27c379e15b4aa151d69f611491b85cd049b01429
[ffmpeg.git] / libavcodec / aacsbr.c
1 /*
2  * AAC Spectral Band Replication decoding functions
3  * Copyright (c) 2008-2009 Robert Swain ( rob opendot cl )
4  * Copyright (c) 2009-2010 Alex Converse <alex.converse@gmail.com>
5  *
6  * This file is part of FFmpeg.
7  *
8  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
9  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
10  * License as published by the Free Software Foundation; either
11  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
12  *
13  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
14  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
15  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
16  * Lesser General Public License for more details.
17  *
18  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
19  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
20  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
21  */
22
23 /**
24  * @file
25  * AAC Spectral Band Replication decoding functions
26  * @author Robert Swain ( rob opendot cl )
27  */
28
29 #include "aac.h"
30 #include "sbr.h"
31 #include "aacsbr.h"
32 #include "aacsbrdata.h"
33 #include "fft.h"
34
35 #include <stdint.h>
36 #include <float.h>
37
38 #define ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET 2
39 #define NOISE_FLOOR_OFFSET 6.0f
40
41 /**
42  * SBR VLC tables
43  */
44 enum {
45     T_HUFFMAN_ENV_1_5DB,
46     F_HUFFMAN_ENV_1_5DB,
47     T_HUFFMAN_ENV_BAL_1_5DB,
48     F_HUFFMAN_ENV_BAL_1_5DB,
49     T_HUFFMAN_ENV_3_0DB,
50     F_HUFFMAN_ENV_3_0DB,
51     T_HUFFMAN_ENV_BAL_3_0DB,
52     F_HUFFMAN_ENV_BAL_3_0DB,
53     T_HUFFMAN_NOISE_3_0DB,
54     T_HUFFMAN_NOISE_BAL_3_0DB,
55 };
56
57 /**
58  * bs_frame_class - frame class of current SBR frame (14496-3 sp04 p98)
59  */
60 enum {
61     FIXFIX,
62     FIXVAR,
63     VARFIX,
64     VARVAR,
65 };
66
67 enum {
68     EXTENSION_ID_PS = 2,
69 };
70
71 static VLC vlc_sbr[10];
72 static const int8_t vlc_sbr_lav[10] =
73     { 60, 60, 24, 24, 31, 31, 12, 12, 31, 12 };
74 static DECLARE_ALIGNED(16, float, analysis_cos_pre)[64];
75 static DECLARE_ALIGNED(16, float, analysis_sin_pre)[64];
76 static DECLARE_ALIGNED(16, float, analysis_cossin_post)[32][2];
77 static const DECLARE_ALIGNED(16, float, zero64)[64];
78
79 #define SBR_INIT_VLC_STATIC(num, size) \
80     INIT_VLC_STATIC(&vlc_sbr[num], 9, sbr_tmp[num].table_size / sbr_tmp[num].elem_size,     \
81                     sbr_tmp[num].sbr_bits ,                      1,                      1, \
82                     sbr_tmp[num].sbr_codes, sbr_tmp[num].elem_size, sbr_tmp[num].elem_size, \
83                     size)
84
85 #define SBR_VLC_ROW(name) \
86     { name ## _codes, name ## _bits, sizeof(name ## _codes), sizeof(name ## _codes[0]) }
87
88 av_cold void ff_aac_sbr_init(void)
89 {
90     int n, k;
91     static const struct {
92         const void *sbr_codes, *sbr_bits;
93         const unsigned int table_size, elem_size;
94     } sbr_tmp[] = {
95         SBR_VLC_ROW(t_huffman_env_1_5dB),
96         SBR_VLC_ROW(f_huffman_env_1_5dB),
97         SBR_VLC_ROW(t_huffman_env_bal_1_5dB),
98         SBR_VLC_ROW(f_huffman_env_bal_1_5dB),
99         SBR_VLC_ROW(t_huffman_env_3_0dB),
100         SBR_VLC_ROW(f_huffman_env_3_0dB),
101         SBR_VLC_ROW(t_huffman_env_bal_3_0dB),
102         SBR_VLC_ROW(f_huffman_env_bal_3_0dB),
103         SBR_VLC_ROW(t_huffman_noise_3_0dB),
104         SBR_VLC_ROW(t_huffman_noise_bal_3_0dB),
105     };
106
107     // SBR VLC table initialization
108     SBR_INIT_VLC_STATIC(0, 1098);
109     SBR_INIT_VLC_STATIC(1, 1092);
110     SBR_INIT_VLC_STATIC(2, 768);
111     SBR_INIT_VLC_STATIC(3, 1026);
112     SBR_INIT_VLC_STATIC(4, 1058);
113     SBR_INIT_VLC_STATIC(5, 1052);
114     SBR_INIT_VLC_STATIC(6, 544);
115     SBR_INIT_VLC_STATIC(7, 544);
116     SBR_INIT_VLC_STATIC(8, 592);
117     SBR_INIT_VLC_STATIC(9, 512);
118
119     for (n = 0; n < 64; n++) {
120         float pre = M_PI * n / 64;
121         analysis_cos_pre[n] = cosf(pre);
122         analysis_sin_pre[n] = sinf(pre);
123     }
124     for (k = 0; k < 32; k++) {
125         float post = M_PI * (k + 0.5) / 128;
126         analysis_cossin_post[k][0] =  4.0 * cosf(post);
127         analysis_cossin_post[k][1] = -4.0 * sinf(post);
128     }
129     for (n = 1; n < 320; n++)
130         sbr_qmf_window_us[320 + n] = sbr_qmf_window_us[320 - n];
131     sbr_qmf_window_us[384] = -sbr_qmf_window_us[384];
132     sbr_qmf_window_us[512] = -sbr_qmf_window_us[512];
133
134     for (n = 0; n < 320; n++)
135         sbr_qmf_window_ds[n] = sbr_qmf_window_us[2*n];
136 }
137
138 av_cold void ff_aac_sbr_ctx_init(SpectralBandReplication *sbr)
139 {
140     sbr->kx[0] = sbr->kx[1] = 32; //Typo in spec, kx' inits to 32
141     sbr->data[0].e_a[1] = sbr->data[1].e_a[1] = -1;
142     sbr->data[0].synthesis_filterbank_samples_offset = SBR_SYNTHESIS_BUF_SIZE - (1280 - 128);
143     sbr->data[1].synthesis_filterbank_samples_offset = SBR_SYNTHESIS_BUF_SIZE - (1280 - 128);
144     ff_mdct_init(&sbr->mdct, 7, 1, 1.0/64);
145     ff_rdft_init(&sbr->rdft, 6, IDFT_R2C);
146 }
147
148 av_cold void ff_aac_sbr_ctx_close(SpectralBandReplication *sbr)
149 {
150     ff_mdct_end(&sbr->mdct);
151     ff_rdft_end(&sbr->rdft);
152 }
153
154 static int qsort_comparison_function_int16(const void *a, const void *b)
155 {
156     return *(const int16_t *)a - *(const int16_t *)b;
157 }
158
159 static inline int in_table_int16(const int16_t *table, int last_el, int16_t needle)
160 {
161     int i;
162     for (i = 0; i <= last_el; i++)
163         if (table[i] == needle)
164             return 1;
165     return 0;
166 }
167
168 /// Limiter Frequency Band Table (14496-3 sp04 p198)
169 static void sbr_make_f_tablelim(SpectralBandReplication *sbr)
170 {
171     int k;
172     if (sbr->bs_limiter_bands > 0) {
173         static const float bands_warped[3] = { 1.32715174233856803909f,   //2^(0.49/1.2)
174                                                1.18509277094158210129f,   //2^(0.49/2)
175                                                1.11987160404675912501f }; //2^(0.49/3)
176         const float lim_bands_per_octave_warped = bands_warped[sbr->bs_limiter_bands - 1];
177         int16_t patch_borders[7];
178         uint16_t *in = sbr->f_tablelim + 1, *out = sbr->f_tablelim;
179
180         patch_borders[0] = sbr->kx[1];
181         for (k = 1; k <= sbr->num_patches; k++)
182             patch_borders[k] = patch_borders[k-1] + sbr->patch_num_subbands[k-1];
183
184         memcpy(sbr->f_tablelim, sbr->f_tablelow,
185                (sbr->n[0] + 1) * sizeof(sbr->f_tablelow[0]));
186         if (sbr->num_patches > 1)
187             memcpy(sbr->f_tablelim + sbr->n[0] + 1, patch_borders + 1,
188                    (sbr->num_patches - 1) * sizeof(patch_borders[0]));
189
190         qsort(sbr->f_tablelim, sbr->num_patches + sbr->n[0],
191               sizeof(sbr->f_tablelim[0]),
192               qsort_comparison_function_int16);
193
194         sbr->n_lim = sbr->n[0] + sbr->num_patches - 1;
195         while (out < sbr->f_tablelim + sbr->n_lim) {
196             if (*in >= *out * lim_bands_per_octave_warped) {
197                 *++out = *in++;
198             } else if (*in == *out ||
199                 !in_table_int16(patch_borders, sbr->num_patches, *in)) {
200                 in++;
201                 sbr->n_lim--;
202             } else if (!in_table_int16(patch_borders, sbr->num_patches, *out)) {
203                 *out = *in++;
204                 sbr->n_lim--;
205             } else {
206                 *++out = *in++;
207             }
208         }
209     } else {
210         sbr->f_tablelim[0] = sbr->f_tablelow[0];
211         sbr->f_tablelim[1] = sbr->f_tablelow[sbr->n[0]];
212         sbr->n_lim = 1;
213     }
214 }
215
216 static unsigned int read_sbr_header(SpectralBandReplication *sbr, GetBitContext *gb)
217 {
218     unsigned int cnt = get_bits_count(gb);
219     uint8_t bs_header_extra_1;
220     uint8_t bs_header_extra_2;
221     int old_bs_limiter_bands = sbr->bs_limiter_bands;
222     SpectrumParameters old_spectrum_params;
223
224     sbr->start = 1;
225
226     // Save last spectrum parameters variables to compare to new ones
227     memcpy(&old_spectrum_params, &sbr->spectrum_params, sizeof(SpectrumParameters));
228
229     sbr->bs_amp_res_header              = get_bits1(gb);
230     sbr->spectrum_params.bs_start_freq  = get_bits(gb, 4);
231     sbr->spectrum_params.bs_stop_freq   = get_bits(gb, 4);
232     sbr->spectrum_params.bs_xover_band  = get_bits(gb, 3);
233                                           skip_bits(gb, 2); // bs_reserved
234
235     bs_header_extra_1 = get_bits1(gb);
236     bs_header_extra_2 = get_bits1(gb);
237
238     if (bs_header_extra_1) {
239         sbr->spectrum_params.bs_freq_scale  = get_bits(gb, 2);
240         sbr->spectrum_params.bs_alter_scale = get_bits1(gb);
241         sbr->spectrum_params.bs_noise_bands = get_bits(gb, 2);
242     } else {
243         sbr->spectrum_params.bs_freq_scale  = 2;
244         sbr->spectrum_params.bs_alter_scale = 1;
245         sbr->spectrum_params.bs_noise_bands = 2;
246     }
247
248     // Check if spectrum parameters changed
249     if (memcmp(&old_spectrum_params, &sbr->spectrum_params, sizeof(SpectrumParameters)))
250         sbr->reset = 1;
251
252     if (bs_header_extra_2) {
253         sbr->bs_limiter_bands  = get_bits(gb, 2);
254         sbr->bs_limiter_gains  = get_bits(gb, 2);
255         sbr->bs_interpol_freq  = get_bits1(gb);
256         sbr->bs_smoothing_mode = get_bits1(gb);
257     } else {
258         sbr->bs_limiter_bands  = 2;
259         sbr->bs_limiter_gains  = 2;
