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 "libavutil/attributes.h"
  23 #include "avcodec.h"
  24 #include "internal.h"
  25 #include "wma.h"
  26 #include "libavutil/avassert.h"
  27
  28
  29 static av_cold int encode_init(AVCodecContext *avctx)
  30 {
  31     WMACodecContext *s = avctx->priv_data;
  32     int i, flags1, flags2, block_align;
  33     uint8_t *extradata;
  34
  35     s->avctx = avctx;
  36
  37     if(avctx->channels > MAX_CHANNELS) {
  38         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "too many channels: got %i, need %i or fewer\n",
  39                avctx->channels, MAX_CHANNELS);
  40         return AVERROR(EINVAL);
  41     }
  42
  43     if (avctx->sample_rate > 48000) {
  44         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "sample rate is too high: %d > 48kHz\n",
  45                avctx->sample_rate);
  46         return AVERROR(EINVAL);
  47     }
  48
  49     if(avctx->bit_rate < 24*1000) {
  50         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "bitrate too low: got %i, need 24000 or higher\n",
  51                avctx->bit_rate);
  52         return AVERROR(EINVAL);
  53     }
  54
  55     /* extract flag infos */
  56     flags1 = 0;
  57     flags2 = 1;
  58     if (avctx->codec->id == AV_CODEC_ID_WMAV1) {
  59         extradata= av_malloc(4);
  60         avctx->extradata_size= 4;
  61         AV_WL16(extradata, flags1);
  62         AV_WL16(extradata+2, flags2);
  63     } else if (avctx->codec->id == AV_CODEC_ID_WMAV2) {
  64         extradata= av_mallocz(10);
  65         avctx->extradata_size= 10;
  66         AV_WL32(extradata, flags1);
  67         AV_WL16(extradata+4, flags2);
  68     }else
  69         av_assert0(0);
  70     avctx->extradata= extradata;
  71     s->use_exp_vlc = flags2 & 0x0001;
  72     s->use_bit_reservoir = flags2 & 0x0002;
  73     s->use_variable_block_len = flags2 & 0x0004;
  74     if (avctx->channels == 2)
  75         s->ms_stereo = 1;
  76
  77     ff_wma_init(avctx, flags2);
  78
  79     /* init MDCT */
  80     for(i = 0; i < s->nb_block_sizes; i++)
  81         ff_mdct_init(&s->mdct_ctx[i], s->frame_len_bits - i + 1, 0, 1.0);
  82
  83     block_align        = avctx->bit_rate * (int64_t)s->frame_len /
  84                          (avctx->sample_rate * 8);
  85     block_align        = FFMIN(block_align, MAX_CODED_SUPERFRAME_SIZE);
  86     avctx->block_align = block_align;
  87
  88     avctx->frame_size = avctx->delay = s->frame_len;
  89
  90     return 0;
  91 }
  92
  93
  94 static void apply_window_and_mdct(AVCodecContext * avctx, const AVFrame *frame)
  95 {
  96     WMACodecContext *s = avctx->priv_data;
  97     float **audio      = (float **)frame->extended_data;
  98     int len            = frame->nb_samples;
  99     int window_index= s->frame_len_bits - s->block_len_bits;
 100     FFTContext *mdct = &s->mdct_ctx[window_index];
 101     int ch;
 102     const float * win = s->windows[window_index];
 103     int window_len = 1 << s->block_len_bits;
 104     float n = 2.0 * 32768.0 / window_len;
 105
 106     for (ch = 0; ch < avctx->channels; ch++) {
 107         memcpy(s->output, s->frame_out[ch], window_len * sizeof(*s->output));
 108         s->fdsp.vector_fmul_scalar(s->frame_out[ch], audio[ch], n, len);
 109         s->fdsp.vector_fmul_reverse(&s->output[window_len], s->frame_out[ch], win, len);
 110         s->fdsp.vector_fmul(s->frame_out[ch], s->frame_out[ch], win, len);
 111         mdct->mdct_calc(mdct, s->coefs[ch], s->output);
 112     }
 113 }
 114
 115 //FIXME use for decoding too
 116 static void init_exp(WMACodecContext *s, int ch, const int *exp_param){
 117     int n;
 118     const uint16_t *ptr;
 119     float v, *q, max_scale, *q_end;
 120
