fft: remove inline wrappers for function pointers
[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 "wma.h"
24
25 #undef NDEBUG
26 #include <assert.h>
27
28
29 static int encode_init(AVCodecContext * avctx){
30     WMACodecContext *s = avctx->priv_data;
31     int i, flags1, flags2;
32     uint8_t *extradata;
33
34     s->avctx = avctx;
35
36     if(avctx->channels > MAX_CHANNELS)
37         return -1;
38
39     if(avctx->bit_rate < 24*1000)
40         return -1;
41
42     /* extract flag infos */
43     flags1 = 0;
44     flags2 = 1;
45     if (avctx->codec->id == CODEC_ID_WMAV1) {
46         extradata= av_malloc(4);
47         avctx->extradata_size= 4;
48         AV_WL16(extradata, flags1);
49         AV_WL16(extradata+2, flags2);
50     } else if (avctx->codec->id == CODEC_ID_WMAV2) {
51         extradata= av_mallocz(10);
52         avctx->extradata_size= 10;
53         AV_WL32(extradata, flags1);
54         AV_WL16(extradata+4, flags2);
55     }else
56         assert(0);
57     avctx->extradata= extradata;
58     s->use_exp_vlc = flags2 & 0x0001;
59     s->use_bit_reservoir = flags2 & 0x0002;
60     s->use_variable_block_len = flags2 & 0x0004;
61
62     ff_wma_init(avctx, flags2);
63
64     /* init MDCT */
65     for(i = 0; i < s->nb_block_sizes; i++)
66         ff_mdct_init(&s->mdct_ctx[i], s->frame_len_bits - i + 1, 0, 1.0);
67
68     avctx->block_align=
69     s->block_align= avctx->bit_rate*(int64_t)s->frame_len / (avctx->sample_rate*8);
70 //av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "%d %d %d %d\n", s->block_align, avctx->bit_rate, s->frame_len, avctx->sample_rate);
71     avctx->frame_size= s->frame_len;
72
73     return 0;
74 }
75
76
77 static void apply_window_and_mdct(AVCodecContext * avctx, const signed short * audio, int len) {
78     WMACodecContext *s = avctx->priv_data;
79     int window_index= s->frame_len_bits - s->block_len_bits;
80     FFTContext *mdct = &s->mdct_ctx[window_index];
81     int i, j, channel;
82     const float * win = s->windows[window_index];
83     int window_len = 1 << s->block_len_bits;
84     float n = window_len/2;
85
86     for (channel = 0; channel < avctx->channels; channel++) {
87         memcpy(s->output, s->frame_out[channel], sizeof(float)*window_len);
88         j = channel;
89         for (i = 0; i < len; i++, j += avctx->channels){
90             s->output[i+window_len]  = audio[j] / n * win[window_len - i - 1];
91             s->frame_out[channel][i] = audio[j] / n * win[i];
92         }
93         mdct->mdct_calc(mdct, s->coefs[channel], s->output);
94     }
95 }
96
97 //FIXME use for decoding too
98 static void init_exp(WMACodecContext *s, int ch, const int *exp_param){
99     int n;
100     const uint16_t *ptr;
101     float v, *q, max_scale, *q_end;
102
103     ptr = s->exponent_bands[s->frame_len_bits - s->block_len_bits];
104     q = s->exponents[ch];
105     q_end = q + s->block_len;
106     max_scale = 0;
107     while (q < q_end) {
108         /* XXX: use a table */
109         v = pow(10, *exp_param++ * (1.0 / 16.0));
110         max_scale= FFMAX(max_scale, v);
111         n = *ptr++;
112         do {
113             *q++ = v;
114         } while (--n);
115     }
116     s->max_exponent[ch] = max_scale;
117 }
118
119 static void encode_exp_vlc(WMACodecContext *s, int ch, const int *exp_param){
120     int last_exp;
121     const uint16_t *ptr;
122     float *q, *q_end;
123
124     ptr = s->exponent_bands[s->frame_len_bits - s->block_len_bits];
125     q = s->exponents[ch];
126     q_end = q + s->block_len;
127     if (s->version == 1) {
128         last_exp= *exp_param++;
129         assert(last_exp-10 >= 0 && last_exp-10 < 32);
130         put_bits(&s->pb, 5, last_exp - 10);
131         q+= *ptr++;
132     }else
133         last_exp = 36;
134     while (q < q_end) {
135         int exp = *exp_param++;
136         int code = exp - last_exp + 60;
137         assert(code >= 0 && code < 120);
138         put_bits(&s->pb, ff_aac_scalefactor_bits[code], ff_aac_scalefactor_code[code]);
139         /* XXX: use a table */
140         q+= *ptr++;
141         last_exp= exp;
142     }
143 }
144
145 static int encode_block(WMACodecContext *s, float (*src_coefs)[BLOCK_MAX_SIZE], int total_gain){
146     int v, bsize, ch, coef_nb_bits, parse_exponents;
147     float mdct_norm;
148     int nb_coefs[MAX_CHANNELS];
149     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};
150
151     //FIXME remove duplication relative to decoder
152     if (s->use_variable_block_len) {