260         sbr->bs_interpol_freq  = 1;
261         sbr->bs_smoothing_mode = 1;
262     }
263
264     if (sbr->bs_limiter_bands != old_bs_limiter_bands && !sbr->reset)
265         sbr_make_f_tablelim(sbr);
266
267     return get_bits_count(gb) - cnt;
268 }
269
270 static int array_min_int16(const int16_t *array, int nel)
271 {
272     int i, min = array[0];
273     for (i = 1; i < nel; i++)
274         min = FFMIN(array[i], min);
275     return min;
276 }
277
278 static void make_bands(int16_t* bands, int start, int stop, int num_bands)
279 {
280     int k, previous, present;
281     float base, prod;
282
283     base = powf((float)stop / start, 1.0f / num_bands);
284     prod = start;
285     previous = start;
286
287     for (k = 0; k < num_bands-1; k++) {
288         prod *= base;
289         present  = lrintf(prod);
290         bands[k] = present - previous;
291         previous = present;
292     }
293     bands[num_bands-1] = stop - previous;
294 }
295
296 static int check_n_master(AVCodecContext *avctx, int n_master, int bs_xover_band)
297 {
298     // Requirements (14496-3 sp04 p205)
299     if (n_master <= 0) {
300         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid n_master: %d\n", n_master);
301         return -1;
302     }
303     if (bs_xover_band >= n_master) {
304         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
305                "Invalid bitstream, crossover band index beyond array bounds: %d\n",
306                bs_xover_band);
307         return -1;
308     }
309     return 0;
310 }
311
312 /// Master Frequency Band Table (14496-3 sp04 p194)
313 static int sbr_make_f_master(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
314                              SpectrumParameters *spectrum)
315 {
316     unsigned int temp, max_qmf_subbands;
317     unsigned int start_min, stop_min;
318     int k;
319     const int8_t *sbr_offset_ptr;
320     int16_t stop_dk[13];
321
322     if (sbr->sample_rate < 32000) {
323         temp = 3000;
324     } else if (sbr->sample_rate < 64000) {
325         temp = 4000;
326     } else
327         temp = 5000;
328
329     start_min = ((temp << 7) + (sbr->sample_rate >> 1)) / sbr->sample_rate;
330     stop_min  = ((temp << 8) + (sbr->sample_rate >> 1)) / sbr->sample_rate;
331
332     switch (sbr->sample_rate) {
333     case 16000:
334         sbr_offset_ptr = sbr_offset[0];
335         break;
336     case 22050:
337         sbr_offset_ptr = sbr_offset[1];
338         break;
339     case 24000:
340         sbr_offset_ptr = sbr_offset[2];
341         break;
342     case 32000:
343         sbr_offset_ptr = sbr_offset[3];
344         break;
345     case 44100: case 48000: case 64000:
346         sbr_offset_ptr = sbr_offset[4];
347         break;
348     case 88200: case 96000: case 128000: case 176400: case 192000:
349         sbr_offset_ptr = sbr_offset[5];
350         break;
351     default:
352         av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR,
353                "Unsupported sample rate for SBR: %d\n", sbr->sample_rate);
354         return -1;
355     }
356
357     sbr->k[0] = start_min + sbr_offset_ptr[spectrum->bs_start_freq];
358
359     if (spectrum->bs_stop_freq < 14) {
360         sbr->k[2] = stop_min;
361         make_bands(stop_dk, stop_min, 64, 13);
362         qsort(stop_dk, 13, sizeof(stop_dk[0]), qsort_comparison_function_int16);
363         for (k = 0; k < spectrum->bs_stop_freq; k++)
364             sbr->k[2] += stop_dk[k];
365     } else if (spectrum->bs_stop_freq == 14) {
366         sbr->k[2] = 2*sbr->k[0];
367     } else if (spectrum->bs_stop_freq == 15) {
368         sbr->k[2] = 3*sbr->k[0];
369     } else {
370         av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR,
371                "Invalid bs_stop_freq: %d\n", spectrum->bs_stop_freq);
372         return -1;
373     }
374     sbr->k[2] = FFMIN(64, sbr->k[2]);
375
376     // Requirements (14496-3 sp04 p205)
377     if (sbr->sample_rate <= 32000) {
378         max_qmf_subbands = 48;
379     } else if (sbr->sample_rate == 44100) {
380         max_qmf_subbands = 35;
381     } else if (sbr->sample_rate >= 48000)
382         max_qmf_subbands = 32;
383
384     if (sbr->k[2] - sbr->k[0] > max_qmf_subbands) {
385         av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR,
386                "Invalid bitstream, too many QMF subbands: %d\n", sbr->k[2] - sbr->k[0]);
387         return -1;
388     }
389
390     if (!spectrum->bs_freq_scale) {
391         unsigned int dk;
392         int k2diff;
393
394         dk = spectrum->bs_alter_scale + 1;
395         sbr->n_master = ((sbr->k[2] - sbr->k[0] + (dk&2)) >> dk) << 1;
396         if (check_n_master(ac->avctx, sbr->n_master, sbr->spectrum_params.bs_xover_band))
397             return -1;
398
399         for (k = 1; k <= sbr->n_master; k++)
400             sbr->f_master[k] = dk;
401
402         k2diff = sbr->k[2] - sbr->k[0] - sbr->n_master * dk;
403         if (k2diff < 0) {
404             sbr->f_master[1]--;
405             sbr->f_master[2]-= (k2diff < 1);
406         } else if (k2diff) {
407             sbr->f_master[sbr->n_master]++;
408         }
409
410         sbr->f_master[0] = sbr->k[0];
411         for (k = 1; k <= sbr->n_master; k++)
412             sbr->f_master[k] += sbr->f_master[k - 1];
413
414     } else {
415         int half_bands = 7 - spectrum->bs_freq_scale;      // bs_freq_scale  = {1,2,3}
416         int two_regions, num_bands_0;
417         int vdk0_max, vdk1_min;
418         int16_t vk0[49];
419
420         if (49 * sbr->k[2] > 110 * sbr->k[0]) {
421             two_regions = 1;
422             sbr->k[1] = 2 * sbr->k[0];
423         } else {
424             two_regions = 0;
425             sbr->k[1] = sbr->k[2];
426         }
427
428         num_bands_0 = lrintf(half_bands * log2f(sbr->k[1] / (float)sbr->k[0])) * 2;
429
430         if (num_bands_0 <= 0) { // Requirements (14496-3 sp04 p205)
431             av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid num_bands_0: %d\n", num_bands_0);
432             return -1;
433         }
434
435         vk0[0] = 0;
436
437         make_bands(vk0+1, sbr->k[0], sbr->k[1], num_bands_0);
438
439         qsort(vk0 + 1, num_bands_0, sizeof(vk0[1]), qsort_comparison_function_int16);
440         vdk0_max = vk0[num_bands_0];
441
442         vk0[0] = sbr->k[0];
443         for (k = 1; k <= num_bands_0; k++) {
444             if (vk0[k] <= 0) { // Requirements (14496-3 sp04 p205)
445                 av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid vDk0[%d]: %d\n", k, vk0[k]);
446                 return -1;
447             }
448             vk0[k] += vk0[k-1];
449         }
450
451         if (two_regions) {
452             int16_t vk1[49];
453             float invwarp = spectrum->bs_alter_scale ? 0.76923076923076923077f
454                                                      : 1.0f; // bs_alter_scale = {0,1}
455             int num_bands_1 = lrintf(half_bands * invwarp *
456                                      log2f(sbr->k[2] / (float)sbr->k[1])) * 2;
457
458             make_bands(vk1+1, sbr->k[1], sbr->k[2], num_bands_1);
459
460             vdk1_min = array_min_int16(vk1 + 1, num_bands_1);
461
462             if (vdk1_min < vdk0_max) {
463                 int change;
464                 qsort(vk1 + 1, num_bands_1, sizeof(vk1[1]), qsort_comparison_function_int16);
465                 change = FFMIN(vdk0_max - vk1[1], (vk1[num_bands_1] - vk1[1]) >> 1);
466                 vk1[1]           += change;
467                 vk1[num_bands_1] -= change;
468             }
469
470             qsort(vk1 + 1, num_bands_1, sizeof(vk1[1]), qsort_comparison_function_int16);
471
472             vk1[0] = sbr->k[1];
473             for (k = 1; k <= num_bands_1; k++) {
474                 if (vk1[k] <= 0) { // Requirements (14496-3 sp04 p205)
475                     av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid vDk1[%d]: %d\n", k, vk1[k]);
476                     return -1;
477                 }
478                 vk1[k] += vk1[k-1];
479             }
480
481             sbr->n_master = num_bands_0 + num_bands_1;
482             if (check_n_master(ac->avctx, sbr->n_master, sbr->spectrum_params.bs_xover_band))
483                 return -1;
484             memcpy(&sbr->f_master[0],               vk0,
485                    (num_bands_0 + 1) * sizeof(sbr->f_master[0]));
486             memcpy(&sbr->f_master[num_bands_0 + 1], vk1 + 1,
487                     num_bands_1      * sizeof(sbr->f_master[0]));
488
489         } else {
490             sbr->n_master = num_bands_0;
491             if (check_n_master(ac->avctx, sbr->n_master, sbr->spectrum_params.bs_xover_band))
492                 return -1;
493             memcpy(sbr->f_master, vk0, (num_bands_0 + 1) * sizeof(sbr->f_master[0]));
494         }
495     }
496
497     return 0;
498 }
499
500 /// High Frequency Generation - Patch Construction (14496-3 sp04 p216 fig. 4.46)
501 static int sbr_hf_calc_npatches(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr)
502 {
503     int i, k, sb = 0;
504     int msb = sbr->k[0];
505     int usb = sbr->kx[1];
506     int goal_sb = ((1000 << 11) + (sbr->sample_rate >> 1)) / sbr->sample_rate;
507
508     sbr->num_patches = 0;
509
510     if (goal_sb < sbr->kx[1] + sbr->m[1]) {
511         for (k = 0; sbr->f_master[k] < goal_sb; k++) ;
512     } else
513         k = sbr->n_master;
514
515     do {
516         int odd = 0;
517         for (i = k; i == k || sb > (sbr->k[0] - 1 + msb - odd); i--) {
518             sb = sbr->f_master[i];
519             odd = (sb + sbr->k[0]) & 1;
520         }
521
522         // Requirements (14496-3 sp04 p205) sets the maximum number of patches to 5.
