build: Group general components separate from de/encoders in arch Makefiles
[ffmpeg.git] / libavcodec / wma.c
1 /*
2  * WMA compatible codec
3  * Copyright (c) 2002-2007 The Libav Project
4  *
5  * This file is part of Libav.
6  *
7  * Libav 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  * Libav 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 Libav; 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 "sinewin.h"
25 #include "wma.h"
26 #include "wma_common.h"
27 #include "wmadata.h"
28
29 #undef NDEBUG
30 #include <assert.h>
31
32 /* XXX: use same run/length optimization as mpeg decoders */
33 //FIXME maybe split decode / encode or pass flag
34 static av_cold void init_coef_vlc(VLC *vlc, uint16_t **prun_table,
35                                   float **plevel_table, uint16_t **pint_table,
36                                   const CoefVLCTable *vlc_table)
37 {
38     int n = vlc_table->n;
39     const uint8_t  *table_bits   = vlc_table->huffbits;
40     const uint32_t *table_codes  = vlc_table->huffcodes;
41     const uint16_t *levels_table = vlc_table->levels;
42     uint16_t *run_table, *level_table, *int_table;
43     float *flevel_table;
44     int i, l, j, k, level;
45
46     init_vlc(vlc, VLCBITS, n, table_bits, 1, 1, table_codes, 4, 4, 0);
47
48     run_table   = av_malloc(n * sizeof(uint16_t));
49     level_table = av_malloc(n * sizeof(uint16_t));
50     flevel_table= av_malloc(n * sizeof(*flevel_table));
51     int_table   = av_malloc(n * sizeof(uint16_t));
52     i = 2;
53     level = 1;
54     k = 0;
55     while (i < n) {
56         int_table[k] = i;
57         l = levels_table[k++];
58         for (j = 0; j < l; j++) {
59             run_table[i]   = j;
60             level_table[i] = level;
61             flevel_table[i]= level;
62             i++;
63         }
64         level++;
65     }
66     *prun_table   = run_table;
67     *plevel_table = flevel_table;
68     *pint_table   = int_table;
69     av_free(level_table);
70 }
71
72 av_cold int ff_wma_init(AVCodecContext *avctx, int flags2)
73 {
74     WMACodecContext *s = avctx->priv_data;
75     int i;
76     float bps1, high_freq;
77     volatile float bps;
78     int sample_rate1;
79     int coef_vlc_table;
80
81     if (   avctx->sample_rate <= 0 || avctx->sample_rate > 50000
82         || avctx->channels    <= 0 || avctx->channels    > 2
83         || avctx->bit_rate    <= 0)
84         return -1;
85
86     ff_fmt_convert_init(&s->fmt_conv, avctx);
87     avpriv_float_dsp_init(&s->fdsp, avctx->flags & CODEC_FLAG_BITEXACT);
88
89     if (avctx->codec->id == AV_CODEC_ID_WMAV1) {
90         s->version = 1;
91     } else {
92         s->version = 2;
93     }
94
95     /* compute MDCT block size */
96     s->frame_len_bits = ff_wma_get_frame_len_bits(avctx->sample_rate,
97                                                   s->version, 0);
98     s->next_block_len_bits = s->frame_len_bits;
99     s->prev_block_len_bits = s->frame_len_bits;
100     s->block_len_bits      = s->frame_len_bits;
101
102     s->frame_len = 1 << s->frame_len_bits;
103     if (s->use_variable_block_len) {
104         int nb_max, nb;
105         nb = ((flags2 >> 3) & 3) + 1;
106         if ((avctx->bit_rate / avctx->channels) >= 32000)
107             nb += 2;
108         nb_max = s->frame_len_bits - BLOCK_MIN_BITS;
109         if (nb > nb_max)
110             nb = nb_max;
111         s->nb_block_sizes = nb + 1;
112     } else {
113         s->nb_block_sizes = 1;
114     }
115
116     /* init rate dependent parameters */
117     s->use_noise_coding = 1;
118     high_freq = avctx->sample_rate * 0.5;
119
120     /* if version 2, then the rates are normalized */
121     sample_rate1 = avctx->sample_rate;
122     if (s->version == 2) {
123         if (sample_rate1 >= 44100) {
124             sample_rate1 = 44100;
125         } else if (sample_rate1 >= 22050) {
126             sample_rate1 = 22050;
127         } else if (sample_rate1 >= 16000) {
128             sample_rate1 = 16000;
129         } else if (sample_rate1 >= 11025) {
130             sample_rate1 = 11025;
131         } else if (sample_rate1 >= 8000) {
132             sample_rate1 = 8000;
133         }
134     }
135
136     bps = (float)avctx->bit_rate / (float)(avctx->channels * avctx->sample_rate);
137     s->byte_offset_bits = av_log2((int)(bps * s->frame_len / 8.0 + 0.5)) + 2;
138
139     /* compute high frequency value and choose if noise coding should
140        be activated */
141     bps1 = bps;
142     if (avctx->channels == 2)
143         bps1 = bps * 1.6;
144     if (sample_rate1 == 44100) {
145         if (bps1 >= 0.61) {
