src/third_party/ffmpeg/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 "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_array(n, sizeof(uint16_t));
  49     level_table = av_malloc_array(n, sizeof(uint16_t));
  50     flevel_table= av_malloc_array(n, sizeof(*flevel_table));
  51     int_table   = av_malloc_array(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     if (s->byte_offset_bits + 3 > MIN_CACHE_BITS) {
 139         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "byte_offset_bits %d is too large\n", s->byte_offset_bits);
 140         return AVERROR_PATCHWELCOME;
 141     }
 142
 143     /* compute high frequency value and choose if noise coding should
 144        be activated */
 145     bps1 = bps;
 146     if (avctx->channels == 2)
 147         bps1 = bps * 1.6;
 148     if (sample_rate1 == 44100) {
 149         if (bps1 >= 0.61) {
 150             s->use_noise_coding = 0;
 151         } else {
 152             high_freq = high_freq * 0.4;
 153         }
 154     } else if (sample_rate1 == 22050) {
 155         if (bps1 >= 1.16) {
 156             s->use_noise_coding = 0;
 157         } else if (bps1 >= 0.72) {
 158             high_freq = high_freq * 0.7;
 159         } else {
 160             high_freq = high_freq * 0.6;
 161         }
 162     } else if (sample_rate1 == 16000) {
 163         if (bps > 0.5) {
 164             high_freq = high_freq * 0.5;
 165         } else {
 166             high_freq = high_freq * 0.3;
 167         }
 168     } else if (sample_rate1 == 11025) {
 169         high_freq = high_freq * 0.7;
 170     } else if (sample_rate1 == 8000) {
 171         if (bps <= 0.625) {
 172             high_freq = high_freq * 0.5;
 173         } else if (bps > 0.75) {
 174             s->use_noise_coding = 0;
 175         } else {
 176             high_freq = high_freq * 0.65;
 177         }
 178     } else {
 179         if (bps >= 0.8) {
 180             high_freq = high_freq * 0.75;
 181         } else if (bps >= 0.6) {
 182             high_freq = high_freq * 0.6;
 183         } else {
 184             high_freq = high_freq * 0.5;
 185         }
 186     }
 187     av_dlog(s->avctx, "flags2=0x%x\n", flags2);
 188     av_dlog(s->avctx, "version=%d channels=%d sample_rate=%d bitrate=%d block_align=%d\n",
 189             s->version, avctx->channels, avctx->sample_rate, avctx->bit_rate,
 190             avctx->block_align);
 191     av_dlog(s->avctx, "bps=%f bps1=%f high_freq=%f bitoffset=%d\n",
 192             bps, bps1, high_freq, s->byte_offset_bits);
 193     av_dlog(s->avctx, "use_noise_coding=%d use_exp_vlc=%d nb_block_sizes=%d\n",
 194             s->use_noise_coding, s->use_exp_vlc, s->nb_block_sizes);
 195
 196     /* compute the scale factor band sizes for each MDCT block size */
 197     {
 198         int a, b, pos, lpos, k, block_len, i, j, n;
 199         const uint8_t *table;
 200
 201         if (s->version == 1) {
 202             s->coefs_start = 3;
 203         } else {
 204             s->coefs_start = 0;
 205         }
 206         for (k = 0; k < s->nb_block_sizes; k++) {
 207             block_len = s->frame_len >> k;
 208
 209             if (s->version == 1) {
 210                 lpos = 0;
 211                 for (i = 0; i < 25; i++) {
 212                     a = ff_wma_critical_freqs[i];
 213                     b = avctx->sample_rate;
 214                     pos = ((block_len * 2 * a) + (b >> 1)) / b;
 215                     if (pos > block_len)
 216                         pos = block_len;
 217                     s->exponent_bands[0][i] = pos - lpos;
 218                     if (pos >= block_len) {
 219                         i++;
 220                         break;
 221                     }
 222                     lpos = pos;
 223                 }
 224                 s->exponent_sizes[0] = i;
 225             } else {
 226                 /* hardcoded tables */
 227                 table = NULL;
 228                 a = s->frame_len_bits - BLOCK_MIN_BITS - k;
 229                 if (a < 3) {
 230                     if (avctx->sample_rate >= 44100) {
 231                         table = exponent_band_44100[a];
 232                     } else if (avctx->sample_rate >= 32000) {
 233                         table = exponent_band_32000[a];
 234                     } else if (avctx->sample_rate >= 22050) {
 235                         table = exponent_band_22050[a];
 236                     }
 237                 }
 238                 if (table) {
 239                     n = *table++;
 240                     for (i = 0; i < n; i++)
 241                         s->exponent_bands[k][i] = table[i];
 242                     s->exponent_sizes[k] = n;
 243                 } else {
 244                     j = 0;
 245                     lpos = 0;
 246                     for (i = 0; i < 25; i++) {
 247                         a = ff_wma_critical_freqs[i];
 248                         b = avctx->sample_rate;
 249                         pos = ((block_len * 2 * a) + (b << 1)) / (4 * b);
 250                         pos <<= 2;
 251                         if (pos > block_len)
 252                             pos = block_len;
