Add floating-point sample format support to the ac3, eac3, dca, aac, and vorbis
[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 Libav.
7  *
8  * Libav 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  * Libav 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 Libav; 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 #include "aacps.h"
35 #include "libavutil/libm.h"
36
37 #include <stdint.h>
38 #include <float.h>
39
40 #define ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET 2
41 #define NOISE_FLOOR_OFFSET 6.0f
42
43 /**
44  * SBR VLC tables
45  */
46 enum {
47     T_HUFFMAN_ENV_1_5DB,
48     F_HUFFMAN_ENV_1_5DB,
49     T_HUFFMAN_ENV_BAL_1_5DB,
50     F_HUFFMAN_ENV_BAL_1_5DB,
51     T_HUFFMAN_ENV_3_0DB,
52     F_HUFFMAN_ENV_3_0DB,
53     T_HUFFMAN_ENV_BAL_3_0DB,
54     F_HUFFMAN_ENV_BAL_3_0DB,
55     T_HUFFMAN_NOISE_3_0DB,
56     T_HUFFMAN_NOISE_BAL_3_0DB,
57 };
58
59 /**
60  * bs_frame_class - frame class of current SBR frame (14496-3 sp04 p98)
61  */
62 enum {
63     FIXFIX,
64     FIXVAR,
65     VARFIX,
66     VARVAR,
67 };
68
69 enum {
70     EXTENSION_ID_PS = 2,
71 };
72
73 static VLC vlc_sbr[10];
74 static const int8_t vlc_sbr_lav[10] =
75     { 60, 60, 24, 24, 31, 31, 12, 12, 31, 12 };
76 static const DECLARE_ALIGNED(16, float, zero64)[64];
77
78 #define SBR_INIT_VLC_STATIC(num, size) \
79     INIT_VLC_STATIC(&vlc_sbr[num], 9, sbr_tmp[num].table_size / sbr_tmp[num].elem_size,     \
80                     sbr_tmp[num].sbr_bits ,                      1,                      1, \
81                     sbr_tmp[num].sbr_codes, sbr_tmp[num].elem_size, sbr_tmp[num].elem_size, \
82                     size)
83
84 #define SBR_VLC_ROW(name) \
85     { name ## _codes, name ## _bits, sizeof(name ## _codes), sizeof(name ## _codes[0]) }
86
87 av_cold void ff_aac_sbr_init(void)
88 {
89     int n;
90     static const struct {
91         const void *sbr_codes, *sbr_bits;
92         const unsigned int table_size, elem_size;
93     } sbr_tmp[] = {
94         SBR_VLC_ROW(t_huffman_env_1_5dB),
95         SBR_VLC_ROW(f_huffman_env_1_5dB),
96         SBR_VLC_ROW(t_huffman_env_bal_1_5dB),
97         SBR_VLC_ROW(f_huffman_env_bal_1_5dB),
98         SBR_VLC_ROW(t_huffman_env_3_0dB),
99         SBR_VLC_ROW(f_huffman_env_3_0dB),
100         SBR_VLC_ROW(t_huffman_env_bal_3_0dB),
101         SBR_VLC_ROW(f_huffman_env_bal_3_0dB),
102         SBR_VLC_ROW(t_huffman_noise_3_0dB),
103         SBR_VLC_ROW(t_huffman_noise_bal_3_0dB),
104     };
105
106     // SBR VLC table initialization
107     SBR_INIT_VLC_STATIC(0, 1098);
108     SBR_INIT_VLC_STATIC(1, 1092);
109     SBR_INIT_VLC_STATIC(2, 768);
110     SBR_INIT_VLC_STATIC(3, 1026);
111     SBR_INIT_VLC_STATIC(4, 1058);
112     SBR_INIT_VLC_STATIC(5, 1052);
113     SBR_INIT_VLC_STATIC(6, 544);
114     SBR_INIT_VLC_STATIC(7, 544);
115     SBR_INIT_VLC_STATIC(8, 592);
116     SBR_INIT_VLC_STATIC(9, 512);
117
118     for (n = 1; n < 320; n++)
119         sbr_qmf_window_us[320 + n] = sbr_qmf_window_us[320 - n];
120     sbr_qmf_window_us[384] = -sbr_qmf_window_us[384];
121     sbr_qmf_window_us[512] = -sbr_qmf_window_us[512];
122
123     for (n = 0; n < 320; n++)
124         sbr_qmf_window_ds[n] = sbr_qmf_window_us[2*n];
125
126     ff_ps_init();
127 }
128
129 av_cold void ff_aac_sbr_ctx_init(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr)
130 {
131     float mdct_scale;
132     sbr->kx[0] = sbr->kx[1] = 32; //Typo in spec, kx' inits to 32
133     sbr->data[0].e_a[1] = sbr->data[1].e_a[1] = -1;
134     sbr->data[0].synthesis_filterbank_samples_offset = SBR_SYNTHESIS_BUF_SIZE - (1280 - 128);
135     sbr->data[1].synthesis_filterbank_samples_offset = SBR_SYNTHESIS_BUF_SIZE - (1280 - 128);
136     /* SBR requires samples to be scaled to +/-32768.0 to work correctly.
137      * mdct scale factors are adjusted to scale up from +/-1.0 at analysis
138      * and scale back down at synthesis. */
139     mdct_scale = ac->avctx->sample_fmt == AV_SAMPLE_FMT_FLT ? 32768.0f : 1.0f;
140     ff_mdct_init(&sbr->mdct,     7, 1, 1.0 / (64 * mdct_scale));
141     ff_mdct_init(&sbr->mdct_ana, 7, 1, -2.0 * mdct_scale);
142     ff_ps_ctx_init(&sbr->ps);
143 }
144
145 av_cold void ff_aac_sbr_ctx_close(SpectralBandReplication *sbr)
146 {
147     ff_mdct_end(&sbr->mdct);
148     ff_mdct_end(&sbr->mdct_ana);
149 }
150
151 static int qsort_comparison_function_int16(const void *a, const void *b)
152 {
153     return *(const int16_t *)a - *(const int16_t *)b;
154 }
155
156 static inline int in_table_int16(const int16_t *table, int last_el, int16_t needle)
157 {
158     int i;
159     for (i = 0; i <= last_el; i++)
160         if (table[i] == needle)
161             return 1;
162     return 0;
163 }
164
165 /// Limiter Frequency Band Table (14496-3 sp04 p198)
166 static void sbr_make_f_tablelim(SpectralBandReplication *sbr)
167 {
168     int k;
169     if (sbr->bs_limiter_bands > 0) {
170         static const float bands_warped[3] = { 1.32715174233856803909f,   //2^(0.49/1.2)
171                                                1.18509277094158210129f,   //2^(0.49/2)
172                                                1.11987160404675912501f }; //2^(0.49/3)
173         const float lim_bands_per_octave_warped = bands_warped[sbr->bs_limiter_bands - 1];
174         int16_t patch_borders[7];
175         uint16_t *in = sbr->f_tablelim + 1, *out = sbr->f_tablelim;
176
177         patch_borders[0] = sbr->kx[1];
178         for (k = 1; k <= sbr->num_patches; k++)
179             patch_borders[k] = patch_borders[k-1] + sbr->patch_num_subbands[k-1];
180
181         memcpy(sbr->f_tablelim, sbr->f_tablelow,
182                (sbr->n[0] + 1) * sizeof(sbr->f_tablelow[0]));
183         if (sbr->num_patches > 1)
184             memcpy(sbr->f_tablelim + sbr->n[0] + 1, patch_borders + 1,
185                    (sbr->num_patches - 1) * sizeof(patch_borders[0]));
186
187         qsort(sbr->f_tablelim, sbr->num_patches + sbr->n[0],
188               sizeof(sbr->f_tablelim[0]),
189               qsort_comparison_function_int16);
190
191         sbr->n_lim = sbr->n[0] + sbr->num_patches - 1;
192         while (out < sbr->f_tablelim + sbr->n_lim) {
193             if (*in >= *out * lim_bands_per_octave_warped) {
194                 *++out = *in++;
195             } else if (*in == *out ||
196                 !in_table_int16(patch_borders, sbr->num_patches, *in)) {
197                 in++;
198                 sbr->n_lim--;
199             } else if (!in_table_int16(patch_borders, sbr->num_patches, *out)) {
200                 *out = *in++;
201                 sbr->n_lim--;
202             } else {
203                 *++out = *in++;
204             }
205         }
206     } else {
207         sbr->f_tablelim[0] = sbr->f_tablelow[0];
208         sbr->f_tablelim[1] = sbr->f_tablelow[sbr->n[0]];
209         sbr->n_lim = 1;
210     }
211 }
212
213 static unsigned int read_sbr_header(SpectralBandReplication *sbr, GetBitContext *gb)
214 {
215     unsigned int cnt = get_bits_count(gb);
216     uint8_t bs_header_extra_1;
217     uint8_t bs_header_extra_2;
218     int old_bs_limiter_bands = sbr->bs_limiter_bands;
219     SpectrumParameters old_spectrum_params;
220
221     sbr->start = 1;
222
223     // Save last spectrum parameters variables to compare to new ones
224     memcpy(&old_spectrum_params, &sbr->spectrum_params, sizeof(SpectrumParameters));
225
226     sbr->bs_amp_res_header              = get_bits1(gb);
227     sbr->spectrum_params.bs_start_freq  = get_bits(gb, 4);
228     sbr->spectrum_params.bs_stop_freq   = get_bits(gb, 4);
229     sbr->spectrum_params.bs_xover_band  = get_bits(gb, 3);
230                                           skip_bits(gb, 2); // bs_reserved
231
232     bs_header_extra_1 = get_bits1(gb);
233     bs_header_extra_2 = get_bits1(gb);
234
235     if (bs_header_extra_1) {
236         sbr->spectrum_params.bs_freq_scale  = get_bits(gb, 2);
237         sbr->spectrum_params.bs_alter_scale = get_bits1(gb);
238         sbr->spectrum_params.bs_noise_bands = get_bits(gb, 2);
239     } else {
240         sbr->spectrum_params.bs_freq_scale  = 2;
241         sbr->spectrum_params.bs_alter_scale = 1;
242         sbr->spectrum_params.bs_noise_bands = 2;
243     }
244
245     // Check if spectrum parameters changed
246     if (memcmp(&old_spectrum_params, &sbr->spectrum_params, sizeof(SpectrumParameters)))
247         sbr->reset = 1;
248
249     if (bs_header_extra_2) {
250         sbr->bs_limiter_bands  = get_bits(gb, 2);
251         sbr->bs_limiter_gains  = get_bits(gb, 2);
252         sbr->bs_interpol_freq  = get_bits1(gb);
253         sbr->bs_smoothing_mode = get_bits1(gb);
254     } else {
255         sbr->bs_limiter_bands  = 2;
256         sbr->bs_limiter_gains  = 2;
257         sbr->bs_interpol_freq  = 1;
258         sbr->bs_smoothing_mode = 1;
259     }
260
261     if (sbr->bs_limiter_bands != old_bs_limiter_bands && !sbr->reset)
262         sbr_make_f_tablelim(sbr);
263
264     return get_bits_count(gb) - cnt;
265 }
266
267 static int array_min_int16(const int16_t *array, int nel)
268 {
269     int i, min = array[0];
270     for (i = 1; i < nel; i++)
271         min = FFMIN(array[i], min);
272     return min;
273 }
274
