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;
  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",
  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",
  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 == 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 == 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     s->block_align     = avctx->bit_rate * (int64_t)s->frame_len /
  82                          (avctx->sample_rate * 8);
  83     s->block_align     = FFMIN(s->block_align, MAX_CODED_SUPERFRAME_SIZE);
  84     avctx->block_align = s->block_align;
  85 //av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "%d %d %d %d\n", s->block_align, avctx->bit_rate, s->frame_len, avctx->sample_rate);
  86     avctx->frame_size = avctx->delay = s->frame_len;
  87
  88 #if FF_API_OLD_ENCODE_AUDIO
  89     avctx->coded_frame = &s->frame;
  90     avcodec_get_frame_defaults(avctx->coded_frame);
  91 #endif
  92
  93     return 0;
  94 }
  95
  96
  97 static void apply_window_and_mdct(AVCodecContext * avctx, const signed short * audio, int len) {
  98     WMACodecContext *s = avctx->priv_data;
  99     int window_index= s->frame_len_bits - s->block_len_bits;
 100     FFTContext *mdct = &s->mdct_ctx[window_index];
 101     int i, j, channel;
 102     const float * win = s->windows[window_index];
 103     int window_len = 1 << s->block_len_bits;
 104     float n = window_len/2;
 105
 106     for (channel = 0; channel < avctx->channels; channel++) {
 107         memcpy(s->output, s->frame_out[channel], sizeof(float)*window_len);
 108         j = channel;
 109         for (i = 0; i < len; i++, j += avctx->channels){
 110             s->output[i+window_len]  = audio[j] / n * win[window_len - i - 1];
 111             s->frame_out[channel][i] = audio[j] / n * win[i];
 112         }
 113         mdct->mdct_calc(mdct, s->coefs[channel], s->output);
 114     }
 115 }
 116
 117 //FIXME use for decoding too
 118 static void init_exp(WMACodecContext *s, int ch, const int *exp_param){
 119     int n;
 120     const uint16_t *ptr;
 121     float v, *q, max_scale, *q_end;
 122
 123     ptr = s->exponent_bands[s->frame_len_bits - s->block_len_bits];
 124     q = s->exponents[ch];
 125     q_end = q + s->block_len;
 126     max_scale = 0;
 127     while (q < q_end) {
 128         /* XXX: use a table */
 129         v = pow(10, *exp_param++ * (1.0 / 16.0));
 130         max_scale= FFMAX(max_scale, v);
 131         n = *ptr++;
 132         do {
 133             *q++ = v;
 134         } while (--n);
 135     }
 136     s->max_exponent[ch] = max_scale;
 137 }
 138
 139 static void encode_exp_vlc(WMACodecContext *s, int ch, const int *exp_param){
 140     int last_exp;
 141     const uint16_t *ptr;
 142     float *q, *q_end;
 143
 144     ptr = s->exponent_bands[s->frame_len_bits - s->block_len_bits];
 145     q = s->exponents[ch];
 146     q_end = q + s->block_len;
 147     if (s->version == 1) {
 148         last_exp= *exp_param++;
 149         av_assert0(last_exp-10 >= 0 && last_exp-10 < 32);
 150         put_bits(&s->pb, 5, last_exp - 10);
 151         q+= *ptr++;
 152     }else
 153         last_exp = 36;
 154     while (q < q_end) {
 155         int exp = *exp_param++;
 156         int code = exp - last_exp + 60;
 157         av_assert1(code >= 0 && code < 120);
 158         put_bits(&s->pb, ff_aac_scalefactor_bits[code], ff_aac_scalefactor_code[code]);
 159         /* XXX: use a table */
 160         q+= *ptr++;
 161         last_exp= exp;
 162     }
 163 }
 164
 165 static int encode_block(WMACodecContext *s, float (*src_coefs)[BLOCK_MAX_SIZE], int total_gain){
 166     int v, bsize, ch, coef_nb_bits, parse_exponents;
 167     float mdct_norm;
 168     int nb_coefs[MAX_CHANNELS];
 169     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};
 170
 171     //FIXME remove duplication relative to decoder
 172     if (s->use_variable_block_len) {
 173         av_assert0(0); //FIXME not implemented
 174     }else{
 175         /* fixed block len */
 176         s->next_block_len_bits = s->frame_len_bits;
 177         s->prev_block_len_bits = s->frame_len_bits;
 178         s->block_len_bits = s->frame_len_bits;
 179     }
 180
 181     s->block_len = 1 << s->block_len_bits;
 182 //     assert((s->block_pos + s->block_len) <= s->frame_len);
 183     bsize = s->frame_len_bits - s->block_len_bits;
 184
 185     //FIXME factor
