeof(*s->output));
 106         s->fdsp.vector_fmul_scalar(s->frame_out[ch], audio[ch], n, len);
 107         s->fdsp.vector_fmul_reverse(&s->output[window_len], s->frame_out[ch], win, len);
 108         s->fdsp.vector_fmul(s->frame_out[ch], s->frame_out[ch], win, len);
 109         mdct->mdct_calc(mdct, s->coefs[ch], s->output);
 110     }
 111 }
 112
 113 //FIXME use for decoding too
 114 static void init_exp(WMACodecContext *s, int ch, const int *exp_param){
 115     int n;
 116     const uint16_t *ptr;
 117     float v, *q, max_scale, *q_end;
 118
 119     ptr = s->exponent_bands[s->frame_len_bits - s->block_len_bits];
 120     q = s->exponents[ch];
 121     q_end = q + s->block_len;
 122     max_scale = 0;
 123     while (q < q_end) {
 124         /* XXX: use a table */
 125         v = pow(10, *exp_param++ * (1.0 / 16.0));
 126         max_scale= FFMAX(max_scale, v);
 127         n = *ptr++;
 128         do {
 129             *q++ = v;
 130         } while (--n);
 131     }
 132     s->max_exponent[ch] = max_scale;
 133 }
 134
 135 static void encode_exp_vlc(WMACodecContext *s, int ch, const int *exp_param){
 136     int last_exp;
 137     const uint16_t *ptr;
 138     float *q, *q_end;
 139
 140     ptr = s->exponent_bands[s->frame_len_bits - s->block_len_bits];
 141     q = s->exponents[ch];
 142     q_end = q + s->block_len;
 143     if (s->version == 1) {
 144         last_exp= *exp_param++;
 145         av_assert0(last_exp-10 >= 0 && last_exp-10 < 32);
 146         put_bits(&s->pb, 5, last_exp - 10);
 147         q+= *ptr++;
 148     }else
 149         last_exp = 36;
 150     while (q < q_end) {
 151         int exp = *exp_param++;
 152         int code = exp - last_exp + 60;
 153         av_assert1(code >= 0 && code < 120);
 154         put_bits(&s->pb, ff_aac_scalefactor_bits[code], ff_aac_scalefactor_code[code]);
 155         /* XXX: use a table */
 156         q+= *ptr++;
 157         last_exp= exp;
 158     }
 159 }
 160
 161 static int encode_block(WMACodecContext *s, float (*src_coefs)[BLOCK_MAX_SIZE], int total_gain){
 162     int v, bsize, ch, coef_nb_bits, parse_exponents;
 163     float mdct_norm;
 164     int nb_coefs[MAX_CHANNELS];
 165     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};
 166
 167     //FIXME remove duplication relative to decoder
 168     if (s->use_variable_block_len) {
 169         av_assert0(0); //FIXME not implemented
 170     }else{
 171         /* fixed block len */
 172         s->next_block_len_bits = s->frame_len_bits;
 173         s->prev_block_len_bits = s->frame_len_bits;
 174         s->block_len_bits = s->frame_len_bits;
 175     }
 176
 177     s->block_len = 1 << s->block_len_bits;
 178 //     assert((s->block_pos + s->block_len) <= s->frame_len);
 179     bsize = s->frame_len_bits - s->block_len_bits;
 180
 181     //FIXME factor
 182     v = s->coefs_end[bsize] - s->coefs_start;
 183     for (ch = 0; ch < s->avctx->channels; ch++)
 184         nb_coefs[ch] = v;
 185     {
 186         int n4 = s->block_len / 2;
 187         mdct_norm = 1.0 / (float)n4;
 188         if (s->version == 1) {
 189             mdct_norm *= sqrt(n4);
 190         }
 191     }
 192
 193     if (s->avctx->channels == 2) {
 194         put_bits(&s->pb, 1, !!s->ms_stereo);
 195     }
 196
 197     for (ch = 0; ch < s->avctx->channels; ch++) {
 198         s->channel_coded[ch] = 1; //FIXME only set channel_coded when needed, instead of always
 199         if (s->channel_coded[ch]) {
 200             init_exp(s, ch, fixed_exp);
 201         }
 202     }
 203
 204     for (ch = 0; ch < s->avctx->channels; ch++) {
 205         if (s->channel_coded[ch]) {
 206             WMACoef *coefs1;
 207             float *coefs, *exponents, mult;
 208             int i, n;
 209
 210             coefs1 = s->coefs1[ch];
 211             exponents = s->exponents[ch];
 212             mult = pow(10, total_gain * 0.05) / s->max_exponent[ch];