153         assert(0); //FIXME not implemented
154     }else{
155         /* fixed block len */
156         s->next_block_len_bits = s->frame_len_bits;
157         s->prev_block_len_bits = s->frame_len_bits;
158         s->block_len_bits = s->frame_len_bits;
159     }
160
161     s->block_len = 1 << s->block_len_bits;
162 //     assert((s->block_pos + s->block_len) <= s->frame_len);
163     bsize = s->frame_len_bits - s->block_len_bits;
164
165     //FIXME factor
166     v = s->coefs_end[bsize] - s->coefs_start;
167     for(ch = 0; ch < s->nb_channels; ch++)
168         nb_coefs[ch] = v;
169     {
170         int n4 = s->block_len / 2;
171         mdct_norm = 1.0 / (float)n4;
172         if (s->version == 1) {
173             mdct_norm *= sqrt(n4);
174         }
175     }
176
177     if (s->nb_channels == 2) {
178         put_bits(&s->pb, 1, s->ms_stereo= 1);
179     }
180
181     for(ch = 0; ch < s->nb_channels; ch++) {
182         s->channel_coded[ch] = 1; //FIXME only set channel_coded when needed, instead of always
183         if (s->channel_coded[ch]) {
184             init_exp(s, ch, fixed_exp);
185         }
186     }
187
188     for(ch = 0; ch < s->nb_channels; ch++) {
189         if (s->channel_coded[ch]) {
190             WMACoef *coefs1;
191             float *coefs, *exponents, mult;
192             int i, n;
193
194             coefs1 = s->coefs1[ch];
195             exponents = s->exponents[ch];
196             mult = pow(10, total_gain * 0.05) / s->max_exponent[ch];
197             mult *= mdct_norm;
198             coefs = src_coefs[ch];
199             if (s->use_noise_coding && 0) {
200                 assert(0); //FIXME not implemented
201             } else {
202                 coefs += s->coefs_start;
203                 n = nb_coefs[ch];
204                 for(i = 0;i < n; i++){
205                     double t= *coefs++ / (exponents[i] * mult);
206                     if(t<-32768 || t>32767)
207                         return -1;
208
209                     coefs1[i] = lrint(t);
210                 }
211             }
212         }
213     }
214
215     v = 0;
216     for(ch = 0; ch < s->nb_channels; ch++) {
217         int a = s->channel_coded[ch];
218         put_bits(&s->pb, 1, a);
219         v |= a;
220     }
221
222     if (!v)
223         return 1;
224
225     for(v= total_gain-1; v>=127; v-= 127)
226         put_bits(&s->pb, 7, 127);
227     put_bits(&s->pb, 7, v);
228
229     coef_nb_bits= ff_wma_total_gain_to_bits(total_gain);
230
231     if (s->use_noise_coding) {
232         for(ch = 0; ch < s->nb_channels; ch++) {
233             if (s->channel_coded[ch]) {
234                 int i, n;
235                 n = s->exponent_high_sizes[bsize];
236                 for(i=0;i<n;i++) {
237                     put_bits(&s->pb, 1, s->high_band_coded[ch][i]= 0);
238                     if (0)
239                         nb_coefs[ch] -= s->exponent_high_bands[bsize][i];
240                 }
241             }
242         }
243     }
244
245     parse_exponents = 1;
246     if (s->block_len_bits != s->frame_len_bits) {
247         put_bits(&s->pb, 1, parse_exponents);
248     }
249
250     if (parse_exponents) {
251         for(ch = 0; ch < s->nb_channels; ch++) {
252             if (s->channel_coded[ch]) {
253                 if (s->use_exp_vlc) {
254                     encode_exp_vlc(s, ch, fixed_exp);
255                 } else {
256                     assert(0); //FIXME not implemented
257 //                    encode_exp_lsp(s, ch);
258                 }
259             }
260         }
261     } else {
262         assert(0); //FIXME not implemented
263     }
264
265     for(ch = 0; ch < s->nb_channels; ch++) {
266         if (s->channel_coded[ch]) {
267             int run, tindex;
268             WMACoef *ptr, *eptr;
269             tindex = (ch == 1 && s->ms_stereo);
270             ptr = &s->coefs1[ch][0];
271             eptr = ptr + nb_coefs[ch];
272
273             run=0;
274             for(;ptr < eptr; ptr++){
275                 if(*ptr){
276                     int level= *ptr;
277                     int abs_level= FFABS(level);
278                     int code= 0;
279                     if(abs_level <= s->coef_vlcs[tindex]->max_level){
280                         if(run < s->coef_vlcs[tindex]->levels[abs_level-1])
281                             code= run + s->int_table[tindex][abs_level-1];
282                     }
283
284                     assert(code < s->coef_vlcs[tindex]->n);
