Merge remote-tracking branch 'dwbuiten/master'
[ffmpeg.git] / libavcodec / libfdk-aacenc.c
1 /*
2  * AAC encoder wrapper
3  * Copyright (c) 2012 Martin Storsjo
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 <fdk-aac/aacenc_lib.h>
23
24 #include "avcodec.h"
25 #include "audio_frame_queue.h"
26 #include "internal.h"
27 #include "libavutil/audioconvert.h"
28 #include "libavutil/opt.h"
29
30 typedef struct AACContext {
31     const AVClass *class;
32     HANDLE_AACENCODER handle;
33     int afterburner;
34     int eld_sbr;
35     int signaling;
36
37     AudioFrameQueue afq;
38 } AACContext;
39
40 static const AVOption aac_enc_options[] = {
41     { "afterburner", "Afterburner (improved quality)", offsetof(AACContext, afterburner), AV_OPT_TYPE_INT, { 1 }, 0, 1, AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM },
42     { "eld_sbr", "Enable SBR for ELD (for SBR in other configurations, use the -profile parameter)", offsetof(AACContext, eld_sbr), AV_OPT_TYPE_INT, { 0 }, 0, 1, AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM },
43     { "signaling", "SBR/PS signaling style", offsetof(AACContext, signaling), AV_OPT_TYPE_INT, { -1 }, -1, 2, AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM, "signaling" },
44     { "default", "Choose signaling implicitly (explicit hierarchical by default, implicit if global header is disabled)", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { -1 }, 0, 0, AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM, "signaling" },
45     { "implicit", "Implicit backwards compatible signaling", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { 0 }, 0, 0, AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM, "signaling" },
46     { "explicit_sbr", "Explicit SBR, implicit PS signaling", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { 1 }, 0, 0, AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM, "signaling" },
47     { "explicit_hierarchical", "Explicit hierarchical signaling", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { 2 }, 0, 0, AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM, "signaling" },
48     { NULL }
49 };
50
51 static const AVClass aac_enc_class = {
52     "libfdk_aac", av_default_item_name, aac_enc_options, LIBAVUTIL_VERSION_INT
53 };
54
55 static const char *aac_get_error(AACENC_ERROR err)
56 {
57     switch (err) {
58     case AACENC_OK:
59         return "No error";
60     case AACENC_INVALID_HANDLE:
61         return "Invalid handle";
62     case AACENC_MEMORY_ERROR:
63         return "Memory allocation error";
64     case AACENC_UNSUPPORTED_PARAMETER:
65         return "Unsupported parameter";
66     case AACENC_INVALID_CONFIG:
67         return "Invalid config";
68     case AACENC_INIT_ERROR:
69         return "Initialization error";
70     case AACENC_INIT_AAC_ERROR:
71         return "AAC library initialization error";
72     case AACENC_INIT_SBR_ERROR:
73         return "SBR library initialization error";
74     case AACENC_INIT_TP_ERROR:
75         return "Transport library initialization error";
76     case AACENC_INIT_META_ERROR:
77         return "Metadata library initialization error";
78     case AACENC_ENCODE_ERROR:
79         return "Encoding error";
80     case AACENC_ENCODE_EOF:
81         return "End of file";
82     default:
83         return "Unknown error";
84     }
85 }
86
87 static int aac_encode_close(AVCodecContext *avctx)
88 {
89     AACContext *s = avctx->priv_data;
90
91     if (s->handle)
92         aacEncClose(&s->handle);
93 #if FF_API_OLD_ENCODE_AUDIO
94     av_freep(&avctx->coded_frame);
95 #endif
96     av_freep(&avctx->extradata);
97     ff_af_queue_close(&s->afq);
98
99     return 0;
100 }
101
102 static av_cold int aac_encode_init(AVCodecContext *avctx)
103 {
104     AACContext *s = avctx->priv_data;
105     int ret = AVERROR(EINVAL);
106     AACENC_InfoStruct info = { 0 };
107     CHANNEL_MODE mode;
108     AACENC_ERROR err;
109     int aot = FF_PROFILE_AAC_LOW + 1;
110     int sce = 0, cpe = 0;
111