523         // After this check the final number of patches can still be six which is
524         // illegal however the Coding Technologies decoder check stream has a final
525         // count of 6 patches
526         if (sbr->num_patches > 5) {
527             av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR, "Too many patches: %d\n", sbr->num_patches);
528             return -1;
529         }
530
531         sbr->patch_num_subbands[sbr->num_patches]  = FFMAX(sb - usb, 0);
532         sbr->patch_start_subband[sbr->num_patches] = sbr->k[0] - odd - sbr->patch_num_subbands[sbr->num_patches];
533
534         if (sbr->patch_num_subbands[sbr->num_patches] > 0) {
535             usb = sb;
536             msb = sb;
537             sbr->num_patches++;
538         } else
539             msb = sbr->kx[1];
540
541         if (sbr->f_master[k] - sb < 3)
542             k = sbr->n_master;
543     } while (sb != sbr->kx[1] + sbr->m[1]);
544
545     if (sbr->patch_num_subbands[sbr->num_patches-1] < 3 && sbr->num_patches > 1)
546         sbr->num_patches--;
547
548     return 0;
549 }
550
551 /// Derived Frequency Band Tables (14496-3 sp04 p197)
552 static int sbr_make_f_derived(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr)
553 {
554     int k, temp;
555
556     sbr->n[1] = sbr->n_master - sbr->spectrum_params.bs_xover_band;
557     sbr->n[0] = (sbr->n[1] + 1) >> 1;
558
559     memcpy(sbr->f_tablehigh, &sbr->f_master[sbr->spectrum_params.bs_xover_band],
560            (sbr->n[1] + 1) * sizeof(sbr->f_master[0]));
561     sbr->m[1] = sbr->f_tablehigh[sbr->n[1]] - sbr->f_tablehigh[0];
562     sbr->kx[1] = sbr->f_tablehigh[0];
563
564     // Requirements (14496-3 sp04 p205)
565     if (sbr->kx[1] + sbr->m[1] > 64) {
566         av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR,
567                "Stop frequency border too high: %d\n", sbr->kx[1] + sbr->m[1]);
568         return -1;
569     }
570     if (sbr->kx[1] > 32) {
571         av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR, "Start frequency border too high: %d\n", sbr->kx[1]);
572         return -1;
573     }
574
575     sbr->f_tablelow[0] = sbr->f_tablehigh[0];
576     temp = sbr->n[1] & 1;
577     for (k = 1; k <= sbr->n[0]; k++)
578         sbr->f_tablelow[k] = sbr->f_tablehigh[2 * k - temp];
579
580     sbr->n_q = FFMAX(1, lrintf(sbr->spectrum_params.bs_noise_bands *
581                                log2f(sbr->k[2] / (float)sbr->kx[1]))); // 0 <= bs_noise_bands <= 3
582     if (sbr->n_q > 5) {
583         av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR, "Too many noise floor scale factors: %d\n", sbr->n_q);
584         return -1;
585     }
586
587     sbr->f_tablenoise[0] = sbr->f_tablelow[0];
588     temp = 0;
589     for (k = 1; k <= sbr->n_q; k++) {
590         temp += (sbr->n[0] - temp) / (sbr->n_q + 1 - k);
591         sbr->f_tablenoise[k] = sbr->f_tablelow[temp];
592     }
593
594     if (sbr_hf_calc_npatches(ac, sbr) < 0)
595         return -1;
596
597     sbr_make_f_tablelim(sbr);
598
599     sbr->data[0].f_indexnoise = 0;
600     sbr->data[1].f_indexnoise = 0;
601
602     return 0;
603 }
604
605 static av_always_inline void get_bits1_vector(GetBitContext *gb, uint8_t *vec,
606                                               int elements)
607 {
608     int i;
609     for (i = 0; i < elements; i++) {
610         vec[i] = get_bits1(gb);
611     }
612 }
613
614 /** ceil(log2(index+1)) */
615 static const int8_t ceil_log2[] = {
616     0, 1, 2, 2, 3, 3,
617 };
618
619 static int read_sbr_grid(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
620                          GetBitContext *gb, SBRData *ch_data)
621 {
622     int i;
623     unsigned bs_pointer = 0;
624     // frameLengthFlag ? 15 : 16; 960 sample length frames unsupported; this value is numTimeSlots
625     int abs_bord_trail = 16;
626     int num_rel_lead, num_rel_trail;
627     unsigned bs_num_env_old = ch_data->bs_num_env;
628
629     ch_data->bs_freq_res[0] = ch_data->bs_freq_res[ch_data->bs_num_env];
630     ch_data->bs_amp_res = sbr->bs_amp_res_header;
631     ch_data->t_env_num_env_old = ch_data->t_env[bs_num_env_old];
632
633     switch (ch_data->bs_frame_class = get_bits(gb, 2)) {
634     case FIXFIX:
635         ch_data->bs_num_env                 = 1 << get_bits(gb, 2);
636         num_rel_lead                        = ch_data->bs_num_env - 1;
637         if (ch_data->bs_num_env == 1)
638             ch_data->bs_amp_res = 0;
639
640         if (ch_data->bs_num_env > 4) {
641             av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR,
642                    "Invalid bitstream, too many SBR envelopes in FIXFIX type SBR frame: %d\n",
643                    ch_data->bs_num_env);
644             return -1;
645         }
646
647         ch_data->t_env[0]                   = 0;
648         ch_data->t_env[ch_data->bs_num_env] = abs_bord_trail;
649
650         abs_bord_trail = (abs_bord_trail + (ch_data->bs_num_env >> 1)) /
651                    ch_data->bs_num_env;
652         for (i = 0; i < num_rel_lead; i++)
653             ch_data->t_env[i + 1] = ch_data->t_env[i] + abs_bord_trail;
654
655         ch_data->bs_freq_res[1] = get_bits1(gb);
656         for (i = 1; i < ch_data->bs_num_env; i++)
657             ch_data->bs_freq_res[i + 1] = ch_data->bs_freq_res[1];
658         break;
659     case FIXVAR:
660         abs_bord_trail                     += get_bits(gb, 2);
661         num_rel_trail                       = get_bits(gb, 2);
662         ch_data->bs_num_env                 = num_rel_trail + 1;
663         ch_data->t_env[0]                   = 0;
664         ch_data->t_env[ch_data->bs_num_env] = abs_bord_trail;
665
666         for (i = 0; i < num_rel_trail; i++)
667             ch_data->t_env[ch_data->bs_num_env - 1 - i] =
668                 ch_data->t_env[ch_data->bs_num_env - i] - 2 * get_bits(gb, 2) - 2;
669
670         bs_pointer = get_bits(gb, ceil_log2[ch_data->bs_num_env]);
671
672         for (i = 0; i < ch_data->bs_num_env; i++)
673             ch_data->bs_freq_res[ch_data->bs_num_env - i] = get_bits1(gb);
674         break;
675     case VARFIX:
676         ch_data->t_env[0]                   = get_bits(gb, 2);
677         num_rel_lead                        = get_bits(gb, 2);
678         ch_data->bs_num_env                 = num_rel_lead + 1;
679         ch_data->t_env[ch_data->bs_num_env] = abs_bord_trail;
680
681         for (i = 0; i < num_rel_lead; i++)
682             ch_data->t_env[i + 1] = ch_data->t_env[i] + 2 * get_bits(gb, 2) + 2;
683
684         bs_pointer = get_bits(gb, ceil_log2[ch_data->bs_num_env]);
685
686         get_bits1_vector(gb, ch_data->bs_freq_res + 1, ch_data->bs_num_env);
687         break;
688     case VARVAR:
689         ch_data->t_env[0]                   = get_bits(gb, 2);
690         abs_bord_trail                     += get_bits(gb, 2);
691         num_rel_lead                        = get_bits(gb, 2);
692         num_rel_trail                       = get_bits(gb, 2);
693         ch_data->bs_num_env                 = num_rel_lead + num_rel_trail + 1;
694
695         if (ch_data->bs_num_env > 5) {
696             av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR,
697                    "Invalid bitstream, too many SBR envelopes in VARVAR type SBR frame: %d\n",
698                    ch_data->bs_num_env);
699             return -1;
700         }
701
702         ch_data->t_env[ch_data->bs_num_env] = abs_bord_trail;
703
704         for (i = 0; i < num_rel_lead; i++)
705             ch_data->t_env[i + 1] = ch_data->t_env[i] + 2 * get_bits(gb, 2) + 2;
706         for (i = 0; i < num_rel_trail; i++)
707             ch_data->t_env[ch_data->bs_num_env - 1 - i] =
708                 ch_data->t_env[ch_data->bs_num_env - i] - 2 * get_bits(gb, 2) - 2;
709
710         bs_pointer = get_bits(gb, ceil_log2[ch_data->bs_num_env]);
711
712         get_bits1_vector(gb, ch_data->bs_freq_res + 1, ch_data->bs_num_env);
713         break;
714     }
715
716     if (bs_pointer > ch_data->bs_num_env + 1) {
717         av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR,
718                "Invalid bitstream, bs_pointer points to a middle noise border outside the time borders table: %d\n",
719                bs_pointer);
720         return -1;
721     }
722
723     for (i = 1; i <= ch_data->bs_num_env; i++) {
724         if (ch_data->t_env[i-1] > ch_data->t_env[i]) {
725             av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR, "Non monotone time borders\n");
726             return -1;
727         }
728     }
729
730     ch_data->bs_num_noise = (ch_data->bs_num_env > 1) + 1;
731
732     ch_data->t_q[0]                     = ch_data->t_env[0];
733     ch_data->t_q[ch_data->bs_num_noise] = ch_data->t_env[ch_data->bs_num_env];
734     if (ch_data->bs_num_noise > 1) {
735         unsigned int idx;
736         if (ch_data->bs_frame_class == FIXFIX) {
737             idx = ch_data->bs_num_env >> 1;
738         } else if (ch_data->bs_frame_class & 1) { // FIXVAR or VARVAR
739             idx = ch_data->bs_num_env - FFMAX(bs_pointer - 1, 1);
740         } else { // VARFIX
741             if (!bs_pointer)
742                 idx = 1;
743             else if (bs_pointer == 1)
744                 idx = ch_data->bs_num_env - 1;
745             else // bs_pointer > 1
746                 idx = bs_pointer - 1;
747         }
748         ch_data->t_q[1] = ch_data->t_env[idx];
