b1eb684564a81280adaf514f6f4b2ed23647e2b5
[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[5];
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 *avccontext, int n_master, int bs_xover_band)
297 {
298     // Requirements (14496-3 sp04 p205)
299     if (n_master <= 0) {
300         av_log(avccontext, AV_LOG_ERROR, "Invalid n_master: %d\n", n_master);
301         return -1;
302     }
303     if (bs_xover_band >= n_master) {
304         av_log(avccontext, 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->avccontext, 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->avccontext, 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->avccontext, 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->avccontext, 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->avccontext, 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->avccontext, 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->avccontext, 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->avccontext, 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->avccontext, 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         sbr->patch_num_subbands[sbr->num_patches]  = FFMAX(sb - usb, 0);
523         sbr->patch_start_subband[sbr->num_patches] = sbr->k[0] - odd - sbr->patch_num_subbands[sbr->num_patches];
524
525         if (sbr->patch_num_subbands[sbr->num_patches] > 0) {
526             usb = sb;
527             msb = sb;
528             sbr->num_patches++;
529         } else
530             msb = sbr->kx[1];
531
532         if (sbr->f_master[k] - sb < 3)
533             k = sbr->n_master;
534     } while (sb != sbr->kx[1] + sbr->m[1]);
535
536     if (sbr->patch_num_subbands[sbr->num_patches-1] < 3 && sbr->num_patches > 1)
537         sbr->num_patches--;
538
539     // Requirements (14496-3 sp04 p205) sets the maximum number of patches to 5
540     // However the Coding Technologies decoder check uses 6 patches
541     if (sbr->num_patches > 6) {
542         av_log(ac->avccontext, AV_LOG_ERROR, "Too many patches: %d\n", sbr->num_patches);
543         return -1;
544     }
545
546     return 0;
547 }
548
549 /// Derived Frequency Band Tables (14496-3 sp04 p197)
550 static int sbr_make_f_derived(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr)
551 {
552     int k, temp;
553
554     sbr->n[1] = sbr->n_master - sbr->spectrum_params.bs_xover_band;
555     sbr->n[0] = (sbr->n[1] + 1) >> 1;
556
557     memcpy(sbr->f_tablehigh, &sbr->f_master[sbr->spectrum_params.bs_xover_band],
558            (sbr->n[1] + 1) * sizeof(sbr->f_master[0]));
559     sbr->m[1] = sbr->f_tablehigh[sbr->n[1]] - sbr->f_tablehigh[0];
560     sbr->kx[1] = sbr->f_tablehigh[0];
561
562     // Requirements (14496-3 sp04 p205)
563     if (sbr->kx[1] + sbr->m[1] > 64) {
564         av_log(ac->avccontext, AV_LOG_ERROR,
565                "Stop frequency border too high: %d\n", sbr->kx[1] + sbr->m[1]);
566         return -1;
567     }
568     if (sbr->kx[1] > 32) {
569         av_log(ac->avccontext, AV_LOG_ERROR, "Start frequency border too high: %d\n", sbr->kx[1]);
570         return -1;
571     }
572
573     sbr->f_tablelow[0] = sbr->f_tablehigh[0];
574     temp = sbr->n[1] & 1;
575     for (k = 1; k <= sbr->n[0]; k++)
576         sbr->f_tablelow[k] = sbr->f_tablehigh[2 * k - temp];
577
578     sbr->n_q = FFMAX(1, lrintf(sbr->spectrum_params.bs_noise_bands *
579                                log2f(sbr->k[2] / (float)sbr->kx[1]))); // 0 <= bs_noise_bands <= 3
580     if (sbr->n_q > 5) {
581         av_log(ac->avccontext, AV_LOG_ERROR, "Too many noise floor scale factors: %d\n", sbr->n_q);
582         return -1;
583     }
584
585     sbr->f_tablenoise[0] = sbr->f_tablelow[0];
586     temp = 0;
587     for (k = 1; k <= sbr->n_q; k++) {
588         temp += (sbr->n[0] - temp) / (sbr->n_q + 1 - k);
589         sbr->f_tablenoise[k] = sbr->f_tablelow[temp];
590     }
591
592     if (sbr_hf_calc_npatches(ac, sbr) < 0)
593         return -1;
594
595     sbr_make_f_tablelim(sbr);
596
597     sbr->data[0].f_indexnoise = 0;
598     sbr->data[1].f_indexnoise = 0;
599
600     return 0;
601 }
602
603 static av_always_inline void get_bits1_vector(GetBitContext *gb, uint8_t *vec,
604                                               int elements)
605 {
606     int i;
607     for (i = 0; i < elements; i++) {
608         vec[i] = get_bits1(gb);
609     }
610 }
611
612 /** ceil(log2(index+1)) */
613 static const int8_t ceil_log2[] = {
614     0, 1, 2, 2, 3, 3,
615 };
616
617 static int read_sbr_grid(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
618                          GetBitContext *gb, SBRData *ch_data)
619 {
620     int i;
621     unsigned bs_pointer = 0;
622     // frameLengthFlag ? 15 : 16; 960 sample length frames unsupported; this value is numTimeSlots
623     int abs_bord_trail = 16;
624     int num_rel_lead, num_rel_trail;
625     unsigned bs_num_env_old = ch_data->bs_num_env;
626
627     ch_data->bs_freq_res[0] = ch_data->bs_freq_res[ch_data->bs_num_env];
628     ch_data->bs_amp_res = sbr->bs_amp_res_header;
629     ch_data->t_env_num_env_old = ch_data->t_env[bs_num_env_old];
630
631     switch (ch_data->bs_frame_class = get_bits(gb, 2)) {
632     case FIXFIX:
633         ch_data->bs_num_env                 = 1 << get_bits(gb, 2);
634         num_rel_lead                        = ch_data->bs_num_env - 1;
635         if (ch_data->bs_num_env == 1)
636             ch_data->bs_amp_res = 0;
637
638         if (ch_data->bs_num_env > 4) {
639             av_log(ac->avccontext, AV_LOG_ERROR,
640                    "Invalid bitstream, too many SBR envelopes in FIXFIX type SBR frame: %d\n",
641                    ch_data->bs_num_env);
642             return -1;
643         }
644
645         ch_data->t_env[0]                   = 0;
646         ch_data->t_env[ch_data->bs_num_env] = abs_bord_trail;
647
648         abs_bord_trail = (abs_bord_trail + (ch_data->bs_num_env >> 1)) /
649                    ch_data->bs_num_env;
650         for (i = 0; i < num_rel_lead; i++)
651             ch_data->t_env[i + 1] = ch_data->t_env[i] + abs_bord_trail;
652
653         ch_data->bs_freq_res[1] = get_bits1(gb);
654         for (i = 1; i < ch_data->bs_num_env; i++)
655             ch_data->bs_freq_res[i + 1] = ch_data->bs_freq_res[1];
656         break;
657     case FIXVAR:
658         abs_bord_trail                     += get_bits(gb, 2);
659         num_rel_trail                       = get_bits(gb, 2);
660         ch_data->bs_num_env                 = num_rel_trail + 1;
661         ch_data->t_env[0]                   = 0;
662         ch_data->t_env[ch_data->bs_num_env] = abs_bord_trail;
663
664         for (i = 0; i < num_rel_trail; i++)
665             ch_data->t_env[ch_data->bs_num_env - 1 - i] =
666                 ch_data->t_env[ch_data->bs_num_env - i] - 2 * get_bits(gb, 2) - 2;
667
668         bs_pointer = get_bits(gb, ceil_log2[ch_data->bs_num_env]);
669
670         for (i = 0; i < ch_data->bs_num_env; i++)
671             ch_data->bs_freq_res[ch_data->bs_num_env - i] = get_bits1(gb);
672         break;
673     case VARFIX:
674         ch_data->t_env[0]                   = get_bits(gb, 2);
675         num_rel_lead                        = get_bits(gb, 2);
676         ch_data->bs_num_env                 = num_rel_lead + 1;
677         ch_data->t_env[ch_data->bs_num_env] = abs_bord_trail;
678
679         for (i = 0; i < num_rel_lead; i++)
680             ch_data->t_env[i + 1] = ch_data->t_env[i] + 2 * get_bits(gb, 2) + 2;
681
682         bs_pointer = get_bits(gb, ceil_log2[ch_data->bs_num_env]);
683
684         get_bits1_vector(gb, ch_data->bs_freq_res + 1, ch_data->bs_num_env);
685         break;
686     case VARVAR:
687         ch_data->t_env[0]                   = get_bits(gb, 2);
688         abs_bord_trail                     += get_bits(gb, 2);
689         num_rel_lead                        = get_bits(gb, 2);
690         num_rel_trail                       = get_bits(gb, 2);
691         ch_data->bs_num_env                 = num_rel_lead + num_rel_trail + 1;
692
693         if (ch_data->bs_num_env > 5) {
694             av_log(ac->avccontext, AV_LOG_ERROR,
695                    "Invalid bitstream, too many SBR envelopes in VARVAR type SBR frame: %d\n",
696                    ch_data->bs_num_env);
697             return -1;
698         }
699
700         ch_data->t_env[ch_data->bs_num_env] = abs_bord_trail;
701
702         for (i = 0; i < num_rel_lead; i++)
703             ch_data->t_env[i + 1] = ch_data->t_env[i] + 2 * get_bits(gb, 2) + 2;
704         for (i = 0; i < num_rel_trail; i++)
705             ch_data->t_env[ch_data->bs_num_env - 1 - i] =
706                 ch_data->t_env[ch_data->bs_num_env - i] - 2 * get_bits(gb, 2) - 2;
707
708         bs_pointer = get_bits(gb, ceil_log2[ch_data->bs_num_env]);
709
710         get_bits1_vector(gb, ch_data->bs_freq_res + 1, ch_data->bs_num_env);
711         break;
712     }
713
714     if (bs_pointer > ch_data->bs_num_env + 1) {
715         av_log(ac->avccontext, AV_LOG_ERROR,
716                "Invalid bitstream, bs_pointer points to a middle noise border outside the time borders table: %d\n",
717                bs_pointer);
718         return -1;
719     }
720
721     ch_data->bs_num_noise = (ch_data->bs_num_env > 1) + 1;
722
723     ch_data->t_q[0]                     = ch_data->t_env[0];
724     ch_data->t_q[ch_data->bs_num_noise] = ch_data->t_env[ch_data->bs_num_env];
725     if (ch_data->bs_num_noise > 1) {
726         unsigned int idx;
727         if (ch_data->bs_frame_class == FIXFIX) {
728             idx = ch_data->bs_num_env >> 1;
729         } else if (ch_data->bs_frame_class & 1) { // FIXVAR or VARVAR
730             idx = ch_data->bs_num_env - FFMAX(bs_pointer - 1, 1);
731         } else { // VARFIX
732             if (!bs_pointer)
733                 idx = 1;
734             else if (bs_pointer == 1)
735                 idx = ch_data->bs_num_env - 1;
736             else // bs_pointer > 1
737                 idx = bs_pointer - 1;
738         }
739         ch_data->t_q[1] = ch_data->t_env[idx];
740     }
741
742     ch_data->e_a[0] = -(ch_data->e_a[1] != bs_num_env_old); // l_APrev
743     ch_data->e_a[1] = -1;
744     if ((ch_data->bs_frame_class & 1) && bs_pointer) { // FIXVAR or VARVAR and bs_pointer != 0
745         ch_data->e_a[1] = ch_data->bs_num_env + 1 - bs_pointer;
746     } else if ((ch_data->bs_frame_class == 2) && (bs_pointer > 1)) // VARFIX and bs_pointer > 1
747         ch_data->e_a[1] = bs_pointer - 1;
748
749     return 0;
750 }
751
752 static void copy_sbr_grid(SBRData *dst, const SBRData *src) {
753     //These variables are saved from the previous frame rather than copied
754     dst->bs_freq_res[0]    = dst->bs_freq_res[dst->bs_num_env];
755     dst->t_env_num_env_old = dst->t_env[dst->bs_num_env];
756     dst->e_a[0]            = -(dst->e_a[1] != dst->bs_num_env);
757
758     //These variables are read from the bitstream and therefore copied
759     memcpy(dst->bs_freq_res+1, src->bs_freq_res+1, sizeof(dst->bs_freq_res)-sizeof(*dst->bs_freq_res));
760     memcpy(dst->t_env,         src->t_env,         sizeof(dst->t_env));
761     memcpy(dst->t_q,           src->t_q,           sizeof(dst->t_q));
762     dst->bs_num_env        = src->bs_num_env;
763     dst->bs_amp_res        = src->bs_amp_res;
764     dst->bs_num_noise      = src->bs_num_noise;
765     dst->bs_frame_class    = src->bs_frame_class;
766     dst->e_a[1]            = src->e_a[1];
767 }
768
769 /// Read how the envelope and noise floor data is delta coded
770 static void read_sbr_dtdf(SpectralBandReplication *sbr, GetBitContext *gb,
771                           SBRData *ch_data)
772 {
773     get_bits1_vector(gb, ch_data->bs_df_env,   ch_data->bs_num_env);
774     get_bits1_vector(gb, ch_data->bs_df_noise, ch_data->bs_num_noise);
775 }
776
777 /// Read inverse filtering data
778 static void read_sbr_invf(SpectralBandReplication *sbr, GetBitContext *gb,
779                           SBRData *ch_data)
780 {
781     int i;
782
783     memcpy(ch_data->bs_invf_mode[1], ch_data->bs_invf_mode[0], 5 * sizeof(uint8_t));
784     for (i = 0; i < sbr->n_q; i++)
785         ch_data->bs_invf_mode[0][i] = get_bits(gb, 2);
786 }
787
788 static void read_sbr_envelope(SpectralBandReplication *sbr, GetBitContext *gb,
789                               SBRData *ch_data, int ch)
790 {
791     int bits;
792     int i, j, k;
793     VLC_TYPE (*t_huff)[2], (*f_huff)[2];
794     int t_lav, f_lav;
795     const int delta = (ch == 1 && sbr->bs_coupling == 1) + 1;
796     const int odd = sbr->n[1] & 1;
797
798     if (sbr->bs_coupling && ch) {
799         if (ch_data->bs_amp_res) {
800             bits   = 5;
801             t_huff = vlc_sbr[T_HUFFMAN_ENV_BAL_3_0DB].table;
802             t_lav  = vlc_sbr_lav[T_HUFFMAN_ENV_BAL_3_0DB];
803             f_huff = vlc_sbr[F_HUFFMAN_ENV_BAL_3_0DB].table;
804             f_lav  = vlc_sbr_lav[F_HUFFMAN_ENV_BAL_3_0DB];
805         } else {
806             bits   = 6;
807             t_huff = vlc_sbr[T_HUFFMAN_ENV_BAL_1_5DB].table;
808             t_lav  = vlc_sbr_lav[T_HUFFMAN_ENV_BAL_1_5DB];
809             f_huff = vlc_sbr[F_HUFFMAN_ENV_BAL_1_5DB].table;
810             f_lav  = vlc_sbr_lav[F_HUFFMAN_ENV_BAL_1_5DB];
811         }
812     } else {
813         if (ch_data->bs_amp_res) {
814             bits   = 6;
815             t_huff = vlc_sbr[T_HUFFMAN_ENV_3_0DB].table;
816             t_lav  = vlc_sbr_lav[T_HUFFMAN_ENV_3_0DB];
817             f_huff = vlc_sbr[F_HUFFMAN_ENV_3_0DB].table;
818             f_lav  = vlc_sbr_lav[F_HUFFMAN_ENV_3_0DB];
819         } else {
820             bits   = 7;
821             t_huff = vlc_sbr[T_HUFFMAN_ENV_1_5DB].table;
822             t_lav  = vlc_sbr_lav[T_HUFFMAN_ENV_1_5DB];
823             f_huff = vlc_sbr[F_HUFFMAN_ENV_1_5DB].table;
824             f_lav  = vlc_sbr_lav[F_HUFFMAN_ENV_1_5DB];
825         }
826     }
827
828     for (i = 0; i < ch_data->bs_num_env; i++) {
829         if (ch_data->bs_df_env[i]) {
830             // bs_freq_res[0] == bs_freq_res[bs_num_env] from prev frame
831             if (ch_data->bs_freq_res[i + 1] == ch_data->bs_freq_res[i]) {
832                 for (j = 0; j < sbr->n[ch_data->bs_freq_res[i + 1]]; j++)
833                     ch_data->env_facs[i + 1][j] = ch_data->env_facs[i][j] + delta * (get_vlc2(gb, t_huff, 9, 3) - t_lav);
834             } else if (ch_data->bs_freq_res[i + 1]) {
835                 for (j = 0; j < sbr->n[ch_data->bs_freq_res[i + 1]]; j++) {
836                     k = (j + odd) >> 1; // find k such that f_tablelow[k] <= f_tablehigh[j] < f_tablelow[k + 1]
837                     ch_data->env_facs[i + 1][j] = ch_data->env_facs[i][k] + delta * (get_vlc2(gb, t_huff, 9, 3) - t_lav);
838                 }
839             } else {
840                 for (j = 0; j < sbr->n[ch_data->bs_freq_res[i + 1]]; j++) {
841                     k = j ? 2*j - odd : 0; // find k such that f_tablehigh[k] == f_tablelow[j]
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             }
845         } else {
846             ch_data->env_facs[i + 1][0] = delta * get_bits(gb, bits); // bs_env_start_value_balance
847             for (j = 1; j < sbr->n[ch_data->bs_freq_res[i + 1]]; j++)
848                 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);
849         }
850     }
851
852     //assign 0th elements of env_facs from last elements