146             s->use_noise_coding = 0;
147         } else {
148             high_freq = high_freq * 0.4;
149         }
150     } else if (sample_rate1 == 22050) {
151         if (bps1 >= 1.16) {
152             s->use_noise_coding = 0;
153         } else if (bps1 >= 0.72) {
154             high_freq = high_freq * 0.7;
155         } else {
156             high_freq = high_freq * 0.6;
157         }
158     } else if (sample_rate1 == 16000) {
159         if (bps > 0.5) {
160             high_freq = high_freq * 0.5;
161         } else {
162             high_freq = high_freq * 0.3;
163         }
164     } else if (sample_rate1 == 11025) {
165         high_freq = high_freq * 0.7;
166     } else if (sample_rate1 == 8000) {
167         if (bps <= 0.625) {
168             high_freq = high_freq * 0.5;
169         } else if (bps > 0.75) {
170             s->use_noise_coding = 0;
171         } else {
172             high_freq = high_freq * 0.65;
173         }
174     } else {
175         if (bps >= 0.8) {
176             high_freq = high_freq * 0.75;
177         } else if (bps >= 0.6) {
178             high_freq = high_freq * 0.6;
179         } else {
180             high_freq = high_freq * 0.5;
181         }
182     }
183     av_dlog(s->avctx, "flags2=0x%x\n", flags2);
184     av_dlog(s->avctx, "version=%d channels=%d sample_rate=%d bitrate=%d block_align=%d\n",
185             s->version, avctx->channels, avctx->sample_rate, avctx->bit_rate,
186             avctx->block_align);
187     av_dlog(s->avctx, "bps=%f bps1=%f high_freq=%f bitoffset=%d\n",
188             bps, bps1, high_freq, s->byte_offset_bits);
189     av_dlog(s->avctx, "use_noise_coding=%d use_exp_vlc=%d nb_block_sizes=%d\n",
190             s->use_noise_coding, s->use_exp_vlc, s->nb_block_sizes);
191
192     /* compute the scale factor band sizes for each MDCT block size */
193     {
194         int a, b, pos, lpos, k, block_len, i, j, n;
195         const uint8_t *table;
196
197         if (s->version == 1) {
198             s->coefs_start = 3;
199         } else {
200             s->coefs_start = 0;
201         }
202         for (k = 0; k < s->nb_block_sizes; k++) {
203             block_len = s->frame_len >> k;
204
205             if (s->version == 1) {
206                 lpos = 0;
207                 for (i = 0; i < 25; i++) {
208                     a = ff_wma_critical_freqs[i];
209                     b = avctx->sample_rate;
210                     pos = ((block_len * 2 * a) + (b >> 1)) / b;
211                     if (pos > block_len)
212                         pos = block_len;
213                     s->exponent_bands[0][i] = pos - lpos;
214                     if (pos >= block_len) {
215                         i++;
216                         break;
217                     }
218                     lpos = pos;
219                 }
220                 s->exponent_sizes[0] = i;
221             } else {
222                 /* hardcoded tables */
223                 table = NULL;
224                 a = s->frame_len_bits - BLOCK_MIN_BITS - k;
225                 if (a < 3) {
226                     if (avctx->sample_rate >= 44100) {
227                         table = exponent_band_44100[a];
228                     } else if (avctx->sample_rate >= 32000) {
229                         table = exponent_band_32000[a];
230                     } else if (avctx->sample_rate >= 22050) {
231                         table = exponent_band_22050[a];
232                     }
233                 }
234                 if (table) {
235                     n = *table++;
236                     for (i = 0; i < n; i++)
237                         s->exponent_bands[k][i] = table[i];
238                     s->exponent_sizes[k] = n;
239                 } else {
240                     j = 0;
241                     lpos = 0;
242                     for (i = 0; i < 25; i++) {
243                         a = ff_wma_critical_freqs[i];
244                         b = avctx->sample_rate;
245                         pos = ((block_len * 2 * a) + (b << 1)) / (4 * b);
246                         pos <<= 2;
247                         if (pos > block_len)
248                             pos = block_len;
249                         if (pos > lpos)
250                             s->exponent_bands[k][j++] = pos - lpos;
251                         if (pos >= block_len)
252                             break;
253                         lpos = pos;
254                     }
255                     s->exponent_sizes[k] = j;
256                 }
257             }
258
259             /* max number of coefs */
