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         return -1;
  38
  39     /* extract flag infos */
  40     flags1 = 0;
  41     flags2 = 1;
  42     if (avctx->codec->id == CODEC_ID_WMAV1) {
  43         extradata= av_malloc(4);
  44         avctx->extradata_size= 4;
  45         extradata[0] = flags1;
  46         extradata[1] = flags1>>8;
  47         extradata[2] = flags2;
  48         extradata[3] = flags2>>8;
  49     } else if (avctx->codec->id == CODEC_ID_WMAV2) {
  50         extradata= av_mallocz(10);
  51         avctx->extradata_size= 10;
  52         extradata[0] = flags1;
  53         extradata[1] = flags1>>8;
  54         extradata[2] = flags1>>16;
  55         extradata[3] = flags1>>24;
  56         extradata[4] = flags2;
  57         extradata[5] = flags2>>8;
  58     }else
  59         assert(0);
  60     avctx->extradata= extradata;
  61     s->use_exp_vlc = flags2 & 0x0001;
  62     s->use_bit_reservoir = flags2 & 0x0002;
  63     s->use_variable_block_len = flags2 & 0x0004;
  64
  65     ff_wma_init(avctx, flags2);
  66
  67     /* init MDCT */
  68     for(i = 0; i < s->nb_block_sizes; i++)
  69         ff_mdct_init(&s->mdct_ctx[i], s->frame_len_bits - i + 1, 0);
  70
  71     avctx->block_align=
  72     s->block_align= avctx->bit_rate*(int64_t)s->frame_len / (avctx->sample_rate*8);
  73 //av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "%d %d %d %d\n", s->block_align, avctx->bit_rate, s->frame_len, avctx->sample_rate);
  74     avctx->frame_size= s->frame_len;
  75
  76     return 0;
  77 }
  78
  79
  80 static void apply_window_and_mdct(AVCodecContext * avctx, signed short * audio, int len) {
  81     WMACodecContext *s = avctx->priv_data;
  82     int window_index= s->frame_len_bits - s->block_len_bits;
  83     int i, j, channel;
  84     const float * win = s->windows[window_index];
  85     int window_len = 1 << s->block_len_bits;
  86     float n = window_len/2;
  87
  88     for (channel = 0; channel < avctx->channels; channel++) {
  89         memcpy(s->output, s->frame_out[channel], sizeof(float)*window_len);
  90         j = channel;
  91         for (i = 0; i < len; i++, j += avctx->channels){
  92             s->output[i+window_len]  = audio[j] / n * win[i];
  93             s->frame_out[channel][i] = audio[j] / n * win[window_len - i - 1];
  94         }
  95         ff_mdct_calc(&s->mdct_ctx[window_index], s->coefs[channel], s->output, s->mdct_tmp);
  96     }
  97 }
  98
  99 //FIXME use for decoding too
 100 static void init_exp(WMACodecContext *s, int ch, int *exp_param){
 101     int n;
 102     const uint16_t *ptr;
 103     float v, *q, max_scale, *q_end;
 104
 105     ptr = s->exponent_bands[s->frame_len_bits - s->block_len_bits];
 106     q = s->exponents[ch];
 107     q_end = q + s->block_len;
 108     max_scale = 0;
 109     while (q < q_end) {
 110         /* XXX: use a table */
 111         v = pow(10, *exp_param++ * (1.0 / 16.0));
 112         max_scale= FFMAX(max_scale, v);
 113         n = *ptr++;
 114         do {
 115             *q++ = v;
 116         } while (--n);
 117     }
 118     s->max_exponent[ch] = max_scale;
 119 }
 120
 121 static void encode_exp_vlc(WMACodecContext *s, int ch, const int *exp_param){
 122     int last_exp;
 123     const uint16_t *ptr;
 124     float *q, *q_end;
 125
 126     ptr = s->exponent_bands[s->frame_len_bits - s->block_len_bits];
 127     q = s->exponents[ch];
 128     q_end = q + s->block_len;
 129     if (s->version == 1) {
 130         last_exp= *exp_param++;
 131         assert(last_exp-10 >= 0 && last_exp-10 < 32);
 132         put_bits(&s->pb, 5, last_exp - 10);
 133         q+= *ptr++;
 134     }else
 135         last_exp = 36;
 136     while (q < q_end) {
 137         int exp = *exp_param++;
 138         int code = exp - last_exp + 60;
 139         assert(code >= 0 && code < 120);
 140         put_bits(&s->pb, ff_wma_scale_huffbits[code], ff_wma_scale_huffcodes[code]);
 141         /* XXX: use a table */
 142         q+= *ptr++;
 143         last_exp= exp;
 144     }
 145 }
 146
 147 static int encode_block(WMACodecContext *s, float (*src_coefs)[BLOCK_MAX_SIZE], int total_gain){
 148     int v, bsize, ch, coef_nb_bits, parse_exponents;
 149     float mdct_norm;
 150     int nb_coefs[MAX_CHANNELS];