853     memcpy(ch_data->env_facs[0], ch_data->env_facs[ch_data->bs_num_env],
854            sizeof(ch_data->env_facs[0]));
855 }
856
857 static void read_sbr_noise(SpectralBandReplication *sbr, GetBitContext *gb,
858                            SBRData *ch_data, int ch)
859 {
860     int i, j;
861     VLC_TYPE (*t_huff)[2], (*f_huff)[2];
862     int t_lav, f_lav;
863     int delta = (ch == 1 && sbr->bs_coupling == 1) + 1;
864
865     if (sbr->bs_coupling && ch) {
866         t_huff = vlc_sbr[T_HUFFMAN_NOISE_BAL_3_0DB].table;
867         t_lav  = vlc_sbr_lav[T_HUFFMAN_NOISE_BAL_3_0DB];
868         f_huff = vlc_sbr[F_HUFFMAN_ENV_BAL_3_0DB].table;
869         f_lav  = vlc_sbr_lav[F_HUFFMAN_ENV_BAL_3_0DB];
870     } else {
871         t_huff = vlc_sbr[T_HUFFMAN_NOISE_3_0DB].table;
872         t_lav  = vlc_sbr_lav[T_HUFFMAN_NOISE_3_0DB];
873         f_huff = vlc_sbr[F_HUFFMAN_ENV_3_0DB].table;
874         f_lav  = vlc_sbr_lav[F_HUFFMAN_ENV_3_0DB];
875     }
876
877     for (i = 0; i < ch_data->bs_num_noise; i++) {
878         if (ch_data->bs_df_noise[i]) {
879             for (j = 0; j < sbr->n_q; j++)
880                 ch_data->noise_facs[i + 1][j] = ch_data->noise_facs[i][j] + delta * (get_vlc2(gb, t_huff, 9, 2) - t_lav);
881         } else {
882             ch_data->noise_facs[i + 1][0] = delta * get_bits(gb, 5); // bs_noise_start_value_balance or bs_noise_start_value_level
883             for (j = 1; j < sbr->n_q; j++)
884                 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);
885         }
886     }
887
888     //assign 0th elements of noise_facs from last elements
889     memcpy(ch_data->noise_facs[0], ch_data->noise_facs[ch_data->bs_num_noise],
890            sizeof(ch_data->noise_facs[0]));
891 }
892
893 static void read_sbr_extension(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
894                                GetBitContext *gb,
895                                int bs_extension_id, int *num_bits_left)
896 {
897 //TODO - implement ps_data for parametric stereo parsing
898     switch (bs_extension_id) {
899     case EXTENSION_ID_PS:
900         if (!ac->m4ac.ps) {
901             av_log(ac->avccontext, AV_LOG_ERROR, "Parametric Stereo signaled to be not-present but was found in the bitstream.\n");
902             skip_bits_long(gb, *num_bits_left); // bs_fill_bits
903             *num_bits_left = 0;
904         } else {
905 #if 0
906             *num_bits_left -= ff_ps_data(gb, ps);
907 #else
908             av_log_missing_feature(ac->avccontext, "Parametric Stereo is", 0);
909             skip_bits_long(gb, *num_bits_left); // bs_fill_bits
910             *num_bits_left = 0;
911 #endif
912         }
913         break;
914     default:
915         av_log_missing_feature(ac->avccontext, "Reserved SBR extensions are", 1);
916         skip_bits_long(gb, *num_bits_left); // bs_fill_bits
917         *num_bits_left = 0;
918         break;
919     }
920 }
921
922 static int read_sbr_single_channel_element(AACContext *ac,
923                                             SpectralBandReplication *sbr,
924                                             GetBitContext *gb)
925 {
926     if (get_bits1(gb)) // bs_data_extra
927         skip_bits(gb, 4); // bs_reserved
928
929     if (read_sbr_grid(ac, sbr, gb, &sbr->data[0]))
930         return -1;
931     read_sbr_dtdf(sbr, gb, &sbr->data[0]);
932     read_sbr_invf(sbr, gb, &sbr->data[0]);
933     read_sbr_envelope(sbr, gb, &sbr->data[0], 0);
934     read_sbr_noise(sbr, gb, &sbr->data[0], 0);
935
936     if ((sbr->data[0].bs_add_harmonic_flag = get_bits1(gb)))
937         get_bits1_vector(gb, sbr->data[0].bs_add_harmonic, sbr->n[1]);
938
939     return 0;
940 }
941
942 static int read_sbr_channel_pair_element(AACContext *ac,
943                                           SpectralBandReplication *sbr,
944                                           GetBitContext *gb)
945 {
946     if (get_bits1(gb))    // bs_data_extra
947         skip_bits(gb, 8); // bs_reserved
948
949     if ((sbr->bs_coupling = get_bits1(gb))) {
950         if (read_sbr_grid(ac, sbr, gb, &sbr->data[0]))
951             return -1;
952         copy_sbr_grid(&sbr->data[1], &sbr->data[0]);
953         read_sbr_dtdf(sbr, gb, &sbr->data[0]);
954         read_sbr_dtdf(sbr, gb, &sbr->data[1]);
955         read_sbr_invf(sbr, gb, &sbr->data[0]);
956         memcpy(sbr->data[1].bs_invf_mode[1], sbr->data[1].bs_invf_mode[0], sizeof(sbr->data[1].bs_invf_mode[0]));
957         memcpy(sbr->data[1].bs_invf_mode[0], sbr->data[0].bs_invf_mode[0], sizeof(sbr->data[1].bs_invf_mode[0]));
958         read_sbr_envelope(sbr, gb, &sbr->data[0], 0);
959         read_sbr_noise(sbr, gb, &sbr->data[0], 0);
960         read_sbr_envelope(sbr, gb, &sbr->data[1], 1);
961         read_sbr_noise(sbr, gb, &sbr->data[1], 1);
962     } else {
963         if (read_sbr_grid(ac, sbr, gb, &sbr->data[0]) ||
964             read_sbr_grid(ac, sbr, gb, &sbr->data[1]))
965             return -1;
966         read_sbr_dtdf(sbr, gb, &sbr->data[0]);
967         read_sbr_dtdf(sbr, gb, &sbr->data[1]);
968         read_sbr_invf(sbr, gb, &sbr->data[0]);
969         read_sbr_invf(sbr, gb, &sbr->data[1]);
970         read_sbr_envelope(sbr, gb, &sbr->data[0], 0);
971         read_sbr_envelope(sbr, gb, &sbr->data[1], 1);
972         read_sbr_noise(sbr, gb, &sbr->data[0], 0);
973         read_sbr_noise(sbr, gb, &sbr->data[1], 1);
974     }
975
976     if ((sbr->data[0].bs_add_harmonic_flag = get_bits1(gb)))
977         get_bits1_vector(gb, sbr->data[0].bs_add_harmonic, sbr->n[1]);
978     if ((sbr->data[1].bs_add_harmonic_flag = get_bits1(gb)))
979         get_bits1_vector(gb, sbr->data[1].bs_add_harmonic, sbr->n[1]);
980
981     return 0;
982 }
983
984 static unsigned int read_sbr_data(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
985                                   GetBitContext *gb, int id_aac)
986 {
987     unsigned int cnt = get_bits_count(gb);
988
989     if (id_aac == TYPE_SCE || id_aac == TYPE_CCE) {
990         if (read_sbr_single_channel_element(ac, sbr, gb)) {
991             sbr->start = 0;
992             return get_bits_count(gb) - cnt;
993         }
994     } else if (id_aac == TYPE_CPE) {
995         if (read_sbr_channel_pair_element(ac, sbr, gb)) {
996             sbr->start = 0;
997             return get_bits_count(gb) - cnt;
998         }
999     } else {
1000         av_log(ac->avccontext, AV_LOG_ERROR,
1001             "Invalid bitstream - cannot apply SBR to element type %d\n", id_aac);
1002         sbr->start = 0;
1003         return get_bits_count(gb) - cnt;
1004     }
1005     if (get_bits1(gb)) { // bs_extended_data
1006         int num_bits_left = get_bits(gb, 4); // bs_extension_size
1007         if (num_bits_left == 15)
1008             num_bits_left += get_bits(gb, 8); // bs_esc_count
1009
1010         num_bits_left <<= 3;
1011         while (num_bits_left > 7) {
1012             num_bits_left -= 2;
1013             read_sbr_extension(ac, sbr, gb, get_bits(gb, 2), &num_bits_left); // bs_extension_id
1014         }
1015     }
1016
1017     return get_bits_count(gb) - cnt;
1018 }
1019
1020 static void sbr_reset(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr)
1021 {
1022     int err;
1023     err = sbr_make_f_master(ac, sbr, &sbr->spectrum_params);
1024     if (err >= 0)
1025         err = sbr_make_f_derived(ac, sbr);
1026     if (err < 0) {
1027         av_log(ac->avccontext, AV_LOG_ERROR,
1028                "SBR reset failed. Switching SBR to pure upsampling mode.\n");
1029         sbr->start = 0;
1030     }
1031 }
1032
1033 /**
1034  * Decode Spectral Band Replication extension data; reference: table 4.55.
