Merge remote-tracking branch 'qatar/master'
[ffmpeg.git] / libavcodec / libmp3lame.c
1 /*
2  * Interface to libmp3lame for mp3 encoding
3  * Copyright (c) 2002 Lennert Buytenhek <buytenh@gnu.org>
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 /**
23  * @file
24  * Interface to libmp3lame for mp3 encoding.
25  */
26
27 #include "libavutil/intreadwrite.h"
28 #include "libavutil/log.h"
29 #include "libavutil/opt.h"
30 #include "avcodec.h"
31 #include "mpegaudio.h"
32 #include <lame/lame.h>
33
34 #define BUFFER_SIZE (7200 + 2 * MPA_FRAME_SIZE + MPA_FRAME_SIZE / 4+1000) // FIXME: Buffer size to small? Adding 1000 to make up for it.
35 typedef struct Mp3AudioContext {
36     AVClass *class;
37     lame_global_flags *gfp;
38     int stereo;
39     uint8_t buffer[BUFFER_SIZE];
40     int buffer_index;
41     struct {
42         int *left;
43         int *right;
44     } s32_data;
45     int reservoir;
46 } Mp3AudioContext;
47
48 static av_cold int MP3lame_encode_init(AVCodecContext *avctx)
49 {
50     Mp3AudioContext *s = avctx->priv_data;
51
52     if (avctx->channels > 2) {
53         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
54                "Invalid number of channels %d, must be <= 2\n", avctx->channels);
55         return AVERROR(EINVAL);
56     }
57
58     s->stereo = avctx->channels > 1 ? 1 : 0;
59
60     if ((s->gfp = lame_init()) == NULL)
61         goto err;
62     lame_set_in_samplerate(s->gfp, avctx->sample_rate);
63     lame_set_out_samplerate(s->gfp, avctx->sample_rate);
64     lame_set_num_channels(s->gfp, avctx->channels);
65     if (avctx->compression_level == FF_COMPRESSION_DEFAULT) {
66         lame_set_quality(s->gfp, 5);
67     } else {
68         lame_set_quality(s->gfp, avctx->compression_level);
69     }
70     lame_set_mode(s->gfp, s->stereo ? JOINT_STEREO : MONO);
71     lame_set_brate(s->gfp, avctx->bit_rate / 1000);
72     if (avctx->flags & CODEC_FLAG_QSCALE) {
73         lame_set_brate(s->gfp, 0);
74         lame_set_VBR(s->gfp, vbr_default);
75         lame_set_VBR_quality(s->gfp, avctx->global_quality / (float)FF_QP2LAMBDA);
76     }
77     lame_set_bWriteVbrTag(s->gfp,0);
78     lame_set_disable_reservoir(s->gfp, !s->reservoir);
79     if (lame_init_params(s->gfp) < 0)
80         goto err_close;
81
82     avctx->frame_size             = lame_get_framesize(s->gfp);
83
84     if(!(avctx->coded_frame= avcodec_alloc_frame())) {
85         lame_close(s->gfp);
86
87         return AVERROR(ENOMEM);
88     }
89
90     if(AV_SAMPLE_FMT_S32 == avctx->sample_fmt && s->stereo) {
91         int nelem = 2 * avctx->frame_size;
92
93         if(! (s->s32_data.left = av_malloc(nelem * sizeof(int)))) {
94             av_freep(&avctx->coded_frame);
95             lame_close(s->gfp);
96
97             return AVERROR(ENOMEM);
98         }
99
100         s->s32_data.right = s->s32_data.left + avctx->frame_size;
101     }
102
103     return 0;
104
105 err_close:
106     lame_close(s->gfp);
107 err:
108     return -1;
109 }
110
111 static const int sSampleRates[] = {
112     44100, 48000,  32000, 22050, 24000, 16000, 11025, 12000, 8000, 0
113 };
114
115 static const int sBitRates[2][3][15] = {
116     {
117         { 0, 32, 64, 96, 128, 160, 192, 224, 256, 288, 320, 352, 384, 416, 448 },
118         { 0, 32, 48, 56, 64,  80,  96,  112, 128, 160, 192, 224, 256, 320, 384 },
119         { 0, 32, 40, 48, 56,  64,  80,  96,  112, 128, 160, 192, 224, 256, 320 }
120     },
121     {
