lavfi: make AVFilterPad opaque after two major bumps.
[ffmpeg.git] / libavcodec / wmaenc.c
1 /*
2  * WMA compatible encoder
3  * Copyright (c) 2007 Michael Niedermayer
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 "internal.h"
24 #include "wma.h"
25
26 #undef NDEBUG
27 #include <assert.h>
28
29
30 static int encode_init(AVCodecContext * avctx){
31     WMACodecContext *s = avctx->priv_data;
32     int i, flags1, flags2;
33     uint8_t *extradata;
34
35     s->avctx = avctx;
36
37     if(avctx->channels > MAX_CHANNELS) {
38         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "too many channels: got %i, need %i or fewer",
39                avctx->channels, MAX_CHANNELS);
40         return AVERROR(EINVAL);
41     }
42
43     if (avctx->sample_rate > 48000) {
44         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "sample rate is too high: %d > 48kHz",
45                avctx->sample_rate);
46         return AVERROR(EINVAL);
47     }
48
49     if(avctx->bit_rate < 24*1000) {
50         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "bitrate too low: got %i, need 24000 or higher\n",
51                avctx->bit_rate);
52         return AVERROR(EINVAL);
53     }
54
55     /* extract flag infos */
56     flags1 = 0;
57     flags2 = 1;
58     if (avctx->codec->id == CODEC_ID_WMAV1) {
59         extradata= av_malloc(4);
60         avctx->extradata_size= 4;
61         AV_WL16(extradata, flags1);
62         AV_WL16(extradata+2, flags2);
63     } else if (avctx->codec->id == CODEC_ID_WMAV2) {
64         extradata= av_mallocz(10);
65         avctx->extradata_size= 10;
66         AV_WL32(extradata, flags1);
67         AV_WL16(extradata+4, flags2);
68     }else
69         assert(0);
70     avctx->extradata= extradata;
71     s->use_exp_vlc = flags2 & 0x0001;
72     s->use_bit_reservoir = flags2 & 0x0002;
73     s->use_variable_block_len = flags2 & 0x0004;
74     if (avctx->channels == 2)
75         s->ms_stereo = 1;
76
77     ff_wma_init(avctx, flags2);
78
79     /* init MDCT */
80     for(i = 0; i < s->nb_block_sizes; i++)
81         ff_mdct_init(&s->mdct_ctx[i], s->frame_len_bits - i + 1, 0, 1.0);
82
83     s->block_align     = avctx->bit_rate * (int64_t)s->frame_len /
84                          (avctx->sample_rate * 8);
85     s->block_align     = FFMIN(s->block_align, MAX_CODED_SUPERFRAME_SIZE);
86     avctx->block_align = s->block_align;
87     avctx->bit_rate    = avctx->block_align * 8LL * avctx->sample_rate /
88                          s->frame_len;
89 //av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "%d %d %d %d\n", s->block_align, avctx->bit_rate, s->frame_len, avctx->sample_rate);
90     avctx->frame_size = avctx->delay = s->frame_len;
91
92 #if FF_API_OLD_ENCODE_AUDIO
93     avctx->coded_frame = &s->frame;
94     avcodec_get_frame_defaults(avctx->coded_frame);
95 #endif
96
97     return 0;
98 }
99
100
101 static void apply_window_and_mdct(AVCodecContext * avctx, const signed short * audio, int len) {
102     WMACodecContext *s = avctx->priv_data;
103     int window_index= s->frame_len_bits - s->block_len_bits;
104     FFTContext *mdct = &s->mdct_ctx[window_index];
105     int i, j, channel;
106     const float * win = s->windows[window_index];
107     int window_len = 1 << s->block_len_bits;
108     float n = window_len/2;
109
110     for (channel = 0; channel < avctx->channels; channel++) {
111         memcpy(s->output, s->frame_out[channel], sizeof(float)*window_len);
112         j = channel;
113         for (i = 0; i < len; i++, j += avctx->channels){
114             s->output[i+window_len]  = audio[j] / n * win[window_len - i - 1];
115             s->frame_out[channel][i] = audio[j] / n * win[i];
116         }
117         mdct->mdct_calc(mdct, s->coefs[channel], s->output);
118     }
119 }
120
121 //FIXME use for decoding too
122 static void init_exp(WMACodecContext *s, int ch, const int *exp_param){