 151     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};
 152
 153     //FIXME remove duplication relative to decoder
 154     if (s->use_variable_block_len) {
 155         assert(0); //FIXME not implemented
 156     }else{
 157         /* fixed block len */
 158         s->next_block_len_bits = s->frame_len_bits;
 159         s->prev_block_len_bits = s->frame_len_bits;
 160         s->block_len_bits = s->frame_len_bits;
 161     }
 162
 163     s->block_len = 1 << s->block_len_bits;
 164 //     assert((s->block_pos + s->block_len) <= s->frame_len);
 165     bsize = s->frame_len_bits - s->block_len_bits;
 166
 167     //FIXME factor
 168     v = s->coefs_end[bsize] - s->coefs_start;
 169     for(ch = 0; ch < s->nb_channels; ch++)
 170         nb_coefs[ch] = v;
 171     {
 172         int n4 = s->block_len / 2;
 173         mdct_norm = 1.0 / (float)n4;
 174         if (s->version == 1) {
 175             mdct_norm *= sqrt(n4);
 176         }
 177     }
 178
 179     if (s->nb_channels == 2) {
 180         put_bits(&s->pb, 1, s->ms_stereo= 1);
 181     }
 182
 183     for(ch = 0; ch < s->nb_channels; ch++) {
 184         if (s->channel_coded[ch]= 1) { //FIXME
 185             init_exp(s, ch, fixed_exp);
 186         }
 187     }
 188
 189     for(ch = 0; ch < s->nb_channels; ch++) {
 190         if (s->channel_coded[ch]) {
 191             int16_t *coefs1;
 192             float *coefs, *exponents, mult;
 193             int i, n;
 194
 195             coefs1 = s->coefs1[ch];
 196             exponents = s->exponents[ch];
 197             mult = pow(10, total_gain * 0.05) / s->max_exponent[ch];
 198             mult *= mdct_norm;
 199             coefs = src_coefs[ch];
 200             if (s->use_noise_coding && 0) {
 201                 assert(0); //FIXME not implemented
 202             } else {
 203                 coefs += s->coefs_start;
 204                 n = nb_coefs[ch];
 205                 for(i = 0;i < n; i++){
 206                     double t= *coefs++ / (exponents[i] * mult);
 207                     if(t<-32768 || t>32767)
 208                         return -1;
 209
 210                     coefs1[i] = lrint(t);
 211                 }
 212             }
 213         }
 214     }
 215
 216     v = 0;
 217     for(ch = 0; ch < s->nb_channels; ch++) {
 218         int a = s->channel_coded[ch];
 219         put_bits(&s->pb, 1, a);
 220         v |= a;
 221     }
 222
 223     if (!v)
 224         return 1;
 225
 226     for(v= total_gain-1; v>=127; v-= 127)
 227         put_bits(&s->pb, 7, 127);
 228     put_bits(&s->pb, 7, v);
 229
 230     coef_nb_bits= ff_wma_total_gain_to_bits(total_gain);
 231
 232     if (s->use_noise_coding) {
 233         for(ch = 0; ch < s->nb_channels; ch++) {
 234             if (s->channel_coded[ch]) {
 235                 int i, n;
 236                 n = s->exponent_high_sizes[bsize];
 237                 for(i=0;i<n;i++) {
 238                     put_bits(&s->pb, 1, s->high_band_coded[ch][i]= 0);
 239                     if (0)
 240                         nb_coefs[ch] -= s->exponent_high_bands[bsize][i];
 241                 }
 242             }
 243         }
 244     }
 245
 246     parse_exponents = 1;
 247     if (s->block_len_bits != s->frame_len_bits) {
 248         put_bits(&s->pb, 1, parse_exponents);
 249     }
 250
 251     if (parse_exponents) {
 252         for(ch = 0; ch < s->nb_channels; ch++) {
 253             if (s->channel_coded[ch]) {
 254                 if (s->use_exp_vlc) {
 255                     encode_exp_vlc(s, ch, fixed_exp);
 256                 } else {
 257                     assert(0); //FIXME not implemented
 258 //                    encode_exp_lsp(s, ch);
 259                 }
 260             }
 261         }
 262     } else {
 263         assert(0); //FIXME not implemented
 264     }
 265
 266     for(ch = 0; ch < s->nb_channels; ch++) {
 267         if (s->channel_coded[ch]) {
 268             int run, tindex;
 269             int16_t *ptr, *eptr;
 270             tindex = (ch == 1 && s->ms_stereo);
 271             ptr = &s->coefs1[ch][0];
 272             eptr = ptr + nb_coefs[ch];
 273
 274             run=0;
 275             for(;ptr < eptr; ptr++){
 276                 if(*ptr){
 277                     int level= *ptr;
 278                     int abs_level= FFABS(level);