275 static void make_bands(int16_t* bands, int start, int stop, int num_bands)
276 {
277     int k, previous, present;
278     float base, prod;
279
280     base = powf((float)stop / start, 1.0f / num_bands);
281     prod = start;
282     previous = start;
283
284     for (k = 0; k < num_bands-1; k++) {
285         prod *= base;
286         present  = lrintf(prod);
287         bands[k] = present - previous;
288         previous = present;
289     }
290     bands[num_bands-1] = stop - previous;
291 }
292
293 static int check_n_master(AVCodecContext *avctx, int n_master, int bs_xover_band)
294 {
295     // Requirements (14496-3 sp04 p205)
296     if (n_master <= 0) {
297         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid n_master: %d\n", n_master);
298         return -1;
299     }
300     if (bs_xover_band >= n_master) {
301         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
302                "Invalid bitstream, crossover band index beyond array bounds: %d\n",
303                bs_xover_band);
304         return -1;
305     }
306     return 0;
307 }
308
309 /// Master Frequency Band Table (14496-3 sp04 p194)
310 static int sbr_make_f_master(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
311                              SpectrumParameters *spectrum)
312 {
313     unsigned int temp, max_qmf_subbands;
314     unsigned int start_min, stop_min;
315     int k;
316     const int8_t *sbr_offset_ptr;
317     int16_t stop_dk[13];
318
319     if (sbr->sample_rate < 32000) {
320         temp = 3000;
321     } else if (sbr->sample_rate < 64000) {
322         temp = 4000;
323     } else
324         temp = 5000;
325
326     start_min = ((temp << 7) + (sbr->sample_rate >> 1)) / sbr->sample_rate;
327     stop_min  = ((temp << 8) + (sbr->sample_rate >> 1)) / sbr->sample_rate;
328
329     switch (sbr->sample_rate) {
330     case 16000:
331         sbr_offset_ptr = sbr_offset[0];
332         break;
333     case 22050:
334         sbr_offset_ptr = sbr_offset[1];
335         break;
336     case 24000:
337         sbr_offset_ptr = sbr_offset[2];
338         break;
339     case 32000:
340         sbr_offset_ptr = sbr_offset[3];
341         break;
342     case 44100: case 48000: case 64000:
343         sbr_offset_ptr = sbr_offset[4];
344         break;
345     case 88200: case 96000: case 128000: case 176400: case 192000:
346         sbr_offset_ptr = sbr_offset[5];
347         break;
348     default:
349         av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR,
350                "Unsupported sample rate for SBR: %d\n", sbr->sample_rate);
351         return -1;
352     }
353
354     sbr->k[0] = start_min + sbr_offset_ptr[spectrum->bs_start_freq];
355
356     if (spectrum->bs_stop_freq < 14) {
357         sbr->k[2] = stop_min;
358         make_bands(stop_dk, stop_min, 64, 13);
359         qsort(stop_dk, 13, sizeof(stop_dk[0]), qsort_comparison_function_int16);
360         for (k = 0; k < spectrum->bs_stop_freq; k++)
361             sbr->k[2] += stop_dk[k];
362     } else if (spectrum->bs_stop_freq == 14) {
363         sbr->k[2] = 2*sbr->k[0];
364     } else if (spectrum->bs_stop_freq == 15) {
365         sbr->k[2] = 3*sbr->k[0];
366     } else {
367         av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR,
368                "Invalid bs_stop_freq: %d\n", spectrum->bs_stop_freq);
369         return -1;
370     }
371     sbr->k[2] = FFMIN(64, sbr->k[2]);
372
373     // Requirements (14496-3 sp04 p205)
374     if (sbr->sample_rate <= 32000) {
375         max_qmf_subbands = 48;
376     } else if (sbr->sample_rate == 44100) {
377         max_qmf_subbands = 35;
378     } else if (sbr->sample_rate >= 48000)
379         max_qmf_subbands = 32;
380
381     if (sbr->k[2] - sbr->k[0] > max_qmf_subbands) {
382         av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR,
383                "Invalid bitstream, too many QMF subbands: %d\n", sbr->k[2] - sbr->k[0]);
384         return -1;
385     }
386
387     if (!spectrum->bs_freq_scale) {
388         int dk, k2diff;
389
390         dk = spectrum->bs_alter_scale + 1;
391         sbr->n_master = ((sbr->k[2] - sbr->k[0] + (dk&2)) >> dk) << 1;
392         if (check_n_master(ac->avctx, sbr->n_master, sbr->spectrum_params.bs_xover_band))
393             return -1;
394
395         for (k = 1; k <= sbr->n_master; k++)
396             sbr->f_master[k] = dk;
397
398         k2diff = sbr->k[2] - sbr->k[0] - sbr->n_master * dk;
399         if (k2diff < 0) {
400             sbr->f_master[1]--;
401             sbr->f_master[2]-= (k2diff < -1);
402         } else if (k2diff) {
403             sbr->f_master[sbr->n_master]++;
404         }
405
406         sbr->f_master[0] = sbr->k[0];
407         for (k = 1; k <= sbr->n_master; k++)
408             sbr->f_master[k] += sbr->f_master[k - 1];
409
410     } else {
411         int half_bands = 7 - spectrum->bs_freq_scale;      // bs_freq_scale  = {1,2,3}
412         int two_regions, num_bands_0;
413         int vdk0_max, vdk1_min;
414         int16_t vk0[49];
415
416         if (49 * sbr->k[2] > 110 * sbr->k[0]) {
417             two_regions = 1;
418             sbr->k[1] = 2 * sbr->k[0];
419         } else {
420             two_regions = 0;
421             sbr->k[1] = sbr->k[2];
422         }
423
424         num_bands_0 = lrintf(half_bands * log2f(sbr->k[1] / (float)sbr->k[0])) * 2;
425
426         if (num_bands_0 <= 0) { // Requirements (14496-3 sp04 p205)
427             av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid num_bands_0: %d\n", num_bands_0);
428             return -1;
429         }
430
431         vk0[0] = 0;
432
433         make_bands(vk0+1, sbr->k[0], sbr->k[1], num_bands_0);
434
435         qsort(vk0 + 1, num_bands_0, sizeof(vk0[1]), qsort_comparison_function_int16);
436         vdk0_max = vk0[num_bands_0];
437
438         vk0[0] = sbr->k[0];
439         for (k = 1; k <= num_bands_0; k++) {
440             if (vk0[k] <= 0) { // Requirements (14496-3 sp04 p205)
441                 av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid vDk0[%d]: %d\n", k, vk0[k]);
442                 return -1;
443             }
444             vk0[k] += vk0[k-1];
445         }
446
447         if (two_regions) {
448             int16_t vk1[49];
449             float invwarp = spectrum->bs_alter_scale ? 0.76923076923076923077f
450                                                      : 1.0f; // bs_alter_scale = {0,1}
451             int num_bands_1 = lrintf(half_bands * invwarp *
452                                      log2f(sbr->k[2] / (float)sbr->k[1])) * 2;
453
454             make_bands(vk1+1, sbr->k[1], sbr->k[2], num_bands_1);
455
456             vdk1_min = array_min_int16(vk1 + 1, num_bands_1);
457
458             if (vdk1_min < vdk0_max) {
459                 int change;
460                 qsort(vk1 + 1, num_bands_1, sizeof(vk1[1]), qsort_comparison_function_int16);
461                 change = FFMIN(vdk0_max - vk1[1], (vk1[num_bands_1] - vk1[1]) >> 1);
462                 vk1[1]           += change;
463                 vk1[num_bands_1] -= change;
464             }
465
466             qsort(vk1 + 1, num_bands_1, sizeof(vk1[1]), qsort_comparison_function_int16);
467
468             vk1[0] = sbr->k[1];
469             for (k = 1; k <= num_bands_1; k++) {
470                 if (vk1[k] <= 0) { // Requirements (14496-3 sp04 p205)
471                     av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid vDk1[%d]: %d\n", k, vk1[k]);
472                     return -1;
473                 }
474                 vk1[k] += vk1[k-1];
475             }
476
477             sbr->n_master = num_bands_0 + num_bands_1;
478             if (check_n_master(ac->avctx, sbr->n_master, sbr->spectrum_params.bs_xover_band))
479                 return -1;
480             memcpy(&sbr->f_master[0],               vk0,
481                    (num_bands_0 + 1) * sizeof(sbr->f_master[0]));
482             memcpy(&sbr->f_master[num_bands_0 + 1], vk1 + 1,
483                     num_bands_1      * sizeof(sbr->f_master[0]));
484
485         } else {
486             sbr->n_master = num_bands_0;
487             if (check_n_master(ac->avctx, sbr->n_master, sbr->spectrum_params.bs_xover_band))
488                 return -1;
489             memcpy(sbr->f_master, vk0, (num_bands_0 + 1) * sizeof(sbr->f_master[0]));
490         }
491     }
492
493     return 0;
494 }
495
496 /// High Frequency Generation - Patch Construction (14496-3 sp04 p216 fig. 4.46)
497 static int sbr_hf_calc_npatches(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr)
498 {
499     int i, k, sb = 0;
500     int msb = sbr->k[0];
501     int usb = sbr->kx[1];
502     int goal_sb = ((1000 << 11) + (sbr->sample_rate >> 1)) / sbr->sample_rate;
503
504     sbr->num_patches = 0;
505
506     if (goal_sb < sbr->kx[1] + sbr->m[1]) {
507         for (k = 0; sbr->f_master[k] < goal_sb; k++) ;
508     } else
509         k = sbr->n_master;
510
511     do {
512         int odd = 0;
513         for (i = k; i == k || sb > (sbr->k[0] - 1 + msb - odd); i--) {
514             sb = sbr->f_master[i];
515             odd = (sb + sbr->k[0]) & 1;
516         }
517
518         // Requirements (14496-3 sp04 p205) sets the maximum number of patches to 5.