1035  *
1036  * @param   crc flag indicating the presence of CRC checksum
1037  * @param   cnt length of TYPE_FIL syntactic element in bytes
1038  *
1039  * @return  Returns number of bytes consumed from the TYPE_FIL element.
1040  */
1041 int ff_decode_sbr_extension(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
1042                             GetBitContext *gb_host, int crc, int cnt, int id_aac)
1043 {
1044     unsigned int num_sbr_bits = 0, num_align_bits;
1045     unsigned bytes_read;
1046     GetBitContext gbc = *gb_host, *gb = &gbc;
1047     skip_bits_long(gb_host, cnt*8 - 4);
1048
1049     sbr->reset = 0;
1050
1051     if (!sbr->sample_rate)
1052         sbr->sample_rate = 2 * ac->m4ac.sample_rate; //TODO use the nominal sample rate for arbitrary sample rate support
1053     if (!ac->m4ac.ext_sample_rate)
1054         ac->m4ac.ext_sample_rate = 2 * ac->m4ac.sample_rate;
1055
1056     if (crc) {
1057         skip_bits(gb, 10); // bs_sbr_crc_bits; TODO - implement CRC check
1058         num_sbr_bits += 10;
1059     }
1060
1061     //Save some state from the previous frame.
1062     sbr->kx[0] = sbr->kx[1];
1063     sbr->m[0] = sbr->m[1];
1064
1065     num_sbr_bits++;
1066     if (get_bits1(gb)) // bs_header_flag
1067         num_sbr_bits += read_sbr_header(sbr, gb);
1068
1069     if (sbr->reset)
1070         sbr_reset(ac, sbr);
1071
1072     if (sbr->start)
1073         num_sbr_bits  += read_sbr_data(ac, sbr, gb, id_aac);
1074
1075     num_align_bits = ((cnt << 3) - 4 - num_sbr_bits) & 7;
1076     bytes_read = ((num_sbr_bits + num_align_bits + 4) >> 3);
1077
1078     if (bytes_read > cnt) {
1079         av_log(ac->avccontext, AV_LOG_ERROR,
1080                "Expected to read %d SBR bytes actually read %d.\n", cnt, bytes_read);
1081     }
1082     return cnt;
1083 }
1084
1085 /// Dequantization and stereo decoding (14496-3 sp04 p203)
1086 static void sbr_dequant(SpectralBandReplication *sbr, int id_aac)
1087 {
1088     int k, e;
1089     int ch;
1090
1091     if (id_aac == TYPE_CPE && sbr->bs_coupling) {
1092         float alpha      = sbr->data[0].bs_amp_res ?  1.0f :  0.5f;
1093         float pan_offset = sbr->data[0].bs_amp_res ? 12.0f : 24.0f;
1094         for (e = 1; e <= sbr->data[0].bs_num_env; e++) {
1095             for (k = 0; k < sbr->n[sbr->data[0].bs_freq_res[e]]; k++) {
1096                 float temp1 = exp2f(sbr->data[0].env_facs[e][k] * alpha + 7.0f);
1097                 float temp2 = exp2f((pan_offset - sbr->data[1].env_facs[e][k]) * alpha);
1098                 float fac   = temp1 / (1.0f + temp2);
1099                 sbr->data[0].env_facs[e][k] = fac;
1100                 sbr->data[1].env_facs[e][k] = fac * temp2;
1101             }
1102         }
1103         for (e = 1; e <= sbr->data[0].bs_num_noise; e++) {
1104             for (k = 0; k < sbr->n_q; k++) {
1105                 float temp1 = exp2f(NOISE_FLOOR_OFFSET - sbr->data[0].noise_facs[e][k] + 1);
1106                 float temp2 = exp2f(12 - sbr->data[1].noise_facs[e][k]);
1107                 float fac   = temp1 / (1.0f + temp2);
1108                 sbr->data[0].noise_facs[e][k] = fac;
1109                 sbr->data[1].noise_facs[e][k] = fac * temp2;
1110             }
1111         }
1112     } else { // SCE or one non-coupled CPE
1113         for (ch = 0; ch < (id_aac == TYPE_CPE) + 1; ch++) {
1114             float alpha = sbr->data[ch].bs_amp_res ? 1.0f : 0.5f;
1115             for (e = 1; e <= sbr->data[ch].bs_num_env; e++)
1116                 for (k = 0; k < sbr->n[sbr->data[ch].bs_freq_res[e]]; k++)
1117                     sbr->data[ch].env_facs[e][k] =
1118                         exp2f(alpha * sbr->data[ch].env_facs[e][k] + 6.0f);
1119             for (e = 1; e <= sbr->data[ch].bs_num_noise; e++)
1120                 for (k = 0; k < sbr->n_q; k++)
1121                     sbr->data[ch].noise_facs[e][k] =
1122                         exp2f(NOISE_FLOOR_OFFSET - sbr->data[ch].noise_facs[e][k]);
1123         }
1124     }
1125 }
1126
1127 /**
1128  * Analysis QMF Bank (14496-3 sp04 p206)
1129  *
1130  * @param   x       pointer to the beginning of the first sample window
1131  * @param   W       array of complex-valued samples split into subbands
1132  */
1133 static void sbr_qmf_analysis(DSPContext *dsp, RDFTContext *rdft, const float *in, float *x,
1134                              float z[320], float W[2][32][32][2],
1135                              float scale)
1136 {
1137     int i, k;
1138     memcpy(W[0], W[1], sizeof(W[0]));
1139     memcpy(x    , x+1024, (320-32)*sizeof(x[0]));
1140     if (scale != 1.0f)
1141         dsp->vector_fmul_scalar(x+288, in, scale, 1024);
1142     else
1143         memcpy(x+288, in, 1024*sizeof(*x));
1144     for (i = 0; i < 32; i++) { // numTimeSlots*RATE = 16*2 as 960 sample frames
1145                                // are not supported
1146         float re, im;
1147         dsp->vector_fmul_reverse(z, sbr_qmf_window_ds, x, 320);
1148         for (k = 0; k < 64; k++) {
1149             float f = z[k] + z[k + 64] + z[k + 128] + z[k + 192] + z[k + 256];
1150             z[k] = f * analysis_cos_pre[k];
1151             z[k+64] = f;
1152         }
1153         ff_rdft_calc(rdft, z);