 279                     int code= 0;
 280                     if(abs_level <= s->coef_vlcs[tindex]->max_level){
 281                         if(run < s->coef_vlcs[tindex]->levels[abs_level-1])
 282                             code= run + s->int_table[tindex][abs_level-1];
 283                     }
 284
 285                     assert(code < s->coef_vlcs[tindex]->n);
 286                     put_bits(&s->pb, s->coef_vlcs[tindex]->huffbits[code], s->coef_vlcs[tindex]->huffcodes[code]);
 287
 288                     if(code == 0){
 289                         if(1<<coef_nb_bits <= abs_level)
 290                             return -1;
 291
 292                         put_bits(&s->pb, coef_nb_bits, abs_level);
 293                         put_bits(&s->pb, s->frame_len_bits, run);
 294                     }
 295                     put_bits(&s->pb, 1, level < 0); //FIXME the sign is fliped somewhere
 296                     run=0;
 297                 }else{
 298                     run++;
 299                 }
 300             }
 301             if(run)
 302                 put_bits(&s->pb, s->coef_vlcs[tindex]->huffbits[1], s->coef_vlcs[tindex]->huffcodes[1]);
 303         }
 304         if (s->version == 1 && s->nb_channels >= 2) {
 305             align_put_bits(&s->pb);
 306         }
 307     }
 308     return 0;
 309 }
 310
 311 static int encode_frame(WMACodecContext *s, float (*src_coefs)[BLOCK_MAX_SIZE], uint8_t *buf, int buf_size, int total_gain){
 312     init_put_bits(&s->pb, buf, buf_size);
 313
 314     if (s->use_bit_reservoir) {
 315         assert(0);//FIXME not implemented
 316     }else{
 317         if(encode_block(s, src_coefs, total_gain) < 0)
 318             return INT_MAX;
 319     }
 320
 321     align_put_bits(&s->pb);
 322
 323     return put_bits_count(&s->pb)/8 - s->block_align;
 324 }
 325
 326 static int encode_superframe(AVCodecContext *avctx,
 327                             unsigned char *buf, int buf_size, void *data){
 328     WMACodecContext *s = avctx->priv_data;
 329     short *samples = data;
 330     int i, total_gain, best;
 331
 332     s->block_len_bits= s->frame_len_bits; //required by non variable block len
 333     s->block_len = 1 << s->block_len_bits;
 334
 335     apply_window_and_mdct(avctx, samples, avctx->frame_size);
 336
 337     if (s->ms_stereo) {
 338         float a, b;
 339         int i;
 340
 341         for(i = 0; i < s->block_len; i++) {
 342             a = s->coefs[0][i]*0.5;
 343             b = s->coefs[1][i]*0.5;
 344             s->coefs[0][i] = a + b;
 345             s->coefs[1][i] = a - b;
 346         }
 347     }
 348
 349 #if 1
 350     total_gain= 128;
 351     for(i=64; i; i>>=1){
 352         int error= encode_frame(s, s->coefs, buf, buf_size, total_gain-i);
 353         if(error<0)
 354             total_gain-= i;
 355     }
 356 #else
 357     total_gain= 90;
 358     best= encode_frame(s, s->coefs, buf, buf_size, total_gain);
 359     for(i=32; i; i>>=1){
 360         int scoreL= encode_frame(s, s->coefs, buf, buf_size, total_gain-i);
 361         int scoreR= encode_frame(s, s->coefs, buf, buf_size, total_gain+i);
 362         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "%d %d %d (%d)\n", scoreL, best, scoreR, total_gain);
 363         if(scoreL < FFMIN(best, scoreR)){
 364             best = scoreL;
 365             total_gain -= i;
 366         }else if(scoreR < best){
 367             best = scoreR;
 368             total_gain += i;
 369         }
 370     }
 371 #endif
 372
 373     encode_frame(s, s->coefs, buf, buf_size, total_gain);
 374     assert((put_bits_count(&s->pb) & 7) == 0);
 375     i= s->block_align - (put_bits_count(&s->pb)+7)/8;
 376     assert(i>=0);
 377     while(i--)
 378         put_bits(&s->pb, 8, 'N');
 379
 380     flush_put_bits(&s->pb);
 381     return pbBufPtr(&s->pb) - s->pb.buf;
 382 }
 383
 384 AVCodec wmav1_encoder =
 385 {
 386     "wmav1",
 387     CODEC_TYPE_AUDIO,
 388     CODEC_ID_WMAV1,
 389     sizeof(WMACodecContext),
 390     encode_init,
 391     encode_superframe,
 392     ff_wma_end,
 393 };
 394
 395 AVCodec wmav2_encoder =
 396 {
 397     "wmav2",
 398     CODEC_TYPE_AUDIO,
 399     CODEC_ID_WMAV2,
 400     sizeof(WMACodecContext),
 401     encode_init,
 402     encode_superframe,
 403     ff_wma_end,
 404 };