 121     ptr = s->exponent_bands[s->frame_len_bits - s->block_len_bits];
 122     q = s->exponents[ch];
 123     q_end = q + s->block_len;
 124     max_scale = 0;
 125     while (q < q_end) {
 126         /* XXX: use a table */
 127         v = pow(10, *exp_param++ * (1.0 / 16.0));
 128         max_scale= FFMAX(max_scale, v);
 129         n = *ptr++;
 130         do {
 131             *q++ = v;
 132         } while (--n);
 133     }
 134     s->max_exponent[ch] = max_scale;
 135 }
 136
 137 static void encode_exp_vlc(WMACodecContext *s, int ch, const int *exp_param){
 138     int last_exp;
 139     const uint16_t *ptr;
 140     float *q, *q_end;
 141
 142     ptr = s->exponent_bands[s->frame_len_bits - s->block_len_bits];
 143     q = s->exponents[ch];
 144     q_end = q + s->block_len;
 145     if (s->version == 1) {
 146         last_exp= *exp_param++;
 147         av_assert0(last_exp-10 >= 0 && last_exp-10 < 32);
 148         put_bits(&s->pb, 5, last_exp - 10);
 149         q+= *ptr++;
 150     }else
 151         last_exp = 36;
 152     while (q < q_end) {
 153         int exp = *exp_param++;
 154         int code = exp - last_exp + 60;
 155         av_assert1(code >= 0 && code < 120);
 156         put_bits(&s->pb, ff_aac_scalefactor_bits[code], ff_aac_scalefactor_code[code]);
 157         /* XXX: use a table */
 158         q+= *ptr++;
 159         last_exp= exp;
 160     }
 161 }
 162
 163 static int encode_block(WMACodecContext *s, float (*src_coefs)[BLOCK_MAX_SIZE], int total_gain){
 164     int v, bsize, ch, coef_nb_bits, parse_exponents;
 165     float mdct_norm;
 166     int nb_coefs[MAX_CHANNELS];
 167     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};
 168
 169     //FIXME remove duplication relative to decoder
 170     if (s->use_variable_block_len) {
 171         av_assert0(0); //FIXME not implemented
 172     }else{
 173         /* fixed block len */
 174         s->next_block_len_bits = s->frame_len_bits;
 175         s->prev_block_len_bits = s->frame_len_bits;
 176         s->block_len_bits = s->frame_len_bits;
 177     }
 178
 179     s->block_len = 1 << s->block_len_bits;
 180 //     av_assert0((s->block_pos + s->block_len) <= s->frame_len);
 181     bsize = s->frame_len_bits - s->block_len_bits;
 182
 183     //FIXME factor
 184     v = s->coefs_end[bsize] - s->coefs_start;
 185     for (ch = 0; ch < s->avctx->channels; ch++)
 186         nb_coefs[ch] = v;
 187     {
 188         int n4 = s->block_len / 2;
 189         mdct_norm = 1.0 / (float)n4;
 190         if (s->version == 1) {
 191             mdct_norm *= sqrt(n4);
 192         }
 193     }
 194
 195     if (s->avctx->channels == 2) {
 196         put_bits(&s->pb, 1, !!s->ms_stereo);
 197     }
 198
 199     for (ch = 0; ch < s->avctx->channels; ch++) {
 200         s->channel_coded[ch] = 1; //FIXME only set channel_coded when needed, instead of always
 201         if (s->channel_coded[ch]) {
 202             init_exp(s, ch, fixed_exp);
 203         }
 204     }
 205
 206     for (ch = 0; ch < s->avctx->channels; ch++) {
 207         if (s->channel_coded[ch]) {
 208             WMACoef *coefs1;
 209             float *coefs, *exponents, mult;
 210             int i, n;
 211
 212             coefs1 = s->coefs1[ch];
 213             exponents = s->exponents[ch];
 214             mult = pow(10, total_gain * 0.05) / s->max_exponent[ch];
 215             mult *= mdct_norm;
 216             coefs = src_coefs[ch];
 217             if (s->use_noise_coding && 0) {
 218                 av_assert0(0); //FIXME not implemented
 219             } else {
 220                 coefs += s->coefs_start;
 221                 n = nb_coefs[ch];
 222                 for(i = 0;i < n; i++){
 223                     double t= *coefs++ / (exponents[i] * mult);