285                     put_bits(&s->pb, s->coef_vlcs[tindex]->huffbits[code], s->coef_vlcs[tindex]->huffcodes[code]);
286
287                     if(code == 0){
288                         if(1<<coef_nb_bits <= abs_level)
289                             return -1;
290
291
292                         //Workaround minor rounding differences for the regression tests, FIXME we should find and replace the problematic float by fixpoint for reg tests
293                         if(abs_level == 0x71B && (s->avctx->flags & CODEC_FLAG_BITEXACT)) abs_level=0x71A;
294
295                         put_bits(&s->pb, coef_nb_bits, abs_level);
296                         put_bits(&s->pb, s->frame_len_bits, run);
297                     }
298                     put_bits(&s->pb, 1, level < 0); //FIXME the sign is fliped somewhere
299                     run=0;
300                 }else{
301                     run++;
302                 }
303             }
304             if(run)
305                 put_bits(&s->pb, s->coef_vlcs[tindex]->huffbits[1], s->coef_vlcs[tindex]->huffcodes[1]);
306         }
307         if (s->version == 1 && s->nb_channels >= 2) {
308             align_put_bits(&s->pb);
309         }
310     }
311     return 0;
312 }
313
314 static int encode_frame(WMACodecContext *s, float (*src_coefs)[BLOCK_MAX_SIZE], uint8_t *buf, int buf_size, int total_gain){
315     init_put_bits(&s->pb, buf, buf_size);
316
317     if (s->use_bit_reservoir) {
318         assert(0);//FIXME not implemented
319     }else{
320         if(encode_block(s, src_coefs, total_gain) < 0)
321             return INT_MAX;
322     }
323
324     align_put_bits(&s->pb);
325
326     return put_bits_count(&s->pb)/8 - s->block_align;
327 }
328
329 static int encode_superframe(AVCodecContext *avctx,
330                             unsigned char *buf, int buf_size, void *data){
331     WMACodecContext *s = avctx->priv_data;
332     const short *samples = data;
333     int i, total_gain;
334
335     s->block_len_bits= s->frame_len_bits; //required by non variable block len
336     s->block_len = 1 << s->block_len_bits;
337
338     apply_window_and_mdct(avctx, samples, avctx->frame_size);
339
340     if (s->ms_stereo) {
341         float a, b;
342         int i;
343
344         for(i = 0; i < s->block_len; i++) {
345             a = s->coefs[0][i]*0.5;
346             b = s->coefs[1][i]*0.5;
347             s->coefs[0][i] = a + b;
348             s->coefs[1][i] = a - b;
349         }
350     }
351
352 #if 1
353     total_gain= 128;
354     for(i=64; i; i>>=1){
355         int error= encode_frame(s, s->coefs, buf, buf_size, total_gain-i);
356         if(error<0)
357             total_gain-= i;
358     }
359 #else
360     total_gain= 90;
361     best= encode_frame(s, s->coefs, buf, buf_size, total_gain);
362     for(i=32; i; i>>=1){
363         int scoreL= encode_frame(s, s->coefs, buf, buf_size, total_gain-i);
364         int scoreR= encode_frame(s, s->coefs, buf, buf_size, total_gain+i);
365         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "%d %d %d (%d)\n", scoreL, best, scoreR, total_gain);
366         if(scoreL < FFMIN(best, scoreR)){
367             best = scoreL;
368             total_gain -= i;
369         }else if(scoreR < best){
370             best = scoreR;
371             total_gain += i;
372         }
373     }
374 #endif
375
376     encode_frame(s, s->coefs, buf, buf_size, total_gain);
377     assert((put_bits_count(&s->pb) & 7) == 0);
378     i= s->block_align - (put_bits_count(&s->pb)+7)/8;
379     assert(i>=0);
380     while(i--)
381         put_bits(&s->pb, 8, 'N');
382
383     flush_put_bits(&s->pb);
384     return put_bits_ptr(&s->pb) - s->pb.buf;
385 }
386
387 AVCodec ff_wmav1_encoder =
388 {
389     "wmav1",
390     AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
391     CODEC_ID_WMAV1,
392     sizeof(WMACodecContext),
393     encode_init,
394     encode_superframe,
395     ff_wma_end,
396     .sample_fmts = (const enum AVSampleFormat[]){AV_SAMPLE_FMT_S16,AV_SAMPLE_FMT_NONE},
397     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Windows Media Audio 1"),
398 };
399
400 AVCodec ff_wmav2_encoder =
401 {
402     "wmav2",
403     AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
404     CODEC_ID_WMAV2,
405     sizeof(WMACodecContext),
406     encode_init,
407     encode_superframe,
408     ff_wma_end,
409     .sample_fmts = (const enum AVSampleFormat[]){AV_SAMPLE_FMT_S16,AV_SAMPLE_FMT_NONE},
410     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Windows Media Audio 2"),
411 };