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