Add additional sample rates to the frame len bits calculation code
[ffmpeg.git] / libavcodec / wma.c
1 /*
2  * WMA compatible codec
3  * Copyright (c) 2002-2007 The FFmpeg Project
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 #include "wmadata.h"
25
26 #undef NDEBUG
27 #include <assert.h>
28
29 /* XXX: use same run/length optimization as mpeg decoders */
30 //FIXME maybe split decode / encode or pass flag
31 static void init_coef_vlc(VLC *vlc, uint16_t **prun_table,
32                           uint16_t **plevel_table, uint16_t **pint_table,
33                           const CoefVLCTable *vlc_table)
34 {
35     int n = vlc_table->n;
36     const uint8_t  *table_bits   = vlc_table->huffbits;
37     const uint32_t *table_codes  = vlc_table->huffcodes;
38     const uint16_t *levels_table = vlc_table->levels;
39     uint16_t *run_table, *level_table, *int_table;
40     int i, l, j, k, level;
41
42     init_vlc(vlc, VLCBITS, n, table_bits, 1, 1, table_codes, 4, 4, 0);
43
44     run_table   = av_malloc(n * sizeof(uint16_t));
45     level_table = av_malloc(n * sizeof(uint16_t));
46     int_table   = av_malloc(n * sizeof(uint16_t));
47     i = 2;
48     level = 1;
49     k = 0;
50     while (i < n) {
51         int_table[k] = i;
52         l = levels_table[k++];
53         for (j = 0; j < l; j++) {
54             run_table[i]   = j;
55             level_table[i] = level;
56             i++;
57         }
58         level++;
59     }
60     *prun_table   = run_table;
61     *plevel_table = level_table;
62     *pint_table   = int_table;
63 }
64
65 /**
66  *@brief Get the samples per frame for this stream.
67  *@param sample_rate output sample_rate
68  *@param version wma version
69  *@param decode_flags codec compression features
70  *@return log2 of the number of output samples per frame
71  */
72 int av_cold ff_wma_get_frame_len_bits(int sample_rate, int version,
73                                       unsigned int decode_flags)
74 {
75
76     int frame_len_bits;
77
78     if (sample_rate <= 16000)
79         frame_len_bits = 9;
80     else if (sample_rate <= 22050 ||
81              (sample_rate <= 32000 && version == 1))
82         frame_len_bits = 10;
83     else if (sample_rate <= 48000) {
84         frame_len_bits = 11;
85     } else if (sample_rate <= 96000) {
86         frame_len_bits = 12;
87     } else {
88         frame_len_bits = 13;
89     }
90
91     if (version == 3) {
92         int tmp = decode_flags & 0x6;
93         if (tmp == 0x2) {
94             ++frame_len_bits;
95         } else if (tmp == 0x4) {
96             --frame_len_bits;
97         } else if (tmp == 0x6) {
98             frame_len_bits -= 2;
99         }
100     }
101
102     return frame_len_bits;
103 }
104
105 int ff_wma_init(AVCodecContext *avctx, int flags2)
106 {
107     WMACodecContext *s = avctx->priv_data;
108     int i;
109     float bps1, high_freq;
110     volatile float bps;
111     int sample_rate1;
112     int coef_vlc_table;
113
114     if (   avctx->sample_rate <= 0 || avctx->sample_rate > 50000
115         || avctx->channels    <= 0 || avctx->channels    > 8
116         || avctx->bit_rate    <= 0)
117         return -1;
118
119     s->sample_rate = avctx->sample_rate;
120     s->nb_channels = avctx->channels;
121     s->bit_rate    = avctx->bit_rate;
122     s->block_align = avctx->block_align;
123
124     dsputil_init(&s->dsp, avctx);
125
126     if (avctx->codec->id == CODEC_ID_WMAV1) {
127         s->version = 1;
128     } else {
129         s->version = 2;
130     }
131
132     /* compute MDCT block size */
133     s->frame_len_bits = ff_wma_get_frame_len_bits(s->sample_rate, s->version, 0);
134
135     s->frame_len = 1 << s->frame_len_bits;
136     if (s->use_variable_block_len) {
137         int nb_max, nb;
138         nb = ((flags2 >> 3) & 3) + 1;
139         if ((s->bit_rate / s->nb_channels) >= 32000)
140             nb += 2;
141         nb_max = s->frame_len_bits - BLOCK_MIN_BITS;
142         if (nb > nb_max)
143             nb = nb_max;
144         s->nb_block_sizes = nb + 1;
145     } else {
146         s->nb_block_sizes = 1;
147     }
148
149     /* init rate dependent parameters */
150     s->use_noise_coding = 1;
151     high_freq = s->sample_rate * 0.5;
152
153     /* if version 2, then the rates are normalized */
154     sample_rate1 = s->sample_rate;
155     if (s->version == 2) {
156         if (sample_rate1 >= 44100)
157             sample_rate1 = 44100;
158         else if (sample_rate1 >= 22050)
159             sample_rate1 = 22050;
160         else if (sample_rate1 >= 16000)
161             sample_rate1 = 16000;
162         else if (sample_rate1 >= 11025)
163             sample_rate1 = 11025;
164         else if (sample_rate1 >= 8000)
165             sample_rate1 = 8000;