 213             mult *= mdct_norm;
 214             coefs = src_coefs[ch];
 215             if (s->use_noise_coding && 0) {
 216                 av_assert0(0); //FIXME not implemented
 217             } else {
 218                 coefs += s->coefs_start;
 219                 n = nb_coefs[ch];
 220                 for(i = 0;i < n; i++){
 221                     double t= *coefs++ / (exponents[i] * mult);
 222                     if(t<-32768 || t>32767)
 223                         return -1;
 224
 225                     coefs1[i] = lrint(t);
 226                 }
 227             }
 228         }
 229     }
 230
 231     v = 0;
 232     for (ch = 0; ch < s->avctx->channels; ch++) {
 233         int a = s->channel_coded[ch];
 234         put_bits(&s->pb, 1, a);
 235         v |= a;
 236     }
 237
 238     if (!v)
 239         return 1;
 240
 241     for(v= total_gain-1; v>=127; v-= 127)
 242         put_bits(&s->pb, 7, 127);
 243     put_bits(&s->pb, 7, v);
 244
 245     coef_nb_bits= ff_wma_total_gain_to_bits(total_gain);
 246
 247     if (s->use_noise_coding) {
 248         for (ch = 0; ch < s->avctx->channels; ch++) {
 249             if (s->channel_coded[ch]) {
 250                 int i, n;
 251                 n = s->exponent_high_sizes[bsize];
 252                 for(i=0;i<n;i++) {
 253                     put_bits(&s->pb, 1, s->high_band_coded[ch][i]= 0);
 254                     if (0)
 255                         nb_coefs[ch] -= s->exponent_high_bands[bsize][i];
 256                 }
 257             }
 258         }
 259     }
 260
 261     parse_exponents = 1;
 262     if (s->block_len_bits != s->frame_len_bits) {
 263         put_bits(&s->pb, 1, parse_exponents);
 264     }
 265
 266     if (parse_exponents) {
 267         for (ch = 0; ch < s->avctx->channels; ch++) {
 268             if (s->channel_coded[ch]) {
 269                 if (s->use_exp_vlc) {
 270                     encode_exp_vlc(s, ch, fixed_exp);
 271                 } else {
 272                     av_assert0(0); //FIXME not implemented
 273 //                    encode_exp_lsp(s, ch);
 274                 }
 275             }
 276         }
 277     } else {
 278         av_assert0(0); //FIXME not implemented
 279     }
 280
 281     for (ch = 0; ch < s->avctx->channels; ch++) {
 282         if (s->channel_coded[ch]) {
 283             int run, tindex;
 284             WMACoef *ptr, *eptr;
 285             tindex = (ch == 1 && s->ms_stereo);
 286             ptr = &s->coefs1[ch][0];
 287             eptr = ptr + nb_coefs[ch];
 288
 289             run=0;
 290             for(;ptr < eptr; ptr++){
 291                 if(*ptr){
 292                     int level= *ptr;
 293                     int abs_level= FFABS(level);
 294                     int code= 0;
 295                     if(abs_level <= s->coef_vlcs[tindex]->max_level){
 296                         if(run < s->coef_vlcs[tindex]->levels[abs_level-1])
 297                             code= run + s->int_table[tindex][abs_level-1];
 298                     }
 299
 300                     av_assert2(code < s->coef_vlcs[tindex]->n);
 301                     put_bits(&s->pb, s->coef_vlcs[tindex]->huffbits[code], s->coef_vlcs[tindex]->huffcodes[code]);
 302
 303                     if(code == 0){
 304                         if(1<<coef_nb_bits <= abs_level)
 305                             return -1;
 306
 307                         put_bits(&s->pb, coef_nb_bits, abs_level);
 308                         put_bits(&s->pb, s->frame_len_bits, run);
 309                     }
 310                     put_bits(&s->pb, 1, level < 0); //FIXME the sign is fliped somewhere
 311                     run=0;
 312                 }else{
 313                     run++;
 314                 }
 315             }
 316             if(run)