1154         re = z[0] * 0.5f;
1155         im = 0.5f * dsp->scalarproduct_float(z+64, analysis_sin_pre, 64);
1156         W[1][i][0][0] = re * analysis_cossin_post[0][0] - im * analysis_cossin_post[0][1];
1157         W[1][i][0][1] = re * analysis_cossin_post[0][1] + im * analysis_cossin_post[0][0];
1158         for (k = 1; k < 32; k++) {
1159             re = z[2*k  ] - re;
1160             im = z[2*k+1] - im;
1161             W[1][i][k][0] = re * analysis_cossin_post[k][0] - im * analysis_cossin_post[k][1];
1162             W[1][i][k][1] = re * analysis_cossin_post[k][1] + im * analysis_cossin_post[k][0];
1163         }
1164         x += 32;
1165     }
1166 }
1167
1168 /**
1169  * Synthesis QMF Bank (14496-3 sp04 p206) and Downsampled Synthesis QMF Bank
1170  * (14496-3 sp04 p206)
1171  */
1172 static void sbr_qmf_synthesis(DSPContext *dsp, FFTContext *mdct,
1173                               float *out, float X[2][32][64],
1174                               float mdct_buf[2][64],
1175                               float *v0, int *v_off, const unsigned int div,
1176                               float bias, float scale)
1177 {
1178     int i, n;
1179     const float *sbr_qmf_window = div ? sbr_qmf_window_ds : sbr_qmf_window_us;
1180     int scale_and_bias = scale != 1.0f || bias != 0.0f;
1181     float *v;
1182     for (i = 0; i < 32; i++) {
1183         if (*v_off == 0) {
1184             int saved_samples = (1280 - 128) >> div;
1185             memcpy(&v0[SBR_SYNTHESIS_BUF_SIZE - saved_samples], v0, saved_samples * sizeof(float));
1186             *v_off = SBR_SYNTHESIS_BUF_SIZE - saved_samples - (128 >> div);
1187         } else {
1188             *v_off -= 128 >> div;
1189         }
1190         v = v0 + *v_off;
1191         for (n = 1; n < 64 >> div; n+=2) {
1192             X[1][i][n] = -X[1][i][n];
1193         }
1194         if (div) {
1195             memset(X[0][i]+32, 0, 32*sizeof(float));
1196             memset(X[1][i]+32, 0, 32*sizeof(float));
1197         }
1198         ff_imdct_half(mdct, mdct_buf[0], X[0][i]);
1199         ff_imdct_half(mdct, mdct_buf[1], X[1][i]);
1200         if (div) {
1201             for (n = 0; n < 32; n++) {
1202                 v[      n] = -mdct_buf[0][63 - 2*n] + mdct_buf[1][2*n    ];
1203                 v[ 63 - n] =  mdct_buf[0][62 - 2*n] + mdct_buf[1][2*n + 1];
1204             }
1205         } else {
1206             for (n = 0; n < 64; n++) {
1207                 v[      n] = -mdct_buf[0][63 -   n] + mdct_buf[1][  n    ];
1208                 v[127 - n] =  mdct_buf[0][63 -   n] + mdct_buf[1][  n    ];
1209             }
1210         }
1211         dsp->vector_fmul_add(out, v                , sbr_qmf_window               , zero64, 64 >> div);
1212         dsp->vector_fmul_add(out, v + ( 192 >> div), sbr_qmf_window + ( 64 >> div), out   , 64 >> div);
1213         dsp->vector_fmul_add(out, v + ( 256 >> div), sbr_qmf_window + (128 >> div), out   , 64 >> div);
1214         dsp->vector_fmul_add(out, v + ( 448 >> div), sbr_qmf_window + (192 >> div), out   , 64 >> div);
1215         dsp->vector_fmul_add(out, v + ( 512 >> div), sbr_qmf_window + (256 >> div), out   , 64 >> div);
1216         dsp->vector_fmul_add(out, v + ( 704 >> div), sbr_qmf_window + (320 >> div), out   , 64 >> div);
1217         dsp->vector_fmul_add(out, v + ( 768 >> div), sbr_qmf_window + (384 >> div), out   , 64 >> div);
1218         dsp->vector_fmul_add(out, v + ( 960 >> div), sbr_qmf_window + (448 >> div), out   , 64 >> div);
1219         dsp->vector_fmul_add(out, v + (1024 >> div), sbr_qmf_window + (512 >> div), out   , 64 >> div);
1220         dsp->vector_fmul_add(out, v + (1216 >> div), sbr_qmf_window + (576 >> div), out   , 64 >> div);
1221         if (scale_and_bias)
1222             for (n = 0; n < 64 >> div; n++)
1223                 out[n] = out[n] * scale + bias;
1224         out += 64 >> div;
1225     }
1226 }
1227
1228 static void autocorrelate(const float x[40][2], float phi[3][2][2], int lag)
1229 {
1230     int i;
1231     float real_sum = 0.0f;
1232     float imag_sum = 0.0f;
1233     if (lag) {
1234         for (i = 1; i < 38; i++) {
1235             real_sum += x[i][0] * x[i+lag][0] + x[i][1] * x[i+lag][1];
1236             imag_sum += x[i][0] * x[i+lag][1] - x[i][1] * x[i+lag][0];
1237         }
1238         phi[2-lag][1][0] = real_sum + x[ 0][0] * x[lag][0] + x[ 0][1] * x[lag][1];
1239         phi[2-lag][1][1] = imag_sum + x[ 0][0] * x[lag][1] - x[ 0][1] * x[lag][0];
1240         if (lag == 1) {
1241             phi[0][0][0] = real_sum + x[38][0] * x[39][0] + x[38][1] * x[39][1];
1242             phi[0][0][1] = imag_sum + x[38][0] * x[39][1] - x[38][1] * x[39][0];
1243         }
1244     } else {
1245         for (i = 1; i < 38; i++) {
1246             real_sum += x[i][0] * x[i][0] + x[i][1] * x[i][1];
1247         }
1248         phi[2][1][0] = real_sum + x[ 0][0] * x[ 0][0] + x[ 0][1] * x[ 0][1];
1249         phi[1][0][0] = real_sum + x[38][0] * x[38][0] + x[38][1] * x[38][1];
1250     }
1251 }
1252
1253 /** High Frequency Generation (14496-3 sp04 p214+) and Inverse Filtering
1254  * (14496-3 sp04 p214)
1255  * Warning: This routine does not seem numerically stable.