166     }
167
168     bps = (float)s->bit_rate / (float)(s->nb_channels * s->sample_rate);
169     s->byte_offset_bits = av_log2((int)(bps * s->frame_len / 8.0 + 0.5)) + 2;
170
171     /* compute high frequency value and choose if noise coding should
172        be activated */
173     bps1 = bps;
174     if (s->nb_channels == 2)
175         bps1 = bps * 1.6;
176     if (sample_rate1 == 44100) {
177         if (bps1 >= 0.61)
178             s->use_noise_coding = 0;
179         else
180             high_freq = high_freq * 0.4;
181     } else if (sample_rate1 == 22050) {
182         if (bps1 >= 1.16)
183             s->use_noise_coding = 0;
184         else if (bps1 >= 0.72)
185             high_freq = high_freq * 0.7;
186         else
187             high_freq = high_freq * 0.6;
188     } else if (sample_rate1 == 16000) {
189         if (bps > 0.5)
190             high_freq = high_freq * 0.5;
191         else
192             high_freq = high_freq * 0.3;
193     } else if (sample_rate1 == 11025) {
194         high_freq = high_freq * 0.7;
195     } else if (sample_rate1 == 8000) {
196         if (bps <= 0.625) {
197             high_freq = high_freq * 0.5;
198         } else if (bps > 0.75) {
199             s->use_noise_coding = 0;
200         } else {
201             high_freq = high_freq * 0.65;
202         }
203     } else {
204         if (bps >= 0.8) {
205             high_freq = high_freq * 0.75;
206         } else if (bps >= 0.6) {
207             high_freq = high_freq * 0.6;
208         } else {
209             high_freq = high_freq * 0.5;
210         }
211     }
212     dprintf(s->avctx, "flags2=0x%x\n", flags2);
213     dprintf(s->avctx, "version=%d channels=%d sample_rate=%d bitrate=%d block_align=%d\n",
214             s->version, s->nb_channels, s->sample_rate, s->bit_rate,
215             s->block_align);
216     dprintf(s->avctx, "bps=%f bps1=%f high_freq=%f bitoffset=%d\n",
217             bps, bps1, high_freq, s->byte_offset_bits);
218     dprintf(s->avctx, "use_noise_coding=%d use_exp_vlc=%d nb_block_sizes=%d\n",
219             s->use_noise_coding, s->use_exp_vlc, s->nb_block_sizes);
220
221     /* compute the scale factor band sizes for each MDCT block size */
222     {
223         int a, b, pos, lpos, k, block_len, i, j, n;
224         const uint8_t *table;
225
226         if (s->version == 1) {
227             s->coefs_start = 3;
228         } else {
229             s->coefs_start = 0;
230         }
231         for (k = 0; k < s->nb_block_sizes; k++) {
232             block_len = s->frame_len >> k;
233
234             if (s->version == 1) {
235                 lpos = 0;
236                 for (i = 0; i < 25; i++) {
237                     a = wma_critical_freqs[i];
238                     b = s->sample_rate;
239                     pos = ((block_len * 2 * a) + (b >> 1)) / b;
240                     if (pos > block_len)
241                         pos = block_len;
242                     s->exponent_bands[0][i] = pos - lpos;
243                     if (pos >= block_len) {
244                         i++;
245                         break;
246                     }
247                     lpos = pos;
248                 }
249                 s->exponent_sizes[0] = i;
250             } else {
251                 /* hardcoded tables */
252                 table = NULL;
253                 a = s->frame_len_bits - BLOCK_MIN_BITS - k;
254                 if (a < 3) {
255                     if (s->sample_rate >= 44100)
256                         table = exponent_band_44100[a];
257                     else if (s->sample_rate >= 32000)
258                         table = exponent_band_32000[a];
259                     else if (s->sample_rate >= 22050)
260                         table = exponent_band_22050[a];
261                 }
262                 if (table) {
263                     n = *table++;
264                     for (i = 0; i < n; i++)
265                         s->exponent_bands[k][i] = table[i];
266                     s->exponent_sizes[k] = n;
267                 } else {
268                     j = 0;
269                     lpos = 0;
270                     for (i = 0; i < 25; i++) {
271                         a = wma_critical_freqs[i];
272                         b = s->sample_rate;
273                         pos = ((block_len * 2 * a) + (b << 1)) / (4 * b);
274                         pos <<= 2;
275                         if (pos > block_len)
276                             pos = block_len;
277                         if (pos > lpos)
278                             s->exponent_bands[k][j++] = pos - lpos;
279                         if (pos >= block_len)
280                             break;
281                         lpos = pos;