519         // After this check the final number of patches can still be six which is
520         // illegal however the Coding Technologies decoder check stream has a final
521         // count of 6 patches
522         if (sbr->num_patches > 5) {
523             av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR, "Too many patches: %d\n", sbr->num_patches);
524             return -1;
525         }
526
527         sbr->patch_num_subbands[sbr->num_patches]  = FFMAX(sb - usb, 0);
528         sbr->patch_start_subband[sbr->num_patches] = sbr->k[0] - odd - sbr->patch_num_subbands[sbr->num_patches];
529
530         if (sbr->patch_num_subbands[sbr->num_patches] > 0) {
531             usb = sb;
532             msb = sb;
533             sbr->num_patches++;
534         } else
535             msb = sbr->kx[1];
536
537         if (sbr->f_master[k] - sb < 3)
538             k = sbr->n_master;
539     } while (sb != sbr->kx[1] + sbr->m[1]);
540
541     if (sbr->patch_num_subbands[sbr->num_patches-1] < 3 && sbr->num_patches > 1)
542         sbr->num_patches--;
543
544     return 0;
545 }
546
547 /// Derived Frequency Band Tables (14496-3 sp04 p197)
548 static int sbr_make_f_derived(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr)
549 {
550     int k, temp;
551
552     sbr->n[1] = sbr->n_master - sbr->spectrum_params.bs_xover_band;
553     sbr->n[0] = (sbr->n[1] + 1) >> 1;
554
555     memcpy(sbr->f_tablehigh, &sbr->f_master[sbr->spectrum_params.bs_xover_band],
556            (sbr->n[1] + 1) * sizeof(sbr->f_master[0]));
557     sbr->m[1] = sbr->f_tablehigh[sbr->n[1]] - sbr->f_tablehigh[0];
558     sbr->kx[1] = sbr->f_tablehigh[0];
559
560     // Requirements (14496-3 sp04 p205)
561     if (sbr->kx[1] + sbr->m[1] > 64) {
562         av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR,
563                "Stop frequency border too high: %d\n", sbr->kx[1] + sbr->m[1]);
564         return -1;
565     }
566     if (sbr->kx[1] > 32) {
567         av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR, "Start frequency border too high: %d\n", sbr->kx[1]);
568         return -1;
569     }
570
571     sbr->f_tablelow[0] = sbr->f_tablehigh[0];
572     temp = sbr->n[1] & 1;
573     for (k = 1; k <= sbr->n[0]; k++)
574         sbr->f_tablelow[k] = sbr->f_tablehigh[2 * k - temp];
575
576     sbr->n_q = FFMAX(1, lrintf(sbr->spectrum_params.bs_noise_bands *
577                                log2f(sbr->k[2] / (float)sbr->kx[1]))); // 0 <= bs_noise_bands <= 3
578     if (sbr->n_q > 5) {
579         av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR, "Too many noise floor scale factors: %d\n", sbr->n_q);
580         return -1;
581     }
582
583     sbr->f_tablenoise[0] = sbr->f_tablelow[0];
584     temp = 0;
585     for (k = 1; k <= sbr->n_q; k++) {
586         temp += (sbr->n[0] - temp) / (sbr->n_q + 1 - k);
587         sbr->f_tablenoise[k] = sbr->f_tablelow[temp];
588     }
589
590     if (sbr_hf_calc_npatches(ac, sbr) < 0)
591         return -1;
592
593     sbr_make_f_tablelim(sbr);
594
595     sbr->data[0].f_indexnoise = 0;
596     sbr->data[1].f_indexnoise = 0;
597
598     return 0;
599 }
600
601 static av_always_inline void get_bits1_vector(GetBitContext *gb, uint8_t *vec,
602                                               int elements)
603 {
604     int i;
605     for (i = 0; i < elements; i++) {
606         vec[i] = get_bits1(gb);
607     }
608 }
609
610 /** ceil(log2(index+1)) */
611 static const int8_t ceil_log2[] = {
612     0, 1, 2, 2, 3, 3,
613 };
614
615 static int read_sbr_grid(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
616                          GetBitContext *gb, SBRData *ch_data)
617 {
618     int i;
619     unsigned bs_pointer = 0;
620     // frameLengthFlag ? 15 : 16; 960 sample length frames unsupported; this value is numTimeSlots
621     int abs_bord_trail = 16;
622     int num_rel_lead, num_rel_trail;
623     unsigned bs_num_env_old = ch_data->bs_num_env;
624
625     ch_data->bs_freq_res[0] = ch_data->bs_freq_res[ch_data->bs_num_env];
626     ch_data->bs_amp_res = sbr->bs_amp_res_header;
627     ch_data->t_env_num_env_old = ch_data->t_env[bs_num_env_old];
628
629     switch (ch_data->bs_frame_class = get_bits(gb, 2)) {
630     case FIXFIX:
631         ch_data->bs_num_env                 = 1 << get_bits(gb, 2);
632         num_rel_lead                        = ch_data->bs_num_env - 1;
633         if (ch_data->bs_num_env == 1)
634             ch_data->bs_amp_res = 0;
635
636         if (ch_data->bs_num_env > 4) {
637             av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR,
638                    "Invalid bitstream, too many SBR envelopes in FIXFIX type SBR frame: %d\n",
639                    ch_data->bs_num_env);
640             return -1;
641         }
642
643         ch_data->t_env[0]                   = 0;
644         ch_data->t_env[ch_data->bs_num_env] = abs_bord_trail;
645
646         abs_bord_trail = (abs_bord_trail + (ch_data->bs_num_env >> 1)) /
647                    ch_data->bs_num_env;
648         for (i = 0; i < num_rel_lead; i++)
649             ch_data->t_env[i + 1] = ch_data->t_env[i] + abs_bord_trail;
650
651         ch_data->bs_freq_res[1] = get_bits1(gb);
652         for (i = 1; i < ch_data->bs_num_env; i++)
653             ch_data->bs_freq_res[i + 1] = ch_data->bs_freq_res[1];
654         break;
655     case FIXVAR:
656         abs_bord_trail                     += get_bits(gb, 2);
657         num_rel_trail                       = get_bits(gb, 2);
658         ch_data->bs_num_env                 = num_rel_trail + 1;
659         ch_data->t_env[0]                   = 0;
660         ch_data->t_env[ch_data->bs_num_env] = abs_bord_trail;
661
662         for (i = 0; i < num_rel_trail; i++)
663             ch_data->t_env[ch_data->bs_num_env - 1 - i] =
664                 ch_data->t_env[ch_data->bs_num_env - i] - 2 * get_bits(gb, 2) - 2;
665
666         bs_pointer = get_bits(gb, ceil_log2[ch_data->bs_num_env]);
667
668         for (i = 0; i < ch_data->bs_num_env; i++)
669             ch_data->bs_freq_res[ch_data->bs_num_env - i] = get_bits1(gb);
670         break;
671     case VARFIX:
672         ch_data->t_env[0]                   = get_bits(gb, 2);
673         num_rel_lead                        = get_bits(gb, 2);
674         ch_data->bs_num_env                 = num_rel_lead + 1;
675         ch_data->t_env[ch_data->bs_num_env] = abs_bord_trail;
676
677         for (i = 0; i < num_rel_lead; i++)
678             ch_data->t_env[i + 1] = ch_data->t_env[i] + 2 * get_bits(gb, 2) + 2;
679
680         bs_pointer = get_bits(gb, ceil_log2[ch_data->bs_num_env]);
681
682         get_bits1_vector(gb, ch_data->bs_freq_res + 1, ch_data->bs_num_env);
683         break;
684     case VARVAR:
685         ch_data->t_env[0]                   = get_bits(gb, 2);
686         abs_bord_trail                     += get_bits(gb, 2);
687         num_rel_lead                        = get_bits(gb, 2);
688         num_rel_trail                       = get_bits(gb, 2);
689         ch_data->bs_num_env                 = num_rel_lead + num_rel_trail + 1;
690
691         if (ch_data->bs_num_env > 5) {
692             av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR,
693                    "Invalid bitstream, too many SBR envelopes in VARVAR type SBR frame: %d\n",
694                    ch_data->bs_num_env);
695             return -1;
696         }
697
698         ch_data->t_env[ch_data->bs_num_env] = abs_bord_trail;
699
700         for (i = 0; i < num_rel_lead; i++)
701             ch_data->t_env[i + 1] = ch_data->t_env[i] + 2 * get_bits(gb, 2) + 2;
702         for (i = 0; i < num_rel_trail; i++)
703             ch_data->t_env[ch_data->bs_num_env - 1 - i] =
704                 ch_data->t_env[ch_data->bs_num_env - i] - 2 * get_bits(gb, 2) - 2;
705
706         bs_pointer = get_bits(gb, ceil_log2[ch_data->bs_num_env]);
707
708         get_bits1_vector(gb, ch_data->bs_freq_res + 1, ch_data->bs_num_env);
709         break;
710     }
711
712     if (bs_pointer > ch_data->bs_num_env + 1) {
713         av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR,
714                "Invalid bitstream, bs_pointer points to a middle noise border outside the time borders table: %d\n",
715                bs_pointer);
716         return -1;
717     }
718
719     for (i = 1; i <= ch_data->bs_num_env; i++) {
720         if (ch_data->t_env[i-1] > ch_data->t_env[i]) {
721             av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR, "Non monotone time borders\n");