260             s->coefs_end[k] = (s->frame_len - ((s->frame_len * 9) / 100)) >> k;
261             /* high freq computation */
262             s->high_band_start[k] = (int)((block_len * 2 * high_freq) /
263                                           avctx->sample_rate + 0.5);
264             n = s->exponent_sizes[k];
265             j = 0;
266             pos = 0;
267             for (i = 0; i < n; i++) {
268                 int start, end;
269                 start = pos;
270                 pos += s->exponent_bands[k][i];
271                 end = pos;
272                 if (start < s->high_band_start[k])
273                     start = s->high_band_start[k];
274                 if (end > s->coefs_end[k])
275                     end = s->coefs_end[k];
276                 if (end > start)
277                     s->exponent_high_bands[k][j++] = end - start;
278             }
279             s->exponent_high_sizes[k] = j;
280 #if 0
281             tprintf(s->avctx, "%5d: coefs_end=%d high_band_start=%d nb_high_bands=%d: ",
282                     s->frame_len >> k,
283                     s->coefs_end[k],
284                     s->high_band_start[k],
285                     s->exponent_high_sizes[k]);
286             for (j = 0; j < s->exponent_high_sizes[k]; j++)
287                 tprintf(s->avctx, " %d", s->exponent_high_bands[k][j]);
288             tprintf(s->avctx, "\n");
289 #endif
290         }
291     }
292
293 #ifdef TRACE
294     {
295         int i, j;
296         for (i = 0; i < s->nb_block_sizes; i++) {
297             tprintf(s->avctx, "%5d: n=%2d:",
298                     s->frame_len >> i,
299                     s->exponent_sizes[i]);
300             for (j = 0; j < s->exponent_sizes[i]; j++)
301                 tprintf(s->avctx, " %d", s->exponent_bands[i][j]);
302             tprintf(s->avctx, "\n");
303         }
304     }
305 #endif
306
307     /* init MDCT windows : simple sine window */
308     for (i = 0; i < s->nb_block_sizes; i++) {
309         ff_init_ff_sine_windows(s->frame_len_bits - i);
310         s->windows[i] = ff_sine_windows[s->frame_len_bits - i];
311     }
312
313     s->reset_block_lengths = 1;
314
315     if (s->use_noise_coding) {
316
317         /* init the noise generator */
318         if (s->use_exp_vlc) {
319             s->noise_mult = 0.02;
320         } else {
321             s->noise_mult = 0.04;
322         }
323
324 #ifdef TRACE
325         for (i = 0; i < NOISE_TAB_SIZE; i++)
326             s->noise_table[i] = 1.0 * s->noise_mult;
327 #else
328         {
329             unsigned int seed;
330             float norm;
331             seed = 1;
332             norm = (1.0 / (float)(1LL << 31)) * sqrt(3) * s->noise_mult;
333             for (i = 0; i < NOISE_TAB_SIZE; i++) {
334                 seed = seed * 314159 + 1;
335                 s->noise_table[i] = (float)((int)seed) * norm;
336             }
337         }
338 #endif
339     }
340
341     /* choose the VLC tables for the coefficients */
342     coef_vlc_table = 2;
343     if (avctx->sample_rate >= 32000) {
344         if (bps1 < 0.72) {
345             coef_vlc_table = 0;
346         } else if (bps1 < 1.16) {
347             coef_vlc_table = 1;
348         }
349     }
350     s->coef_vlcs[0]= &coef_vlcs[coef_vlc_table * 2    ];
351     s->coef_vlcs[1]= &coef_vlcs[coef_vlc_table * 2 + 1];
352     init_coef_vlc(&s->coef_vlc[0], &s->run_table[0], &s->level_table[0], &s->int_table[0],
353                   s->coef_vlcs[0]);
354     init_coef_vlc(&s->coef_vlc[1], &s->run_table[1], &s->level_table[1], &s->int_table[1],
355                   s->coef_vlcs[1]);
356
357     return 0;
358 }
359
360 int ff_wma_total_gain_to_bits(int total_gain)
361 {
362          if (total_gain < 15) return 13;
363     else if (total_gain < 32) return 12;
364     else if (total_gain < 40) return 11;
365     else if (total_gain < 45) return 10;
366     else                      return  9;
367 }
368
369 int ff_wma_end(AVCodecContext *avctx)
370 {
371     WMACodecContext *s = avctx->priv_data;
372     int i;
373
374     for (i = 0; i < s->nb_block_sizes; i++)
375         ff_mdct_end(&s->mdct_ctx[i]);
376
377     if (s->use_exp_vlc) {
378         ff_free_vlc(&s->exp_vlc);
379     }
380     if (s->use_noise_coding) {
381         ff_free_vlc(&s->hgain_vlc);
382     }
383     for (i = 0; i < 2; i++) {
384         ff_free_vlc(&s->coef_vlc[i]);
385         av_free(s->run_table[i]);
386         av_free(s->level_table[i]);
387         av_free(s->int_table[i]);
388     }
389
390     return 0;
391 }
392
393 /**
394  * Decode an uncompressed coefficient.