 253                         if (pos > lpos)
 254                             s->exponent_bands[k][j++] = pos - lpos;
 255                         if (pos >= block_len)
 256                             break;
 257                         lpos = pos;
 258                     }
 259                     s->exponent_sizes[k] = j;
 260                 }
 261             }
 262
 263             /* max number of coefs */
 264             s->coefs_end[k] = (s->frame_len - ((s->frame_len * 9) / 100)) >> k;
 265             /* high freq computation */
 266             s->high_band_start[k] = (int)((block_len * 2 * high_freq) /
 267                                           avctx->sample_rate + 0.5);
 268             n = s->exponent_sizes[k];
 269             j = 0;
 270             pos = 0;
 271             for (i = 0; i < n; i++) {
 272                 int start, end;
 273                 start = pos;
 274                 pos += s->exponent_bands[k][i];
 275                 end = pos;
 276                 if (start < s->high_band_start[k])
 277                     start = s->high_band_start[k];
 278                 if (end > s->coefs_end[k])
 279                     end = s->coefs_end[k];
 280                 if (end > start)
 281                     s->exponent_high_bands[k][j++] = end - start;
 282             }
 283             s->exponent_high_sizes[k] = j;
 284 #if 0
 285             tprintf(s->avctx, "%5d: coefs_end=%d high_band_start=%d nb_high_bands=%d: ",
 286                     s->frame_len >> k,
 287                     s->coefs_end[k],
 288                     s->high_band_start[k],
 289                     s->exponent_high_sizes[k]);
 290             for (j = 0; j < s->exponent_high_sizes[k]; j++)
 291                 tprintf(s->avctx, " %d", s->exponent_high_bands[k][j]);
 292             tprintf(s->avctx, "\n");
 293 #endif
 294         }
 295     }
 296
 297 #ifdef TRACE
 298     {
 299         int i, j;
 300         for (i = 0; i < s->nb_block_sizes; i++) {
 301             tprintf(s->avctx, "%5d: n=%2d:",
 302                     s->frame_len >> i,
 303                     s->exponent_sizes[i]);
 304             for (j = 0; j < s->exponent_sizes[i]; j++)
 305                 tprintf(s->avctx, " %d", s->exponent_bands[i][j]);
 306             tprintf(s->avctx, "\n");
 307         }
 308     }
 309 #endif
 310
 311     /* init MDCT windows : simple sine window */
 312     for (i = 0; i < s->nb_block_sizes; i++) {
 313         ff_init_ff_sine_windows(s->frame_len_bits - i);
 314         s->windows[i] = ff_sine_windows[s->frame_len_bits - i];
 315     }
 316
 317     s->reset_block_lengths = 1;
 318
 319     if (s->use_noise_coding) {
 320
 321         /* init the noise generator */
 322         if (s->use_exp_vlc) {
 323             s->noise_mult = 0.02;
 324         } else {
 325             s->noise_mult = 0.04;
 326         }
 327
 328 #ifdef TRACE
 329         for (i = 0; i < NOISE_TAB_SIZE; i++)
 330             s->noise_table[i] = 1.0 * s->noise_mult;
 331 #else
 332         {
 333             unsigned int seed;
 334             float norm;
 335             seed = 1;
 336             norm = (1.0 / (float)(1LL << 31)) * sqrt(3) * s->noise_mult;
 337             for (i = 0; i < NOISE_TAB_SIZE; i++) {
 338                 seed = seed * 314159 + 1;
 339                 s->noise_table[i] = (float)((int)seed) * norm;
 340             }
 341         }
 342 #endif
 343     }
 344
 345     /* choose the VLC tables for the coefficients */
 346     coef_vlc_table = 2;
 347     if (avctx->sample_rate >= 32000) {
 348         if (bps1 < 0.72) {
 349             coef_vlc_table = 0;
 350         } else if (bps1 < 1.16) {
 351             coef_vlc_table = 1;
 352         }
 353     }
 354     s->coef_vlcs[0]= &coef_vlcs[coef_vlc_table * 2    ];
 355     s->coef_vlcs[1]= &coef_vlcs[coef_vlc_table * 2 + 1];
 356     init_coef_vlc(&s->coef_vlc[0], &s->run_table[0], &s->level_table[0], &s->int_table[0],
 357                   s->coef_vlcs[0]);
 358     init_coef_vlc(&s->coef_vlc[1], &s->run_table[1], &s->level_table[1], &s->int_table[1],
 359                   s->coef_vlcs[1]);
 360
 361     return 0;
 362 }
 363
 364 int ff_wma_total_gain_to_bits(int total_gain)
 365 {
 366          if (total_gain < 15) return 13;
 367     else if (total_gain < 32) return 12;
 368     else if (total_gain < 40) return 11;
 369     else if (total_gain < 45) return 10;
 370     else                      return  9;
 371 }
 372
 373 int ff_wma_end(AVCodecContext *avctx)
 374 {
 375     WMACodecContext *s = avctx->priv_data;
 376     int i;
 377
 378     for (i = 0; i < s->nb_block_sizes; i++)
 379         ff_mdct_end(&s->mdct_ctx[i]);
 380
 381     if (s->use_exp_vlc) {
 382         ff_free_vlc(&s->exp_vlc);
 383     }
 384     if (s->use_noise_coding) {
 385         ff_free_vlc(&s->hgain_vlc);
 386     }
 387     for (i = 0; i < 2; i++) {
 388         ff_free_vlc(&s->coef_vlc[i]);
 389         av_freep(&s->run_table[i]);
 390         av_freep(&s->level_table[i]);
 391         av_freep(&s->int_table[i]);
 392     }
 393
 394     return 0;
 395 }
 396
 397 /**
 398  * Decode an uncompressed coefficient.