722             return -1;
723         }
724     }
725
726     ch_data->bs_num_noise = (ch_data->bs_num_env > 1) + 1;
727
728     ch_data->t_q[0]                     = ch_data->t_env[0];
729     ch_data->t_q[ch_data->bs_num_noise] = ch_data->t_env[ch_data->bs_num_env];
730     if (ch_data->bs_num_noise > 1) {
731         unsigned int idx;
732         if (ch_data->bs_frame_class == FIXFIX) {
733             idx = ch_data->bs_num_env >> 1;
734         } else if (ch_data->bs_frame_class & 1) { // FIXVAR or VARVAR
735             idx = ch_data->bs_num_env - FFMAX(bs_pointer - 1, 1);
736         } else { // VARFIX
737             if (!bs_pointer)
738                 idx = 1;
739             else if (bs_pointer == 1)
740                 idx = ch_data->bs_num_env - 1;
741             else // bs_pointer > 1
742                 idx = bs_pointer - 1;
743         }
744         ch_data->t_q[1] = ch_data->t_env[idx];
745     }
746
747     ch_data->e_a[0] = -(ch_data->e_a[1] != bs_num_env_old); // l_APrev
748     ch_data->e_a[1] = -1;
749     if ((ch_data->bs_frame_class & 1) && bs_pointer) { // FIXVAR or VARVAR and bs_pointer != 0
750         ch_data->e_a[1] = ch_data->bs_num_env + 1 - bs_pointer;
751     } else if ((ch_data->bs_frame_class == 2) && (bs_pointer > 1)) // VARFIX and bs_pointer > 1
752         ch_data->e_a[1] = bs_pointer - 1;
753
754     return 0;
755 }
756
757 static void copy_sbr_grid(SBRData *dst, const SBRData *src) {
758     //These variables are saved from the previous frame rather than copied
759     dst->bs_freq_res[0]    = dst->bs_freq_res[dst->bs_num_env];
760     dst->t_env_num_env_old = dst->t_env[dst->bs_num_env];
761     dst->e_a[0]            = -(dst->e_a[1] != dst->bs_num_env);
762
763     //These variables are read from the bitstream and therefore copied
764     memcpy(dst->bs_freq_res+1, src->bs_freq_res+1, sizeof(dst->bs_freq_res)-sizeof(*dst->bs_freq_res));
765     memcpy(dst->t_env,         src->t_env,         sizeof(dst->t_env));
766     memcpy(dst->t_q,           src->t_q,           sizeof(dst->t_q));
767     dst->bs_num_env        = src->bs_num_env;
768     dst->bs_amp_res        = src->bs_amp_res;
769     dst->bs_num_noise      = src->bs_num_noise;
770     dst->bs_frame_class    = src->bs_frame_class;
771     dst->e_a[1]            = src->e_a[1];
772 }
773
774 /// Read how the envelope and noise floor data is delta coded
775 static void read_sbr_dtdf(SpectralBandReplication *sbr, GetBitContext *gb,
776                           SBRData *ch_data)
777 {
778     get_bits1_vector(gb, ch_data->bs_df_env,   ch_data->bs_num_env);
779     get_bits1_vector(gb, ch_data->bs_df_noise, ch_data->bs_num_noise);
780 }
781
782 /// Read inverse filtering data
783 static void read_sbr_invf(SpectralBandReplication *sbr, GetBitContext *gb,
784                           SBRData *ch_data)
785 {
786     int i;
787
788     memcpy(ch_data->bs_invf_mode[1], ch_data->bs_invf_mode[0], 5 * sizeof(uint8_t));
789     for (i = 0; i < sbr->n_q; i++)
790         ch_data->bs_invf_mode[0][i] = get_bits(gb, 2);
791 }
792
793 static void read_sbr_envelope(SpectralBandReplication *sbr, GetBitContext *gb,
794                               SBRData *ch_data, int ch)
795 {
796     int bits;
797     int i, j, k;
798     VLC_TYPE (*t_huff)[2], (*f_huff)[2];
799     int t_lav, f_lav;
800     const int delta = (ch == 1 && sbr->bs_coupling == 1) + 1;
801     const int odd = sbr->n[1] & 1;
802
803     if (sbr->bs_coupling && ch) {
804         if (ch_data->bs_amp_res) {
805             bits   = 5;
806             t_huff = vlc_sbr[T_HUFFMAN_ENV_BAL_3_0DB].table;
807             t_lav  = vlc_sbr_lav[T_HUFFMAN_ENV_BAL_3_0DB];
808             f_huff = vlc_sbr[F_HUFFMAN_ENV_BAL_3_0DB].table;
809             f_lav  = vlc_sbr_lav[F_HUFFMAN_ENV_BAL_3_0DB];
810         } else {
811             bits   = 6;
812             t_huff = vlc_sbr[T_HUFFMAN_ENV_BAL_1_5DB].table;
813             t_lav  = vlc_sbr_lav[T_HUFFMAN_ENV_BAL_1_5DB];
814             f_huff = vlc_sbr[F_HUFFMAN_ENV_BAL_1_5DB].table;
815             f_lav  = vlc_sbr_lav[F_HUFFMAN_ENV_BAL_1_5DB];
816         }
817     } else {
818         if (ch_data->bs_amp_res) {
819             bits   = 6;
820             t_huff = vlc_sbr[T_HUFFMAN_ENV_3_0DB].table;
821             t_lav  = vlc_sbr_lav[T_HUFFMAN_ENV_3_0DB];
822             f_huff = vlc_sbr[F_HUFFMAN_ENV_3_0DB].table;
823             f_lav  = vlc_sbr_lav[F_HUFFMAN_ENV_3_0DB];
824         } else {
825             bits   = 7;
826             t_huff = vlc_sbr[T_HUFFMAN_ENV_1_5DB].table;
827             t_lav  = vlc_sbr_lav[T_HUFFMAN_ENV_1_5DB];
828             f_huff = vlc_sbr[F_HUFFMAN_ENV_1_5DB].table;
829             f_lav  = vlc_sbr_lav[F_HUFFMAN_ENV_1_5DB];
830         }
831     }
832
833     for (i = 0; i < ch_data->bs_num_env; i++) {
834         if (ch_data->bs_df_env[i]) {
835             // bs_freq_res[0] == bs_freq_res[bs_num_env] from prev frame
836             if (ch_data->bs_freq_res[i + 1] == ch_data->bs_freq_res[i]) {
837                 for (j = 0; j < sbr->n[ch_data->bs_freq_res[i + 1]]; j++)
838                     ch_data->env_facs[i + 1][j] = ch_data->env_facs[i][j] + delta * (get_vlc2(gb, t_huff, 9, 3) - t_lav);
839             } else if (ch_data->bs_freq_res[i + 1]) {
840                 for (j = 0; j < sbr->n[ch_data->bs_freq_res[i + 1]]; j++) {
841                     k = (j + odd) >> 1; // find k such that f_tablelow[k] <= f_tablehigh[j] < f_tablelow[k + 1]
842                     ch_data->env_facs[i + 1][j] = ch_data->env_facs[i][k] + delta * (get_vlc2(gb, t_huff, 9, 3) - t_lav);
843                 }
844             } else {
845                 for (j = 0; j < sbr->n[ch_data->bs_freq_res[i + 1]]; j++) {
846                     k = j ? 2*j - odd : 0; // find k such that f_tablehigh[k] == f_tablelow[j]
847                     ch_data->env_facs[i + 1][j] = ch_data->env_facs[i][k] + delta * (get_vlc2(gb, t_huff, 9, 3) - t_lav);
848                 }
849             }
850         } else {
851             ch_data->env_facs[i + 1][0] = delta * get_bits(gb, bits); // bs_env_start_value_balance
852             for (j = 1; j < sbr->n[ch_data->bs_freq_res[i + 1]]; j++)
853                 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);
854         }
855     }
856
857     //assign 0th elements of env_facs from last elements
858     memcpy(ch_data->env_facs[0], ch_data->env_facs[ch_data->bs_num_env],
859            sizeof(ch_data->env_facs[0]));
860 }
861
862 static void read_sbr_noise(SpectralBandReplication *sbr, GetBitContext *gb,
863                            SBRData *ch_data, int ch)
864 {
865     int i, j;
866     VLC_TYPE (*t_huff)[2], (*f_huff)[2];
867     int t_lav, f_lav;
868     int delta = (ch == 1 && sbr->bs_coupling == 1) + 1;
869
870     if (sbr->bs_coupling && ch) {
871         t_huff = vlc_sbr[T_HUFFMAN_NOISE_BAL_3_0DB].table;
872         t_lav  = vlc_sbr_lav[T_HUFFMAN_NOISE_BAL_3_0DB];
873         f_huff = vlc_sbr[F_HUFFMAN_ENV_BAL_3_0DB].table;
874         f_lav  = vlc_sbr_lav[F_HUFFMAN_ENV_BAL_3_0DB];
875     } else {
876         t_huff = vlc_sbr[T_HUFFMAN_NOISE_3_0DB].table;
877         t_lav  = vlc_sbr_lav[T_HUFFMAN_NOISE_3_0DB];
878         f_huff = vlc_sbr[F_HUFFMAN_ENV_3_0DB].table;
879         f_lav  = vlc_sbr_lav[F_HUFFMAN_ENV_3_0DB];
880     }
881
882     for (i = 0; i < ch_data->bs_num_noise; i++) {
883         if (ch_data->bs_df_noise[i]) {
884             for (j = 0; j < sbr->n_q; j++)
885                 ch_data->noise_facs[i + 1][j] = ch_data->noise_facs[i][j] + delta * (get_vlc2(gb, t_huff, 9, 2) - t_lav);
886         } else {
887             ch_data->noise_facs[i + 1][0] = delta * get_bits(gb, 5); // bs_noise_start_value_balance or bs_noise_start_value_level
888             for (j = 1; j < sbr->n_q; j++)
889                 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);
890         }
891     }
892
893     //assign 0th elements of noise_facs from last elements
894     memcpy(ch_data->noise_facs[0], ch_data->noise_facs[ch_data->bs_num_noise],
895            sizeof(ch_data->noise_facs[0]));
896 }
897
898 static void read_sbr_extension(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
899                                GetBitContext *gb,
900                                int bs_extension_id, int *num_bits_left)
901 {
902     switch (bs_extension_id) {
903     case EXTENSION_ID_PS:
904         if (!ac->m4ac.ps) {