122         { 0, 32, 48, 56, 64, 80, 96, 112, 128, 144, 160, 176, 192, 224, 256 },
123         { 0,  8, 16, 24, 32, 40, 48,  56,  64,  80,  96, 112, 128, 144, 160 },
124         { 0,  8, 16, 24, 32, 40, 48,  56,  64,  80,  96, 112, 128, 144, 160 }
125     },
126 };
127
128 static const int sSamplesPerFrame[2][3] = {
129     { 384, 1152, 1152 },
130     { 384, 1152,  576 }
131 };
132
133 static const int sBitsPerSlot[3] = { 32, 8, 8 };
134
135 static int mp3len(void *data, int *samplesPerFrame, int *sampleRate)
136 {
137     uint32_t header  = AV_RB32(data);
138     int layerID      = 3 - ((header >> 17) & 0x03);
139     int bitRateID    = ((header >> 12) & 0x0f);
140     int sampleRateID = ((header >> 10) & 0x03);
141     int bitsPerSlot  = sBitsPerSlot[layerID];
142     int isPadded     = ((header >> 9) & 0x01);
143     static int const mode_tab[4] = { 2, 3, 1, 0 };
144     int mode    = mode_tab[(header >> 19) & 0x03];
145     int mpeg_id = mode > 0;
146     int temp0, temp1, bitRate;
147
148     if (((header >> 21) & 0x7ff) != 0x7ff || mode == 3 || layerID == 3 ||
149         sampleRateID == 3) {
150         return -1;
151     }
152
153     if (!samplesPerFrame)
154         samplesPerFrame = &temp0;
155     if (!sampleRate)
156         sampleRate      = &temp1;
157
158     //*isMono = ((header >>  6) & 0x03) == 0x03;
159
160     *sampleRate      = sSampleRates[sampleRateID] >> mode;
161     bitRate          = sBitRates[mpeg_id][layerID][bitRateID] * 1000;
162     *samplesPerFrame = sSamplesPerFrame[mpeg_id][layerID];
163     //av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG,
164     //       "sr:%d br:%d spf:%d l:%d m:%d\n",
165     //       *sampleRate, bitRate, *samplesPerFrame, layerID, mode);
166
167     return *samplesPerFrame * bitRate / (bitsPerSlot * *sampleRate) + isPadded;
168 }
169
170 static int MP3lame_encode_frame(AVCodecContext *avctx, unsigned char *frame,
171                                 int buf_size, void *data)
172 {
173     Mp3AudioContext *s = avctx->priv_data;
174     int len;
175     int lame_result;
176
177     /* lame 3.91 dies on '1-channel interleaved' data */
178
179     if (!data){
180         lame_result= lame_encode_flush(
181                 s->gfp,
182                 s->buffer + s->buffer_index,
183                 BUFFER_SIZE - s->buffer_index
184                 );
185 #if 2147483647 == INT_MAX
186     }else if(AV_SAMPLE_FMT_S32 == avctx->sample_fmt){
187         if (s->stereo) {
188             int32_t *rp = data;
189             int32_t *mp = rp + 2*avctx->frame_size;
190             int *wpl = s->s32_data.left;
191             int *wpr = s->s32_data.right;
192
193             while (rp < mp) {
194                 *wpl++ = *rp++;
195                 *wpr++ = *rp++;
196             }
197
198             lame_result = lame_encode_buffer_int(
199                 s->gfp,
200                 s->s32_data.left,
201                 s->s32_data.right,
202                 avctx->frame_size,
203                 s->buffer + s->buffer_index,
204                 BUFFER_SIZE - s->buffer_index
205                 );
206         } else {
207             lame_result = lame_encode_buffer_int(
208                 s->gfp,
209                 data,
210                 data,
211                 avctx->frame_size,
212                 s->buffer + s->buffer_index,
213                 BUFFER_SIZE - s->buffer_index
214                 );
215         }
216 #endif
217     }else{
218         if (s->stereo) {