112     if ((err = aacEncOpen(&s->handle, 0, avctx->channels)) != AACENC_OK) {
113         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unable to open the encoder: %s\n",
114                aac_get_error(err));
115         goto error;
116     }
117
118     if (avctx->profile != FF_PROFILE_UNKNOWN)
119         aot = avctx->profile + 1;
120
121     if ((err = aacEncoder_SetParam(s->handle, AACENC_AOT, aot)) != AACENC_OK) {
122         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unable to set the AOT %d: %s\n",
123                aot, aac_get_error(err));
124         goto error;
125     }
126
127     if (aot == FF_PROFILE_AAC_ELD + 1 && s->eld_sbr) {
128         if ((err = aacEncoder_SetParam(s->handle, AACENC_SBR_MODE,
129                                        1)) != AACENC_OK) {
130             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unable to enable SBR for ELD: %s\n",
131                    aac_get_error(err));
132             goto error;
133         }
134     }
135
136     if ((err = aacEncoder_SetParam(s->handle, AACENC_SAMPLERATE,
137                                    avctx->sample_rate)) != AACENC_OK) {
138         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unable to set the sample rate %d: %s\n",
139                avctx->sample_rate, aac_get_error(err));
140         goto error;
141     }
142
143     switch (avctx->channels) {
144     case 1: mode = MODE_1;       sce = 1; cpe = 0; break;
145     case 2: mode = MODE_2;       sce = 0; cpe = 1; break;
146     case 3: mode = MODE_1_2;     sce = 1; cpe = 1; break;
147     case 4: mode = MODE_1_2_1;   sce = 2; cpe = 1; break;
148     case 5: mode = MODE_1_2_2;   sce = 1; cpe = 2; break;
149     case 6: mode = MODE_1_2_2_1; sce = 2; cpe = 2; break;
150     default:
151         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
152                "Unsupported number of channels %d\n", avctx->channels);
153         goto error;
154     }
155
156     if ((err = aacEncoder_SetParam(s->handle, AACENC_CHANNELMODE,
157                                    mode)) != AACENC_OK) {
158         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
159                "Unable to set channel mode %d: %s\n", mode, aac_get_error(err));
160         goto error;
161     }
162
163     if ((err = aacEncoder_SetParam(s->handle, AACENC_CHANNELORDER,
164                                    1)) != AACENC_OK) {
165         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
166                "Unable to set wav channel order %d: %s\n",
167                mode, aac_get_error(err));
168         goto error;
169     }
170
171     if (avctx->flags & CODEC_FLAG_QSCALE) {
172         int mode = avctx->global_quality;
173         if (mode <  1 || mode > 5) {
174             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
175                    "VBR quality %d out of range, should be 1-5\n", mode);
176             mode = av_clip(mode, 1, 5);
177         }
178         if ((err = aacEncoder_SetParam(s->handle, AACENC_BITRATEMODE,
179                                        mode)) != AACENC_OK) {
180             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unable to set the VBR bitrate mode %d: %s\n",
181                    mode, aac_get_error(err));
182             goto error;
183         }
184     } else {
185         if (avctx->bit_rate <= 0) {
186             if (avctx->profile == FF_PROFILE_AAC_HE_V2) {
187                 sce = 1;
188                 cpe = 0;
189             }
190             avctx->bit_rate = (96*sce + 128*cpe) * avctx->sample_rate / 44;
191             if (avctx->profile == FF_PROFILE_AAC_HE ||
192                 avctx->profile == FF_PROFILE_AAC_HE_V2 ||
193                 s->eld_sbr)
194                 avctx->bit_rate /= 2;
195         }
196         if ((err = aacEncoder_SetParam(s->handle, AACENC_BITRATE,
197                                        avctx->bit_rate)) != AACENC_OK) {
198             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unable to set the bitrate %d: %s\n",