905             av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR, "Parametric Stereo signaled to be not-present but was found in the bitstream.\n");
906             skip_bits_long(gb, *num_bits_left); // bs_fill_bits
907             *num_bits_left = 0;
908         } else {
909 #if 1
910             *num_bits_left -= ff_ps_read_data(ac->avctx, gb, &sbr->ps, *num_bits_left);
911 #else
912             av_log_missing_feature(ac->avctx, "Parametric Stereo is", 0);
913             skip_bits_long(gb, *num_bits_left); // bs_fill_bits
914             *num_bits_left = 0;
915 #endif
916         }
917         break;
918     default:
919         av_log_missing_feature(ac->avctx, "Reserved SBR extensions are", 1);
920         skip_bits_long(gb, *num_bits_left); // bs_fill_bits
921         *num_bits_left = 0;
922         break;
923     }
924 }
925
926 static int read_sbr_single_channel_element(AACContext *ac,
927                                             SpectralBandReplication *sbr,
928                                             GetBitContext *gb)
929 {
930     if (get_bits1(gb)) // bs_data_extra
931         skip_bits(gb, 4); // bs_reserved
932
933     if (read_sbr_grid(ac, sbr, gb, &sbr->data[0]))
934         return -1;
935     read_sbr_dtdf(sbr, gb, &sbr->data[0]);
936     read_sbr_invf(sbr, gb, &sbr->data[0]);
937     read_sbr_envelope(sbr, gb, &sbr->data[0], 0);
938     read_sbr_noise(sbr, gb, &sbr->data[0], 0);
939
940     if ((sbr->data[0].bs_add_harmonic_flag = get_bits1(gb)))
941         get_bits1_vector(gb, sbr->data[0].bs_add_harmonic, sbr->n[1]);
942
943     return 0;
944 }
945
946 static int read_sbr_channel_pair_element(AACContext *ac,
947                                           SpectralBandReplication *sbr,
948                                           GetBitContext *gb)
949 {
950     if (get_bits1(gb))    // bs_data_extra
951         skip_bits(gb, 8); // bs_reserved
952
953     if ((sbr->bs_coupling = get_bits1(gb))) {
954         if (read_sbr_grid(ac, sbr, gb, &sbr->data[0]))
955             return -1;
956         copy_sbr_grid(&sbr->data[1], &sbr->data[0]);
957         read_sbr_dtdf(sbr, gb, &sbr->data[0]);
958         read_sbr_dtdf(sbr, gb, &sbr->data[1]);
959         read_sbr_invf(sbr, gb, &sbr->data[0]);
960         memcpy(sbr->data[1].bs_invf_mode[1], sbr->data[1].bs_invf_mode[0], sizeof(sbr->data[1].bs_invf_mode[0]));
961         memcpy(sbr->data[1].bs_invf_mode[0], sbr->data[0].bs_invf_mode[0], sizeof(sbr->data[1].bs_invf_mode[0]));
962         read_sbr_envelope(sbr, gb, &sbr->data[0], 0);
963         read_sbr_noise(sbr, gb, &sbr->data[0], 0);
964         read_sbr_envelope(sbr, gb, &sbr->data[1], 1);
965         read_sbr_noise(sbr, gb, &sbr->data[1], 1);
966     } else {
967         if (read_sbr_grid(ac, sbr, gb, &sbr->data[0]) ||
968             read_sbr_grid(ac, sbr, gb, &sbr->data[1]))
969             return -1;
970         read_sbr_dtdf(sbr, gb, &sbr->data[0]);
971         read_sbr_dtdf(sbr, gb, &sbr->data[1]);
972         read_sbr_invf(sbr, gb, &sbr->data[0]);
973         read_sbr_invf(sbr, gb, &sbr->data[1]);
974         read_sbr_envelope(sbr, gb, &sbr->data[0], 0);
975         read_sbr_envelope(sbr, gb, &sbr->data[1], 1);
976         read_sbr_noise(sbr, gb, &sbr->data[0], 0);
977         read_sbr_noise(sbr, gb, &sbr->data[1], 1);
978     }
979
980     if ((sbr->data[0].bs_add_harmonic_flag = get_bits1(gb)))
981         get_bits1_vector(gb, sbr->data[0].bs_add_harmonic, sbr->n[1]);
982     if ((sbr->data[1].bs_add_harmonic_flag = get_bits1(gb)))
983         get_bits1_vector(gb, sbr->data[1].bs_add_harmonic, sbr->n[1]);
984
985     return 0;
986 }
987
988 static unsigned int read_sbr_data(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
989                                   GetBitContext *gb, int id_aac)
990 {
991     unsigned int cnt = get_bits_count(gb);
992
993     if (id_aac == TYPE_SCE || id_aac == TYPE_CCE) {
994         if (read_sbr_single_channel_element(ac, sbr, gb)) {
995             sbr->start = 0;
996             return get_bits_count(gb) - cnt;
997         }
998     } else if (id_aac == TYPE_CPE) {
999         if (read_sbr_channel_pair_element(ac, sbr, gb)) {
1000             sbr->start = 0;
1001             return get_bits_count(gb) - cnt;
1002         }
1003     } else {
1004         av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR,
1005             "Invalid bitstream - cannot apply SBR to element type %d\n", id_aac);
1006         sbr->start = 0;
1007         return get_bits_count(gb) - cnt;
1008     }
1009     if (get_bits1(gb)) { // bs_extended_data
1010         int num_bits_left = get_bits(gb, 4); // bs_extension_size
1011         if (num_bits_left == 15)
1012             num_bits_left += get_bits(gb, 8); // bs_esc_count
1013
1014         num_bits_left <<= 3;
1015         while (num_bits_left > 7) {
1016             num_bits_left -= 2;
1017             read_sbr_extension(ac, sbr, gb, get_bits(gb, 2), &num_bits_left); // bs_extension_id
1018         }
1019         if (num_bits_left < 0) {
1020             av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR, "SBR Extension over read.\n");
1021         }
1022         if (num_bits_left > 0)
1023             skip_bits(gb, num_bits_left);
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, FFTContext *mdct, const float *in, float *x,
1143                              float z[320], float W[2][32][32][2])
1144 {
1145     int i, k;
1146     memcpy(W[0], W[1], sizeof(W[0]));
1147     memcpy(x    , x+1024, (320-32)*sizeof(x[0]));
1148     memcpy(x+288, in,         1024*sizeof(x[0]));
1149     for (i = 0; i < 32; i++) { // numTimeSlots*RATE = 16*2 as 960 sample frames
1150                                // are not supported
1151         dsp->vector_fmul_reverse(z, sbr_qmf_window_ds, x, 320);
1152         for (k = 0; k < 64; k++) {
1153             float f = z[k] + z[k + 64] + z[k + 128] + z[k + 192] + z[k + 256];
1154             z[k] = f;
1155         }
1156         //Shuffle to IMDCT
1157         z[64] = z[0];
1158         for (k = 1; k < 32; k++) {
1159             z[64+2*k-1] =  z[   k];
1160             z[64+2*k  ] = -z[64-k];
1161         }
1162         z[64+63] = z[32];
1163
1164         mdct->imdct_half(mdct, z, z+64);
1165         for (k = 0; k < 32; k++) {
1166             W[1][i][k][0] = -z[63-k];
1167             W[1][i][k][1] = z[k];
1168         }
1169         x += 32;
1170     }
1171 }
1172
1173 /**
1174  * Synthesis QMF Bank (14496-3 sp04 p206) and Downsampled Synthesis QMF Bank
1175  * (14496-3 sp04 p206)
1176  */
1177 static void sbr_qmf_synthesis(DSPContext *dsp, FFTContext *mdct,
1178                               float *out, float X[2][38][64],
1179                               float mdct_buf[2][64],
1180                               float *v0, int *v_off, const unsigned int div)
1181 {
1182     int i, n;
1183     const float *sbr_qmf_window = div ? sbr_qmf_window_ds : sbr_qmf_window_us;
1184     float *v;
1185     for (i = 0; i < 32; i++) {
1186         if (*v_off == 0) {
1187             int saved_samples = (1280 - 128) >> div;
1188             memcpy(&v0[SBR_SYNTHESIS_BUF_SIZE - saved_samples], v0, saved_samples * sizeof(float));
1189             *v_off = SBR_SYNTHESIS_BUF_SIZE - saved_samples - (128 >> div);
1190         } else {
1191             *v_off -= 128 >> div;
1192         }
1193         v = v0 + *v_off;
1194         if (div) {
1195             for (n = 0; n < 32; n++) {
1196                 X[0][i][   n] = -X[0][i][n];
1197                 X[0][i][32+n] =  X[1][i][31-n];
1198             }
1199             mdct->imdct_half(mdct, mdct_buf[0], X[0][i]);
1200             for (n = 0; n < 32; n++) {
1201                 v[     n] =  mdct_buf[0][63 - 2*n];
1202                 v[63 - n] = -mdct_buf[0][62 - 2*n];
1203             }
1204         } else {
1205             for (n = 1; n < 64; n+=2) {
1206                 X[1][i][n] = -X[1][i][n];
1207             }
1208             mdct->imdct_half(mdct, mdct_buf[0], X[0][i]);
1209             mdct->imdct_half(mdct, mdct_buf[1], X[1][i]);
1210             for (n = 0; n < 64; n++) {
1211                 v[      n] = -mdct_buf[0][63 -   n] + mdct_buf[1][  n    ];
1212                 v[127 - n] =  mdct_buf[0][63 -   n] + mdct_buf[1][  n    ];
1213             }
1214         }
1215         dsp->vector_fmul_add(out, v                , sbr_qmf_window               , zero64, 64 >> div);
1216         dsp->vector_fmul_add(out, v + ( 192 >> div), sbr_qmf_window + ( 64 >> div), out   , 64 >> div);