 186     v = s->coefs_end[bsize] - s->coefs_start;
 187     for(ch = 0; ch < s->nb_channels; ch++)
 188         nb_coefs[ch] = v;
 189     {
 190         int n4 = s->block_len / 2;
 191         mdct_norm = 1.0 / (float)n4;
 192         if (s->version == 1) {
 193             mdct_norm *= sqrt(n4);
 194         }
 195     }
 196
 197     if (s->nb_channels == 2) {
 198         put_bits(&s->pb, 1, !!s->ms_stereo);
 199     }
 200
 201     for(ch = 0; ch < s->nb_channels; ch++) {
 202         s->channel_coded[ch] = 1; //FIXME only set channel_coded when needed, instead of always
 203         if (s->channel_coded[ch]) {
 204             init_exp(s, ch, fixed_exp);
 205         }
 206     }
 207
 208     for(ch = 0; ch < s->nb_channels; ch++) {
 209         if (s->channel_coded[ch]) {
 210             WMACoef *coefs1;
 211             float *coefs, *exponents, mult;
 212             int i, n;
 213
 214             coefs1 = s->coefs1[ch];
 215             exponents = s->exponents[ch];
 216             mult = pow(10, total_gain * 0.05) / s->max_exponent[ch];
 217             mult *= mdct_norm;
 218             coefs = src_coefs[ch];
 219             if (s->use_noise_coding && 0) {
 220                 av_assert0(0); //FIXME not implemented
 221             } else {
 222                 coefs += s->coefs_start;
 223                 n = nb_coefs[ch];
 224                 for(i = 0;i < n; i++){
 225                     double t= *coefs++ / (exponents[i] * mult);
 226                     if(t<-32768 || t>32767)
 227                         return -1;
 228
 229                     coefs1[i] = lrint(t);
 230                 }
 231             }
 232         }
 233     }
 234
 235     v = 0;
 236     for(ch = 0; ch < s->nb_channels; ch++) {
 237         int a = s->channel_coded[ch];
 238         put_bits(&s->pb, 1, a);
 239         v |= a;
 240     }
 241
 242     if (!v)
 243         return 1;
 244
 245     for(v= total_gain-1; v>=127; v-= 127)
 246         put_bits(&s->pb, 7, 127);
 247     put_bits(&s->pb, 7, v);
 248
 249     coef_nb_bits= ff_wma_total_gain_to_bits(total_gain);
 250
 251     if (s->use_noise_coding) {
 252         for(ch = 0; ch < s->nb_channels; ch++) {
 253             if (s->channel_coded[ch]) {
 254                 int i, n;
 255                 n = s->exponent_high_sizes[bsize];
 256                 for(i=0;i<n;i++) {
 257                     put_bits(&s->pb, 1, s->high_band_coded[ch][i]= 0);
 258                     if (0)
 259                         nb_coefs[ch] -= s->exponent_high_bands[bsize][i];
 260                 }
 261             }
 262         }
 263     }
 264
 265     parse_exponents = 1;
 266     if (s->block_len_bits != s->frame_len_bits) {
 267         put_bits(&s->pb, 1, parse_exponents);
 268     }
 269
 270     if (parse_exponents) {
 271         for(ch = 0; ch < s->nb_channels; ch++) {
 272             if (s->channel_coded[ch]) {
 273                 if (s->use_exp_vlc) {
 274                     encode_exp_vlc(s, ch, fixed_exp);
 275                 } else {
 276                     av_assert0(0); //FIXME not implemented
 277 //                    encode_exp_lsp(s, ch);
 278                 }
 279             }
 280         }
 281     } else {
 282         av_assert0(0); //FIXME not implemented
 283     }
 284
 285     for(ch = 0; ch < s->nb_channels; ch++) {
 286         if (s->channel_coded[ch]) {
 287             int run, tindex;
 288             WMACoef *ptr, *eptr;
 289             tindex = (ch == 1 && s->ms_stereo);
 290             ptr = &s->coefs1[ch][0];
 291             eptr = ptr + nb_coefs[ch];
 292
 293             run=0;
 294             for(;ptr < eptr; ptr++){
 295                 if(*ptr){
 296                     int level= *ptr;
 297                     int abs_level= FFABS(level);
 298                     int code= 0;
 299                     if(abs_level <= s->coef_vlcs[tindex]->max_level){
 300                         if(run < s->coef_vlcs[tindex]->levels[abs_level-1])
 301                             code= run + s->int_table[tindex][abs_level-1];
 302                     }
 303
 304                     av_assert2(code < s->coef_vlcs[tindex]->n);
 305                     put_bits(&s->pb, s->coef_vlcs[tindex]->huffbits[code], s->coef_vlcs[tindex]->huffcodes[code]);
 306
 307                     if(code == 0){
 308                         if(1<<coef_nb_bits <= abs_level)
 309                             return -1;