123     int n;
124     const uint16_t *ptr;
125     float v, *q, max_scale, *q_end;
126
127     ptr = s->exponent_bands[s->frame_len_bits - s->block_len_bits];
128     q = s->exponents[ch];
129     q_end = q + s->block_len;
130     max_scale = 0;
131     while (q < q_end) {
132         /* XXX: use a table */
133         v = pow(10, *exp_param++ * (1.0 / 16.0));
134         max_scale= FFMAX(max_scale, v);
135         n = *ptr++;
136         do {
137             *q++ = v;
138         } while (--n);
139     }
140     s->max_exponent[ch] = max_scale;
141 }
142
143 static void encode_exp_vlc(WMACodecContext *s, int ch, const int *exp_param){
144     int last_exp;
145     const uint16_t *ptr;
146     float *q, *q_end;
147
148     ptr = s->exponent_bands[s->frame_len_bits - s->block_len_bits];
149     q = s->exponents[ch];
150     q_end = q + s->block_len;
151     if (s->version == 1) {
152         last_exp= *exp_param++;
153         assert(last_exp-10 >= 0 && last_exp-10 < 32);
154         put_bits(&s->pb, 5, last_exp - 10);
155         q+= *ptr++;
156     }else
157         last_exp = 36;
158     while (q < q_end) {
159         int exp = *exp_param++;
160         int code = exp - last_exp + 60;
161         assert(code >= 0 && code < 120);
162         put_bits(&s->pb, ff_aac_scalefactor_bits[code], ff_aac_scalefactor_code[code]);
163         /* XXX: use a table */
164         q+= *ptr++;
165         last_exp= exp;
166     }
167 }
168
169 static int encode_block(WMACodecContext *s, float (*src_coefs)[BLOCK_MAX_SIZE], int total_gain){
170     int v, bsize, ch, coef_nb_bits, parse_exponents;
171     float mdct_norm;
172     int nb_coefs[MAX_CHANNELS];
173     static const int fixed_exp[25]={20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20};
174
175     //FIXME remove duplication relative to decoder
176     if (s->use_variable_block_len) {
177         assert(0); //FIXME not implemented
178     }else{
179         /* fixed block len */
180         s->next_block_len_bits = s->frame_len_bits;
181         s->prev_block_len_bits = s->frame_len_bits;
182         s->block_len_bits = s->frame_len_bits;
183     }
184
185     s->block_len = 1 << s->block_len_bits;
186 //     assert((s->block_pos + s->block_len) <= s->frame_len);
187     bsize = s->frame_len_bits - s->block_len_bits;
188
189     //FIXME factor
190     v = s->coefs_end[bsize] - s->coefs_start;
191     for(ch = 0; ch < s->nb_channels; ch++)
192         nb_coefs[ch] = v;
193     {
194         int n4 = s->block_len / 2;
195         mdct_norm = 1.0 / (float)n4;
196         if (s->version == 1) {
197             mdct_norm *= sqrt(n4);
198         }
199     }
200
201     if (s->nb_channels == 2) {
202         put_bits(&s->pb, 1, !!s->ms_stereo);
203     }
204
205     for(ch = 0; ch < s->nb_channels; ch++) {
206         s->channel_coded[ch] = 1; //FIXME only set channel_coded when needed, instead of always
207         if (s->channel_coded[ch]) {
208             init_exp(s, ch, fixed_exp);
209         }
210     }
211
212     for(ch = 0; ch < s->nb_channels; ch++) {
213         if (s->channel_coded[ch]) {
214             WMACoef *coefs1;
215             float *coefs, *exponents, mult;
216             int i, n;
217
218             coefs1 = s->coefs1[ch];
219             exponents = s->exponents[ch];
220             mult = pow(10, total_gain * 0.05) / s->max_exponent[ch];
221             mult *= mdct_norm;
222             coefs = src_coefs[ch];
223             if (s->use_noise_coding && 0) {
224                 assert(0); //FIXME not implemented
225             } else {
226                 coefs += s->coefs_start;
227                 n = nb_coefs[ch];
228                 for(i = 0;i < n; i++){
229                     double t= *coefs++ / (exponents[i] * mult);
230                     if(t<-32768 || t>32767)
231                         return -1;
232