1217         dsp->vector_fmul_add(out, v + ( 256 >> div), sbr_qmf_window + (128 >> div), out   , 64 >> div);
1218         dsp->vector_fmul_add(out, v + ( 448 >> div), sbr_qmf_window + (192 >> div), out   , 64 >> div);
1219         dsp->vector_fmul_add(out, v + ( 512 >> div), sbr_qmf_window + (256 >> div), out   , 64 >> div);
1220         dsp->vector_fmul_add(out, v + ( 704 >> div), sbr_qmf_window + (320 >> div), out   , 64 >> div);
1221         dsp->vector_fmul_add(out, v + ( 768 >> div), sbr_qmf_window + (384 >> div), out   , 64 >> div);
1222         dsp->vector_fmul_add(out, v + ( 960 >> div), sbr_qmf_window + (448 >> div), out   , 64 >> div);
1223         dsp->vector_fmul_add(out, v + (1024 >> div), sbr_qmf_window + (512 >> div), out   , 64 >> div);
1224         dsp->vector_fmul_add(out, v + (1216 >> div), sbr_qmf_window + (576 >> div), out   , 64 >> div);
1225         out += 64 >> div;
1226     }
1227 }
1228
1229 static void autocorrelate(const float x[40][2], float phi[3][2][2], int lag)
1230 {
1231     int i;
1232     float real_sum = 0.0f;
1233     float imag_sum = 0.0f;
1234     if (lag) {
1235         for (i = 1; i < 38; i++) {
1236             real_sum += x[i][0] * x[i+lag][0] + x[i][1] * x[i+lag][1];
1237             imag_sum += x[i][0] * x[i+lag][1] - x[i][1] * x[i+lag][0];
1238         }
1239         phi[2-lag][1][0] = real_sum + x[ 0][0] * x[lag][0] + x[ 0][1] * x[lag][1];
1240         phi[2-lag][1][1] = imag_sum + x[ 0][0] * x[lag][1] - x[ 0][1] * x[lag][0];
1241         if (lag == 1) {
1242             phi[0][0][0] = real_sum + x[38][0] * x[39][0] + x[38][1] * x[39][1];
1243             phi[0][0][1] = imag_sum + x[38][0] * x[39][1] - x[38][1] * x[39][0];
1244         }
1245     } else {
1246         for (i = 1; i < 38; i++) {
1247             real_sum += x[i][0] * x[i][0] + x[i][1] * x[i][1];
1248         }
1249         phi[2][1][0] = real_sum + x[ 0][0] * x[ 0][0] + x[ 0][1] * x[ 0][1];
1250         phi[1][0][0] = real_sum + x[38][0] * x[38][0] + x[38][1] * x[38][1];
1251     }
1252 }
1253
1254 /** High Frequency Generation (14496-3 sp04 p214+) and Inverse Filtering
1255  * (14496-3 sp04 p214)
1256  * Warning: This routine does not seem numerically stable.
1257  */
1258 static void sbr_hf_inverse_filter(float (*alpha0)[2], float (*alpha1)[2],
1259                                   const float X_low[32][40][2], int k0)
1260 {
1261     int k;
1262     for (k = 0; k < k0; k++) {
1263         float phi[3][2][2], dk;
1264
1265         autocorrelate(X_low[k], phi, 0);
1266         autocorrelate(X_low[k], phi, 1);
1267         autocorrelate(X_low[k], phi, 2);
1268
1269         dk =  phi[2][1][0] * phi[1][0][0] -
1270              (phi[1][1][0] * phi[1][1][0] + phi[1][1][1] * phi[1][1][1]) / 1.000001f;
1271
1272         if (!dk) {
1273             alpha1[k][0] = 0;
1274             alpha1[k][1] = 0;
1275         } else {
1276             float temp_real, temp_im;
1277             temp_real = phi[0][0][0] * phi[1][1][0] -
1278                         phi[0][0][1] * phi[1][1][1] -
1279                         phi[0][1][0] * phi[1][0][0];
1280             temp_im   = phi[0][0][0] * phi[1][1][1] +
1281                         phi[0][0][1] * phi[1][1][0] -
1282                         phi[0][1][1] * phi[1][0][0];
1283
1284             alpha1[k][0] = temp_real / dk;
1285             alpha1[k][1] = temp_im   / dk;
1286         }
1287
1288         if (!phi[1][0][0]) {
1289             alpha0[k][0] = 0;
1290             alpha0[k][1] = 0;
1291         } else {
1292             float temp_real, temp_im;
1293             temp_real = phi[0][0][0] + alpha1[k][0] * phi[1][1][0] +
1294                                        alpha1[k][1] * phi[1][1][1];
1295             temp_im   = phi[0][0][1] + alpha1[k][1] * phi[1][1][0] -
1296                                        alpha1[k][0] * phi[1][1][1];
1297
1298             alpha0[k][0] = -temp_real / phi[1][0][0];
1299             alpha0[k][1] = -temp_im   / phi[1][0][0];
1300         }
1301
1302         if (alpha1[k][0] * alpha1[k][0] + alpha1[k][1] * alpha1[k][1] >= 16.0f ||
1303            alpha0[k][0] * alpha0[k][0] + alpha0[k][1] * alpha0[k][1] >= 16.0f) {
1304             alpha1[k][0] = 0;
1305             alpha1[k][1] = 0;
1306             alpha0[k][0] = 0;
1307             alpha0[k][1] = 0;
1308         }
1309     }
1310 }
1311
1312 /// Chirp Factors (14496-3 sp04 p214)
1313 static void sbr_chirp(SpectralBandReplication *sbr, SBRData *ch_data)
1314 {
1315     int i;
1316     float new_bw;
1317     static const float bw_tab[] = { 0.0f, 0.75f, 0.9f, 0.98f };
1318
1319     for (i = 0; i < sbr->n_q; i++) {
1320         if (ch_data->bs_invf_mode[0][i] + ch_data->bs_invf_mode[1][i] == 1) {
1321             new_bw = 0.6f;
1322         } else
1323             new_bw = bw_tab[ch_data->bs_invf_mode[0][i]];
1324
1325         if (new_bw < ch_data->bw_array[i]) {
1326             new_bw = 0.75f    * new_bw + 0.25f    * ch_data->bw_array[i];
1327         } else
1328             new_bw = 0.90625f * new_bw + 0.09375f * ch_data->bw_array[i];
1329         ch_data->bw_array[i] = new_bw < 0.015625f ? 0.0f : new_bw;
1330     }
1331 }
1332
1333 /// Generate the subband filtered lowband
1334 static int sbr_lf_gen(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
1335                       float X_low[32][40][2], const float W[2][32][32][2])
1336 {
1337     int i, k;
1338     const int t_HFGen = 8;
1339     const int i_f = 32;
1340     memset(X_low, 0, 32*sizeof(*X_low));
1341     for (k = 0; k < sbr->kx[1]; k++) {
1342         for (i = t_HFGen; i < i_f + t_HFGen; i++) {
1343             X_low[k][i][0] = W[1][i - t_HFGen][k][0];
1344             X_low[k][i][1] = W[1][i - t_HFGen][k][1];
1345         }
1346     }
1347     for (k = 0; k < sbr->kx[0]; k++) {
1348         for (i = 0; i < t_HFGen; i++) {
1349             X_low[k][i][0] = W[0][i + i_f - t_HFGen][k][0];
1350             X_low[k][i][1] = W[0][i + i_f - t_HFGen][k][1];
1351         }
1352     }
1353     return 0;
1354 }
1355
1356 /// High Frequency Generator (14496-3 sp04 p215)
1357 static int sbr_hf_gen(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
1358                       float X_high[64][40][2], const float X_low[32][40][2],
1359                       const float (*alpha0)[2], const float (*alpha1)[2],
1360                       const float bw_array[5], const uint8_t *t_env,
1361                       int bs_num_env)
1362 {
1363     int i, j, x;
1364     int g = 0;
1365     int k = sbr->kx[1];
1366     for (j = 0; j < sbr->num_patches; j++) {
1367         for (x = 0; x < sbr->patch_num_subbands[j]; x++, k++) {
1368             float alpha[4];
1369             const int p = sbr->patch_start_subband[j] + x;
1370             while (g <= sbr->n_q && k >= sbr->f_tablenoise[g])
1371                 g++;
1372             g--;
1373
1374             if (g < 0) {
1375                 av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR,
1376                        "ERROR : no subband found for frequency %d\n", k);
1377                 return -1;
1378             }
1379
1380             alpha[0] = alpha1[p][0] * bw_array[g] * bw_array[g];
1381             alpha[1] = alpha1[p][1] * bw_array[g] * bw_array[g];
1382             alpha[2] = alpha0[p][0] * bw_array[g];
1383             alpha[3] = alpha0[p][1] * bw_array[g];
1384
1385             for (i = 2 * t_env[0]; i < 2 * t_env[bs_num_env]; i++) {
1386                 const int idx = i + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET;
1387                 X_high[k][idx][0] =
1388                     X_low[p][idx - 2][0] * alpha[0] -
1389                     X_low[p][idx - 2][1] * alpha[1] +
1390                     X_low[p][idx - 1][0] * alpha[2] -
1391                     X_low[p][idx - 1][1] * alpha[3] +
1392                     X_low[p][idx][0];
1393                 X_high[k][idx][1] =
1394                     X_low[p][idx - 2][1] * alpha[0] +
1395                     X_low[p][idx - 2][0] * alpha[1] +
1396                     X_low[p][idx - 1][1] * alpha[2] +
1397                     X_low[p][idx - 1][0] * alpha[3] +
1398                     X_low[p][idx][1];
1399             }
1400         }
1401     }
1402     if (k < sbr->m[1] + sbr->kx[1])
1403         memset(X_high + k, 0, (sbr->m[1] + sbr->kx[1] - k) * sizeof(*X_high));
1404
1405     return 0;
1406 }
1407
1408 /// Generate the subband filtered lowband
1409 static int sbr_x_gen(SpectralBandReplication *sbr, float X[2][38][64],
1410                      const float X_low[32][40][2], const float Y[2][38][64][2],
