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9e0db7d5aa
commit
9e96ab0389
5 changed files with 581 additions and 0 deletions
@ -0,0 +1,570 @@ |
||||
/**
|
||||
* FLAC audio encoder |
||||
* Copyright (c) 2006 Justin Ruggles <jruggle@earthlink.net> |
||||
* |
||||
* This library is free software; you can redistribute it and/or |
||||
* modify it under the terms of the GNU Lesser General Public |
||||
* License as published by the Free Software Foundation; either |
||||
* version 2 of the License, or (at your option) any later version. |
||||
* |
||||
* This library is distributed in the hope that it will be useful, |
||||
* but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of |
||||
* MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the GNU |
||||
* Lesser General Public License for more details. |
||||
* |
||||
* You should have received a copy of the GNU Lesser General Public |
||||
* License along with this library; if not, write to the Free Software |
||||
* Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA |
||||
*/ |
||||
|
||||
#include "avcodec.h" |
||||
#include "bitstream.h" |
||||
#include "crc.h" |
||||
#include "golomb.h" |
||||
|
||||
#define FLAC_MAX_CH 8 |
||||
#define FLAC_MIN_BLOCKSIZE 16 |
||||
#define FLAC_MAX_BLOCKSIZE 65535 |
||||
|
||||
#define FLAC_SUBFRAME_CONSTANT 0 |
||||
#define FLAC_SUBFRAME_VERBATIM 1 |
||||
#define FLAC_SUBFRAME_FIXED 8 |
||||
#define FLAC_SUBFRAME_LPC 32 |
||||
|
||||
#define FLAC_CHMODE_NOT_STEREO 0 |
||||
#define FLAC_CHMODE_LEFT_RIGHT 1 |
||||
#define FLAC_CHMODE_LEFT_SIDE 8 |
||||
#define FLAC_CHMODE_RIGHT_SIDE 9 |
||||
#define FLAC_CHMODE_MID_SIDE 10 |
||||
|
||||
#define FLAC_STREAMINFO_SIZE 34 |
||||
|
||||
typedef struct FlacSubframe { |
||||
int type; |
||||
int type_code; |
||||
int obits; |
||||
int order; |
||||
int32_t samples[FLAC_MAX_BLOCKSIZE]; |
||||
int32_t residual[FLAC_MAX_BLOCKSIZE]; |
||||
} FlacSubframe; |
||||
|
||||
typedef struct FlacFrame { |
||||
FlacSubframe subframes[FLAC_MAX_CH]; |
||||
int blocksize; |
||||
int bs_code[2]; |
||||
uint8_t crc8; |
||||
int ch_mode; |
||||
} FlacFrame; |
||||
|
||||
typedef struct FlacEncodeContext { |
||||
PutBitContext pb; |
||||
int channels; |
||||
int ch_code; |
||||
int samplerate; |
||||
int sr_code[2]; |
||||
int blocksize; |
||||
int max_framesize; |
||||
uint32_t frame_count; |
||||
FlacFrame frame; |
||||
} FlacEncodeContext; |
||||
|
||||
static const int flac_samplerates[16] = { |
||||
0, 0, 0, 0, |
||||
8000, 16000, 22050, 24000, 32000, 44100, 48000, 96000, |
||||
0, 0, 0, 0 |
||||
}; |
||||
|
||||
static const int flac_blocksizes[16] = { |
||||
0, |
||||
192, |
||||
576, 1152, 2304, 4608, |
||||
0, 0, |
||||
256, 512, 1024, 2048, 4096, 8192, 16384, 32768 |
||||
}; |
||||
|
||||
static const int flac_blocksizes_ordered[14] = { |
||||
0, 192, 256, 512, 576, 1024, 1152, 2048, 2304, 4096, 4608, 8192, 16384, 32768 |
||||
}; |
||||
|
||||
/**
|
||||
* Writes streaminfo metadata block to byte array |
||||
*/ |
||||
static void write_streaminfo(FlacEncodeContext *s, uint8_t *header) |
||||
{ |
||||
PutBitContext pb; |
||||
|
||||
memset(header, 0, FLAC_STREAMINFO_SIZE); |