1256  */
1257 static void sbr_hf_inverse_filter(float (*alpha0)[2], float (*alpha1)[2],
1258                                   const float X_low[32][40][2], int k0)
1259 {
1260     int k;
1261     for (k = 0; k < k0; k++) {
1262         float phi[3][2][2], dk;
1263
1264         autocorrelate(X_low[k], phi, 0);
1265         autocorrelate(X_low[k], phi, 1);
1266         autocorrelate(X_low[k], phi, 2);
1267
1268         dk =  phi[2][1][0] * phi[1][0][0] -
1269              (phi[1][1][0] * phi[1][1][0] + phi[1][1][1] * phi[1][1][1]) / 1.000001f;
1270
1271         if (!dk) {
1272             alpha1[k][0] = 0;
1273             alpha1[k][1] = 0;
1274         } else {
1275             float temp_real, temp_im;
1276             temp_real = phi[0][0][0] * phi[1][1][0] -
1277                         phi[0][0][1] * phi[1][1][1] -
1278                         phi[0][1][0] * phi[1][0][0];
1279             temp_im   = phi[0][0][0] * phi[1][1][1] +
1280                         phi[0][0][1] * phi[1][1][0] -
1281                         phi[0][1][1] * phi[1][0][0];
1282
1283             alpha1[k][0] = temp_real / dk;
1284             alpha1[k][1] = temp_im   / dk;
1285         }
1286
1287         if (!phi[1][0][0]) {
1288             alpha0[k][0] = 0;
1289             alpha0[k][1] = 0;
1290         } else {
1291             float temp_real, temp_im;
1292             temp_real = phi[0][0][0] + alpha1[k][0] * phi[1][1][0] +
1293                                        alpha1[k][1] * phi[1][1][1];
1294             temp_im   = phi[0][0][1] + alpha1[k][1] * phi[1][1][0] -
1295                                        alpha1[k][0] * phi[1][1][1];
1296
1297             alpha0[k][0] = -temp_real / phi[1][0][0];
1298             alpha0[k][1] = -temp_im   / phi[1][0][0];
1299         }
1300
1301         if (alpha1[k][0] * alpha1[k][0] + alpha1[k][1] * alpha1[k][1] >= 16.0f ||
1302            alpha0[k][0] * alpha0[k][0] + alpha0[k][1] * alpha0[k][1] >= 16.0f) {
1303             alpha1[k][0] = 0;
1304             alpha1[k][1] = 0;
1305             alpha0[k][0] = 0;
1306             alpha0[k][1] = 0;
1307         }
1308     }
1309 }
1310
1311 /// Chirp Factors (14496-3 sp04 p214)
1312 static void sbr_chirp(SpectralBandReplication *sbr, SBRData *ch_data)
1313 {
1314     int i;
1315     float new_bw;
1316     static const float bw_tab[] = { 0.0f, 0.75f, 0.9f, 0.98f };
1317
1318     for (i = 0; i < sbr->n_q; i++) {
1319         if (ch_data->bs_invf_mode[0][i] + ch_data->bs_invf_mode[1][i] == 1) {
1320             new_bw = 0.6f;
1321         } else
1322             new_bw = bw_tab[ch_data->bs_invf_mode[0][i]];
1323
1324         if (new_bw < ch_data->bw_array[i]) {
1325             new_bw = 0.75f    * new_bw + 0.25f    * ch_data->bw_array[i];
1326         } else
1327             new_bw = 0.90625f * new_bw + 0.09375f * ch_data->bw_array[i];
1328         ch_data->bw_array[i] = new_bw < 0.015625f ? 0.0f : new_bw;
1329     }
1330 }
1331
1332 /// Generate the subband filtered lowband
1333 static int sbr_lf_gen(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
1334                       float X_low[32][40][2], const float W[2][32][32][2])
1335 {
1336     int i, k;
1337     const int t_HFGen = 8;
1338     const int i_f = 32;
1339     memset(X_low, 0, 32*sizeof(*X_low));
1340     for (k = 0; k < sbr->kx[1]; k++) {
1341         for (i = t_HFGen; i < i_f + t_HFGen; i++) {
1342             X_low[k][i][0] = W[1][i - t_HFGen][k][0];
1343             X_low[k][i][1] = W[1][i - t_HFGen][k][1];
1344         }
1345     }
1346     for (k = 0; k < sbr->kx[0]; k++) {
1347         for (i = 0; i < t_HFGen; i++) {
1348             X_low[k][i][0] = W[0][i + i_f - t_HFGen][k][0];
1349             X_low[k][i][1] = W[0][i + i_f - t_HFGen][k][1];
1350         }
1351     }
1352     return 0;
1353 }
1354
1355 /// High Frequency Generator (14496-3 sp04 p215)
1356 static int sbr_hf_gen(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
1357                       float X_high[64][40][2], const float X_low[32][40][2],
1358                       const float (*alpha0)[2], const float (*alpha1)[2],
1359                       const float bw_array[5], const uint8_t *t_env,
1360                       int bs_num_env)
1361 {
1362     int i, j, x;
1363     int g = 0;
1364     int k = sbr->kx[1];
1365     for (j = 0; j < sbr->num_patches; j++) {
1366         for (x = 0; x < sbr->patch_num_subbands[j]; x++, k++) {
1367             float alpha[4];
1368             const int p = sbr->patch_start_subband[j] + x;
1369             while (g <= sbr->n_q && k >= sbr->f_tablenoise[g])
1370                 g++;
1371             g--;
1372
1373             if (g < 0) {
1374                 av_log(ac->avccontext, AV_LOG_ERROR,
1375                        "ERROR : no subband found for frequency %d\n", k);
1376                 return -1;
1377             }
1378
1379             alpha[0] = alpha1[p][0] * bw_array[g] * bw_array[g];
1380             alpha[1] = alpha1[p][1] * bw_array[g] * bw_array[g];
1381             alpha[2] = alpha0[p][0] * bw_array[g];
1382             alpha[3] = alpha0[p][1] * bw_array[g];
1383
1384             for (i = 2 * t_env[0]; i < 2 * t_env[bs_num_env]; i++) {
1385                 const int idx = i + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET;
1386                 X_high[k][idx][0] =
1387                     X_low[p][idx - 2][0] * alpha[0] -
1388                     X_low[p][idx - 2][1] * alpha[1] +
1389                     X_low[p][idx - 1][0] * alpha[2] -
1390                     X_low[p][idx - 1][1] * alpha[3] +
1391                     X_low[p][idx][0];
1392                 X_high[k][idx][1] =
1393                     X_low[p][idx - 2][1] * alpha[0] +
1394                     X_low[p][idx - 2][0] * alpha[1] +
1395                     X_low[p][idx - 1][1] * alpha[2] +
1396                     X_low[p][idx - 1][0] * alpha[3] +
1397                     X_low[p][idx][1];
1398             }
1399         }
1400     }
1401     if (k < sbr->m[1] + sbr->kx[1])
1402         memset(X_high + k, 0, (sbr->m[1] + sbr->kx[1] - k) * sizeof(*X_high));
1403
1404     return 0;
1405 }
1406
1407 /// Generate the subband filtered lowband
1408 static int sbr_x_gen(SpectralBandReplication *sbr, float X[2][32][64],
1409                      const float X_low[32][40][2], const float Y[2][38][64][2],
1410                      int ch)
1411 {
1412     int k, i;
1413     const int i_f = 32;
1414     const int i_Temp = FFMAX(2*sbr->data[ch].t_env_num_env_old - i_f, 0);
1415     memset(X, 0, 2*sizeof(*X));
1416     for (k = 0; k < sbr->kx[0]; k++) {
1417         for (i = 0; i < i_Temp; i++) {
1418             X[0][i][k] = X_low[k][i + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET][0];
1419             X[1][i][k] = X_low[k][i + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET][1];
1420         }
1421     }
1422     for (; k < sbr->kx[0] + sbr->m[0]; k++) {
1423         for (i = 0; i < i_Temp; i++) {
1424             X[0][i][k] = Y[0][i + i_f][k][0];
1425             X[1][i][k] = Y[0][i + i_f][k][1];
1426         }
1427     }
1428
1429     for (k = 0; k < sbr->kx[1]; k++) {
1430         for (i = i_Temp; i < i_f; i++) {
1431             X[0][i][k] = X_low[k][i + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET][0];
1432             X[1][i][k] = X_low[k][i + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET][1];
1433         }
1434     }
1435     for (; k < sbr->kx[1] + sbr->m[1]; k++) {
1436         for (i = i_Temp; i < i_f; i++) {
1437             X[0][i][k] = Y[1][i][k][0];
1438             X[1][i][k] = Y[1][i][k][1];
1439         }
1440     }
1441     return 0;
1442 }
1443
1444 /** High Frequency Adjustment (14496-3 sp04 p217) and Mapping
1445  * (14496-3 sp04 p217)
1446  */