749     }
750
751     ch_data->e_a[0] = -(ch_data->e_a[1] != bs_num_env_old); // l_APrev
752     ch_data->e_a[1] = -1;
753     if ((ch_data->bs_frame_class & 1) && bs_pointer) { // FIXVAR or VARVAR and bs_pointer != 0
754         ch_data->e_a[1] = ch_data->bs_num_env + 1 - bs_pointer;
755     } else if ((ch_data->bs_frame_class == 2) && (bs_pointer > 1)) // VARFIX and bs_pointer > 1
756         ch_data->e_a[1] = bs_pointer - 1;
757
758     return 0;
759 }
760
761 static void copy_sbr_grid(SBRData *dst, const SBRData *src) {
762     //These variables are saved from the previous frame rather than copied
763     dst->bs_freq_res[0]    = dst->bs_freq_res[dst->bs_num_env];
764     dst->t_env_num_env_old = dst->t_env[dst->bs_num_env];
765     dst->e_a[0]            = -(dst->e_a[1] != dst->bs_num_env);
766
767     //These variables are read from the bitstream and therefore copied
768     memcpy(dst->bs_freq_res+1, src->bs_freq_res+1, sizeof(dst->bs_freq_res)-sizeof(*dst->bs_freq_res));
769     memcpy(dst->t_env,         src->t_env,         sizeof(dst->t_env));
770     memcpy(dst->t_q,           src->t_q,           sizeof(dst->t_q));
771     dst->bs_num_env        = src->bs_num_env;
772     dst->bs_amp_res        = src->bs_amp_res;
773     dst->bs_num_noise      = src->bs_num_noise;
774     dst->bs_frame_class    = src->bs_frame_class;
775     dst->e_a[1]            = src->e_a[1];
776 }
777
778 /// Read how the envelope and noise floor data is delta coded
779 static void read_sbr_dtdf(SpectralBandReplication *sbr, GetBitContext *gb,
780                           SBRData *ch_data)
781 {
782     get_bits1_vector(gb, ch_data->bs_df_env,   ch_data->bs_num_env);
783     get_bits1_vector(gb, ch_data->bs_df_noise, ch_data->bs_num_noise);
784 }
785
786 /// Read inverse filtering data
787 static void read_sbr_invf(SpectralBandReplication *sbr, GetBitContext *gb,
788                           SBRData *ch_data)
789 {
790     int i;
791
792     memcpy(ch_data->bs_invf_mode[1], ch_data->bs_invf_mode[0], 5 * sizeof(uint8_t));
793     for (i = 0; i < sbr->n_q; i++)
794         ch_data->bs_invf_mode[0][i] = get_bits(gb, 2);
795 }
796
797 static void read_sbr_envelope(SpectralBandReplication *sbr, GetBitContext *gb,
798                               SBRData *ch_data, int ch)
799 {
800     int bits;
801     int i, j, k;
802     VLC_TYPE (*t_huff)[2], (*f_huff)[2];
803     int t_lav, f_lav;
804     const int delta = (ch == 1 && sbr->bs_coupling == 1) + 1;
805     const int odd = sbr->n[1] & 1;
806
807     if (sbr->bs_coupling && ch) {
808         if (ch_data->bs_amp_res) {
809             bits   = 5;
810             t_huff = vlc_sbr[T_HUFFMAN_ENV_BAL_3_0DB].table;
811             t_lav  = vlc_sbr_lav[T_HUFFMAN_ENV_BAL_3_0DB];
812             f_huff = vlc_sbr[F_HUFFMAN_ENV_BAL_3_0DB].table;
813             f_lav  = vlc_sbr_lav[F_HUFFMAN_ENV_BAL_3_0DB];
814         } else {
815             bits   = 6;
816             t_huff = vlc_sbr[T_HUFFMAN_ENV_BAL_1_5DB].table;
817             t_lav  = vlc_sbr_lav[T_HUFFMAN_ENV_BAL_1_5DB];
818             f_huff = vlc_sbr[F_HUFFMAN_ENV_BAL_1_5DB].table;
819             f_lav  = vlc_sbr_lav[F_HUFFMAN_ENV_BAL_1_5DB];
820         }
821     } else {
822         if (ch_data->bs_amp_res) {
823             bits   = 6;
824             t_huff = vlc_sbr[T_HUFFMAN_ENV_3_0DB].table;
825             t_lav  = vlc_sbr_lav[T_HUFFMAN_ENV_3_0DB];
826             f_huff = vlc_sbr[F_HUFFMAN_ENV_3_0DB].table;
827             f_lav  = vlc_sbr_lav[F_HUFFMAN_ENV_3_0DB];
828         } else {
829             bits   = 7;
830             t_huff = vlc_sbr[T_HUFFMAN_ENV_1_5DB].table;
831             t_lav  = vlc_sbr_lav[T_HUFFMAN_ENV_1_5DB];
832             f_huff = vlc_sbr[F_HUFFMAN_ENV_1_5DB].table;
833             f_lav  = vlc_sbr_lav[F_HUFFMAN_ENV_1_5DB];
834         }
835     }
836
837     for (i = 0; i < ch_data->bs_num_env; i++) {
838         if (ch_data->bs_df_env[i]) {
839             // bs_freq_res[0] == bs_freq_res[bs_num_env] from prev frame
840             if (ch_data->bs_freq_res[i + 1] == ch_data->bs_freq_res[i]) {
841                 for (j = 0; j < sbr->n[ch_data->bs_freq_res[i + 1]]; j++)
842                     ch_data->env_facs[i + 1][j] = ch_data->env_facs[i][j] + delta * (get_vlc2(gb, t_huff, 9, 3) - t_lav);
843             } else if (ch_data->bs_freq_res[i + 1]) {
844                 for (j = 0; j < sbr->n[ch_data->bs_freq_res[i + 1]]; j++) {
845                     k = (j + odd) >> 1; // find k such that f_tablelow[k] <= f_tablehigh[j] < f_tablelow[k + 1]
846                     ch_data->env_facs[i + 1][j] = ch_data->env_facs[i][k] + delta * (get_vlc2(gb, t_huff, 9, 3) - t_lav);
847                 }
848             } else {
849                 for (j = 0; j < sbr->n[ch_data->bs_freq_res[i + 1]]; j++) {
850                     k = j ? 2*j - odd : 0; // find k such that f_tablehigh[k] == f_tablelow[j]
851                     ch_data->env_facs[i + 1][j] = ch_data->env_facs[i][k] + delta * (get_vlc2(gb, t_huff, 9, 3) - t_lav);
852                 }
853             }
854         } else {
855             ch_data->env_facs[i + 1][0] = delta * get_bits(gb, bits); // bs_env_start_value_balance
856             for (j = 1; j < sbr->n[ch_data->bs_freq_res[i + 1]]; j++)
857                 ch_data->env_facs[i + 1][j] = ch_data->env_facs[i + 1][j - 1] + delta * (get_vlc2(gb, f_huff, 9, 3) - f_lav);
858         }
859     }
860
861     //assign 0th elements of env_facs from last elements
862     memcpy(ch_data->env_facs[0], ch_data->env_facs[ch_data->bs_num_env],
863            sizeof(ch_data->env_facs[0]));
864 }
865
866 static void read_sbr_noise(SpectralBandReplication *sbr, GetBitContext *gb,
867                            SBRData *ch_data, int ch)
868 {
869     int i, j;
870     VLC_TYPE (*t_huff)[2], (*f_huff)[2];
871     int t_lav, f_lav;
872     int delta = (ch == 1 && sbr->bs_coupling == 1) + 1;
873
874     if (sbr->bs_coupling && ch) {
875         t_huff = vlc_sbr[T_HUFFMAN_NOISE_BAL_3_0DB].table;
876         t_lav  = vlc_sbr_lav[T_HUFFMAN_NOISE_BAL_3_0DB];
877         f_huff = vlc_sbr[F_HUFFMAN_ENV_BAL_3_0DB].table;
878         f_lav  = vlc_sbr_lav[F_HUFFMAN_ENV_BAL_3_0DB];
879     } else {
880         t_huff = vlc_sbr[T_HUFFMAN_NOISE_3_0DB].table;
881         t_lav  = vlc_sbr_lav[T_HUFFMAN_NOISE_3_0DB];
882         f_huff = vlc_sbr[F_HUFFMAN_ENV_3_0DB].table;
883         f_lav  = vlc_sbr_lav[F_HUFFMAN_ENV_3_0DB];
884     }
885
886     for (i = 0; i < ch_data->bs_num_noise; i++) {
887         if (ch_data->bs_df_noise[i]) {
888             for (j = 0; j < sbr->n_q; j++)
889                 ch_data->noise_facs[i + 1][j] = ch_data->noise_facs[i][j] + delta * (get_vlc2(gb, t_huff, 9, 2) - t_lav);
890         } else {
891             ch_data->noise_facs[i + 1][0] = delta * get_bits(gb, 5); // bs_noise_start_value_balance or bs_noise_start_value_level
892             for (j = 1; j < sbr->n_q; j++)
893                 ch_data->noise_facs[i + 1][j] = ch_data->noise_facs[i + 1][j - 1] + delta * (get_vlc2(gb, f_huff, 9, 3) - f_lav);
894         }
895     }
896
897     //assign 0th elements of noise_facs from last elements
898     memcpy(ch_data->noise_facs[0], ch_data->noise_facs[ch_data->bs_num_noise],
899            sizeof(ch_data->noise_facs[0]));
900 }
901
902 static void read_sbr_extension(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
903                                GetBitContext *gb,
904                                int bs_extension_id, int *num_bits_left)
905 {
906 //TODO - implement ps_data for parametric stereo parsing
907     switch (bs_extension_id) {
908     case EXTENSION_ID_PS:
909         if (!ac->m4ac.ps) {
910             av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR, "Parametric Stereo signaled to be not-present but was found in the bitstream.\n");
911             skip_bits_long(gb, *num_bits_left); // bs_fill_bits
912             *num_bits_left = 0;
913         } else {
914 #if 0
915             *num_bits_left -= ff_ps_data(gb, ps);
916 #else
917             av_log_missing_feature(ac->avctx, "Parametric Stereo is", 0);
918             skip_bits_long(gb, *num_bits_left); // bs_fill_bits
919             *num_bits_left = 0;
920 #endif
921         }
922         break;
923     default:
924         av_log_missing_feature(ac->avctx, "Reserved SBR extensions are", 1);
925         skip_bits_long(gb, *num_bits_left); // bs_fill_bits
926         *num_bits_left = 0;
927         break;
928     }
929 }
930
931 static int read_sbr_single_channel_element(AACContext *ac,
932                                             SpectralBandReplication *sbr,
933                                             GetBitContext *gb)
934 {
935     if (get_bits1(gb)) // bs_data_extra
936         skip_bits(gb, 4); // bs_reserved
937
938     if (read_sbr_grid(ac, sbr, gb, &sbr->data[0]))
939         return -1;
940     read_sbr_dtdf(sbr, gb, &sbr->data[0]);
941     read_sbr_invf(sbr, gb, &sbr->data[0]);
942     read_sbr_envelope(sbr, gb, &sbr->data[0], 0);
943     read_sbr_noise(sbr, gb, &sbr->data[0], 0);
944
945     if ((sbr->data[0].bs_add_harmonic_flag = get_bits1(gb)))
946         get_bits1_vector(gb, sbr->data[0].bs_add_harmonic, sbr->n[1]);
947
948     return 0;
949 }
950
951 static int read_sbr_channel_pair_element(AACContext *ac,
952                                           SpectralBandReplication *sbr,
953                                           GetBitContext *gb)