1411                      int ch)
1412 {
1413     int k, i;
1414     const int i_f = 32;
1415     const int i_Temp = FFMAX(2*sbr->data[ch].t_env_num_env_old - i_f, 0);
1416     memset(X, 0, 2*sizeof(*X));
1417     for (k = 0; k < sbr->kx[0]; k++) {
1418         for (i = 0; i < i_Temp; i++) {
1419             X[0][i][k] = X_low[k][i + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET][0];
1420             X[1][i][k] = X_low[k][i + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET][1];
1421         }
1422     }
1423     for (; k < sbr->kx[0] + sbr->m[0]; k++) {
1424         for (i = 0; i < i_Temp; i++) {
1425             X[0][i][k] = Y[0][i + i_f][k][0];
1426             X[1][i][k] = Y[0][i + i_f][k][1];
1427         }
1428     }
1429
1430     for (k = 0; k < sbr->kx[1]; k++) {
1431         for (i = i_Temp; i < 38; i++) {
1432             X[0][i][k] = X_low[k][i + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET][0];
1433             X[1][i][k] = X_low[k][i + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET][1];
1434         }
1435     }
1436     for (; k < sbr->kx[1] + sbr->m[1]; k++) {
1437         for (i = i_Temp; i < i_f; i++) {
1438             X[0][i][k] = Y[1][i][k][0];
1439             X[1][i][k] = Y[1][i][k][1];
1440         }
1441     }
1442     return 0;
1443 }
1444
1445 /** High Frequency Adjustment (14496-3 sp04 p217) and Mapping
1446  * (14496-3 sp04 p217)
1447  */
1448 static void sbr_mapping(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
1449                         SBRData *ch_data, int e_a[2])
1450 {
1451     int e, i, m;
1452
1453     memset(ch_data->s_indexmapped[1], 0, 7*sizeof(ch_data->s_indexmapped[1]));
1454     for (e = 0; e < ch_data->bs_num_env; e++) {
1455         const unsigned int ilim = sbr->n[ch_data->bs_freq_res[e + 1]];
1456         uint16_t *table = ch_data->bs_freq_res[e + 1] ? sbr->f_tablehigh : sbr->f_tablelow;
1457         int k;
1458
1459         for (i = 0; i < ilim; i++)
1460             for (m = table[i]; m < table[i + 1]; m++)
1461                 sbr->e_origmapped[e][m - sbr->kx[1]] = ch_data->env_facs[e+1][i];
1462
1463         // ch_data->bs_num_noise > 1 => 2 noise floors
1464         k = (ch_data->bs_num_noise > 1) && (ch_data->t_env[e] >= ch_data->t_q[1]);
1465         for (i = 0; i < sbr->n_q; i++)
1466             for (m = sbr->f_tablenoise[i]; m < sbr->f_tablenoise[i + 1]; m++)
1467                 sbr->q_mapped[e][m - sbr->kx[1]] = ch_data->noise_facs[k+1][i];
1468
1469         for (i = 0; i < sbr->n[1]; i++) {
1470             if (ch_data->bs_add_harmonic_flag) {
1471                 const unsigned int m_midpoint =
1472                     (sbr->f_tablehigh[i] + sbr->f_tablehigh[i + 1]) >> 1;
1473
1474                 ch_data->s_indexmapped[e + 1][m_midpoint - sbr->kx[1]] = ch_data->bs_add_harmonic[i] *
1475                     (e >= e_a[1] || (ch_data->s_indexmapped[0][m_midpoint - sbr->kx[1]] == 1));
1476             }
1477         }
1478
1479         for (i = 0; i < ilim; i++) {
1480             int additional_sinusoid_present = 0;
1481             for (m = table[i]; m < table[i + 1]; m++) {
1482                 if (ch_data->s_indexmapped[e + 1][m - sbr->kx[1]]) {
1483                     additional_sinusoid_present = 1;
1484                     break;
1485                 }
1486             }
1487             memset(&sbr->s_mapped[e][table[i] - sbr->kx[1]], additional_sinusoid_present,
1488                    (table[i + 1] - table[i]) * sizeof(sbr->s_mapped[e][0]));
1489         }
1490     }
1491
1492     memcpy(ch_data->s_indexmapped[0], ch_data->s_indexmapped[ch_data->bs_num_env], sizeof(ch_data->s_indexmapped[0]));
1493 }
1494
1495 /// Estimation of current envelope (14496-3 sp04 p218)
1496 static void sbr_env_estimate(float (*e_curr)[48], float X_high[64][40][2],
1497                              SpectralBandReplication *sbr, SBRData *ch_data)
1498 {
1499     int e, i, m;
1500
1501     if (sbr->bs_interpol_freq) {
1502         for (e = 0; e < ch_data->bs_num_env; e++) {
1503             const float recip_env_size = 0.5f / (ch_data->t_env[e + 1] - ch_data->t_env[e]);
1504             int ilb = ch_data->t_env[e]     * 2 + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET;
1505             int iub = ch_data->t_env[e + 1] * 2 + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET;
1506
1507             for (m = 0; m < sbr->m[1]; m++) {
1508                 float sum = 0.0f;
1509
1510                 for (i = ilb; i < iub; i++) {
1511                     sum += X_high[m + sbr->kx[1]][i][0] * X_high[m + sbr->kx[1]][i][0] +
1512                            X_high[m + sbr->kx[1]][i][1] * X_high[m + sbr->kx[1]][i][1];
1513                 }
1514                 e_curr[e][m] = sum * recip_env_size;
1515             }
1516         }
1517     } else {
1518         int k, p;
1519
1520         for (e = 0; e < ch_data->bs_num_env; e++) {
1521             const int env_size = 2 * (ch_data->t_env[e + 1] - ch_data->t_env[e]);
1522             int ilb = ch_data->t_env[e]     * 2 + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET;
1523             int iub = ch_data->t_env[e + 1] * 2 + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET;
1524             const uint16_t *table = ch_data->bs_freq_res[e + 1] ? sbr->f_tablehigh : sbr->f_tablelow;
1525
1526             for (p = 0; p < sbr->n[ch_data->bs_freq_res[e + 1]]; p++) {
1527                 float sum = 0.0f;
1528                 const int den = env_size * (table[p + 1] - table[p]);
1529
1530                 for (k = table[p]; k < table[p + 1]; k++) {
1531                     for (i = ilb; i < iub; i++) {
1532                         sum += X_high[k][i][0] * X_high[k][i][0] +
1533                                X_high[k][i][1] * X_high[k][i][1];
1534                     }
1535                 }
1536                 sum /= den;
1537                 for (k = table[p]; k < table[p + 1]; k++) {
1538                     e_curr[e][k - sbr->kx[1]] = sum;
1539                 }
1540             }
1541         }
1542     }
1543 }
1544
1545 /**
1546  * Calculation of levels of additional HF signal components (14496-3 sp04 p219)
1547  * and Calculation of gain (14496-3 sp04 p219)
1548  */
1549 static void sbr_gain_calc(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
1550                           SBRData *ch_data, const int e_a[2])
1551 {
1552     int e, k, m;
1553     // max gain limits : -3dB, 0dB, 3dB, inf dB (limiter off)
1554     static const float limgain[4] = { 0.70795, 1.0, 1.41254, 10000000000 };
1555
1556     for (e = 0; e < ch_data->bs_num_env; e++) {
1557         int delta = !((e == e_a[1]) || (e == e_a[0]));
1558         for (k = 0; k < sbr->n_lim; k++) {
1559             float gain_boost, gain_max;
1560             float sum[2] = { 0.0f, 0.0f };
1561             for (m = sbr->f_tablelim[k] - sbr->kx[1]; m < sbr->f_tablelim[k + 1] - sbr->kx[1]; m++) {
1562                 const float temp = sbr->e_origmapped[e][m] / (1.0f + sbr->q_mapped[e][m]);
1563                 sbr->q_m[e][m] = sqrtf(temp * sbr->q_mapped[e][m]);
1564                 sbr->s_m[e][m] = sqrtf(temp * ch_data->s_indexmapped[e + 1][m]);
1565                 if (!sbr->s_mapped[e][m]) {
1566                     sbr->gain[e][m] = sqrtf(sbr->e_origmapped[e][m] /
1567                                             ((1.0f + sbr->e_curr[e][m]) *
1568                                              (1.0f + sbr->q_mapped[e][m] * delta)));
1569                 } else {
1570                     sbr->gain[e][m] = sqrtf(sbr->e_origmapped[e][m] * sbr->q_mapped[e][m] /
1571                                             ((1.0f + sbr->e_curr[e][m]) *
1572                                              (1.0f + sbr->q_mapped[e][m])));
1573                 }
1574             }
1575             for (m = sbr->f_tablelim[k] - sbr->kx[1]; m < sbr->f_tablelim[k + 1] - sbr->kx[1]; m++) {
1576                 sum[0] += sbr->e_origmapped[e][m];
1577                 sum[1] += sbr->e_curr[e][m];
1578             }
1579             gain_max = limgain[sbr->bs_limiter_gains] * sqrtf((FLT_EPSILON + sum[0]) / (FLT_EPSILON + sum[1]));
1580             gain_max = FFMIN(100000.f, gain_max);
1581             for (m = sbr->f_tablelim[k] - sbr->kx[1]; m < sbr->f_tablelim[k + 1] - sbr->kx[1]; m++) {
1582                 float q_m_max   = sbr->q_m[e][m] * gain_max / sbr->gain[e][m];
1583                 sbr->q_m[e][m]  = FFMIN(sbr->q_m[e][m], q_m_max);