282                     }
283                     s->exponent_sizes[k] = j;
284                 }
285             }
286
287             /* max number of coefs */
288             s->coefs_end[k] = (s->frame_len - ((s->frame_len * 9) / 100)) >> k;
289             /* high freq computation */
290             s->high_band_start[k] = (int)((block_len * 2 * high_freq) /
291                                           s->sample_rate + 0.5);
292             n = s->exponent_sizes[k];
293             j = 0;
294             pos = 0;
295             for (i = 0; i < n; i++) {
296                 int start, end;
297                 start = pos;
298                 pos += s->exponent_bands[k][i];
299                 end = pos;
300                 if (start < s->high_band_start[k])
301                     start = s->high_band_start[k];
302                 if (end > s->coefs_end[k])
303                     end = s->coefs_end[k];
304                 if (end > start)
305                     s->exponent_high_bands[k][j++] = end - start;
306             }
307             s->exponent_high_sizes[k] = j;
308 #if 0
309             tprintf(s->avctx, "%5d: coefs_end=%d high_band_start=%d nb_high_bands=%d: ",
310                     s->frame_len >> k,
311                     s->coefs_end[k],
312                     s->high_band_start[k],
313                     s->exponent_high_sizes[k]);
314             for (j = 0; j < s->exponent_high_sizes[k]; j++)
315                 tprintf(s->avctx, " %d", s->exponent_high_bands[k][j]);
316             tprintf(s->avctx, "\n");
317 #endif
318         }
319     }
320
321 #ifdef TRACE
322     {
323         int i, j;
324         for (i = 0; i < s->nb_block_sizes; i++) {
325             tprintf(s->avctx, "%5d: n=%2d:",
326                     s->frame_len >> i,
327                     s->exponent_sizes[i]);
328             for (j = 0; j < s->exponent_sizes[i]; j++)
329                 tprintf(s->avctx, " %d", s->exponent_bands[i][j]);
330             tprintf(s->avctx, "\n");
331         }
332     }
333 #endif
334
335     /* init MDCT windows : simple sinus window */
336     for (i = 0; i < s->nb_block_sizes; i++) {
337         int n;
338         n = 1 << (s->frame_len_bits - i);
339         ff_sine_window_init(ff_sine_windows[s->frame_len_bits - i - 7], n);
340         s->windows[i] = ff_sine_windows[s->frame_len_bits - i - 7];
341     }
342
343     s->reset_block_lengths = 1;
344
345     if (s->use_noise_coding) {
346
347         /* init the noise generator */
348         if (s->use_exp_vlc)
349             s->noise_mult = 0.02;
350         else
351             s->noise_mult = 0.04;
352
353 #ifdef TRACE
354         for (i = 0; i < NOISE_TAB_SIZE; i++)
355             s->noise_table[i] = 1.0 * s->noise_mult;
356 #else
357         {
358             unsigned int seed;
359             float norm;
360             seed = 1;
361             norm = (1.0 / (float)(1LL << 31)) * sqrt(3) * s->noise_mult;
362             for (i = 0; i < NOISE_TAB_SIZE; i++) {
363                 seed = seed * 314159 + 1;
364                 s->noise_table[i] = (float)((int)seed) * norm;
365             }
366         }
367 #endif
368     }
369
370     /* choose the VLC tables for the coefficients */
371     coef_vlc_table = 2;
372     if (s->sample_rate >= 32000) {
373         if (bps1 < 0.72)
374             coef_vlc_table = 0;
375         else if (bps1 < 1.16)
376             coef_vlc_table = 1;
377     }
378     s->coef_vlcs[0]= &coef_vlcs[coef_vlc_table * 2    ];
379     s->coef_vlcs[1]= &coef_vlcs[coef_vlc_table * 2 + 1];
380     init_coef_vlc(&s->coef_vlc[0], &s->run_table[0], &s->level_table[0], &s->int_table[0],
381                   s->coef_vlcs[0]);
382     init_coef_vlc(&s->coef_vlc[1], &s->run_table[1], &s->level_table[1], &s->int_table[1],
383                   s->coef_vlcs[1]);
384
385     return 0;
386 }
387
388 int ff_wma_total_gain_to_bits(int total_gain)
389 {
390          if (total_gain < 15) return 13;
391     else if (total_gain < 32) return 12;
392     else if (total_gain < 40) return 11;
393     else if (total_gain < 45) return 10;
394     else                      return  9;
395 }
396
397 int ff_wma_end(AVCodecContext *avctx)
398 {
399     WMACodecContext *s = avctx->priv_data;
400     int i;
401
402     for (i = 0; i < s->nb_block_sizes; i++)
403         ff_mdct_end(&s->mdct_ctx[i]);
404
405     if (s->use_exp_vlc) {
406         free_vlc(&s->exp_vlc);
407     }
408     if (s->use_noise_coding) {
409         free_vlc(&s->hgain_vlc);
410     }
411     for (i = 0; i < 2; i++) {
412         free_vlc(&s->coef_vlc[i]);
413         av_free(s->run_table[i]);
414         av_free(s->level_table[i]);
415         av_free(s->int_table[i]);
416     }
417
418     return 0;
419 }