954 {
955     if (get_bits1(gb))    // bs_data_extra
956         skip_bits(gb, 8); // bs_reserved
957
958     if ((sbr->bs_coupling = get_bits1(gb))) {
959         if (read_sbr_grid(ac, sbr, gb, &sbr->data[0]))
960             return -1;
961         copy_sbr_grid(&sbr->data[1], &sbr->data[0]);
962         read_sbr_dtdf(sbr, gb, &sbr->data[0]);
963         read_sbr_dtdf(sbr, gb, &sbr->data[1]);
964         read_sbr_invf(sbr, gb, &sbr->data[0]);
965         memcpy(sbr->data[1].bs_invf_mode[1], sbr->data[1].bs_invf_mode[0], sizeof(sbr->data[1].bs_invf_mode[0]));
966         memcpy(sbr->data[1].bs_invf_mode[0], sbr->data[0].bs_invf_mode[0], sizeof(sbr->data[1].bs_invf_mode[0]));
967         read_sbr_envelope(sbr, gb, &sbr->data[0], 0);
968         read_sbr_noise(sbr, gb, &sbr->data[0], 0);
969         read_sbr_envelope(sbr, gb, &sbr->data[1], 1);
970         read_sbr_noise(sbr, gb, &sbr->data[1], 1);
971     } else {
972         if (read_sbr_grid(ac, sbr, gb, &sbr->data[0]) ||
973             read_sbr_grid(ac, sbr, gb, &sbr->data[1]))
974             return -1;
975         read_sbr_dtdf(sbr, gb, &sbr->data[0]);
976         read_sbr_dtdf(sbr, gb, &sbr->data[1]);
977         read_sbr_invf(sbr, gb, &sbr->data[0]);
978         read_sbr_invf(sbr, gb, &sbr->data[1]);
979         read_sbr_envelope(sbr, gb, &sbr->data[0], 0);
980         read_sbr_envelope(sbr, gb, &sbr->data[1], 1);
981         read_sbr_noise(sbr, gb, &sbr->data[0], 0);
982         read_sbr_noise(sbr, gb, &sbr->data[1], 1);
983     }
984
985     if ((sbr->data[0].bs_add_harmonic_flag = get_bits1(gb)))
986         get_bits1_vector(gb, sbr->data[0].bs_add_harmonic, sbr->n[1]);
987     if ((sbr->data[1].bs_add_harmonic_flag = get_bits1(gb)))
988         get_bits1_vector(gb, sbr->data[1].bs_add_harmonic, sbr->n[1]);
989
990     return 0;
991 }
992
993 static unsigned int read_sbr_data(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
994                                   GetBitContext *gb, int id_aac)
995 {
996     unsigned int cnt = get_bits_count(gb);
997
998     if (id_aac == TYPE_SCE || id_aac == TYPE_CCE) {
999         if (read_sbr_single_channel_element(ac, sbr, gb)) {
1000             sbr->start = 0;
1001             return get_bits_count(gb) - cnt;
1002         }
1003     } else if (id_aac == TYPE_CPE) {
1004         if (read_sbr_channel_pair_element(ac, sbr, gb)) {
1005             sbr->start = 0;
1006             return get_bits_count(gb) - cnt;
1007         }
1008     } else {
1009         av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR,
1010             "Invalid bitstream - cannot apply SBR to element type %d\n", id_aac);
1011         sbr->start = 0;
1012         return get_bits_count(gb) - cnt;
1013     }
1014     if (get_bits1(gb)) { // bs_extended_data
1015         int num_bits_left = get_bits(gb, 4); // bs_extension_size
1016         if (num_bits_left == 15)
1017             num_bits_left += get_bits(gb, 8); // bs_esc_count
1018
1019         num_bits_left <<= 3;
1020         while (num_bits_left > 7) {
1021             num_bits_left -= 2;
1022             read_sbr_extension(ac, sbr, gb, get_bits(gb, 2), &num_bits_left); // bs_extension_id
1023         }
1024     }
1025
1026     return get_bits_count(gb) - cnt;
1027 }
1028
1029 static void sbr_reset(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr)
1030 {
1031     int err;
1032     err = sbr_make_f_master(ac, sbr, &sbr->spectrum_params);
1033     if (err >= 0)
1034         err = sbr_make_f_derived(ac, sbr);
1035     if (err < 0) {
1036         av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR,
1037                "SBR reset failed. Switching SBR to pure upsampling mode.\n");
1038         sbr->start = 0;
1039     }
1040 }
1041
1042 /**
1043  * Decode Spectral Band Replication extension data; reference: table 4.55.
1044  *
1045  * @param   crc flag indicating the presence of CRC checksum
1046  * @param   cnt length of TYPE_FIL syntactic element in bytes
1047  *
1048  * @return  Returns number of bytes consumed from the TYPE_FIL element.
1049  */
1050 int ff_decode_sbr_extension(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
1051                             GetBitContext *gb_host, int crc, int cnt, int id_aac)
1052 {
1053     unsigned int num_sbr_bits = 0, num_align_bits;
1054     unsigned bytes_read;
1055     GetBitContext gbc = *gb_host, *gb = &gbc;
1056     skip_bits_long(gb_host, cnt*8 - 4);
1057
1058     sbr->reset = 0;
1059
1060     if (!sbr->sample_rate)
1061         sbr->sample_rate = 2 * ac->m4ac.sample_rate; //TODO use the nominal sample rate for arbitrary sample rate support
1062     if (!ac->m4ac.ext_sample_rate)
1063         ac->m4ac.ext_sample_rate = 2 * ac->m4ac.sample_rate;
1064
1065     if (crc) {
1066         skip_bits(gb, 10); // bs_sbr_crc_bits; TODO - implement CRC check
1067         num_sbr_bits += 10;
1068     }
1069
1070     //Save some state from the previous frame.
1071     sbr->kx[0] = sbr->kx[1];
1072     sbr->m[0] = sbr->m[1];
1073
1074     num_sbr_bits++;
1075     if (get_bits1(gb)) // bs_header_flag
1076         num_sbr_bits += read_sbr_header(sbr, gb);
1077
1078     if (sbr->reset)
1079         sbr_reset(ac, sbr);
1080
1081     if (sbr->start)
1082         num_sbr_bits  += read_sbr_data(ac, sbr, gb, id_aac);
1083
1084     num_align_bits = ((cnt << 3) - 4 - num_sbr_bits) & 7;
1085     bytes_read = ((num_sbr_bits + num_align_bits + 4) >> 3);
1086
1087     if (bytes_read > cnt) {
1088         av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR,
1089                "Expected to read %d SBR bytes actually read %d.\n", cnt, bytes_read);
1090     }
1091     return cnt;
1092 }
1093
1094 /// Dequantization and stereo decoding (14496-3 sp04 p203)
1095 static void sbr_dequant(SpectralBandReplication *sbr, int id_aac)
1096 {
1097     int k, e;
1098     int ch;
1099
1100     if (id_aac == TYPE_CPE && sbr->bs_coupling) {
1101         float alpha      = sbr->data[0].bs_amp_res ?  1.0f :  0.5f;
1102         float pan_offset = sbr->data[0].bs_amp_res ? 12.0f : 24.0f;
1103         for (e = 1; e <= sbr->data[0].bs_num_env; e++) {
1104             for (k = 0; k < sbr->n[sbr->data[0].bs_freq_res[e]]; k++) {
1105                 float temp1 = exp2f(sbr->data[0].env_facs[e][k] * alpha + 7.0f);
1106                 float temp2 = exp2f((pan_offset - sbr->data[1].env_facs[e][k]) * alpha);
1107                 float fac   = temp1 / (1.0f + temp2);
1108                 sbr->data[0].env_facs[e][k] = fac;
1109                 sbr->data[1].env_facs[e][k] = fac * temp2;
1110             }
1111         }
1112         for (e = 1; e <= sbr->data[0].bs_num_noise; e++) {
1113             for (k = 0; k < sbr->n_q; k++) {
1114                 float temp1 = exp2f(NOISE_FLOOR_OFFSET - sbr->data[0].noise_facs[e][k] + 1);
1115                 float temp2 = exp2f(12 - sbr->data[1].noise_facs[e][k]);
1116                 float fac   = temp1 / (1.0f + temp2);
1117                 sbr->data[0].noise_facs[e][k] = fac;
1118                 sbr->data[1].noise_facs[e][k] = fac * temp2;
1119             }
1120         }
1121     } else { // SCE or one non-coupled CPE
1122         for (ch = 0; ch < (id_aac == TYPE_CPE) + 1; ch++) {
1123             float alpha = sbr->data[ch].bs_amp_res ? 1.0f : 0.5f;
1124             for (e = 1; e <= sbr->data[ch].bs_num_env; e++)
1125                 for (k = 0; k < sbr->n[sbr->data[ch].bs_freq_res[e]]; k++)
1126                     sbr->data[ch].env_facs[e][k] =
1127                         exp2f(alpha * sbr->data[ch].env_facs[e][k] + 6.0f);
1128             for (e = 1; e <= sbr->data[ch].bs_num_noise; e++)
1129                 for (k = 0; k < sbr->n_q; k++)
1130                     sbr->data[ch].noise_facs[e][k] =
1131                         exp2f(NOISE_FLOOR_OFFSET - sbr->data[ch].noise_facs[e][k]);
1132         }
1133     }
1134 }
1135
1136 /**
1137  * Analysis QMF Bank (14496-3 sp04 p206)
1138  *
1139  * @param   x       pointer to the beginning of the first sample window
1140  * @param   W       array of complex-valued samples split into subbands
1141  */
1142 static void sbr_qmf_analysis(DSPContext *dsp, RDFTContext *rdft, const float *in, float *x,
1143                              float z[320], float W[2][32][32][2],
1144                              float scale)
1145 {
1146     int i, k;
1147     memcpy(W[0], W[1], sizeof(W[0]));
1148     memcpy(x    , x+1024, (320-32)*sizeof(x[0]));
1149     if (scale != 1.0f)
1150         dsp->vector_fmul_scalar(x+288, in, scale, 1024);
1151     else
1152         memcpy(x+288, in, 1024*sizeof(*x));
1153     for (i = 0; i < 32; i++) { // numTimeSlots*RATE = 16*2 as 960 sample frames
1154                                // are not supported
1155         float re, im;
1156         dsp->vector_fmul_reverse(z, sbr_qmf_window_ds, x, 320);
1157         for (k = 0; k < 64; k++) {
1158             float f = z[k] + z[k + 64] + z[k + 128] + z[k + 192] + z[k + 256];
1159             z[k] = f * analysis_cos_pre[k];
1160             z[k+64] = f;
1161         }
1162         ff_rdft_calc(rdft, z);
1163         re = z[0] * 0.5f;
1164         im = 0.5f * dsp->scalarproduct_float(z+64, analysis_sin_pre, 64);
1165         W[1][i][0][0] = re * analysis_cossin_post[0][0] - im * analysis_cossin_post[0][1];
1166         W[1][i][0][1] = re * analysis_cossin_post[0][1] + im * analysis_cossin_post[0][0];
1167         for (k = 1; k < 32; k++) {
1168             re = z[2*k  ] - re;