 224                     if(t<-32768 || t>32767)
 225                         return -1;
 226
 227                     coefs1[i] = lrint(t);
 228                 }
 229             }
 230         }
 231     }
 232
 233     v = 0;
 234     for (ch = 0; ch < s->avctx->channels; ch++) {
 235         int a = s->channel_coded[ch];
 236         put_bits(&s->pb, 1, a);
 237         v |= a;
 238     }
 239
 240     if (!v)
 241         return 1;
 242
 243     for(v= total_gain-1; v>=127; v-= 127)
 244         put_bits(&s->pb, 7, 127);
 245     put_bits(&s->pb, 7, v);
 246
 247     coef_nb_bits= ff_wma_total_gain_to_bits(total_gain);
 248
 249     if (s->use_noise_coding) {
 250         for (ch = 0; ch < s->avctx->channels; ch++) {
 251             if (s->channel_coded[ch]) {
 252                 int i, n;
 253                 n = s->exponent_high_sizes[bsize];
 254                 for(i=0;i<n;i++) {
 255                     put_bits(&s->pb, 1, s->high_band_coded[ch][i]= 0);
 256                     if (0)
 257                         nb_coefs[ch] -= s->exponent_high_bands[bsize][i];
 258                 }
 259             }
 260         }
 261     }
 262
 263     parse_exponents = 1;
 264     if (s->block_len_bits != s->frame_len_bits) {
 265         put_bits(&s->pb, 1, parse_exponents);
 266     }
 267
 268     if (parse_exponents) {
 269         for (ch = 0; ch < s->avctx->channels; ch++) {
 270             if (s->channel_coded[ch]) {
 271                 if (s->use_exp_vlc) {
 272                     encode_exp_vlc(s, ch, fixed_exp);
 273                 } else {
 274                     av_assert0(0); //FIXME not implemented
 275 //                    encode_exp_lsp(s, ch);
 276                 }
 277             }
 278         }
 279     } else {
 280         av_assert0(0); //FIXME not implemented
 281     }
 282
 283     for (ch = 0; ch < s->avctx->channels; ch++) {
 284         if (s->channel_coded[ch]) {
 285             int run, tindex;
 286             WMACoef *ptr, *eptr;
 287             tindex = (ch == 1 && s->ms_stereo);
 288             ptr = &s->coefs1[ch][0];
 289             eptr = ptr + nb_coefs[ch];
 290
 291             run=0;
 292             for(;ptr < eptr; ptr++){
 293                 if(*ptr){
 294                     int level= *ptr;
 295                     int abs_level= FFABS(level);
 296                     int code= 0;
 297                     if(abs_level <= s->coef_vlcs[tindex]->max_level){
 298                         if(run < s->coef_vlcs[tindex]->levels[abs_level-1])
 299                             code= run + s->int_table[tindex][abs_level-1];
 300                     }
 301
 302                     av_assert2(code < s->coef_vlcs[tindex]->n);
 303                     put_bits(&s->pb, s->coef_vlcs[tindex]->huffbits[code], s->coef_vlcs[tindex]->huffcodes[code]);
 304
 305                     if(code == 0){
 306                         if(1<<coef_nb_bits <= abs_level)
 307                             return -1;
 308
 309                         put_bits(&s->pb, coef_nb_bits, abs_level);
 310                         put_bits(&s->pb, s->frame_len_bits, run);
 311                     }
 312                     put_bits(&s->pb, 1, level < 0); //FIXME the sign is fliped somewhere
 313                     run=0;
 314                 }else{
 315                     run++;
 316                 }
 317             }
 318             if(run)
 319                 put_bits(&s->pb, s->coef_vlcs[tindex]->huffbits[1], s->coef_vlcs[tindex]->huffcodes[1]);
 320         }
 321         if (s->version == 1 && s->avctx->channels >= 2) {
 322             avpriv_align_put_bits(&s->pb);
 323         }
 324     }
 325     return 0;
 326 }
 327
 328 static int encode_frame(WMACodecContext *s, float (*src_coefs)[BLOCK_MAX_SIZE], uint8_t *buf, int buf_size, int total_gain){