199                    avctx->bit_rate, aac_get_error(err));
200             goto error;
201         }
202     }
203
204     /* Choose bitstream format - if global header is requested, use
205      * raw access units, otherwise use ADTS. */
206     if ((err = aacEncoder_SetParam(s->handle, AACENC_TRANSMUX,
207                                    avctx->flags & CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER ? 0 : 2)) != AACENC_OK) {
208         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unable to set the transmux format: %s\n",
209                aac_get_error(err));
210         goto error;
211     }
212
213     /* If no signaling mode is chosen, use explicit hierarchical signaling
214      * if using mp4 mode (raw access units, with global header) and
215      * implicit signaling if using ADTS. */
216     if (s->signaling < 0)
217         s->signaling = avctx->flags & CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER ? 2 : 0;
218
219     if ((err = aacEncoder_SetParam(s->handle, AACENC_SIGNALING_MODE,
220                                    s->signaling)) != AACENC_OK) {
221         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unable to set signaling mode %d: %s\n",
222                s->signaling, aac_get_error(err));
223         goto error;
224     }
225
226     if ((err = aacEncoder_SetParam(s->handle, AACENC_AFTERBURNER,
227                                    s->afterburner)) != AACENC_OK) {
228         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unable to set afterburner to %d: %s\n",
229                s->afterburner, aac_get_error(err));
230         goto error;
231     }
232
233     if (avctx->cutoff > 0) {
234         if ((err = aacEncoder_SetParam(s->handle, AACENC_BANDWIDTH,
235                                        avctx->cutoff)) != AACENC_OK) {
236             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unable to set the encoder bandwith to %d: %s\n",
237                    avctx->cutoff, aac_get_error(err));
238             goto error;
239         }
240     }
241
242     if ((err = aacEncEncode(s->handle, NULL, NULL, NULL, NULL)) != AACENC_OK) {
243         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unable to initialize the encoder: %s\n",
244                aac_get_error(err));
245         return AVERROR(EINVAL);
246     }
247
248     if ((err = aacEncInfo(s->handle, &info)) != AACENC_OK) {
249         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unable to get encoder info: %s\n",
250                aac_get_error(err));
251         goto error;
252     }
253
254 #if FF_API_OLD_ENCODE_AUDIO
255     avctx->coded_frame = avcodec_alloc_frame();
256     if (!avctx->coded_frame) {
257         ret = AVERROR(ENOMEM);
258         goto error;
259     }
260 #endif
261     avctx->frame_size = info.frameLength;
262     avctx->delay      = info.encoderDelay;
263     ff_af_queue_init(avctx, &s->afq);
264
265     if (avctx->flags & CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) {
266         avctx->extradata_size = info.confSize;
267         avctx->extradata      = av_mallocz(avctx->extradata_size +
268                                            FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
269         if (!avctx->extradata) {
270             ret = AVERROR(ENOMEM);
271             goto error;
272         }
273
274         memcpy(avctx->extradata, info.confBuf, info.confSize);
275     }
276     return 0;
277 error:
278     aac_encode_close(avctx);
279     return ret;
280 }
281
282 static int aac_encode_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *avpkt,
283                             const AVFrame *frame, int *got_packet_ptr)
284 {
285     AACContext    *s        = avctx->priv_data;
286     AACENC_BufDesc in_buf   = { 0 }, out_buf = { 0 };
287     AACENC_InArgs  in_args  = { 0 };
288     AACENC_OutArgs out_args = { 0 };
289     int in_buffer_identifier = IN_AUDIO_DATA;
290     int in_buffer_size, in_buffer_element_size;