1169             im = z[2*k+1] - im;
1170             W[1][i][k][0] = re * analysis_cossin_post[k][0] - im * analysis_cossin_post[k][1];
1171             W[1][i][k][1] = re * analysis_cossin_post[k][1] + im * analysis_cossin_post[k][0];
1172         }
1173         x += 32;
1174     }
1175 }
1176
1177 /**
1178  * Synthesis QMF Bank (14496-3 sp04 p206) and Downsampled Synthesis QMF Bank
1179  * (14496-3 sp04 p206)
1180  */
1181 static void sbr_qmf_synthesis(DSPContext *dsp, FFTContext *mdct,
1182                               float *out, float X[2][32][64],
1183                               float mdct_buf[2][64],
1184                               float *v0, int *v_off, const unsigned int div,
1185                               float bias, float scale)
1186 {
1187     int i, n;
1188     const float *sbr_qmf_window = div ? sbr_qmf_window_ds : sbr_qmf_window_us;
1189     int scale_and_bias = scale != 1.0f || bias != 0.0f;
1190     float *v;
1191     for (i = 0; i < 32; i++) {
1192         if (*v_off == 0) {
1193             int saved_samples = (1280 - 128) >> div;
1194             memcpy(&v0[SBR_SYNTHESIS_BUF_SIZE - saved_samples], v0, saved_samples * sizeof(float));
1195             *v_off = SBR_SYNTHESIS_BUF_SIZE - saved_samples - (128 >> div);
1196         } else {
1197             *v_off -= 128 >> div;
1198         }
1199         v = v0 + *v_off;
1200         for (n = 1; n < 64 >> div; n+=2) {
1201             X[1][i][n] = -X[1][i][n];
1202         }
1203         if (div) {
1204             memset(X[0][i]+32, 0, 32*sizeof(float));
1205             memset(X[1][i]+32, 0, 32*sizeof(float));
1206         }
1207         ff_imdct_half(mdct, mdct_buf[0], X[0][i]);
1208         ff_imdct_half(mdct, mdct_buf[1], X[1][i]);
1209         if (div) {
1210             for (n = 0; n < 32; n++) {
1211                 v[      n] = -mdct_buf[0][63 - 2*n] + mdct_buf[1][2*n    ];
1212                 v[ 63 - n] =  mdct_buf[0][62 - 2*n] + mdct_buf[1][2*n + 1];
1213             }
1214         } else {
1215             for (n = 0; n < 64; n++) {
1216                 v[      n] = -mdct_buf[0][63 -   n] + mdct_buf[1][  n    ];
1217                 v[127 - n] =  mdct_buf[0][63 -   n] + mdct_buf[1][  n    ];
1218             }
1219         }
1220         dsp->vector_fmul_add(out, v                , sbr_qmf_window               , zero64, 64 >> div);
1221         dsp->vector_fmul_add(out, v + ( 192 >> div), sbr_qmf_window + ( 64 >> div), out   , 64 >> div);
1222         dsp->vector_fmul_add(out, v + ( 256 >> div), sbr_qmf_window + (128 >> div), out   , 64 >> div);
1223         dsp->vector_fmul_add(out, v + ( 448 >> div), sbr_qmf_window + (192 >> div), out   , 64 >> div);
1224         dsp->vector_fmul_add(out, v + ( 512 >> div), sbr_qmf_window + (256 >> div), out   , 64 >> div);
1225         dsp->vector_fmul_add(out, v + ( 704 >> div), sbr_qmf_window + (320 >> div), out   , 64 >> div);
1226         dsp->vector_fmul_add(out, v + ( 768 >> div), sbr_qmf_window + (384 >> div), out   , 64 >> div);
1227         dsp->vector_fmul_add(out, v + ( 960 >> div), sbr_qmf_window + (448 >> div), out   , 64 >> div);
1228         dsp->vector_fmul_add(out, v + (1024 >> div), sbr_qmf_window + (512 >> div), out   , 64 >> div);
1229         dsp->vector_fmul_add(out, v + (1216 >> div), sbr_qmf_window + (576 >> div), out   , 64 >> div);
1230         if (scale_and_bias)
1231             for (n = 0; n < 64 >> div; n++)
1232                 out[n] = out[n] * scale + bias;
1233         out += 64 >> div;
1234     }
1235 }
1236
1237 static void autocorrelate(const float x[40][2], float phi[3][2][2], int lag)
1238 {
1239     int i;
1240     float real_sum = 0.0f;
1241     float imag_sum = 0.0f;
1242     if (lag) {
1243         for (i = 1; i < 38; i++) {
1244             real_sum += x[i][0] * x[i+lag][0] + x[i][1] * x[i+lag][1];
1245             imag_sum += x[i][0] * x[i+lag][1] - x[i][1] * x[i+lag][0];
1246         }
1247         phi[2-lag][1][0] = real_sum + x[ 0][0] * x[lag][0] + x[ 0][1] * x[lag][1];
1248         phi[2-lag][1][1] = imag_sum + x[ 0][0] * x[lag][1] - x[ 0][1] * x[lag][0];
1249         if (lag == 1) {
1250             phi[0][0][0] = real_sum + x[38][0] * x[39][0] + x[38][1] * x[39][1];
1251             phi[0][0][1] = imag_sum + x[38][0] * x[39][1] - x[38][1] * x[39][0];
1252         }
1253     } else {
1254         for (i = 1; i < 38; i++) {
1255             real_sum += x[i][0] * x[i][0] + x[i][1] * x[i][1];
1256         }
1257         phi[2][1][0] = real_sum + x[ 0][0] * x[ 0][0] + x[ 0][1] * x[ 0][1];
1258         phi[1][0][0] = real_sum + x[38][0] * x[38][0] + x[38][1] * x[38][1];
1259     }
1260 }
1261
1262 /** High Frequency Generation (14496-3 sp04 p214+) and Inverse Filtering
1263  * (14496-3 sp04 p214)
1264  * Warning: This routine does not seem numerically stable.
1265  */
1266 static void sbr_hf_inverse_filter(float (*alpha0)[2], float (*alpha1)[2],
1267                                   const float X_low[32][40][2], int k0)
1268 {
1269     int k;
1270     for (k = 0; k < k0; k++) {
1271         float phi[3][2][2], dk;
1272
1273         autocorrelate(X_low[k], phi, 0);
1274         autocorrelate(X_low[k], phi, 1);
1275         autocorrelate(X_low[k], phi, 2);
1276
1277         dk =  phi[2][1][0] * phi[1][0][0] -
1278              (phi[1][1][0] * phi[1][1][0] + phi[1][1][1] * phi[1][1][1]) / 1.000001f;
1279
1280         if (!dk) {
1281             alpha1[k][0] = 0;
1282             alpha1[k][1] = 0;
1283         } else {
1284             float temp_real, temp_im;
1285             temp_real = phi[0][0][0] * phi[1][1][0] -
1286                         phi[0][0][1] * phi[1][1][1] -
1287                         phi[0][1][0] * phi[1][0][0];
1288             temp_im   = phi[0][0][0] * phi[1][1][1] +
1289                         phi[0][0][1] * phi[1][1][0] -
1290                         phi[0][1][1] * phi[1][0][0];
1291
1292             alpha1[k][0] = temp_real / dk;
1293             alpha1[k][1] = temp_im   / dk;
1294         }
1295
1296         if (!phi[1][0][0]) {
1297             alpha0[k][0] = 0;
1298             alpha0[k][1] = 0;
1299         } else {
1300             float temp_real, temp_im;
1301             temp_real = phi[0][0][0] + alpha1[k][0] * phi[1][1][0] +
1302                                        alpha1[k][1] * phi[1][1][1];
1303             temp_im   = phi[0][0][1] + alpha1[k][1] * phi[1][1][0] -
1304                                        alpha1[k][0] * phi[1][1][1];
1305
1306             alpha0[k][0] = -temp_real / phi[1][0][0];
1307             alpha0[k][1] = -temp_im   / phi[1][0][0];
1308         }
1309
1310         if (alpha1[k][0] * alpha1[k][0] + alpha1[k][1] * alpha1[k][1] >= 16.0f ||
1311            alpha0[k][0] * alpha0[k][0] + alpha0[k][1] * alpha0[k][1] >= 16.0f) {
1312             alpha1[k][0] = 0;
1313             alpha1[k][1] = 0;
1314             alpha0[k][0] = 0;
1315             alpha0[k][1] = 0;
1316         }
1317     }
1318 }
1319
1320 /// Chirp Factors (14496-3 sp04 p214)
1321 static void sbr_chirp(SpectralBandReplication *sbr, SBRData *ch_data)
1322 {
1323     int i;
1324     float new_bw;
1325     static const float bw_tab[] = { 0.0f, 0.75f, 0.9f, 0.98f };
1326
1327     for (i = 0; i < sbr->n_q; i++) {
1328         if (ch_data->bs_invf_mode[0][i] + ch_data->bs_invf_mode[1][i] == 1) {
1329             new_bw = 0.6f;
1330         } else
1331             new_bw = bw_tab[ch_data->bs_invf_mode[0][i]];
1332
1333         if (new_bw < ch_data->bw_array[i]) {
1334             new_bw = 0.75f    * new_bw + 0.25f    * ch_data->bw_array[i];
1335         } else
1336             new_bw = 0.90625f * new_bw + 0.09375f * ch_data->bw_array[i];
1337         ch_data->bw_array[i] = new_bw < 0.015625f ? 0.0f : new_bw;
1338     }
1339 }
1340
1341 /// Generate the subband filtered lowband
1342 static int sbr_lf_gen(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
1343                       float X_low[32][40][2], const float W[2][32][32][2])
1344 {
1345     int i, k;
1346     const int t_HFGen = 8;
1347     const int i_f = 32;
1348     memset(X_low, 0, 32*sizeof(*X_low));
1349     for (k = 0; k < sbr->kx[1]; k++) {
1350         for (i = t_HFGen; i < i_f + t_HFGen; i++) {
1351             X_low[k][i][0] = W[1][i - t_HFGen][k][0];
1352             X_low[k][i][1] = W[1][i - t_HFGen][k][1];
1353         }
1354     }
1355     for (k = 0; k < sbr->kx[0]; k++) {
1356         for (i = 0; i < t_HFGen; i++) {
1357             X_low[k][i][0] = W[0][i + i_f - t_HFGen][k][0];
1358             X_low[k][i][1] = W[0][i + i_f - t_HFGen][k][1];
1359         }
1360     }
1361     return 0;
1362 }
1363
1364 /// High Frequency Generator (14496-3 sp04 p215)
1365 static int sbr_hf_gen(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
1366                       float X_high[64][40][2], const float X_low[32][40][2],
1367                       const float (*alpha0)[2], const float (*alpha1)[2],
1368                       const float bw_array[5], const uint8_t *t_env,
1369                       int bs_num_env)
1370 {
1371     int i, j, x;
1372     int g = 0;
1373     int k = sbr->kx[1];
1374     for (j = 0; j < sbr->num_patches; j++) {
1375         for (x = 0; x < sbr->patch_num_subbands[j]; x++, k++) {
1376             float alpha[4];
1377             const int p = sbr->patch_start_subband[j] + x;
1378             while (g <= sbr->n_q && k >= sbr->f_tablenoise[g])
1379                 g++;