395  * @param gb GetBitContext
396  * @return the decoded coefficient
397  */
398 unsigned int ff_wma_get_large_val(GetBitContext* gb)
399 {
400     /** consumes up to 34 bits */
401     int n_bits = 8;
402     /** decode length */
403     if (get_bits1(gb)) {
404         n_bits += 8;
405         if (get_bits1(gb)) {
406             n_bits += 8;
407             if (get_bits1(gb)) {
408                 n_bits += 7;
409             }
410         }
411     }
412     return get_bits_long(gb, n_bits);
413 }
414
415 /**
416  * Decode run level compressed coefficients.
417  * @param avctx codec context
418  * @param gb bitstream reader context
419  * @param vlc vlc table for get_vlc2
420  * @param level_table level codes
421  * @param run_table run codes
422  * @param version 0 for wma1,2 1 for wmapro
423  * @param ptr output buffer
424  * @param offset offset in the output buffer
425  * @param num_coefs number of input coefficents
426  * @param block_len input buffer length (2^n)
427  * @param frame_len_bits number of bits for escaped run codes
428  * @param coef_nb_bits number of bits for escaped level codes
429  * @return 0 on success, -1 otherwise
430  */
431 int ff_wma_run_level_decode(AVCodecContext* avctx, GetBitContext* gb,
432                             VLC *vlc,
433                             const float *level_table, const uint16_t *run_table,
434                             int version, WMACoef *ptr, int offset,
435                             int num_coefs, int block_len, int frame_len_bits,
436                             int coef_nb_bits)
437 {
438     int code, level, sign;
439     const uint32_t *ilvl = (const uint32_t*)level_table;
440     uint32_t *iptr = (uint32_t*)ptr;
441     const unsigned int coef_mask = block_len - 1;
442     for (; offset < num_coefs; offset++) {
443         code = get_vlc2(gb, vlc->table, VLCBITS, VLCMAX);
444         if (code > 1) {
445             /** normal code */
446             offset += run_table[code];
447             sign = get_bits1(gb) - 1;
448             iptr[offset & coef_mask] = ilvl[code] ^ sign<<31;
449         } else if (code == 1) {
450             /** EOB */
451             break;
452         } else {
453             /** escape */
454             if (!version) {
455                 level = get_bits(gb, coef_nb_bits);
456                 /** NOTE: this is rather suboptimal. reading
457                     block_len_bits would be better */
458                 offset += get_bits(gb, frame_len_bits);
459             } else {
460                 level = ff_wma_get_large_val(gb);
461                 /** escape decode */
462                 if (get_bits1(gb)) {
463                     if (get_bits1(gb)) {
464                         if (get_bits1(gb)) {
465                             av_log(avctx,AV_LOG_ERROR,
466                                 "broken escape sequence\n");
467                             return -1;
468                         } else
469                             offset += get_bits(gb, frame_len_bits) + 4;
470                     } else
471                         offset += get_bits(gb, 2) + 1;
472                 }
473             }
474             sign = get_bits1(gb) - 1;
475             ptr[offset & coef_mask] = (level^sign) - sign;
476         }
477     }
478     /** NOTE: EOB can be omitted */
479     if (offset > num_coefs) {
480         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "overflow in spectral RLE, ignoring\n");
481         return -1;
482     }
483
484     return 0;
485 }