||||
init_put_bits(&pb, header, FLAC_STREAMINFO_SIZE); |
||||
|
||||
/* streaminfo metadata block */ |
||||
put_bits(&pb, 16, s->blocksize); |
||||
put_bits(&pb, 16, s->blocksize); |
||||
put_bits(&pb, 24, 0); |
||||
put_bits(&pb, 24, s->max_framesize); |
||||
put_bits(&pb, 20, s->samplerate); |
||||
put_bits(&pb, 3, s->channels-1); |
||||
put_bits(&pb, 5, 15); /* bits per sample - 1 */ |
||||
flush_put_bits(&pb); |
||||
/* total samples = 0 */ |
||||
/* MD5 signature = 0 */ |
||||
} |
||||
|
||||
#define BLOCK_TIME_MS 105 |
||||
|
||||
/**
|
||||
* Sets blocksize based on samplerate |
||||
* Chooses the closest predefined blocksize >= BLOCK_TIME_MS milliseconds |
||||
*/ |
||||
static int select_blocksize(int samplerate) |
||||
{ |
||||
int i; |
||||
int target; |
||||
int blocksize; |
||||
|
||||
assert(samplerate > 0); |
||||
blocksize = 0; |
||||
target = (samplerate * BLOCK_TIME_MS) / 1000; |
||||
for(i=13; i>=0; i--) { |
||||
if(target >= flac_blocksizes_ordered[i]) { |
||||
blocksize = flac_blocksizes_ordered[i]; |
||||
break; |
||||
} |
||||
} |
||||
if(blocksize == 0) { |
||||
blocksize = flac_blocksizes_ordered[1]; |
||||
} |
||||
return blocksize; |
||||
} |
||||
|
||||
static int flac_encode_init(AVCodecContext *avctx) |
||||
{ |
||||
int freq = avctx->sample_rate; |
||||
int channels = avctx->channels; |
||||
FlacEncodeContext *s = avctx->priv_data; |
||||
int i; |
||||
uint8_t *streaminfo; |
||||
|
||||
if(s == NULL) { |
||||
return -1; |
||||
} |
||||
|
||||
if(avctx->sample_fmt != SAMPLE_FMT_S16) { |
||||
return -1; |
||||
} |
||||
|
||||
if(channels < 1 || channels > FLAC_MAX_CH) { |
||||
return -1; |
||||
} |
||||
s->channels = channels; |
||||
s->ch_code = s->channels-1; |
||||
|
||||
/* find samplerate in table */ |
||||
if(freq < 1) |
||||
return -1; |
||||
for(i=4; i<12; i++) { |
||||
if(freq == flac_samplerates[i]) { |
||||
s->samplerate = flac_samplerates[i]; |
||||
s->sr_code[0] = i; |
||||
s->sr_code[1] = 0; |
||||
break; |
||||
} |
||||
} |
||||
/* if not in table, samplerate is non-standard */ |
||||
if(i == 12) { |
||||
if(freq % 1000 == 0 && freq < 255000) { |
||||
s->sr_code[0] = 12; |
||||
s->sr_code[1] = freq / 1000; |
||||
} else if(freq % 10 == 0 && freq < 655350) { |
||||
s->sr_code[0] = 14; |
||||
s->sr_code[1] = freq / 10; |
||||
} else if(freq < 65535) { |
||||
s->sr_code[0] = 13; |
||||
s->sr_code[1] = freq; |
||||
} else { |
||||
return -1; |
||||
} |
||||
s->samplerate = freq; |
||||
} |
||||
|
||||
s->blocksize = select_blocksize(s->samplerate); |
||||
avctx->frame_size = s->blocksize; |
||||
|
||||
s->max_framesize = 14 + (s->blocksize * s->channels * 2); |
||||
|
||||
streaminfo = av_malloc(FLAC_STREAMINFO_SIZE); |
||||
write_streaminfo(s, streaminfo); |
||||
avctx->extradata = streaminfo; |
||||
avctx->extradata_size = FLAC_STREAMINFO_SIZE; |
||||
|
||||
s->frame_count = 0; |
||||
|
||||
avctx->coded_frame = avcodec_alloc_frame(); |
||||
avctx->coded_frame->key_frame = 1; |
||||
|
||||
return 0; |
||||
} |
||||
|
||||
static int init_frame(FlacEncodeContext *s) |
||||
{ |
||||
int i, ch; |
||||
FlacFrame *frame; |
||||
|
||||
frame = &s->frame; |
||||
|
||||