1380             g--;
1381
1382             if (g < 0) {
1383                 av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR,
1384                        "ERROR : no subband found for frequency %d\n", k);
1385                 return -1;
1386             }
1387
1388             alpha[0] = alpha1[p][0] * bw_array[g] * bw_array[g];
1389             alpha[1] = alpha1[p][1] * bw_array[g] * bw_array[g];
1390             alpha[2] = alpha0[p][0] * bw_array[g];
1391             alpha[3] = alpha0[p][1] * bw_array[g];
1392
1393             for (i = 2 * t_env[0]; i < 2 * t_env[bs_num_env]; i++) {
1394                 const int idx = i + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET;
1395                 X_high[k][idx][0] =
1396                     X_low[p][idx - 2][0] * alpha[0] -
1397                     X_low[p][idx - 2][1] * alpha[1] +
1398                     X_low[p][idx - 1][0] * alpha[2] -
1399                     X_low[p][idx - 1][1] * alpha[3] +
1400                     X_low[p][idx][0];
1401                 X_high[k][idx][1] =
1402                     X_low[p][idx - 2][1] * alpha[0] +
1403                     X_low[p][idx - 2][0] * alpha[1] +
1404                     X_low[p][idx - 1][1] * alpha[2] +
1405                     X_low[p][idx - 1][0] * alpha[3] +
1406                     X_low[p][idx][1];
1407             }
1408         }
1409     }
1410     if (k < sbr->m[1] + sbr->kx[1])
1411         memset(X_high + k, 0, (sbr->m[1] + sbr->kx[1] - k) * sizeof(*X_high));
1412
1413     return 0;
1414 }
1415
1416 /// Generate the subband filtered lowband
1417 static int sbr_x_gen(SpectralBandReplication *sbr, float X[2][32][64],
1418                      const float X_low[32][40][2], const float Y[2][38][64][2],
1419                      int ch)
1420 {
1421     int k, i;
1422     const int i_f = 32;
1423     const int i_Temp = FFMAX(2*sbr->data[ch].t_env_num_env_old - i_f, 0);
1424     memset(X, 0, 2*sizeof(*X));
1425     for (k = 0; k < sbr->kx[0]; k++) {
1426         for (i = 0; i < i_Temp; i++) {
1427             X[0][i][k] = X_low[k][i + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET][0];
1428             X[1][i][k] = X_low[k][i + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET][1];
1429         }
1430     }
1431     for (; k < sbr->kx[0] + sbr->m[0]; k++) {
1432         for (i = 0; i < i_Temp; i++) {
1433             X[0][i][k] = Y[0][i + i_f][k][0];
1434             X[1][i][k] = Y[0][i + i_f][k][1];
1435         }
1436     }
1437
1438     for (k = 0; k < sbr->kx[1]; k++) {
1439         for (i = i_Temp; i < i_f; i++) {
1440             X[0][i][k] = X_low[k][i + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET][0];
1441             X[1][i][k] = X_low[k][i + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET][1];
1442         }
1443     }
1444     for (; k < sbr->kx[1] + sbr->m[1]; k++) {
1445         for (i = i_Temp; i < i_f; i++) {
1446             X[0][i][k] = Y[1][i][k][0];
1447             X[1][i][k] = Y[1][i][k][1];
1448         }
1449     }
1450     return 0;
1451 }
1452
1453 /** High Frequency Adjustment (14496-3 sp04 p217) and Mapping
1454  * (14496-3 sp04 p217)
1455  */
1456 static void sbr_mapping(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
1457                         SBRData *ch_data, int e_a[2])
1458 {
1459     int e, i, m;
1460
1461     memset(ch_data->s_indexmapped[1], 0, 7*sizeof(ch_data->s_indexmapped[1]));
1462     for (e = 0; e < ch_data->bs_num_env; e++) {
1463         const unsigned int ilim = sbr->n[ch_data->bs_freq_res[e + 1]];
1464         uint16_t *table = ch_data->bs_freq_res[e + 1] ? sbr->f_tablehigh : sbr->f_tablelow;
1465         int k;
1466
1467         for (i = 0; i < ilim; i++)
1468             for (m = table[i]; m < table[i + 1]; m++)
1469                 sbr->e_origmapped[e][m - sbr->kx[1]] = ch_data->env_facs[e+1][i];
1470
1471         // ch_data->bs_num_noise > 1 => 2 noise floors
1472         k = (ch_data->bs_num_noise > 1) && (ch_data->t_env[e] >= ch_data->t_q[1]);
1473         for (i = 0; i < sbr->n_q; i++)
1474             for (m = sbr->f_tablenoise[i]; m < sbr->f_tablenoise[i + 1]; m++)
1475                 sbr->q_mapped[e][m - sbr->kx[1]] = ch_data->noise_facs[k+1][i];
1476
1477         for (i = 0; i < sbr->n[1]; i++) {
1478             if (ch_data->bs_add_harmonic_flag) {
1479                 const unsigned int m_midpoint =
1480                     (sbr->f_tablehigh[i] + sbr->f_tablehigh[i + 1]) >> 1;
1481
1482                 ch_data->s_indexmapped[e + 1][m_midpoint - sbr->kx[1]] = ch_data->bs_add_harmonic[i] *
1483                     (e >= e_a[1] || (ch_data->s_indexmapped[0][m_midpoint - sbr->kx[1]] == 1));
1484             }
1485         }
1486
1487         for (i = 0; i < ilim; i++) {
1488             int additional_sinusoid_present = 0;
1489             for (m = table[i]; m < table[i + 1]; m++) {
1490                 if (ch_data->s_indexmapped[e + 1][m - sbr->kx[1]]) {
1491                     additional_sinusoid_present = 1;
1492                     break;
1493                 }
1494             }
1495             memset(&sbr->s_mapped[e][table[i] - sbr->kx[1]], additional_sinusoid_present,
1496                    (table[i + 1] - table[i]) * sizeof(sbr->s_mapped[e][0]));
1497         }
1498     }
1499
1500     memcpy(ch_data->s_indexmapped[0], ch_data->s_indexmapped[ch_data->bs_num_env], sizeof(ch_data->s_indexmapped[0]));
1501 }
1502
1503 /// Estimation of current envelope (14496-3 sp04 p218)
1504 static void sbr_env_estimate(float (*e_curr)[48], float X_high[64][40][2],
1505                              SpectralBandReplication *sbr, SBRData *ch_data)
1506 {
1507     int e, i, m;
1508
1509     if (sbr->bs_interpol_freq) {
1510         for (e = 0; e < ch_data->bs_num_env; e++) {
1511             const float recip_env_size = 0.5f / (ch_data->t_env[e + 1] - ch_data->t_env[e]);
1512             int ilb = ch_data->t_env[e]     * 2 + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET;
1513             int iub = ch_data->t_env[e + 1] * 2 + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET;
1514
1515             for (m = 0; m < sbr->m[1]; m++) {
1516                 float sum = 0.0f;
1517
1518                 for (i = ilb; i < iub; i++) {
1519                     sum += X_high[m + sbr->kx[1]][i][0] * X_high[m + sbr->kx[1]][i][0] +
1520                            X_high[m + sbr->kx[1]][i][1] * X_high[m + sbr->kx[1]][i][1];
1521                 }
1522                 e_curr[e][m] = sum * recip_env_size;
1523             }
1524         }
1525     } else {
1526         int k, p;
1527
1528         for (e = 0; e < ch_data->bs_num_env; e++) {
1529             const int env_size = 2 * (ch_data->t_env[e + 1] - ch_data->t_env[e]);
1530             int ilb = ch_data->t_env[e]     * 2 + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET;
1531             int iub = ch_data->t_env[e + 1] * 2 + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET;
1532             const uint16_t *table = ch_data->bs_freq_res[e + 1] ? sbr->f_tablehigh : sbr->f_tablelow;
1533
1534             for (p = 0; p < sbr->n[ch_data->bs_freq_res[e + 1]]; p++) {
1535                 float sum = 0.0f;
1536                 const int den = env_size * (table[p + 1] - table[p]);
1537
1538                 for (k = table[p]; k < table[p + 1]; k++) {
1539                     for (i = ilb; i < iub; i++) {
1540                         sum += X_high[k][i][0] * X_high[k][i][0] +
1541                                X_high[k][i][1] * X_high[k][i][1];
1542                     }
1543                 }
1544                 sum /= den;
1545                 for (k = table[p]; k < table[p + 1]; k++) {
1546                     e_curr[e][k - sbr->kx[1]] = sum;
1547                 }
1548             }
1549         }
1550     }
1551 }
1552
1553 /**
1554  * Calculation of levels of additional HF signal components (14496-3 sp04 p219)
1555  * and Calculation of gain (14496-3 sp04 p219)
1556  */
1557 static void sbr_gain_calc(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
1558                           SBRData *ch_data, const int e_a[2])
1559 {
1560     int e, k, m;
1561     // max gain limits : -3dB, 0dB, 3dB, inf dB (limiter off)
1562     static const float limgain[4] = { 0.70795, 1.0, 1.41254, 10000000000 };
1563
1564     for (e = 0; e < ch_data->bs_num_env; e++) {
1565         int delta = !((e == e_a[1]) || (e == e_a[0]));
1566         for (k = 0; k < sbr->n_lim; k++) {
1567             float gain_boost, gain_max;
1568             float sum[2] = { 0.0f, 0.0f };
1569             for (m = sbr->f_tablelim[k] - sbr->kx[1]; m < sbr->f_tablelim[k + 1] - sbr->kx[1]; m++) {
1570                 const float temp = sbr->e_origmapped[e][m] / (1.0f + sbr->q_mapped[e][m]);
1571                 sbr->q_m[e][m] = sqrtf(temp * sbr->q_mapped[e][m]);
1572                 sbr->s_m[e][m] = sqrtf(temp * ch_data->s_indexmapped[e + 1][m]);
1573                 if (!sbr->s_mapped[e][m]) {
1574                     sbr->gain[e][m] = sqrtf(sbr->e_origmapped[e][m] /
1575                                             ((1.0f + sbr->e_curr[e][m]) *
1576                                              (1.0f + sbr->q_mapped[e][m] * delta)));
1577                 } else {
1578                     sbr->gain[e][m] = sqrtf(sbr->e_origmapped[e][m] * sbr->q_mapped[e][m] /
1579                                             ((1.0f + sbr->e_curr[e][m]) *