219             lame_result = lame_encode_buffer_interleaved(
220                 s->gfp,
221                 data,
222                 avctx->frame_size,
223                 s->buffer + s->buffer_index,
224                 BUFFER_SIZE - s->buffer_index
225                 );
226         } else {
227             lame_result = lame_encode_buffer(
228                 s->gfp,
229                 data,
230                 data,
231                 avctx->frame_size,
232                 s->buffer + s->buffer_index,
233                 BUFFER_SIZE - s->buffer_index
234                 );
235         }
236     }
237
238     if (lame_result < 0) {
239         if (lame_result == -1) {
240             /* output buffer too small */
241             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
242                    "lame: output buffer too small (buffer index: %d, free bytes: %d)\n",
243                    s->buffer_index, BUFFER_SIZE - s->buffer_index);
244         }
245         return -1;
246     }
247
248     s->buffer_index += lame_result;
249
250     if (s->buffer_index < 4)
251         return 0;
252
253     len = mp3len(s->buffer, NULL, NULL);
254     //av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "in:%d packet-len:%d index:%d\n",
255     //       avctx->frame_size, len, s->buffer_index);
256     if (len <= s->buffer_index) {
257         memcpy(frame, s->buffer, len);
258         s->buffer_index -= len;
259
260         memmove(s->buffer, s->buffer + len, s->buffer_index);
261         // FIXME fix the audio codec API, so we do not need the memcpy()
262         /*for(i=0; i<len; i++) {
263             av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "%2X ", frame[i]);
264         }*/
265         return len;
266     } else
267         return 0;
268 }
269
270 static av_cold int MP3lame_encode_close(AVCodecContext *avctx)
271 {
272     Mp3AudioContext *s = avctx->priv_data;
273
274     av_freep(&s->s32_data.left);
275     av_freep(&avctx->coded_frame);
276
277     lame_close(s->gfp);
278     return 0;
279 }
280
281 #define OFFSET(x) offsetof(Mp3AudioContext, x)
282 #define AE AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM
283 static const AVOption options[] = {
284     { "reservoir", "Use bit reservoir.", OFFSET(reservoir), AV_OPT_TYPE_INT, { 1 }, 0, 1, AE },
285     { NULL },
286 };
287
288 static const AVClass libmp3lame_class = {
289     .class_name = "libmp3lame encoder",
290     .item_name  = av_default_item_name,
291     .option     = options,
292     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
293 };
294
295 AVCodec ff_libmp3lame_encoder = {
296     .name                  = "libmp3lame",
297     .type                  = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
298     .id                    = CODEC_ID_MP3,
299     .priv_data_size        = sizeof(Mp3AudioContext),
300     .init                  = MP3lame_encode_init,
301     .encode                = MP3lame_encode_frame,
302     .close                 = MP3lame_encode_close,
303     .capabilities          = CODEC_CAP_DELAY,
304     .sample_fmts           = (const enum AVSampleFormat[]) { AV_SAMPLE_FMT_S16,
305 #if 2147483647 == INT_MAX
306     AV_SAMPLE_FMT_S32,
307 #endif
308                                                              AV_SAMPLE_FMT_NONE },
309     .supported_samplerates = sSampleRates,
310     .long_name             = NULL_IF_CONFIG_SMALL("libmp3lame MP3 (MPEG audio layer 3)"),
311     .priv_class            = &libmp3lame_class,
312 };