291     int out_buffer_identifier = OUT_BITSTREAM_DATA;
292     int out_buffer_size, out_buffer_element_size;
293     void *in_ptr, *out_ptr;
294     int ret;
295     AACENC_ERROR err;
296
297     /* handle end-of-stream small frame and flushing */
298     if (!frame) {
299         in_args.numInSamples = -1;
300     } else {
301         in_ptr                   = frame->data[0];
302         in_buffer_size           = 2 * avctx->channels * frame->nb_samples;
303         in_buffer_element_size   = 2;
304
305         in_args.numInSamples     = avctx->channels * frame->nb_samples;
306         in_buf.numBufs           = 1;
307         in_buf.bufs              = &in_ptr;
308         in_buf.bufferIdentifiers = &in_buffer_identifier;
309         in_buf.bufSizes          = &in_buffer_size;
310         in_buf.bufElSizes        = &in_buffer_element_size;
311
312         /* add current frame to the queue */
313         if ((ret = ff_af_queue_add(&s->afq, frame) < 0))
314             return ret;
315     }
316
317     /* The maximum packet size is 6144 bits aka 768 bytes per channel. */
318     if ((ret = ff_alloc_packet2(avctx, avpkt, FFMAX(8192, 768 * avctx->channels)))) {
319         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error getting output packet\n");
320         return ret;
321     }
322
323     out_ptr                   = avpkt->data;
324     out_buffer_size           = avpkt->size;
325     out_buffer_element_size   = 1;
326     out_buf.numBufs           = 1;
327     out_buf.bufs              = &out_ptr;
328     out_buf.bufferIdentifiers = &out_buffer_identifier;
329     out_buf.bufSizes          = &out_buffer_size;
330     out_buf.bufElSizes        = &out_buffer_element_size;
331
332     if ((err = aacEncEncode(s->handle, &in_buf, &out_buf, &in_args,
333                             &out_args)) != AACENC_OK) {
334         if (!frame && err == AACENC_ENCODE_EOF)
335             return 0;
336         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unable to encode frame: %s\n",
337                aac_get_error(err));
338         return AVERROR(EINVAL);
339     }
340
341     if (!out_args.numOutBytes)
342         return 0;
343
344     /* Get the next frame pts & duration */
345     ff_af_queue_remove(&s->afq, avctx->frame_size, &avpkt->pts,
346                        &avpkt->duration);
347
348     avpkt->size     = out_args.numOutBytes;
349     *got_packet_ptr = 1;
350     return 0;
351 }
352
353 static const AVProfile profiles[] = {
354     { FF_PROFILE_AAC_LOW,   "LC"       },
355     { FF_PROFILE_AAC_HE,    "HE-AAC"   },
356     { FF_PROFILE_AAC_HE_V2, "HE-AACv2" },
357     { FF_PROFILE_AAC_LD,    "LD"       },
358     { FF_PROFILE_AAC_ELD,   "ELD"      },
359     { FF_PROFILE_UNKNOWN },
360 };
361
362 static const AVCodecDefault aac_encode_defaults[] = {
363     { "b", "0" },
364     { NULL }
365 };
366
367 static const uint64_t aac_channel_layout[] = {
368     AV_CH_LAYOUT_MONO,
369     AV_CH_LAYOUT_STEREO,
370     AV_CH_LAYOUT_SURROUND,
371     AV_CH_LAYOUT_4POINT0,
372     AV_CH_LAYOUT_5POINT0_BACK,
373     AV_CH_LAYOUT_5POINT1_BACK,
374     0,
375 };
376
377 AVCodec ff_libfdk_aac_encoder = {
378     .name            = "libfdk_aac",
379     .type            = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
380     .id              = CODEC_ID_AAC,
381     .priv_data_size  = sizeof(AACContext),
382     .init            = aac_encode_init,
383     .encode2         = aac_encode_frame,
384     .close           = aac_encode_close,
385     .capabilities    = CODEC_CAP_SMALL_LAST_FRAME | CODEC_CAP_DELAY,
386     .sample_fmts     = (const enum AVSampleFormat[]){ AV_SAMPLE_FMT_S16,
387                                                       AV_SAMPLE_FMT_NONE },
388     .long_name       = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Fraunhofer FDK AAC"),
389     .priv_class      = &aac_enc_class,
390     .defaults        = aac_encode_defaults,
391     .profiles        = profiles,
392     .channel_layouts = aac_channel_layout,
393 };