1447 static void sbr_mapping(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
1448                         SBRData *ch_data, int e_a[2])
1449 {
1450     int e, i, m;
1451
1452     memset(ch_data->s_indexmapped[1], 0, 7*sizeof(ch_data->s_indexmapped[1]));
1453     for (e = 0; e < ch_data->bs_num_env; e++) {
1454         const unsigned int ilim = sbr->n[ch_data->bs_freq_res[e + 1]];
1455         uint16_t *table = ch_data->bs_freq_res[e + 1] ? sbr->f_tablehigh : sbr->f_tablelow;
1456         int k;
1457
1458         for (i = 0; i < ilim; i++)
1459             for (m = table[i]; m < table[i + 1]; m++)
1460                 sbr->e_origmapped[e][m - sbr->kx[1]] = ch_data->env_facs[e+1][i];
1461
1462         // ch_data->bs_num_noise > 1 => 2 noise floors
1463         k = (ch_data->bs_num_noise > 1) && (ch_data->t_env[e] >= ch_data->t_q[1]);
1464         for (i = 0; i < sbr->n_q; i++)
1465             for (m = sbr->f_tablenoise[i]; m < sbr->f_tablenoise[i + 1]; m++)
1466                 sbr->q_mapped[e][m - sbr->kx[1]] = ch_data->noise_facs[k+1][i];
1467
1468         for (i = 0; i < sbr->n[1]; i++) {
1469             if (ch_data->bs_add_harmonic_flag) {
1470                 const unsigned int m_midpoint =
1471                     (sbr->f_tablehigh[i] + sbr->f_tablehigh[i + 1]) >> 1;
1472
1473                 ch_data->s_indexmapped[e + 1][m_midpoint - sbr->kx[1]] = ch_data->bs_add_harmonic[i] *
1474                     (e >= e_a[1] || (ch_data->s_indexmapped[0][m_midpoint - sbr->kx[1]] == 1));
1475             }
1476         }
1477
1478         for (i = 0; i < ilim; i++) {
1479             int additional_sinusoid_present = 0;
1480             for (m = table[i]; m < table[i + 1]; m++) {
1481                 if (ch_data->s_indexmapped[e + 1][m - sbr->kx[1]]) {
1482                     additional_sinusoid_present = 1;
1483                     break;
1484                 }
1485             }
1486             memset(&sbr->s_mapped[e][table[i] - sbr->kx[1]], additional_sinusoid_present,
1487                    (table[i + 1] - table[i]) * sizeof(sbr->s_mapped[e][0]));
1488         }
1489     }
1490
1491     memcpy(ch_data->s_indexmapped[0], ch_data->s_indexmapped[ch_data->bs_num_env], sizeof(ch_data->s_indexmapped[0]));
1492 }
1493
1494 /// Estimation of current envelope (14496-3 sp04 p218)
1495 static void sbr_env_estimate(float (*e_curr)[48], float X_high[64][40][2],
1496                              SpectralBandReplication *sbr, SBRData *ch_data)
1497 {
1498     int e, i, m;
1499
1500     if (sbr->bs_interpol_freq) {
1501         for (e = 0; e < ch_data->bs_num_env; e++) {
1502             const float recip_env_size = 0.5f / (ch_data->t_env[e + 1] - ch_data->t_env[e]);
1503             int ilb = ch_data->t_env[e]     * 2 + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET;
1504             int iub = ch_data->t_env[e + 1] * 2 + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET;
1505
1506             for (m = 0; m < sbr->m[1]; m++) {
1507                 float sum = 0.0f;
1508
1509                 for (i = ilb; i < iub; i++) {
1510                     sum += X_high[m + sbr->kx[1]][i][0] * X_high[m + sbr->kx[1]][i][0] +
1511                            X_high[m + sbr->kx[1]][i][1] * X_high[m + sbr->kx[1]][i][1];
1512                 }
1513                 e_curr[e][m] = sum * recip_env_size;
1514             }
1515         }
1516     } else {
1517         int k, p;
1518
1519         for (e = 0; e < ch_data->bs_num_env; e++) {
1520             const int env_size = 2 * (ch_data->t_env[e + 1] - ch_data->t_env[e]);
1521             int ilb = ch_data->t_env[e]     * 2 + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET;
1522             int iub = ch_data->t_env[e + 1] * 2 + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET;
1523             const uint16_t *table = ch_data->bs_freq_res[e + 1] ? sbr->f_tablehigh : sbr->f_tablelow;
1524
1525             for (p = 0; p < sbr->n[ch_data->bs_freq_res[e + 1]]; p++) {
1526                 float sum = 0.0f;
1527                 const int den = env_size * (table[p + 1] - table[p]);
1528
1529                 for (k = table[p]; k < table[p + 1]; k++) {
1530                     for (i = ilb; i < iub; i++) {
1531                         sum += X_high[k][i][0] * X_high[k][i][0] +
1532                                X_high[k][i][1] * X_high[k][i][1];
1533                     }
1534                 }
1535                 sum /= den;
1536                 for (k = table[p]; k < table[p + 1]; k++) {
1537                     e_curr[e][k - sbr->kx[1]] = sum;
1538                 }
1539             }
1540         }
1541     }
1542 }
1543
1544 /**
1545  * Calculation of levels of additional HF signal components (14496-3 sp04 p219)
1546  * and Calculation of gain (14496-3 sp04 p219)
1547  */
1548 static void sbr_gain_calc(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
1549                           SBRData *ch_data, const int e_a[2])
1550 {
1551     int e, k, m;
1552     // max gain limits : -3dB, 0dB, 3dB, inf dB (limiter off)
1553     static const float limgain[4] = { 0.70795, 1.0, 1.41254, 10000000000 };
1554
1555     for (e = 0; e < ch_data->bs_num_env; e++) {
1556         int delta = !((e == e_a[1]) || (e == e_a[0]));
1557         for (k = 0; k < sbr->n_lim; k++) {
1558             float gain_boost, gain_max;
1559             float sum[2] = { 0.0f, 0.0f };
1560             for (m = sbr->f_tablelim[k] - sbr->kx[1]; m < sbr->f_tablelim[k + 1] - sbr->kx[1]; m++) {
1561                 const float temp = sbr->e_origmapped[e][m] / (1.0f + sbr->q_mapped[e][m]);
1562                 sbr->q_m[e][m] = sqrtf(temp * sbr->q_mapped[e][m]);
1563                 sbr->s_m[e][m] = sqrtf(temp * ch_data->s_indexmapped[e + 1][m]);
1564                 if (!sbr->s_mapped[e][m]) {
1565                     sbr->gain[e][m] = sqrtf(sbr->e_origmapped[e][m] /
1566                                             ((1.0f + sbr->e_curr[e][m]) *
1567                                              (1.0f + sbr->q_mapped[e][m] * delta)));
1568                 } else {
1569                     sbr->gain[e][m] = sqrtf(sbr->e_origmapped[e][m] * sbr->q_mapped[e][m] /
1570                                             ((1.0f + sbr->e_curr[e][m]) *
1571                                              (1.0f + sbr->q_mapped[e][m])));
1572                 }
1573             }
1574             for (m = sbr->f_tablelim[k] - sbr->kx[1]; m < sbr->f_tablelim[k + 1] - sbr->kx[1]; m++) {
1575                 sum[0] += sbr->e_origmapped[e][m];
1576                 sum[1] += sbr->e_curr[e][m];
1577             }
1578             gain_max = limgain[sbr->bs_limiter_gains] * sqrtf((FLT_EPSILON + sum[0]) / (FLT_EPSILON + sum[1]));
1579             gain_max = FFMIN(100000, gain_max);
1580             for (m = sbr->f_tablelim[k] - sbr->kx[1]; m < sbr->f_tablelim[k + 1] - sbr->kx[1]; m++) {
1581                 float q_m_max   = sbr->q_m[e][m] * gain_max / sbr->gain[e][m];
1582                 sbr->q_m[e][m]  = FFMIN(sbr->q_m[e][m], q_m_max);
1583                 sbr->gain[e][m] = FFMIN(sbr->gain[e][m], gain_max);
1584             }
1585             sum[0] = sum[1] = 0.0f;
1586             for (m = sbr->f_tablelim[k] - sbr->kx[1]; m < sbr->f_tablelim[k + 1] - sbr->kx[1]; m++) {
1587                 sum[0] += sbr->e_origmapped[e][m];
1588                 sum[1] += sbr->e_curr[e][m] * sbr->gain[e][m] * sbr->gain[e][m]
1589                           + sbr->s_m[e][m] * sbr->s_m[e][m]
1590                           + (delta && !sbr->s_m[e][m]) * sbr->q_m[e][m] * sbr->q_m[e][m];
1591             }
1592             gain_boost = sqrtf((FLT_EPSILON + sum[0]) / (FLT_EPSILON + sum[1]));
1593             gain_boost = FFMIN(1.584893192, gain_boost);
1594             for (m = sbr->f_tablelim[k] - sbr->kx[1]; m < sbr->f_tablelim[k + 1] - sbr->kx[1]; m++) {