for(i=0; i<16; i++) { |
||||
if(s->blocksize == flac_blocksizes[i]) { |
||||
frame->blocksize = flac_blocksizes[i]; |
||||
frame->bs_code[0] = i; |
||||
frame->bs_code[1] = 0; |
||||
break; |
||||
} |
||||
} |
||||
if(i == 16) { |
||||
frame->blocksize = s->blocksize; |
||||
if(frame->blocksize <= 256) { |
||||
frame->bs_code[0] = 6; |
||||
frame->bs_code[1] = frame->blocksize-1; |
||||
} else { |
||||
frame->bs_code[0] = 7; |
||||
frame->bs_code[1] = frame->blocksize-1; |
||||
} |
||||
} |
||||
|
||||
for(ch=0; ch<s->channels; ch++) { |
||||
frame->subframes[ch].obits = 16; |
||||
} |
||||
if(s->channels == 2) { |
||||
frame->ch_mode = FLAC_CHMODE_LEFT_RIGHT; |
||||
} else { |
||||
frame->ch_mode = FLAC_CHMODE_NOT_STEREO; |
||||
} |
||||
|
||||
return 0; |
||||
} |
||||
|
||||
/**
|
||||
* Copy channel-interleaved input samples into separate subframes |
||||
*/ |
||||
static void copy_samples(FlacEncodeContext *s, int16_t *samples) |
||||
{ |
||||
int i, j, ch; |
||||
FlacFrame *frame; |
||||
|
||||
frame = &s->frame; |
||||
for(i=0,j=0; i<frame->blocksize; i++) { |
||||
for(ch=0; ch<s->channels; ch++,j++) { |
||||
frame->subframes[ch].samples[i] = samples[j]; |
||||
} |
||||
} |
||||
} |
||||
|
||||
static void encode_residual_verbatim(FlacEncodeContext *s, int ch) |
||||
{ |
||||
FlacFrame *frame; |
||||
FlacSubframe *sub; |
||||
int32_t *res; |
||||
int32_t *smp; |
||||
int n; |
||||
|
||||
frame = &s->frame; |
||||
sub = &frame->subframes[ch]; |
||||
res = sub->residual; |
||||
smp = sub->samples; |
||||
n = frame->blocksize; |
||||
|
||||
sub->order = 0; |
||||
sub->type = FLAC_SUBFRAME_VERBATIM; |
||||
sub->type_code = sub->type; |
||||
|
||||
memcpy(res, smp, n * sizeof(int32_t)); |
||||
} |
||||
|
||||
static void encode_residual_fixed(int32_t *res, int32_t *smp, int n, int order) |
||||
{ |
||||
int i; |
||||
int32_t pred; |
||||
|
||||
for(i=0; i<order; i++) { |
||||
res[i] = smp[i]; |
||||
} |
||||
for(i=order; i<n; i++) { |
||||
pred = 0; |
||||
switch(order) { |
||||
case 0: pred = 0; |
||||
break; |
||||
case 1: pred = smp[i-1]; |
||||
break; |
||||
case 2: pred = 2*smp[i-1] - smp[i-2]; |
||||
break; |
||||
case 3: pred = 3*smp[i-1] - 3*smp[i-2] + smp[i-3]; |
||||
break; |
||||
case 4: pred = 4*smp[i-1] - 6*smp[i-2] + 4*smp[i-3] - smp[i-4]; |
||||
break; |
||||
} |
||||
res[i] = smp[i] - pred; |
||||
} |
||||
} |
||||
|
||||
static void encode_residual(FlacEncodeContext *s, int ch) |
||||
{ |
||||
FlacFrame *frame; |
||||
FlacSubframe *sub; |
||||
int32_t *res; |
||||
int32_t *smp; |
||||
int n; |
||||
|
||||
frame = &s->frame; |
||||
sub = &frame->subframes[ch]; |
||||
res = sub->residual; |
||||
smp = sub->samples; |
||||
n = frame->blocksize; |
||||
|
||||
sub->order = 2; |
||||
sub->type = FLAC_SUBFRAME_FIXED; |
||||
sub->type_code = sub->type | sub->order; |
||||
encode_residual_fixed(res, smp, n, sub->order); |
||||
} |
||||
|
||||
static void |
||||
put_sbits(PutBitContext *pb, int bits, int32_t val) |
||||
{ |
||||
uint32_t uval; |
||||
|
||||
assert(bits >= 0 && bits <= 31); |
||||
uval = (val < 0) ? (1UL << bits) + val : val; |
||||
put_bits(pb, bits, uval); |
||||
} |
||||
|
||||
static void |