233                     coefs1[i] = lrint(t);
234                 }
235             }
236         }
237     }
238
239     v = 0;
240     for(ch = 0; ch < s->nb_channels; ch++) {
241         int a = s->channel_coded[ch];
242         put_bits(&s->pb, 1, a);
243         v |= a;
244     }
245
246     if (!v)
247         return 1;
248
249     for(v= total_gain-1; v>=127; v-= 127)
250         put_bits(&s->pb, 7, 127);
251     put_bits(&s->pb, 7, v);
252
253     coef_nb_bits= ff_wma_total_gain_to_bits(total_gain);
254
255     if (s->use_noise_coding) {
256         for(ch = 0; ch < s->nb_channels; ch++) {
257             if (s->channel_coded[ch]) {
258                 int i, n;
259                 n = s->exponent_high_sizes[bsize];
260                 for(i=0;i<n;i++) {
261                     put_bits(&s->pb, 1, s->high_band_coded[ch][i]= 0);
262                     if (0)
263                         nb_coefs[ch] -= s->exponent_high_bands[bsize][i];
264                 }
265             }
266         }
267     }
268
269     parse_exponents = 1;
270     if (s->block_len_bits != s->frame_len_bits) {
271         put_bits(&s->pb, 1, parse_exponents);
272     }
273
274     if (parse_exponents) {
275         for(ch = 0; ch < s->nb_channels; ch++) {
276             if (s->channel_coded[ch]) {
277                 if (s->use_exp_vlc) {
278                     encode_exp_vlc(s, ch, fixed_exp);
279                 } else {
280                     assert(0); //FIXME not implemented
281 //                    encode_exp_lsp(s, ch);
282                 }
283             }
284         }
285     } else {
286         assert(0); //FIXME not implemented
287     }
288
289     for(ch = 0; ch < s->nb_channels; ch++) {
290         if (s->channel_coded[ch]) {
291             int run, tindex;
292             WMACoef *ptr, *eptr;
293             tindex = (ch == 1 && s->ms_stereo);
294             ptr = &s->coefs1[ch][0];
295             eptr = ptr + nb_coefs[ch];
296
297             run=0;
298             for(;ptr < eptr; ptr++){
299                 if(*ptr){
300                     int level= *ptr;
301                     int abs_level= FFABS(level);
302                     int code= 0;
303                     if(abs_level <= s->coef_vlcs[tindex]->max_level){
304                         if(run < s->coef_vlcs[tindex]->levels[abs_level-1])
305                             code= run + s->int_table[tindex][abs_level-1];
306                     }
307
308                     assert(code < s->coef_vlcs[tindex]->n);
309                     put_bits(&s->pb, s->coef_vlcs[tindex]->huffbits[code], s->coef_vlcs[tindex]->huffcodes[code]);
310
311                     if(code == 0){
312                         if(1<<coef_nb_bits <= abs_level)
313                             return -1;
314
315                         put_bits(&s->pb, coef_nb_bits, abs_level);
316                         put_bits(&s->pb, s->frame_len_bits, run);
317                     }
318                     put_bits(&s->pb, 1, level < 0); //FIXME the sign is fliped somewhere
319                     run=0;
320                 }else{
321                     run++;
322                 }
323             }
324             if(run)
325                 put_bits(&s->pb, s->coef_vlcs[tindex]->huffbits[1], s->coef_vlcs[tindex]->huffcodes[1]);
326         }
327         if (s->version == 1 && s->nb_channels >= 2) {
328             avpriv_align_put_bits(&s->pb);
329         }
330     }
331     return 0;
332 }
333
334 static int encode_frame(WMACodecContext *s, float (*src_coefs)[BLOCK_MAX_SIZE], uint8_t *buf, int buf_size, int total_gain){
335     init_put_bits(&s->pb, buf, buf_size);
336
337     if (s->use_bit_reservoir) {
338         assert(0);//FIXME not implemented
339     }else{
340         if(encode_block(s, src_coefs, total_gain) < 0)
341             return INT_MAX;
342     }
343
344     avpriv_align_put_bits(&s->pb);
345