 317                 put_bits(&s->pb, s->coef_vlcs[tindex]->huffbits[1], s->coef_vlcs[tindex]->huffcodes[1]);
 318         }
 319         if (s->version == 1 && s->avctx->channels >= 2) {
 320             avpriv_align_put_bits(&s->pb);
 321         }
 322     }
 323     return 0;
 324 }
 325
 326 static int encode_frame(WMACodecContext *s, float (*src_coefs)[BLOCK_MAX_SIZE], uint8_t *buf, int buf_size, int total_gain){
 327     init_put_bits(&s->pb, buf, buf_size);
 328
 329     if (s->use_bit_reservoir) {
 330         av_assert0(0);//FIXME not implemented
 331     }else{
 332         if(encode_block(s, src_coefs, total_gain) < 0)
 333             return INT_MAX;
 334     }
 335
 336     avpriv_align_put_bits(&s->pb);
 337
 338     return put_bits_count(&s->pb) / 8 - s->avctx->block_align;
 339 }
 340
 341 static int encode_superframe(AVCodecContext *avctx, AVPacket *avpkt,
 342                              const AVFrame *frame, int *got_packet_ptr)
 343 {
 344     WMACodecContext *s = avctx->priv_data;
 345     int i, total_gain, ret, error;
 346
 347     s->block_len_bits= s->frame_len_bits; //required by non variable block len
 348     s->block_len = 1 << s->block_len_bits;
 349
 350     apply_window_and_mdct(avctx, frame);
 351
 352     if (s->ms_stereo) {
 353         float a, b;
 354         int i;
 355
 356         for(i = 0; i < s->block_len; i++) {
 357             a = s->coefs[0][i]*0.5;
 358             b = s->coefs[1][i]*0.5;
 359             s->coefs[0][i] = a + b;
 360             s->coefs[1][i] = a - b;
 361         }
 362     }
 363
 364     if ((ret = ff_alloc_packet2(avctx, avpkt, 2 * MAX_CODED_SUPERFRAME_SIZE)) < 0)
 365         return ret;
 366
 367     total_gain= 128;
 368     for(i=64; i; i>>=1){
 369         error = encode_frame(s, s->coefs, avpkt->data, avpkt->size,
 370                                  total_gain - i);
 371         if(error<=0)
 372             total_gain-= i;
 373     }
 374
 375     while(total_gain <= 128 && error > 0)
 376         error = encode_frame(s, s->coefs, avpkt->data, avpkt->size, total_gain++);
 377     av_assert0((put_bits_count(&s->pb) & 7) == 0);
 378     i= avctx->block_align - (put_bits_count(&s->pb)+7)/8;
 379     av_assert0(i>=0);
 380     while(i--)
 381         put_bits(&s->pb, 8, 'N');
 382
 383     flush_put_bits(&s->pb);
 384     av_assert0(put_bits_ptr(&s->pb) - s->pb.buf == avctx->block_align);
 385
 386     if (frame->pts != AV_NOPTS_VALUE)
 387         avpkt->pts = frame->pts - ff_samples_to_time_base(avctx, avctx->delay);
 388
 389     avpkt->size = avctx->block_align;
 390     *got_packet_ptr = 1;
 391     return 0;
 392 }
 393
 394 #if CONFIG_WMAV1_ENCODER
 395 AVCodec ff_wmav1_encoder = {
 396     .name           = "wmav1",
 397     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 398     .id             = AV_CODEC_ID_WMAV1,
 399     .priv_data_size = sizeof(WMACodecContext),
 400     .init           = encode_init,
 401     .encode2        = encode_superframe,
 402     .close          = ff_wma_end,
 403     .sample_fmts    = (const enum AVSampleFormat[]){ AV_SAMPLE_FMT_FLTP,
 404                                                      AV_SAMPLE_FMT_NONE },
 405     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Windows Media Audio 1"),
 406 };
 407 #endif
 408 #if CONFIG_WMAV2_ENCODER
 409 AVCodec ff_wmav2_encoder = {
 410     .name           = "wmav2",
 411     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 412     .id             = AV_CODEC_ID_WMAV2,
 413     .priv_data_size = sizeof(WMACodecContext),
 414     .init           = encode_init,
 415     .encode2        = encode_superframe,
 416     .close          = ff_wma_end,
 417     .sample_fmts    = (const enum AVSampleFormat[]){ AV_SAMPLE_FMT_FLTP,
 418                                                      AV_SAMPLE_FMT_NONE },
 419     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Windows Media Audio 2"),
 420 };
 421 #endif