||||
write_utf8(PutBitContext *pb, uint32_t val) |
||||
{ |
||||
int i, bytes, mask, shift; |
||||
|
||||
bytes = 1; |
||||
if(val >= 0x80) bytes++; |
||||
if(val >= 0x800) bytes++; |
||||
if(val >= 0x10000) bytes++; |
||||
if(val >= 0x200000) bytes++; |
||||
if(val >= 0x4000000) bytes++; |
||||
|
||||
if(bytes == 1) { |
||||
put_bits(pb, 8, val); |
||||
return; |
||||
} |
||||
|
||||
shift = (bytes - 1) * 6; |
||||
mask = 0x80 + ((1 << 7) - (1 << (8 - bytes))); |
||||
put_bits(pb, 8, mask | (val >> shift)); |
||||
for(i=0; i<bytes-1; i++) { |
||||
shift -= 6; |
||||
put_bits(pb, 8, 0x80 | ((val >> shift) & 0x3F)); |
||||
} |
||||
} |
||||
|
||||
static void |
||||
output_frame_header(FlacEncodeContext *s) |
||||
{ |
||||
FlacFrame *frame; |
||||
int crc; |
||||
|
||||
frame = &s->frame; |
||||
|
||||
put_bits(&s->pb, 16, 0xFFF8); |
||||
put_bits(&s->pb, 4, frame->bs_code[0]); |
||||
put_bits(&s->pb, 4, s->sr_code[0]); |
||||
if(frame->ch_mode == FLAC_CHMODE_NOT_STEREO) { |
||||
put_bits(&s->pb, 4, s->ch_code); |
||||
} else { |
||||
put_bits(&s->pb, 4, frame->ch_mode); |
||||
} |
||||
put_bits(&s->pb, 3, 4); /* bits-per-sample code */ |
||||
put_bits(&s->pb, 1, 0); |
||||
write_utf8(&s->pb, s->frame_count); |
||||
if(frame->bs_code[1] > 0) { |
||||
if(frame->bs_code[1] < 256) { |
||||
put_bits(&s->pb, 8, frame->bs_code[1]); |
||||
} else { |
||||
put_bits(&s->pb, 16, frame->bs_code[1]); |
||||
} |
||||
} |
||||
if(s->sr_code[1] > 0) { |
||||
if(s->sr_code[1] < 256) { |
||||
put_bits(&s->pb, 8, s->sr_code[1]); |
||||
} else { |
||||
put_bits(&s->pb, 16, s->sr_code[1]); |
||||
} |
||||
} |
||||
flush_put_bits(&s->pb); |
||||
crc = av_crc(av_crc07, 0, s->pb.buf, put_bits_count(&s->pb)>>3); |
||||
put_bits(&s->pb, 8, crc); |
||||
} |
||||
|
||||
static void output_subframe_verbatim(FlacEncodeContext *s, int ch) |
||||
{ |
||||
int i; |
||||
FlacFrame *frame; |
||||
FlacSubframe *sub; |
||||
int32_t res; |
||||
|
||||
frame = &s->frame; |
||||
sub = &frame->subframes[ch]; |
||||
|
||||
for(i=0; i<frame->blocksize; i++) { |
||||
res = sub->residual[i]; |
||||
put_sbits(&s->pb, sub->obits, res); |
||||
} |
||||
} |
||||
|
||||
static void |
||||
output_residual(FlacEncodeContext *ctx, int ch) |
||||
{ |
||||
int i, j, p; |
||||
int k, porder, psize, res_cnt; |
||||
FlacFrame *frame; |
||||
FlacSubframe *sub; |
||||
|
||||
frame = &ctx->frame; |
||||
sub = &frame->subframes[ch]; |
||||
|
||||
/* rice-encoded block */ |
||||
put_bits(&ctx->pb, 2, 0); |
||||
|
||||
/* partition order */ |
||||
porder = 0; |
||||
psize = frame->blocksize; |
||||
//porder = sub->rc.porder;
|
||||
//psize = frame->blocksize >> porder;
|
||||
put_bits(&ctx->pb, 4, porder); |
||||
res_cnt = psize - sub->order; |
||||
|
||||
/* residual */ |
||||
j = sub->order; |
||||
for(p=0; p<(1 << porder); p++) { |
||||
//k = sub->rc.params[p];
|
||||
k = 9; |
||||
put_bits(&ctx->pb, 4, k); |
||||
if(p == 1) res_cnt = psize; |
||||
for(i=0; i<res_cnt && j<frame->blocksize; i++, j++) { |
||||
set_sr_golomb_flac(&ctx->pb, sub->residual[j], k, INT32_MAX, 0); |
||||
} |
||||
} |
||||
} |
||||
|
||||
static void |
||||
output_subframe_fixed(FlacEncodeContext *ctx, int ch) |