346     return put_bits_count(&s->pb)/8 - s->block_align;
347 }
348
349 static int encode_superframe(AVCodecContext *avctx, AVPacket *avpkt,
350                              const AVFrame *frame, int *got_packet_ptr)
351 {
352     WMACodecContext *s = avctx->priv_data;
353     const int16_t *samples = (const int16_t *)frame->data[0];
354     int i, total_gain, ret;
355
356     s->block_len_bits= s->frame_len_bits; //required by non variable block len
357     s->block_len = 1 << s->block_len_bits;
358
359     apply_window_and_mdct(avctx, samples, frame->nb_samples);
360
361     if (s->ms_stereo) {
362         float a, b;
363         int i;
364
365         for(i = 0; i < s->block_len; i++) {
366             a = s->coefs[0][i]*0.5;
367             b = s->coefs[1][i]*0.5;
368             s->coefs[0][i] = a + b;
369             s->coefs[1][i] = a - b;
370         }
371     }
372
373     if ((ret = ff_alloc_packet(avpkt, 2 * MAX_CODED_SUPERFRAME_SIZE))) {
374         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error getting output packet\n");
375         return ret;
376     }
377
378 #if 1
379     total_gain= 128;
380     for(i=64; i; i>>=1){
381         int error = encode_frame(s, s->coefs, avpkt->data, avpkt->size,
382                                  total_gain - i);
383         if(error<0)
384             total_gain-= i;
385     }
386 #else
387     total_gain= 90;
388     best = encode_frame(s, s->coefs, avpkt->data, avpkt->size, total_gain);
389     for(i=32; i; i>>=1){
390         int scoreL = encode_frame(s, s->coefs, avpkt->data, avpkt->size, total_gain - i);
391         int scoreR = encode_frame(s, s->coefs, avpkt->data, avpkt->size, total_gain + i);
392         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "%d %d %d (%d)\n", scoreL, best, scoreR, total_gain);
393         if(scoreL < FFMIN(best, scoreR)){
394             best = scoreL;
395             total_gain -= i;
396         }else if(scoreR < best){
397             best = scoreR;
398             total_gain += i;
399         }
400     }
401 #endif
402
403     if ((i = encode_frame(s, s->coefs, avpkt->data, avpkt->size, total_gain)) >= 0) {
404         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "required frame size too large. please "
405                "use a higher bit rate.\n");
406         return AVERROR(EINVAL);
407     }
408     assert((put_bits_count(&s->pb) & 7) == 0);
409     while (i++)
410         put_bits(&s->pb, 8, 'N');
411
412     flush_put_bits(&s->pb);
413
414     if (frame->pts != AV_NOPTS_VALUE)
415         avpkt->pts = frame->pts - ff_samples_to_time_base(avctx, avctx->delay);
416
417     avpkt->size = s->block_align;
418     *got_packet_ptr = 1;
419     return 0;
420 }
421
422 AVCodec ff_wmav1_encoder = {
423     .name           = "wmav1",
424     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
425     .id             = CODEC_ID_WMAV1,
426     .priv_data_size = sizeof(WMACodecContext),
427     .init           = encode_init,
428     .encode2        = encode_superframe,
429     .close          = ff_wma_end,
430     .sample_fmts    = (const enum AVSampleFormat[]){ AV_SAMPLE_FMT_S16,
431                                                      AV_SAMPLE_FMT_NONE },
432     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Windows Media Audio 1"),
433 };
434
435 AVCodec ff_wmav2_encoder = {
436     .name           = "wmav2",
437     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
438     .id             = CODEC_ID_WMAV2,
439     .priv_data_size = sizeof(WMACodecContext),
440     .init           = encode_init,
441     .encode2        = encode_superframe,
442     .close          = ff_wma_end,
443     .sample_fmts    = (const enum AVSampleFormat[]){ AV_SAMPLE_FMT_S16,
444                                                      AV_SAMPLE_FMT_NONE },
445     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Windows Media Audio 2"),
446 };