 399  * @param gb GetBitContext
 400  * @return the decoded coefficient
 401  */
 402 unsigned int ff_wma_get_large_val(GetBitContext* gb)
 403 {
 404     /** consumes up to 34 bits */
 405     int n_bits = 8;
 406     /** decode length */
 407     if (get_bits1(gb)) {
 408         n_bits += 8;
 409         if (get_bits1(gb)) {
 410             n_bits += 8;
 411             if (get_bits1(gb)) {
 412                 n_bits += 7;
 413             }
 414         }
 415     }
 416     return get_bits_long(gb, n_bits);
 417 }
 418
 419 /**
 420  * Decode run level compressed coefficients.
 421  * @param avctx codec context
 422  * @param gb bitstream reader context
 423  * @param vlc vlc table for get_vlc2
 424  * @param level_table level codes
 425  * @param run_table run codes
 426  * @param version 0 for wma1,2 1 for wmapro
 427  * @param ptr output buffer
 428  * @param offset offset in the output buffer
 429  * @param num_coefs number of input coefficents
 430  * @param block_len input buffer length (2^n)
 431  * @param frame_len_bits number of bits for escaped run codes
 432  * @param coef_nb_bits number of bits for escaped level codes
 433  * @return 0 on success, -1 otherwise
 434  */
 435 int ff_wma_run_level_decode(AVCodecContext* avctx, GetBitContext* gb,
 436                             VLC *vlc,
 437                             const float *level_table, const uint16_t *run_table,
 438                             int version, WMACoef *ptr, int offset,
 439                             int num_coefs, int block_len, int frame_len_bits,
 440                             int coef_nb_bits)
 441 {
 442     int code, level, sign;
 443     const uint32_t *ilvl = (const uint32_t*)level_table;
 444     uint32_t *iptr = (uint32_t*)ptr;
 445     const unsigned int coef_mask = block_len - 1;
 446     for (; offset < num_coefs; offset++) {
 447         code = get_vlc2(gb, vlc->table, VLCBITS, VLCMAX);
 448         if (code > 1) {
 449             /** normal code */
 450             offset += run_table[code];
 451             sign = get_bits1(gb) - 1;
 452             iptr[offset & coef_mask] = ilvl[code] ^ sign<<31;
 453         } else if (code == 1) {
 454             /** EOB */
 455             break;
 456         } else {
 457             /** escape */
 458             if (!version) {
 459                 level = get_bits(gb, coef_nb_bits);
 460                 /** NOTE: this is rather suboptimal. reading
 461                     block_len_bits would be better */
 462                 offset += get_bits(gb, frame_len_bits);
 463             } else {
 464                 level = ff_wma_get_large_val(gb);
 465                 /** escape decode */
 466                 if (get_bits1(gb)) {
 467                     if (get_bits1(gb)) {
 468                         if (get_bits1(gb)) {
 469                             av_log(avctx,AV_LOG_ERROR,
 470                                 "broken escape sequence\n");
 471                             return -1;
 472                         } else
 473                             offset += get_bits(gb, frame_len_bits) + 4;
 474                     } else
 475                         offset += get_bits(gb, 2) + 1;
 476                 }
 477             }
 478             sign = get_bits1(gb) - 1;
 479             ptr[offset & coef_mask] = (level^sign) - sign;
 480         }
 481     }
 482     /** NOTE: EOB can be omitted */
 483     if (offset > num_coefs) {
 484         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "overflow in spectral RLE, ignoring\n");
 485         return -1;
 486     }
 487
 488     return 0;
 489 }