||||
{ |
||||
int i; |
||||
FlacFrame *frame; |
||||
FlacSubframe *sub; |
||||
|
||||
frame = &ctx->frame; |
||||
sub = &frame->subframes[ch]; |
||||
|
||||
/* warm-up samples */ |
||||
for(i=0; i<sub->order; i++) { |
||||
put_sbits(&ctx->pb, sub->obits, sub->residual[i]); |
||||
} |
||||
|
||||
/* residual */ |
||||
output_residual(ctx, ch); |
||||
} |
||||
|
||||
static void output_subframes(FlacEncodeContext *s) |
||||
{ |
||||
FlacFrame *frame; |
||||
FlacSubframe *sub; |
||||
int ch; |
||||
|
||||
frame = &s->frame; |
||||
|
||||
for(ch=0; ch<s->channels; ch++) { |
||||
sub = &frame->subframes[ch]; |
||||
|
||||
/* subframe header */ |
||||
put_bits(&s->pb, 1, 0); |
||||
put_bits(&s->pb, 6, sub->type_code); |
||||
put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no wasted bits */ |
||||
|
||||
/* subframe */ |
||||
if(sub->type == FLAC_SUBFRAME_VERBATIM) { |
||||
output_subframe_verbatim(s, ch); |
||||
} else { |
||||
output_subframe_fixed(s, ch); |
||||
} |
||||
} |
||||
} |
||||
|
||||
static void output_frame_footer(FlacEncodeContext *s) |
||||
{ |
||||
int crc; |
||||
flush_put_bits(&s->pb); |
||||
crc = bswap_16(av_crc(av_crc8005, 0, s->pb.buf, put_bits_count(&s->pb)>>3)); |
||||
put_bits(&s->pb, 16, crc); |
||||
flush_put_bits(&s->pb); |
||||
} |
||||
|
||||
static int flac_encode_frame(AVCodecContext *avctx, uint8_t *frame, |
||||
int buf_size, void *data) |
||||
{ |
||||
int ch; |
||||
FlacEncodeContext *s; |
||||
int16_t *samples = data; |
||||
int out_bytes; |
||||
|
||||
s = avctx->priv_data; |
||||
|
||||
s->blocksize = avctx->frame_size; |
||||
if(init_frame(s)) { |
||||
return 0; |
||||
} |
||||
|
||||
copy_samples(s, samples); |
||||
|
||||
for(ch=0; ch<s->channels; ch++) { |
||||
encode_residual(s, ch); |
||||
} |
||||
init_put_bits(&s->pb, frame, buf_size); |
||||
output_frame_header(s); |
||||
output_subframes(s); |
||||
output_frame_footer(s); |
||||
out_bytes = put_bits_count(&s->pb) >> 3; |
||||
|
||||
if(out_bytes > s->max_framesize || out_bytes >= buf_size) { |
||||
/* frame too large. use verbatim mode */ |
||||
for(ch=0; ch<s->channels; ch++) { |
||||
encode_residual_verbatim(s, ch); |
||||
} |
||||
init_put_bits(&s->pb, frame, buf_size); |
||||
output_frame_header(s); |
||||
output_subframes(s); |
||||
output_frame_footer(s); |
||||
out_bytes = put_bits_count(&s->pb) >> 3; |
||||
|
||||
if(out_bytes > s->max_framesize || out_bytes >= buf_size) { |
||||
/* still too large. must be an error. */ |
||||
av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "error encoding frame\n"); |
||||
return -1; |
||||
} |
||||
} |
||||
|
||||
s->frame_count++; |
||||
return out_bytes; |
||||
} |
||||
|
||||
static int flac_encode_close(AVCodecContext *avctx) |
||||
{ |
||||
av_freep(&avctx->coded_frame); |
||||
return 0; |
||||
} |
||||
|
||||
AVCodec flac_encoder = { |
||||
"flac", |
||||
CODEC_TYPE_AUDIO, |
||||
CODEC_ID_FLAC, |
||||
sizeof(FlacEncodeContext), |
||||
flac_encode_init, |
||||
flac_encode_frame, |
||||
flac_encode_close, |
||||
NULL, |
||||
.capabilities = CODEC_CAP_SMALL_LAST_FRAME, |
||||
}; |
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