1584                 sbr->gain[e][m] = FFMIN(sbr->gain[e][m], gain_max);
1585             }
1586             sum[0] = sum[1] = 0.0f;
1587             for (m = sbr->f_tablelim[k] - sbr->kx[1]; m < sbr->f_tablelim[k + 1] - sbr->kx[1]; m++) {
1588                 sum[0] += sbr->e_origmapped[e][m];
1589                 sum[1] += sbr->e_curr[e][m] * sbr->gain[e][m] * sbr->gain[e][m]
1590                           + sbr->s_m[e][m] * sbr->s_m[e][m]
1591                           + (delta && !sbr->s_m[e][m]) * sbr->q_m[e][m] * sbr->q_m[e][m];
1592             }
1593             gain_boost = sqrtf((FLT_EPSILON + sum[0]) / (FLT_EPSILON + sum[1]));
1594             gain_boost = FFMIN(1.584893192f, gain_boost);
1595             for (m = sbr->f_tablelim[k] - sbr->kx[1]; m < sbr->f_tablelim[k + 1] - sbr->kx[1]; m++) {
1596                 sbr->gain[e][m] *= gain_boost;
1597                 sbr->q_m[e][m]  *= gain_boost;
1598                 sbr->s_m[e][m]  *= gain_boost;
1599             }
1600         }
1601     }
1602 }
1603
1604 /// Assembling HF Signals (14496-3 sp04 p220)
1605 static void sbr_hf_assemble(float Y[2][38][64][2], const float X_high[64][40][2],
1606                             SpectralBandReplication *sbr, SBRData *ch_data,
1607                             const int e_a[2])
1608 {
1609     int e, i, j, m;
1610     const int h_SL = 4 * !sbr->bs_smoothing_mode;
1611     const int kx = sbr->kx[1];
1612     const int m_max = sbr->m[1];
1613     static const float h_smooth[5] = {
1614         0.33333333333333,
1615         0.30150283239582,
1616         0.21816949906249,
1617         0.11516383427084,
1618         0.03183050093751,
1619     };
1620     static const int8_t phi[2][4] = {
1621         {  1,  0, -1,  0}, // real
1622         {  0,  1,  0, -1}, // imaginary
1623     };
1624     float (*g_temp)[48] = ch_data->g_temp, (*q_temp)[48] = ch_data->q_temp;
1625     int indexnoise = ch_data->f_indexnoise;
1626     int indexsine  = ch_data->f_indexsine;
1627     memcpy(Y[0], Y[1], sizeof(Y[0]));
1628
1629     if (sbr->reset) {
1630         for (i = 0; i < h_SL; i++) {
1631             memcpy(g_temp[i + 2*ch_data->t_env[0]], sbr->gain[0], m_max * sizeof(sbr->gain[0][0]));
1632             memcpy(q_temp[i + 2*ch_data->t_env[0]], sbr->q_m[0],  m_max * sizeof(sbr->q_m[0][0]));
1633         }
1634     } else if (h_SL) {
1635         memcpy(g_temp[2*ch_data->t_env[0]], g_temp[2*ch_data->t_env_num_env_old], 4*sizeof(g_temp[0]));
1636         memcpy(q_temp[2*ch_data->t_env[0]], q_temp[2*ch_data->t_env_num_env_old], 4*sizeof(q_temp[0]));
1637     }
1638
1639     for (e = 0; e < ch_data->bs_num_env; e++) {
1640         for (i = 2 * ch_data->t_env[e]; i < 2 * ch_data->t_env[e + 1]; i++) {
1641             memcpy(g_temp[h_SL + i], sbr->gain[e], m_max * sizeof(sbr->gain[0][0]));
1642             memcpy(q_temp[h_SL + i], sbr->q_m[e],  m_max * sizeof(sbr->q_m[0][0]));
1643         }
1644     }
1645
1646     for (e = 0; e < ch_data->bs_num_env; e++) {
1647         for (i = 2 * ch_data->t_env[e]; i < 2 * ch_data->t_env[e + 1]; i++) {
1648             int phi_sign = (1 - 2*(kx & 1));
1649
1650             if (h_SL && e != e_a[0] && e != e_a[1]) {
1651                 for (m = 0; m < m_max; m++) {
1652                     const int idx1 = i + h_SL;
1653                     float g_filt = 0.0f;
1654                     for (j = 0; j <= h_SL; j++)
1655                         g_filt += g_temp[idx1 - j][m] * h_smooth[j];
1656                     Y[1][i][m + kx][0] =
1657                         X_high[m + kx][i + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET][0] * g_filt;
1658                     Y[1][i][m + kx][1] =
1659                         X_high[m + kx][i + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET][1] * g_filt;
1660                 }
1661             } else {
1662                 for (m = 0; m < m_max; m++) {
1663                     const float g_filt = g_temp[i + h_SL][m];
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             }
1670
1671             if (e != e_a[0] && e != e_a[1]) {
1672                 for (m = 0; m < m_max; m++) {
1673                     indexnoise = (indexnoise + 1) & 0x1ff;
1674                     if (sbr->s_m[e][m]) {
1675                         Y[1][i][m + kx][0] +=
1676                             sbr->s_m[e][m] * phi[0][indexsine];
1677                         Y[1][i][m + kx][1] +=
1678                             sbr->s_m[e][m] * (phi[1][indexsine] * phi_sign);
1679                     } else {
1680                         float q_filt;
1681                         if (h_SL) {
1682                             const int idx1 = i + h_SL;
1683                             q_filt = 0.0f;
1684                             for (j = 0; j <= h_SL; j++)
1685                                 q_filt += q_temp[idx1 - j][m] * h_smooth[j];
1686                         } else {
1687                             q_filt = q_temp[i][m];
1688                         }
1689                         Y[1][i][m + kx][0] +=
1690                             q_filt * sbr_noise_table[indexnoise][0];
1691                         Y[1][i][m + kx][1] +=
1692                             q_filt * sbr_noise_table[indexnoise][1];
1693                     }
1694                     phi_sign = -phi_sign;
1695                 }
1696             } else {
1697                 indexnoise = (indexnoise + m_max) & 0x1ff;
1698                 for (m = 0; m < m_max; m++) {
1699                     Y[1][i][m + kx][0] +=
1700                         sbr->s_m[e][m] * phi[0][indexsine];
1701                     Y[1][i][m + kx][1] +=
1702                         sbr->s_m[e][m] * (phi[1][indexsine] * phi_sign);
1703                     phi_sign = -phi_sign;
1704                 }
1705             }
1706             indexsine = (indexsine + 1) & 3;
1707         }
1708     }
1709     ch_data->f_indexnoise = indexnoise;
1710     ch_data->f_indexsine  = indexsine;
1711 }
1712
1713 void ff_sbr_apply(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr, int id_aac,
1714                   float* L, float* R)
1715 {
1716     int downsampled = ac->m4ac.ext_sample_rate < sbr->sample_rate;
1717     int ch;
1718     int nch = (id_aac == TYPE_CPE) ? 2 : 1;
1719
1720     if (sbr->start) {
1721         sbr_dequant(sbr, id_aac);
1722     }
1723     for (ch = 0; ch < nch; ch++) {
1724         /* decode channel */
1725         sbr_qmf_analysis(&ac->dsp, &sbr->mdct_ana, ch ? R : L, sbr->data[ch].analysis_filterbank_samples,
1726                          (float*)sbr->qmf_filter_scratch,
1727                          sbr->data[ch].W);
1728         sbr_lf_gen(ac, sbr, sbr->X_low, sbr->data[ch].W);
1729         if (sbr->start) {
1730             sbr_hf_inverse_filter(sbr->alpha0, sbr->alpha1, sbr->X_low, sbr->k[0]);
1731             sbr_chirp(sbr, &sbr->data[ch]);
1732             sbr_hf_gen(ac, sbr, sbr->X_high, sbr->X_low, sbr->alpha0, sbr->alpha1,
1733                        sbr->data[ch].bw_array, sbr->data[ch].t_env,
1734                        sbr->data[ch].bs_num_env);
1735
1736             // hf_adj
1737             sbr_mapping(ac, sbr, &sbr->data[ch], sbr->data[ch].e_a);
1738             sbr_env_estimate(sbr->e_curr, sbr->X_high, sbr, &sbr->data[ch]);
1739             sbr_gain_calc(ac, sbr, &sbr->data[ch], sbr->data[ch].e_a);
1740             sbr_hf_assemble(sbr->data[ch].Y, sbr->X_high, sbr, &sbr->data[ch],
1741                             sbr->data[ch].e_a);
1742         }
1743
1744         /* synthesis */
1745         sbr_x_gen(sbr, sbr->X[ch], sbr->X_low, sbr->data[ch].Y, ch);
1746     }
1747
1748     if (ac->m4ac.ps == 1) {
1749         if (sbr->ps.start) {
1750             ff_ps_apply(ac->avctx, &sbr->ps, sbr->X[0], sbr->X[1], sbr->kx[1] + sbr->m[1]);
1751         } else {
1752             memcpy(sbr->X[1], sbr->X[0], sizeof(sbr->X[0]));
1753         }
1754         nch = 2;
1755     }
1756
1757     sbr_qmf_synthesis(&ac->dsp, &sbr->mdct, L, sbr->X[0], sbr->qmf_filter_scratch,
1758                       sbr->data[0].synthesis_filterbank_samples,
1759                       &sbr->data[0].synthesis_filterbank_samples_offset,
1760                       downsampled);
1761     if (nch == 2)
1762         sbr_qmf_synthesis(&ac->dsp, &sbr->mdct, R, sbr->X[1], sbr->qmf_filter_scratch,
1763                           sbr->data[1].synthesis_filterbank_samples,
1764                           &sbr->data[1].synthesis_filterbank_samples_offset,
1765                           downsampled);
1766 }