 310
 311                         put_bits(&s->pb, coef_nb_bits, abs_level);
 312                         put_bits(&s->pb, s->frame_len_bits, run);
 313                     }
 314                     put_bits(&s->pb, 1, level < 0); //FIXME the sign is fliped somewhere
 315                     run=0;
 316                 }else{
 317                     run++;
 318                 }
 319             }
 320             if(run)
 321                 put_bits(&s->pb, s->coef_vlcs[tindex]->huffbits[1], s->coef_vlcs[tindex]->huffcodes[1]);
 322         }
 323         if (s->version == 1 && s->nb_channels >= 2) {
 324             avpriv_align_put_bits(&s->pb);
 325         }
 326     }
 327     return 0;
 328 }
 329
 330 static int encode_frame(WMACodecContext *s, float (*src_coefs)[BLOCK_MAX_SIZE], uint8_t *buf, int buf_size, int total_gain){
 331     init_put_bits(&s->pb, buf, buf_size);
 332
 333     if (s->use_bit_reservoir) {
 334         av_assert0(0);//FIXME not implemented
 335     }else{
 336         if(encode_block(s, src_coefs, total_gain) < 0)
 337             return INT_MAX;
 338     }
 339
 340     avpriv_align_put_bits(&s->pb);
 341
 342     return put_bits_count(&s->pb)/8 - s->block_align;
 343 }
 344
 345 static int encode_superframe(AVCodecContext *avctx, AVPacket *avpkt,
 346                              const AVFrame *frame, int *got_packet_ptr)
 347 {
 348     WMACodecContext *s = avctx->priv_data;
 349     const int16_t *samples = (const int16_t *)frame->data[0];
 350     int i, total_gain, ret, error;
 351
 352     s->block_len_bits= s->frame_len_bits; //required by non variable block len
 353     s->block_len = 1 << s->block_len_bits;
 354
 355     apply_window_and_mdct(avctx, samples, frame->nb_samples);
 356
 357     if (s->ms_stereo) {
 358         float a, b;
 359         int i;
 360
 361         for(i = 0; i < s->block_len; i++) {
 362             a = s->coefs[0][i]*0.5;
 363             b = s->coefs[1][i]*0.5;
 364             s->coefs[0][i] = a + b;
 365             s->coefs[1][i] = a - b;
 366         }
 367     }
 368
 369     if ((ret = ff_alloc_packet2(avctx, avpkt, 2 * MAX_CODED_SUPERFRAME_SIZE)))
 370         return ret;
 371
 372     total_gain= 128;
 373     for(i=64; i; i>>=1){
 374         error = encode_frame(s, s->coefs, avpkt->data, avpkt->size,
 375                                  total_gain - i);
 376         if(error<=0)
 377             total_gain-= i;
 378     }
 379
 380     while(total_gain <= 128 && error > 0)
 381         error = encode_frame(s, s->coefs, avpkt->data, avpkt->size, total_gain++);
 382     av_assert0((put_bits_count(&s->pb) & 7) == 0);
 383     i= s->block_align - (put_bits_count(&s->pb)+7)/8;
 384     av_assert0(i>=0);
 385     while(i--)
 386         put_bits(&s->pb, 8, 'N');
 387
 388     flush_put_bits(&s->pb);
 389     av_assert0(put_bits_ptr(&s->pb) - s->pb.buf == s->block_align);
 390
 391     if (frame->pts != AV_NOPTS_VALUE)
 392         avpkt->pts = frame->pts - ff_samples_to_time_base(avctx, avctx->delay);
 393
 394     avpkt->size = s->block_align;
 395     *got_packet_ptr = 1;
 396     return 0;
 397 }
 398
 399 #if CONFIG_WMAV1_ENCODER
 400 AVCodec ff_wmav1_encoder = {
 401     .name           = "wmav1",
 402     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 403     .id             = CODEC_ID_WMAV1,
 404     .priv_data_size = sizeof(WMACodecContext),
 405     .init           = encode_init,
 406     .encode2        = encode_superframe,
 407     .close          = ff_wma_end,
 408     .sample_fmts    = (const enum AVSampleFormat[]){ AV_SAMPLE_FMT_S16,
 409                                                      AV_SAMPLE_FMT_NONE },
 410     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Windows Media Audio 1"),
 411 };
 412 #endif
 413 #if CONFIG_WMAV2_ENCODER
 414 AVCodec ff_wmav2_encoder = {
 415     .name           = "wmav2",
 416     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 417     .id             = CODEC_ID_WMAV2,
 418     .priv_data_size = sizeof(WMACodecContext),
 419     .init           = encode_init,
 420     .encode2        = encode_superframe,
 421     .close          = ff_wma_end,
 422     .sample_fmts    = (const enum AVSampleFormat[]){ AV_SAMPLE_FMT_S16,
 423                                                      AV_SAMPLE_FMT_NONE },
 424     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Windows Media Audio 2"),
 425 };
 426 #endif