 329     init_put_bits(&s->pb, buf, buf_size);
 330
 331     if (s->use_bit_reservoir) {
 332         av_assert0(0);//FIXME not implemented
 333     }else{
 334         if(encode_block(s, src_coefs, total_gain) < 0)
 335             return INT_MAX;
 336     }
 337
 338     avpriv_align_put_bits(&s->pb);
 339
 340     return put_bits_count(&s->pb) / 8 - s->avctx->block_align;
 341 }
 342
 343 static int encode_superframe(AVCodecContext *avctx, AVPacket *avpkt,
 344                              const AVFrame *frame, int *got_packet_ptr)
 345 {
 346     WMACodecContext *s = avctx->priv_data;
 347     int i, total_gain, ret, error;
 348
 349     s->block_len_bits= s->frame_len_bits; //required by non variable block len
 350     s->block_len = 1 << s->block_len_bits;
 351
 352     apply_window_and_mdct(avctx, frame);
 353
 354     if (s->ms_stereo) {
 355         float a, b;
 356         int i;
 357
 358         for(i = 0; i < s->block_len; i++) {
 359             a = s->coefs[0][i]*0.5;
 360             b = s->coefs[1][i]*0.5;
 361             s->coefs[0][i] = a + b;
 362             s->coefs[1][i] = a - b;
 363         }
 364     }
 365
 366     if ((ret = ff_alloc_packet2(avctx, avpkt, 2 * MAX_CODED_SUPERFRAME_SIZE)) < 0)
 367         return ret;
 368
 369     total_gain= 128;
 370     for(i=64; i; i>>=1){
 371         error = encode_frame(s, s->coefs, avpkt->data, avpkt->size,
 372                                  total_gain - i);
 373         if(error<=0)
 374             total_gain-= i;
 375     }
 376
 377     while(total_gain <= 128 && error > 0)
 378         error = encode_frame(s, s->coefs, avpkt->data, avpkt->size, total_gain++);
 379     if (error > 0) {
 380         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid input data or requested bitrate too low, cannot encode\n");
 381         avpkt->size = 0;
 382         return AVERROR(EINVAL);
 383     }
 384     av_assert0((put_bits_count(&s->pb) & 7) == 0);
 385     i= avctx->block_align - (put_bits_count(&s->pb)+7)/8;
 386     av_assert0(i>=0);
 387     while(i--)
 388         put_bits(&s->pb, 8, 'N');
 389
 390     flush_put_bits(&s->pb);
 391     av_assert0(put_bits_ptr(&s->pb) - s->pb.buf == avctx->block_align);
 392
 393     if (frame->pts != AV_NOPTS_VALUE)
 394         avpkt->pts = frame->pts - ff_samples_to_time_base(avctx, avctx->delay);
 395
 396     avpkt->size = avctx->block_align;
 397     *got_packet_ptr = 1;
 398     return 0;
 399 }
 400
 401 #if CONFIG_WMAV1_ENCODER
 402 AVCodec ff_wmav1_encoder = {
 403     .name           = "wmav1",
 404     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Windows Media Audio 1"),
 405     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 406     .id             = AV_CODEC_ID_WMAV1,
 407     .priv_data_size = sizeof(WMACodecContext),
 408     .init           = encode_init,
 409     .encode2        = encode_superframe,
 410     .close          = ff_wma_end,
 411     .sample_fmts    = (const enum AVSampleFormat[]){ AV_SAMPLE_FMT_FLTP,
 412                                                      AV_SAMPLE_FMT_NONE },
 413 };
 414 #endif
 415 #if CONFIG_WMAV2_ENCODER
 416 AVCodec ff_wmav2_encoder = {
 417     .name           = "wmav2",
 418     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Windows Media Audio 2"),
 419     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 420     .id             = AV_CODEC_ID_WMAV2,
 421     .priv_data_size = sizeof(WMACodecContext),
 422     .init           = encode_init,
 423     .encode2        = encode_superframe,
 424     .close          = ff_wma_end,
 425     .sample_fmts    = (const enum AVSampleFormat[]){ AV_SAMPLE_FMT_FLTP,
 426                                                      AV_SAMPLE_FMT_NONE },
 427 };
 428 #endif