1580                                              (1.0f + sbr->q_mapped[e][m])));
1581                 }
1582             }
1583             for (m = sbr->f_tablelim[k] - sbr->kx[1]; m < sbr->f_tablelim[k + 1] - sbr->kx[1]; m++) {
1584                 sum[0] += sbr->e_origmapped[e][m];
1585                 sum[1] += sbr->e_curr[e][m];
1586             }
1587             gain_max = limgain[sbr->bs_limiter_gains] * sqrtf((FLT_EPSILON + sum[0]) / (FLT_EPSILON + sum[1]));
1588             gain_max = FFMIN(100000, gain_max);
1589             for (m = sbr->f_tablelim[k] - sbr->kx[1]; m < sbr->f_tablelim[k + 1] - sbr->kx[1]; m++) {
1590                 float q_m_max   = sbr->q_m[e][m] * gain_max / sbr->gain[e][m];
1591                 sbr->q_m[e][m]  = FFMIN(sbr->q_m[e][m], q_m_max);
1592                 sbr->gain[e][m] = FFMIN(sbr->gain[e][m], gain_max);
1593             }
1594             sum[0] = sum[1] = 0.0f;
1595             for (m = sbr->f_tablelim[k] - sbr->kx[1]; m < sbr->f_tablelim[k + 1] - sbr->kx[1]; m++) {
1596                 sum[0] += sbr->e_origmapped[e][m];
1597                 sum[1] += sbr->e_curr[e][m] * sbr->gain[e][m] * sbr->gain[e][m]
1598                           + sbr->s_m[e][m] * sbr->s_m[e][m]
1599                           + (delta && !sbr->s_m[e][m]) * sbr->q_m[e][m] * sbr->q_m[e][m];
1600             }
1601             gain_boost = sqrtf((FLT_EPSILON + sum[0]) / (FLT_EPSILON + sum[1]));
1602             gain_boost = FFMIN(1.584893192, gain_boost);
1603             for (m = sbr->f_tablelim[k] - sbr->kx[1]; m < sbr->f_tablelim[k + 1] - sbr->kx[1]; m++) {
1604                 sbr->gain[e][m] *= gain_boost;
1605                 sbr->q_m[e][m]  *= gain_boost;
1606                 sbr->s_m[e][m]  *= gain_boost;
1607             }
1608         }
1609     }
1610 }
1611
1612 /// Assembling HF Signals (14496-3 sp04 p220)
1613 static void sbr_hf_assemble(float Y[2][38][64][2], const float X_high[64][40][2],
1614                             SpectralBandReplication *sbr, SBRData *ch_data,
1615                             const int e_a[2])
1616 {
1617     int e, i, j, m;
1618     const int h_SL = 4 * !sbr->bs_smoothing_mode;
1619     const int kx = sbr->kx[1];
1620     const int m_max = sbr->m[1];
1621     static const float h_smooth[5] = {
1622         0.33333333333333,
1623         0.30150283239582,
1624         0.21816949906249,
1625         0.11516383427084,
1626         0.03183050093751,
1627     };
1628     static const int8_t phi[2][4] = {
1629         {  1,  0, -1,  0}, // real
1630         {  0,  1,  0, -1}, // imaginary
1631     };
1632     float (*g_temp)[48] = ch_data->g_temp, (*q_temp)[48] = ch_data->q_temp;
1633     int indexnoise = ch_data->f_indexnoise;
1634     int indexsine  = ch_data->f_indexsine;
1635     memcpy(Y[0], Y[1], sizeof(Y[0]));
1636
1637     if (sbr->reset) {
1638         for (i = 0; i < h_SL; i++) {
1639             memcpy(g_temp[i + 2*ch_data->t_env[0]], sbr->gain[0], m_max * sizeof(sbr->gain[0][0]));
1640             memcpy(q_temp[i + 2*ch_data->t_env[0]], sbr->q_m[0],  m_max * sizeof(sbr->q_m[0][0]));
1641         }
1642     } else if (h_SL) {
1643         memcpy(g_temp[2*ch_data->t_env[0]], g_temp[2*ch_data->t_env_num_env_old], 4*sizeof(g_temp[0]));
1644         memcpy(q_temp[2*ch_data->t_env[0]], q_temp[2*ch_data->t_env_num_env_old], 4*sizeof(q_temp[0]));
1645     }
1646
1647     for (e = 0; e < ch_data->bs_num_env; e++) {
1648         for (i = 2 * ch_data->t_env[e]; i < 2 * ch_data->t_env[e + 1]; i++) {
1649             memcpy(g_temp[h_SL + i], sbr->gain[e], m_max * sizeof(sbr->gain[0][0]));
1650             memcpy(q_temp[h_SL + i], sbr->q_m[e],  m_max * sizeof(sbr->q_m[0][0]));
1651         }
1652     }
1653
1654     for (e = 0; e < ch_data->bs_num_env; e++) {
1655         for (i = 2 * ch_data->t_env[e]; i < 2 * ch_data->t_env[e + 1]; i++) {
1656             int phi_sign = (1 - 2*(kx & 1));
1657
1658             if (h_SL && e != e_a[0] && e != e_a[1]) {
1659                 for (m = 0; m < m_max; m++) {
1660                     const int idx1 = i + h_SL;
1661                     float g_filt = 0.0f;
1662                     for (j = 0; j <= h_SL; j++)
1663                         g_filt += g_temp[idx1 - j][m] * h_smooth[j];
1664                     Y[1][i][m + kx][0] =
1665                         X_high[m + kx][i + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET][0] * g_filt;
1666                     Y[1][i][m + kx][1] =
1667                         X_high[m + kx][i + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET][1] * g_filt;
1668                 }
1669             } else {
1670                 for (m = 0; m < m_max; m++) {
1671                     const float g_filt = g_temp[i + h_SL][m];
1672                     Y[1][i][m + kx][0] =
1673                         X_high[m + kx][i + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET][0] * g_filt;
1674                     Y[1][i][m + kx][1] =
1675                         X_high[m + kx][i + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET][1] * g_filt;
1676                 }
1677             }
1678
1679             if (e != e_a[0] && e != e_a[1]) {
1680                 for (m = 0; m < m_max; m++) {
1681                     indexnoise = (indexnoise + 1) & 0x1ff;
1682                     if (sbr->s_m[e][m]) {
1683                         Y[1][i][m + kx][0] +=
1684                             sbr->s_m[e][m] * phi[0][indexsine];
1685                         Y[1][i][m + kx][1] +=
1686                             sbr->s_m[e][m] * (phi[1][indexsine] * phi_sign);
1687                     } else {
1688                         float q_filt;
1689                         if (h_SL) {
1690                             const int idx1 = i + h_SL;
1691                             q_filt = 0.0f;
1692                             for (j = 0; j <= h_SL; j++)
1693                                 q_filt += q_temp[idx1 - j][m] * h_smooth[j];
1694                         } else {
1695                             q_filt = q_temp[i][m];
1696                         }
1697                         Y[1][i][m + kx][0] +=
1698                             q_filt * sbr_noise_table[indexnoise][0];
1699                         Y[1][i][m + kx][1] +=
1700                             q_filt * sbr_noise_table[indexnoise][1];
1701                     }
1702                     phi_sign = -phi_sign;
1703                 }
1704             } else {
1705                 indexnoise = (indexnoise + m_max) & 0x1ff;
1706                 for (m = 0; m < m_max; m++) {
1707                     Y[1][i][m + kx][0] +=
1708                         sbr->s_m[e][m] * phi[0][indexsine];
1709                     Y[1][i][m + kx][1] +=
1710                         sbr->s_m[e][m] * (phi[1][indexsine] * phi_sign);
1711                     phi_sign = -phi_sign;
1712                 }
1713             }
1714             indexsine = (indexsine + 1) & 3;
1715         }
1716     }
1717     ch_data->f_indexnoise = indexnoise;
1718     ch_data->f_indexsine  = indexsine;
1719 }
1720
1721 void ff_sbr_apply(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr, int id_aac,
1722                   float* L, float* R)
1723 {
1724     int downsampled = ac->m4ac.ext_sample_rate < sbr->sample_rate;
1725     int ch;
1726     int nch = (id_aac == TYPE_CPE) ? 2 : 1;
1727
1728     if (sbr->start) {
1729         sbr_dequant(sbr, id_aac);
1730     }
1731     for (ch = 0; ch < nch; ch++) {
1732         /* decode channel */
1733         sbr_qmf_analysis(&ac->dsp, &sbr->rdft, ch ? R : L, sbr->data[ch].analysis_filterbank_samples,
1734                          (float*)sbr->qmf_filter_scratch,
1735                          sbr->data[ch].W, 1/(-1024 * ac->sf_scale));
1736         sbr_lf_gen(ac, sbr, sbr->X_low, sbr->data[ch].W);
1737         if (sbr->start) {
1738             sbr_hf_inverse_filter(sbr->alpha0, sbr->alpha1, sbr->X_low, sbr->k[0]);
1739             sbr_chirp(sbr, &sbr->data[ch]);
1740             sbr_hf_gen(ac, sbr, sbr->X_high, sbr->X_low, sbr->alpha0, sbr->alpha1,
1741                        sbr->data[ch].bw_array, sbr->data[ch].t_env,
1742                        sbr->data[ch].bs_num_env);
1743
1744             // hf_adj
1745             sbr_mapping(ac, sbr, &sbr->data[ch], sbr->data[ch].e_a);
1746             sbr_env_estimate(sbr->e_curr, sbr->X_high, sbr, &sbr->data[ch]);
1747             sbr_gain_calc(ac, sbr, &sbr->data[ch], sbr->data[ch].e_a);
1748             sbr_hf_assemble(sbr->data[ch].Y, sbr->X_high, sbr, &sbr->data[ch],
1749                             sbr->data[ch].e_a);
1750         }
1751
1752         /* synthesis */
1753         sbr_x_gen(sbr, sbr->X[ch], sbr->X_low, sbr->data[ch].Y, ch);
1754     }
1755     sbr_qmf_synthesis(&ac->dsp, &sbr->mdct, L, sbr->X[0], sbr->qmf_filter_scratch,
1756                       sbr->data[0].synthesis_filterbank_samples,
1757                       &sbr->data[0].synthesis_filterbank_samples_offset,
1758                       downsampled,
1759                       ac->add_bias, -1024 * ac->sf_scale);
1760     if (nch == 2)
1761         sbr_qmf_synthesis(&ac->dsp, &sbr->mdct, R, sbr->X[1], sbr->qmf_filter_scratch,
1762                           sbr->data[1].synthesis_filterbank_samples,
1763                           &sbr->data[1].synthesis_filterbank_samples_offset,
1764                           downsampled,
1765                           ac->add_bias, -1024 * ac->sf_scale);
1766 }