1595                 sbr->gain[e][m] *= gain_boost;
1596                 sbr->q_m[e][m]  *= gain_boost;
1597                 sbr->s_m[e][m]  *= gain_boost;
1598             }
1599         }
1600     }
1601 }
1602
1603 /// Assembling HF Signals (14496-3 sp04 p220)
1604 static void sbr_hf_assemble(float Y[2][38][64][2], const float X_high[64][40][2],
1605                             SpectralBandReplication *sbr, SBRData *ch_data,
1606                             const int e_a[2])
1607 {
1608     int e, i, j, m;
1609     const int h_SL = 4 * !sbr->bs_smoothing_mode;
1610     const int kx = sbr->kx[1];
1611     const int m_max = sbr->m[1];
1612     static const float h_smooth[5] = {
1613         0.33333333333333,
1614         0.30150283239582,
1615         0.21816949906249,
1616         0.11516383427084,
1617         0.03183050093751,
1618     };
1619     static const int8_t phi[2][4] = {
1620         {  1,  0, -1,  0}, // real
1621         {  0,  1,  0, -1}, // imaginary
1622     };
1623     float (*g_temp)[48] = ch_data->g_temp, (*q_temp)[48] = ch_data->q_temp;
1624     int indexnoise = ch_data->f_indexnoise;
1625     int indexsine  = ch_data->f_indexsine;
1626     memcpy(Y[0], Y[1], sizeof(Y[0]));
1627
1628     if (sbr->reset) {
1629         for (i = 0; i < h_SL; i++) {
1630             memcpy(g_temp[i + 2*ch_data->t_env[0]], sbr->gain[0], m_max * sizeof(sbr->gain[0][0]));
1631             memcpy(q_temp[i + 2*ch_data->t_env[0]], sbr->q_m[0],  m_max * sizeof(sbr->q_m[0][0]));
1632         }
1633     } else if (h_SL) {
1634         memcpy(g_temp[2*ch_data->t_env[0]], g_temp[2*ch_data->t_env_num_env_old], 4*sizeof(g_temp[0]));
1635         memcpy(q_temp[2*ch_data->t_env[0]], q_temp[2*ch_data->t_env_num_env_old], 4*sizeof(q_temp[0]));
1636     }
1637
1638     for (e = 0; e < ch_data->bs_num_env; e++) {
1639         for (i = 2 * ch_data->t_env[e]; i < 2 * ch_data->t_env[e + 1]; i++) {
1640             memcpy(g_temp[h_SL + i], sbr->gain[e], m_max * sizeof(sbr->gain[0][0]));
1641             memcpy(q_temp[h_SL + i], sbr->q_m[e],  m_max * sizeof(sbr->q_m[0][0]));
1642         }
1643     }
1644
1645     for (e = 0; e < ch_data->bs_num_env; e++) {
1646         for (i = 2 * ch_data->t_env[e]; i < 2 * ch_data->t_env[e + 1]; i++) {
1647             int phi_sign = (1 - 2*(kx & 1));
1648
1649             if (h_SL && e != e_a[0] && e != e_a[1]) {
1650                 for (m = 0; m < m_max; m++) {
1651                     const int idx1 = i + h_SL;
1652                     float g_filt = 0.0f;
1653                     for (j = 0; j <= h_SL; j++)
1654                         g_filt += g_temp[idx1 - j][m] * h_smooth[j];
1655                     Y[1][i][m + kx][0] =
1656                         X_high[m + kx][i + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET][0] * g_filt;
1657                     Y[1][i][m + kx][1] =
1658                         X_high[m + kx][i + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET][1] * g_filt;
1659                 }
1660             } else {
1661                 for (m = 0; m < m_max; m++) {
1662                     const float g_filt = g_temp[i + h_SL][m];
1663                     Y[1][i][m + kx][0] =
1664                         X_high[m + kx][i + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET][0] * g_filt;
1665                     Y[1][i][m + kx][1] =
1666                         X_high[m + kx][i + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET][1] * g_filt;
1667                 }
1668             }
1669
1670             if (e != e_a[0] && e != e_a[1]) {
1671                 for (m = 0; m < m_max; m++) {
1672                     indexnoise = (indexnoise + 1) & 0x1ff;
1673                     if (sbr->s_m[e][m]) {
1674                         Y[1][i][m + kx][0] +=
1675                             sbr->s_m[e][m] * phi[0][indexsine];
1676                         Y[1][i][m + kx][1] +=
1677                             sbr->s_m[e][m] * (phi[1][indexsine] * phi_sign);
1678                     } else {
1679                         float q_filt;
1680                         if (h_SL) {
1681                             const int idx1 = i + h_SL;
1682                             q_filt = 0.0f;
1683                             for (j = 0; j <= h_SL; j++)
1684                                 q_filt += q_temp[idx1 - j][m] * h_smooth[j];
1685                         } else {
1686                             q_filt = q_temp[i][m];
1687                         }
1688                         Y[1][i][m + kx][0] +=
1689                             q_filt * sbr_noise_table[indexnoise][0];
1690                         Y[1][i][m + kx][1] +=
1691                             q_filt * sbr_noise_table[indexnoise][1];
1692                     }
1693                     phi_sign = -phi_sign;
1694                 }
1695             } else {
1696                 indexnoise = (indexnoise + m_max) & 0x1ff;
1697                 for (m = 0; m < m_max; m++) {
1698                     Y[1][i][m + kx][0] +=
1699                         sbr->s_m[e][m] * phi[0][indexsine];
1700                     Y[1][i][m + kx][1] +=
1701                         sbr->s_m[e][m] * (phi[1][indexsine] * phi_sign);
1702                     phi_sign = -phi_sign;
1703                 }
1704             }
1705             indexsine = (indexsine + 1) & 3;
1706         }
1707     }
1708     ch_data->f_indexnoise = indexnoise;
1709     ch_data->f_indexsine  = indexsine;
1710 }
1711
1712 void ff_sbr_apply(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr, int id_aac,
1713                   float* L, float* R)
1714 {
1715     int downsampled = ac->m4ac.ext_sample_rate < sbr->sample_rate;
1716     int ch;
1717     int nch = (id_aac == TYPE_CPE) ? 2 : 1;
1718
1719     if (sbr->start) {
1720         sbr_dequant(sbr, id_aac);
1721     }
1722     for (ch = 0; ch < nch; ch++) {
1723     /* decode channel */
1724     sbr_qmf_analysis(&ac->dsp, &sbr->rdft, ch ? R : L, sbr->data[ch].analysis_filterbank_samples,
1725                      (float*)sbr->qmf_filter_scratch,
1726                      sbr->data[ch].W, 1/(-1024 * ac->sf_scale));
1727     sbr_lf_gen(ac, sbr, sbr->X_low, sbr->data[ch].W);
1728     if (sbr->start) {
1729         sbr_hf_inverse_filter(sbr->alpha0, sbr->alpha1, sbr->X_low, sbr->k[0]);
1730         sbr_chirp(sbr, &sbr->data[ch]);
1731         sbr_hf_gen(ac, sbr, sbr->X_high, sbr->X_low, sbr->alpha0, sbr->alpha1,
1732                    sbr->data[ch].bw_array, sbr->data[ch].t_env,
1733                    sbr->data[ch].bs_num_env);
1734
1735         // hf_adj
1736         sbr_mapping(ac, sbr, &sbr->data[ch], sbr->data[ch].e_a);
1737         sbr_env_estimate(sbr->e_curr, sbr->X_high, sbr, &sbr->data[ch]);
1738         sbr_gain_calc(ac, sbr, &sbr->data[ch], sbr->data[ch].e_a);
1739         sbr_hf_assemble(sbr->data[ch].Y, sbr->X_high, sbr, &sbr->data[ch],
1740                         sbr->data[ch].e_a);
1741     }
1742
1743     /* synthesis */
1744     sbr_x_gen(sbr, sbr->X, sbr->X_low, sbr->data[ch].Y, ch);
1745     }
1746     sbr_qmf_synthesis(&ac->dsp, &sbr->mdct, L, sbr->X, sbr->qmf_filter_scratch,
1747                       sbr->data[0].synthesis_filterbank_samples,
1748                       &sbr->data[0].synthesis_filterbank_samples_offset,
1749                       downsampled,
1750                       ac->add_bias, -1024 * ac->sf_scale);
1751     if (nch == 2)
1752         sbr_qmf_synthesis(&ac->dsp, &sbr->mdct, R, sbr->X, sbr->qmf_filter_scratch,
1753                           sbr->data[1].synthesis_filterbank_samples,
1754                           &sbr->data[1].synthesis_filterbank_samples_offset,
1755                           downsampled,
1756                           ac->add_bias, -1024 * ac->sf_scale);
1757 }